Грм состоит из: Грм состоит из

Содержание

Общее устройство грм грузовых автомобилей. Типы ГРМ: плюсы и минусы

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания – наиболее распространенный силовой агрегат, использующийся в современном автомобилестроении. Свое название он получил по количеству фаз, необходимых для осуществления одного цикла работы, или поворота коленчатого вала на 720 градусов.

Фаза впрыска топлива или топливно-воздушной смеси , сжатие рабочего тела поршнем, рабочий ход и выпуск отработанных газов. В модели идеального двигателя все фазы разнесены во времени, перекрытие между ними отсутствует, что, в свою очередь, обеспечивает получение максимально возможных рабочих значений мощности, крутящего момента и оборотов двигателя.

На практике, к сожалению, дела обстоят несколько хуже. Устройство газораспределительного механизма, отвечающего за исполнение фазы впрыска топлива и удаление выхлопных газов, его схема и принцип работы – основная тема данной статьи.

Общая схема и взаимодействие частей

Своевременное открытие впускных и выхлопных клапанов в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания обеспечивается работой газораспределительного механизма или ГРМ.

Данное устройство состоит из распределительного вала с кулачками, необходимого количества коромысел или толкателей клапанов, пружин и собственно клапанов. Шестерня распредвала, ремень или цепь, используемые для передачи вращения от коленвала, и механизм натяжения цепи так же являются частью ГРМ.

Для достижения такой точности по времени открытия впускных и выхлопных клапанов, газораспределительный механизм синхронизирован с оборотами коленчатого вала двигателя. Ремень или цепь передает вращение распределительному валу, кулачки которого, нажимая на коромысла, открывают поочередно впускные и выпускные клапаны ГРМ.

Классификация ГРМ

Нижнеклапанные двигатели

Газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания прошел долгий путь от 1900-х годов до наших дней.

Нижнеклапанные двигатели с распредвалом в блоке цилиндров, использовались повсеместно, вплоть до середины двадцатого века. Схема и устройство впускных и выпускных клапанов, расположенных в ряд тарелками вверх, обеспечивала простоту изготовления и малошумность двигателя.

Основным минусом подобной конструкции был сложный путь топливно-воздушной смеси, неоптимальный режим наполнения цилиндров, и, как следствие, меньшая мощность силового агрегата.

Газораспределительный механизм такого вида использовался вплоть до 90-х годов двадцатого столетия в грузовых автомобилях. Пример тому – ГАЗ 52, выпуск которого закончился в 1991 году.

Смешанное расположение клапанов

Попытки повысить мощностные характеристики ДВС привели к созданию двигателя со смешанным расположением клапанов. Впускные находились в головке блока цилиндров, а выпускные – в блоке, как у обычного «нижнеклапанника».

Распределительный вал один, так же расположенный в блоке цилиндров. Клапана, отвечающие за впуск топливно-воздушной смеси управлялись посредством штанг – толкателей, через которые передавалось усилие с распредвала, выхлопные – с помощью привычного коромысла.

Такая компоновочная схема обеспечивала более низкую температуру ТВС, и, как следствие, более высокую мощность, по сравнению с нижнеклапанными двигателями внутреннего сгорания.

Верхнеклапанные двигатели

Газораспределительный механизм, клапаны впускной и которого находятся в головке блока цилиндров, а распредвал – в самом блоке, был сконструирован Дэвидом Бьюиком в самом начале двадцатого столетия. Управление клапанами осуществлялось посредством штанг – толкателей, воздействовавших на коромысла.

Подобная компоновочная схема обладает высокой надежностью, за счет передачи вращения от коленчатого вала к распределительному, с помощью шестерни. Зубчатый ремень, изношенный в процессе эксплуатации, может оборваться, нанеся серьезные повреждения клапанному механизму ГРМ, изношенная же передаточная шестерня лишь немного сдвинет фазы газораспределения, что опытный водитель заметит по изменениям в работе двигателя.

Минусом является некоторая инерционность подобной конструкции, что накладывает ограничения на обороты двигателя, а, следовательно, на крутящий момент и степень форсирования. Использование более чем двух клапанов на цилиндр приводит к усложнению газораспределительного механизма и увеличению габаритных размеров двигателя. Четырехклапанные двигатели такой компоновки используются в грузовых автомобилях КамАЗ, дизельных тепловозных двигателях.

Газораспределительный механизм автомобиля «Волга» двадцать первой модели был устроен именно по верхнеклапанной схеме.

Двигатели, в которых распредвал и клапаны газораспределительного механизма располагаются в головке блока цилиндров, обозначаются аббревиатурой SOHC. Принцип действия и устройство механизма управления клапанами ГРМ отличается большим разнообразием. Существует схема открытия клапанов при помощи коромысел, рычагов и толкателей. Наибольшее распространение подобное устройство двигателей получило в период с середины 60-х до конца 80-х годов двадцатого столетия. В данный момент такие двигатели устанавливаются на недорогие легковые автомобили.

Двигатели, газораспределительный механизм которых включает в себя два распредвала, обозначается аббревиатурой DOHC. При использовании двух клапанов на цилиндр, каждый распределительный вал открывает свой ряд клапанов. Такое устройство ГРМ позволяет уменьшить инерцию коленчатого вала, и тем самым значительно увеличивает обороты и мощность ДВС. Принцип работы двигателя , использующего четыре и более клапана на цилиндр, ничем не отличается от вышеописанного. Подобные силовые агрегаты демонстрируют большую, чем у двухклапанных аналогов, мощность и устанавливаются на большинство современных автомобилей.

