Коромысло (рокер) клапана в устройстве ГРМ

ООО "ОСА-АВТО"

Коромысло клапана правое

  • Описание
  • Характеристики

Рокер (рычаг привода клапана) — конструктивный элемент механизма привода клапанов. Встречается также название роликовый рычаг или коромысло. Задачей рокера становится передача усилия от кулачка распредвала на шток (стержень) клапана при верхнем расположении распредвала. Данное решение в устройстве привода клапанов обеспечивает ГРМ меньшую массу и снижает трение.

Коромысло (рокер клапана) принимает на себя поступательное движение штанги толкателя и передает это движение на шток клапана. Начальное усилие передается от кулачка распределительного вала. Рокеры находятся в верхней части ГБЦ. В центральную часть рокера впрессована ось, положение которой зафиксировано при помощи двух опорных штифтов коромысла. Опорные штифты вставлены в специальные стойки, которые в отдельных вариантах конструкции изготовлены в корпусе головки блока цилиндров.

Коромысло с одной стороны опирается на шток клапана, а с другой может опираться на гидрокомпенсатор. Некоторые конструкции механизма привода клапанов предусматривают то, что рокер опирается на специальную шаровую опору. Место контакта рокера и кулачка распределительного выполняется в виде ролика.

Коромысла клапанов в современных двигателях постепенно исключаются из устройства ГРМ благодаря активному применению конструкции с верхним расположением распределительного вала. Главной целью использования рокеров сегодня становится задача по уменьшению габаритов мотора. Это может быть необходимо для размещения ДВС в подкапотном пространстве малогабаритного автомобиля.

Рокер (коромысло) клапана

Рокер (рычаг привода клапана) — конструктивный элемент механизма привода клапанов. Встречается также название роликовый рычаг или коромысло. Задачей рокера становится передача усилия от кулачка распредвала на шток (стержень) клапана при верхнем расположении распредвала. Данное решение в устройстве привода клапанов обеспечивает ГРМ меньшую массу и снижает трение.

Коромысло (рокер клапана) принимает на себя поступательное движение штанги толкателя и передает это движение на шток клапана. Начальное усилие передается от кулачка распределительного вала. Рокеры находятся в верхней части ГБЦ. В центральную часть рокера впрессована ось, положение которой зафиксировано при помощи двух опорных штифтов коромысла. Опорные штифты вставлены в специальные стойки, которые в отдельных вариантах конструкции изготовлены в корпусе головки блока цилиндров.

Коромысло с одной стороны опирается на шток клапана, а с другой может опираться на гидрокомпенсатор. Некоторые конструкции механизма привода клапанов предусматривают то, что рокер опирается на специальную шаровую опору. Место контакта рокера и кулачка распределительного выполняется в виде ролика.

Коромысла клапанов в современных двигателях постепенно исключаются из устройства ГРМ благодаря активному применению конструкции с верхним расположением распределительного вала. Главной целью использования рокеров сегодня становится задача по уменьшению габаритов мотора. Это может быть необходимо для размещения ДВС в подкапотном пространстве малогабаритного автомобиля.

Рокер является рычагом, который имеет два «плеча» (двухплечевой рычаг). Коромысло клапана изготавливают при помощи формовки стали, методом литья или ковки. Последний вариант является более предпочтительным, так как кованые элементы имеют повышенную прочность. Кованые рокеры устанавливаются на мощные силовые агрегаты.

Гидрокомпенсатор (гидротолкатель) представляет собой цилиндр, который имеет в основе поршень с пружиной, обратный клапан и специальные каналы для реализации подвода моторного масла из системы смазки ДВС. Если гидравлический компенсатор расположен на толкателе клапана, такое устройство называется гидравлический толкатель (гидротолкатель).

