Газораспределительный механизм (ГРМ) автомобильных двигателей внутреннего сгорания предназначен для своевременного впуска горючей смеси или воздуха в камеры и выпуска из них отработавших газов. В современных автомобилях применяются ГРМ с верхним расположением клапанов. Такая конструкция способствует более высокой степени сжатия, улучшению наполнения цилиндров и упрощению технического обслуживания двигателя в процессе эксплуатации.

В ГРМ с верхним расположением клапанов распределительный вал помещается в головке блока цилиндров и приводится в движение от коленвала с помощью цепной, ременной или зубчатой передачи. Клапаны открываются кулачками распределительного вала через толкатели или рычаги привода клапанов, а закрываются под действием пружин клапанов.

Таким образом, любой газораспределительный механизм включает:

• клапанную группу (впускные и выпускные клапаны, направляющие втулки и пружины с элементами крепления);
• передаточные детали (толкатели, направляющие втулки, штанги толкателей, коромысла, ось коромысел, рычаги привода клапанов, регулировочные шайбы и болты);
• распределительные валы (с опорными шейками, впускными и выпускными кулачками, элементами приводов вспомогательных механизмов);
• привод распределительных валов.

Распределительные валы ГРМ

Распределительные валы приводятся в движение от коленчатого вала двигателя и испытывают знакопеременные ускорения.

При нажатии кулачка на толкатель возникают высокие удельные нагрузки (давления), поэтому кулачки изготавливаются из материалов с хорошей контактной прочностью. Кроме того, в процессе работы ГРМ профили кулачков должны обеспечивать плавное изменение ускорений при открытии клапана, поэтому их рабочие поверхности подвергаются тщательной обработке.

Высокое значение для стабильной работы кулачков и толкателей имеет смазка этих элементов. Малое количество или отсутствие масла в узле трения «кулачок – толкатель» зачастую становится причиной задиров и ускоренного износа деталей сопряжения.

Восстановление профиля кулачков распределительных валов – очень сложная и дорогостоящая процедура, поэтому профилактика неисправностей в данном случае предпочтительнее.

Долговременное смазывание пары трения «кулачок – толкатель» и снижение интенсивности износа этих узлов в условиях высоких контактных давлений обеспечивает антифрикционное покрытие Molykote D-7409.

Цилиндрический толкатель ГРМ

Цилиндрический толкатель ГРМ имеет вид металлического стакана, установленного в отверстии головки блока цилиндров между кулачком распределительного вала и торцем стержня клапана. Для уменьшения трения в верхнем торце толкателя может устанавливаться регулировочная шайба толщиной 3-4 мм, выполненная из антифрикционных материалов. С ней происходит контакт рабочей поверхности кулачков. Обеспечить равномерное изнашивание верхней плоскости толкателя позволяет установка сопряжения «кулачок – толкатель» с небольшим смещением относительно середины кулачка, благодаря чему происходит непрерывное вращение толкателя.

Для работы двигателя на загрязненном масле характерен износ боковой поверхности толкателя и отверстия в головке блока цилиндров. Кроме того, при нагреве двигателя из-за разницы коэффициентов линейного расширения материалов головки блока и толкателей зазор в отверстиях увеличивается, что приводит к возникновению сильного шума при работе двигателя и ускоренному износу деталей ГРМ.

Чтобы избежать замены головки блока цилиндров в результате сильного износа ее деталей, сопряженных с толкателем, рекомендуется применять антифрикционное покрытие Molykote D-7409.

Клапаны ГРМ

Клапаны ГРМ работают под влиянием высоких нагрузок и температур. Так, тарелка выпускного клапана нагревается потоком горячих газов до 800-900 °С. Температура конца стержня выпускного клапана при этом составляет 150-200 °С. Сохранять работоспособность клапанов в таких условиях позволяют особенности их конструкции и применение надлежащих материалов.