Дополнительно в коротком плече имеется отверстие, которое обеспечивает доступ моторному маслу для смазки элементов. Для предотвращения перемещения рокера по оси коромысло удерживается при помощи спиральной пружины. Коромысло работает по следующему принципу, когда кулачок распредвала оказывает усилие на короткое плечо рокера, тем самым происходит подъем. Длинное плечо опускается вниз, осуществляя нажатие на шток клапана. Дополнительными элементами в конструкции рокера являются втулки для снижения трения.

В процессе работы боек рокера, подшипники и само коромысло подвержены механическим и тепловым нагрузкам, что приводит к износу и повреждениям. Коромысло может разламываться, что означает прекращение работы клапана. Если рокер сломался, тогда неисправность проявляется в виде характерного стука в ГБЦ и снижения отдачи от ДВС на различных режимах работы.

Рокеры, или коромысла в автомобиле

  • Рокеры, или коромысла в автомобиле
  • Устройство рокеров.
  • Принцип работы коромысла клапанов.
  • Распространенные поломки.

Случается, что при ремонте автомобиля необходима замена или ремонт рокера. Очень многие, встретившись с этой проблемой впервые, не знают, что это значит. Рокеры (или, как их еще называют, коромысла клапанов) – это механизм, который используется для передачи энергии кулачка распределительного вала на стержень впускного клапана. Коромысла клапанов являются частью деталей газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя авто «классической» структуры. Сейчас рокеры в двигателях встречаются достаточно редко.

Причиной этого является тот факт, что современные двигатели полностью перешли к верхнему расположению распредвала. И, как правило, основной причиной использования рокеров в современных двигателях является желание уменьшить размеры последнего. Причин для принятия такого решения может быть несколько, но первое место занимает необходимость поместить двигатель внутреннего сгорания (ДВС) под капотом малогабаритного авто.

Устройство рокеров.

Рокеры расположены на оси, которая крепится на 4-х стойках на ГБЦ (головка блока цилиндров). Каждый рокер расположен на отдельной оси и прикреплен к поверхности головки одним болтом, а положение оси рокеров, в свою очередь, фиксируется двумя штифтами, впрессованными в стойку. Стойка изготовлена как одно целое с осью рокеров.

Рокер является рычагом с двумя «плечами», и изготавливают его с помощью формовки стали, используя технологию ковки либо литья. Если выбирать, то метод ковки намного лучше, ведь кованые детали несравнимо прочнее. Оба «плеча» рокера имеют Т-образное сечение.

Традиционно выделяют длинное и короткое плечо коромысла. На конце длинного плеча расположена закаленная цилиндрическая плоскость – боёк рокера. Бойком коромысло упирается в торцевой конец штока клапана.

На конце короткого плеча находится болт, при помощи которого регулируется глубина зазора между самим клапаном и рычагом привода клапана. В случае, когда имеется гидрокомпенсатор, регулировка такого зазора происходит автоматически. При этом значительно снижается шум, а работа ГРМ становится более плавной и мягкой. Также в коротком плече есть специальное отверстие, с помощью которого обеспечивается доступ моторного масла для смазки деталей.

Коромысло сдерживается с помощью спиральной пружины. Нужно это для того, чтобы предотвратить перемещение рокера по оси. Сама ось, которая служит для крепления рокеров – полая, а внешняя сторона оси закалена, что способствует увеличению износостойкости.

Принцип работы коромысла клапанов.

Принцип работы коромысла состоит в следующем: когда кулачок распределительного вала оказывает давление на короткое плечо – происходит подъем. Длинное плечо опускается, при этом происходит нажатие на шток клапана. Вспомогательными элементами в строении рокера являются втулки, которые снижают трение.

Распространенные поломки.

Так как во время работы боёк рокера и само коромысло подвергаются различным тепловым и механическим нагрузкам, то это, в свою очередь, приводит к их повреждению и износу.

Если вы замечаете, что снижается отдача от ДВС в разных режимах работы, или же слышите характерное постукивание в головке блока цилиндров, то это значит, что рокер сломался. Также очень часто разламывается само коромысло, а это значит, что вышел из строя клапан. Внешние признаки разлома рокера точно такие же, как и при неисправности любой детали ГРМ.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Газораспределительный механизм

Основа нормального функционирования двигателя – это слаженная работа всех его механизмов и систем. Одним из таких важных составляющих силового агрегата является газораспределительный механизм, который отвечает за подачу воздуха во все цилиндры машины и вывод выхлопных газов.

Назначение и принцип действия ГРМ

Газораспределительный механизм в двигателе внутреннего сгорания предназначается для своевременной подачи воздушно-топливной смеси или воздуха в цилиндры и выпуска оттуда отработанных газов. Работа механизма осуществляется за счет своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

Рабочий процесс ГРМ основывается на синхронном движении распределительного и коленчатого вала, что обуславливает открытие и закрытие клапанов в нужный момент моторного цикла. Во время вращательного движения распредвала, кулачки надавливают на рычаги, а те на стержни клапанов, открывая их. Следующий поворот распредвала поворачивает кулачек, который занимает исходную позицию и закрывает клапан.

Классификация газораспределительных механизмов

Двигатели на современных автомобилях оснащаются разными газораспределительными механизмами, которые имеют следующую классификацию:

  1. В зависимости от расположения распределительного вала – нижнее или верхнее.
  2. В зависимости от числа распределительных валов – один или SONC (Single OverHead Camshaft), либо два вала – DOHC (Double OverHead Camshaft).
  3. В зависимости от количества клапанов – от 2 до 5.
  4. От разновидности привода вала – шестеренчатый, цепной или с зубчатым ремнем.

Двигатели с верхним расположением вала считаются наиболее эффективными, и получили самое широкое распространение. В них клапана приводятся в движение распредвалом через рычаги толкателей. Это упрощает всю конструкцию, снижает массу двигателя и уменьшает силу инерции. В такой компоновке вал монтируется в головке, рядом с клапанами. Движение с коленчатого вала передается при помощи роликовой цепи или зубчатого ремня.

При нижнем положении вала ГРМ, он монтируется рядом с коленчатым валом в блоке цилиндров. Передача усилия на клапана происходит при помощи толкателей через коромысла. Распредвал входит в зацепление с коленвалом при помощи шестерни. Такая конструкция двигателя считается усложненной, к тому же инерция двигающихся частей механизма возрастет.

Количество распределительных валов механизма и клапанов на каждый цилиндр зависит от варианта двигателя. Чем больше в нем клапанов предусмотрено, тем лучше цилиндры заполняются воздухом или горючей смесью, и очищаются от газов. Благодаря этому, двигатель в состоянии развить больший крутящий момент и мощность. Нечетное количество клапанов означает большее число впускных в сравнении с выпускными.

Устройство ГРМ

Газораспределительный механизм имеет следующие основные элементы:

1. Распределительный вал. Открывает клапаны в определенной последовательности в зависимости от порядка работы цилиндров. Его изготавливают из чугуна или стали, и подвергают закалке токами высокой частоты трущиеся поверхности. Он может быть смонтирован в головке блока цилиндров или в картере. В многоклапанных двигателях расположено два распределительных вала, один из которых управляет впускными клапанами, а другой выпускными. Вращение вала происходит на цилиндрических опорных шейках. Прямое или непрямое воздействие на клапана осуществляется кулачками, расположенными на валу. Каждый кулачек соответствует одному клапану.

2. Привод клапанов. Клапаны приводятся в движение различными способами: при расположении распредвала в картере, усилие от кулачков передается на толкатели, штанги и коромысла.

Коромысло (рокер или роликовый рычаг) выполнено из стали, его устанавливают на полую ось, зафиксированную в стойках головки цилиндров. Одна его сторона упирается в кулачек вала, а другая давит на торец стержня клапана. При работе двигателя клапаны нагреваются и удлиняются, что грозит им неполной посадкой в седло. Поэтому между клапаном и коромыслом обязательно соблюдают тепловой зазор.