Большая часть неисправностей клапанной группы возникает в связи с неплотной посадкой клапана вследствие износа седла, фаски, стержня клапана и/или направляющей втулки. В результате износа фасок клапан постепенно «утопает» в головке, зазоры в механизме привода уменьшаются, и контакт тарелки с седлом ухудшается. Негерметичность клапана приводит не только к ухудшению теплоотдачи в седло, но и к дополнительному нагреву клапана за счет прохода горячих газов через просветы между седлом и клапаном.

Направляющая втулка клапана работает в паре со стержнем в условиях повышенных температур и часто недостаточной смазки. Изнашивание втулки и стержня клапана по длине происходит неравномерно: наиболее интенсивно в нижней части вблизи канала. Сильно нагреваясь в этом месте, стержень расширяется и придает втулке коническую форму, близкую к форме нагретого стержня.

Для изготовления клапанов, работающих в тяжелых условиях, используют специальные жаропрочные материалы: стали и сплавы с большим содержанием хрома, никеля, молибдена и вольфрама, а также специальные антифрикционные покрытия для уменьшения износа.

В качестве долговременной смазки для стержней клапанов ГРМ отлично зарекомендовало себя антифрикционное покрытие Molykote D-7409.

Клапанные пружины ГРМ

Клапанные пружины подвергаются многократному изменению напряжений, поэтому изнашиваются вследствие усталостного разрушения металла, трения витков друг о друга, повреждений поверхности и нарушения геометрии.

Потеря упругости или поломка пружин может повлечь за собой снижение герметичности прилегания клапанов к седлу, уменьшение мощности двигателя, а также (при наиболее неблагоприятном стечении обстоятельств)  зависание клапанов в цилиндре, приводящее к столкновению поршня с клапаном, перегреву клапанов или преждевременному воспламенению топливно-воздушной смеси.

При высоких напряжениях и большом количестве их повторений на поверхности пружины возникает трещина, которая распространяется по сечению витка и вызывает разрушение узла. Поскольку контактирующие поверхности витков пружины совершают небольшие перемещения друг относительно друга, то в момент соприкосновения между ними возникает трение. В результате происходит межвитковый износ пружин, приводящий к потере упругости и возможному разрушению.

Один из способов повышения долговечности клапанных пружин –  защита поверхностей возможного контакта витков с помощью антифрикционного покрытия Molykote D-7409.

Цепной привод ГРМ

Роликовый цепной привод обладает высокой надежностью, поэтому часто используется в ГРМ автомобильных двигателей. Двухрядные роликовые цепи подвержены минимальному износу и растяжению, однако в процессе эксплуатации могут возникать неисправности других элементов привода: звездочек, натяжного устройства и т.д.

В целях повышения долговечности цепная передача нуждается в постоянном смазывании. Однако при выборе материала стоит помнить, что оседающие поверх смазочного слоя абразивные частицы затрудняют вращение звеньев цепи и повышают интенсивность ее изнашивания. 

Антифрикционное покрытие Molykote D-7409 оптимально подходит для цепей и звездочек привода ГРМ, так как твердые смазочные частицы в ее составе (дисульфид молибдена, графит) имеют очень малые размеры и образуют на поверхностях сухую нелипнущую пленку. Защитный слой позволяет снизить интенсивность изнашивания деталей привода и повысить его долговечность. Отверждение покрытия происходит в течение 30 минут при температуре  +220 °С.

Molykote D-7409 обладает:

• высокой смазывающей и несущей способностью;
• износостойкостью;
• термостойкостью;
• устойчивостью к воздействию моторных масел;
• функцией предотвращения фреттинг-коррозии;
• свойствами долговременной смазки.

Антифрикционное покрытие Molykote D-7409 предназначено для постоянного смазывания пар трения «металл/металл», работающих при повышенных нагрузках. Также оно подходит для пар трения, движущихся возвратно-поступательно. Благодаря высокой термостойкости покрытие может применяться в тех узлах, в которых обычные масла и пластичные смазки теряют свои свойства.