Также кулачек может воздействовать на клапан через рычаг или непосредственно на его толкатель. Толкатели могут быть выполнены в механическом (жестком), роликовом варианте или в виде гидрокомпенсатора. Первый вид из-за шумности почти не используется, а последний отличается мягкостью и отсутствием необходимости осуществления регулировок. Роликовые толкатели используют в форсированных и спортивных двигателях.

3. Механизм привода распределительного вала. Осуществляется цепной, ременной или шестеренной передачей. Цепная отличается надежностью, до сложна в устройстве и дорога, ременная дешевле, но менее надежна, и в случае порыва ремня может повлечь за собой повреждение двигателя за счет удара клапанов о поршни.

4. Клапаны. Предназначены для открытия и закрытия впускного и выпускного канала. Состоят из стержня и головки, на которой имеется узкая, скошенная под углом фаска, плотно прилегающая к фаске седла, для чего их взаимно притирают. Головки впускных клапанов делают большими, чем выпускных. Но выпускные сильнее нагреваются, поэтому изготавливаются из жаропрочной стали и внутри наполнены натрием для лучшего охлаждения.

Цилиндрический стержень клапана сверху выточен для крепления пружины, не дающей ему оторваться от коромысла, которая упирается в шайбу на головке, и фиксируется упорной тарелкой. Стержень помещается в направляющую втулку, запрессованную в головку цилиндров, чтобы масло не попадало в камеру сгорания, на него надевают маслоотражающий колпачок.

Фазы газораспределения

Фазами газораспределения принято считать начало открытия и момент закрытия клапана, выраженный в градусах угла поворота коленвала относительно мертвых точек. Лучшая очистка цилиндра от выхлопных газов достигается при открытии выпускного клапана до наступления нижней мертвой точки (НМТ), и закрытии после ВМТ. Наполнение цилиндров воздухом или горючей смесью происходит при открытии впускного клапана до прохождения им ВМТ, и закрытии после НМТ. Период одновременного открытия обоих клапанов называется их перекрытием.

Фазы подбираются на заводе-изготовителе двигателя экспериментальным путем, и зависят от его конструкции и быстроходности. При этом колебание газов используется таким образом, что перед закрытием впускного клапана перед ним находится волна давления, а перед закрытием выпускного – волна разрежения. Такой подбор фаз обеспечивает одновременное улучшение заполнения цилиндров воздухом или смесью, а также их очистку от выхлопных газов.

Установка механизма газораспределения осуществляется при помощи меток на шестернях. Отклонение от нормы на пару зубов или звездочек может привести к удару клапана о поршень и поломке двигателя. Постоянство фаз сохраняется при наличии теплового зазора в клапанном механизме, нарушения которого вызывают уменьшение или увеличение продолжительности открытия.

Для каждого двигателя завод-изготовитель указывает фазы газораспределения в виде диаграммы, где показаны моменты открытия, закрытия, и перекрытия клапанов.

Возможные неисправности ГРМ

Судить о неисправности газораспределительной системы можно по следующим внешним признакам:

  1. Уменьшение компрессии, хлопки в трубопроводах. Происходит по причине неплотного прилегания клапанов к седлам из-за образовавшегося нагара, раковин на рабочей поверхности, при деформации головок клапанов, прогорании клапана, поломке пружин, заедании стержня во втулке или отсутствием зазора между клапаном и коромыслом.
  2. Падение мощности и резкие металлические стуки происходят из-за неполного открытия клапанов. Причиной неполадки выступает большой тепловой зазор или отказ гидрокомпенсатора.
  3. Износ шестерни распредвала, втулок и осей коромысел, направляющих втулок клапанов, заметное осевое смещение распределительного вала.
  4. Выход из строя цепи, зубчатого ремня, а также успокоителя для цепи, и натяжителя для зубчатого ремня.