В двигателях с подобным типом газораспределительного механизма важную роль играет устройство привода распредвалов. В качестве передаточного элемента используется цепь, находящаяся в герметично закрытом объеме, и омывающаяся маслом, или зубчатый ремень, находящийся на внешней стороне двигателя.

Поломка привода ГРМ зачастую приводит к печальным последствиям. Оборвавшийся ремень, износившийся в процессе эксплуатации, вызывает мгновенную остановку распределительного вала, вследствие чего некоторые клапаны остаются в открытом состоянии. Удар поршня по выступающей тарелке наносит серьезные повреждения головке блока цилиндров. В особо тяжелых случаях ремонт невозможен и требуется замена данного элемента двигателя.

Устройство десмодромного газораспределительного механизма

Для двигателей, конструкция ГРМ которых допускает использование пружин для закрывания клапанов, существует ограничение по максимальному количеству оборотов в минуту. При достижении значения в 9000 об/мин пружины не смогут обеспечить нужную скорость срабатывания, что неизбежно приведет к поломке двигателя.

Принцип десмодромного ГРМ заключается в использовании двух распределительных валов, один из которых производит открытие, а второй, закрытие клапанов. В таком двигателе нет ограничения на развиваемые обороты, ведь скорость срабатывания механизма напрямую зависит от скорости вращения коленвала.

Создание газораспределительного механизма с изменяемыми фазами стало возможным относительно недавно, с началом использования в двигателестроении бортовых компьютеров и электронных управляющих блоков. Система электромагнитных клапанов, меняющая режим работы согласно команд микропроцессора, позволяет снимать с двигателя мощность, приближающуюся к расчетной, при минимальном расходе топлива.

Замена ремня ГРМ своими руками

Снимая изношенный ремень, и устанавливая на его место новый, легко изменить взаимное расположение коленчатого и распределительного валов. В этом случае сместятся фазы газораспределения двигателя, что приведет к нарушениям в работе, вплоть до поломки. Метки на шестернях приводного механизма служат для визуального контроля настройки ГРМ.

Сняв непригодный ремень, необходимо совместить метки шестерней коленчатого и распределительного валов с прорезями в кожухе приводного механизма. Назначение этой операции – установка условного «нуля», с которого и начнется работа двигателя. Далее следует аккуратно установить запасной ремень, стараясь не сместить метки на шестернях.

Следующий шаг – осмотр и регулировка усилия натяжного ролика. Назначение этого узла в удержании ремня на шестернях приводного механизма. Правильность регулировки ролика можно проверить, повернув натянутый ремень пальцами. Если удастся провернуть на девяносто градусов – натяжной механизм отрегулирован хорошо.

Если ремень повернется на угол меньший, чем 90 градусов, то он перетянут, если на больший, то недотянут.

Очень важно при монтаже не брать ремень ГРМ промасленными руками. Это может привести к проскакиванию на шестернях приводного механизма.

Купленный на придорожной АЗС ремень следует тщательно осмотреть. При нарушении условий хранения, даже новый ремень привода ГРМ пойдет трещинами и не сможет быть использован по назначению.

Видео, иллюстрирующее работу ГРМ

Механизм газораспределения предназначен для своевременного впуска в цилиндры воздуха (дизели) или горючей смеси (карбюраторные и газовые двигатели) и выпуска из них отработавших газов. Механизм газораспределения может иметь верхнее расположение клапанов (в головке цилиндров) или нижнее (в блоке цилиндров). В современных автомобильных двигателях применяют механизм газораспределения с верхним расположением клапанов, которое позволяет получить компактную камеру сгорания, обеспечить лучшее наполнение цилиндров горючей смесью и облегчить регулировку тепловых зазоров.

Механизм газораспределения:
1 — шестерня распределительного вала, 2 — упорный фланец, 3 — распорное кольцо, 4 — опорные шейки,
5 — эксцентрик привода топливного насос, 6 — кулачки выпускных клапанов, 7 — кулачки впускных клапанов,
8 – втулки, 9 — впускной клапан, 10 -направляющая втулка, 11 — упорная шайба, 12 — пружина,
13 — ось коромысел, 14 — коромысло, 15 — регулировочный винт, 16 -стойка оси коромысел,
17 — механизм поворота выпускного клапана, I8 — выпускной клапан, 19 — штанга, 20 — толкатели,
21 — шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя

Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов.

На рисунке показан механизм газораспределения двигателя ЗИЛ-130. Усилие от кулачков 6 и 7 распределительного вала через толкатели 20, штанги 19 и коромысла 14 передается клапанам, которые открываются, сжимая пружины 12. Закрытие клапанов происходит под действием сжатых пружин. На общем для обоих рядов цилиндров распределительном вале имеются также шестерни 21 привода масляного насоса и прерывателя-распределителя, а также эксцентрик 5 привода топливоподкачивающего насоса. Распределительный вал расположен в блоке цилиндров и шестерней 1 приводится от коленчатого вала; частота вращения распределительного вала должна быть в два раза меньше частоты вращения коленчатого вала.

Для ограничения осевых перемещений распределительного вала между шестерней 1 и передней опорной шейкой 4 установлено распорное кольцо 3, которое обеспечивает зазор (0,1 — 0,2 мм) между упорным фланцем 2 и шестерней 1.

Механизм газораспределения дизеля КамАЗ-740 также имеет один распределительный вал 1 с шестерней привода 17, установленной на заднем конце вала.

1 — распределительный вал, 2 — толкатель, 3 — направляющая толкателей, 4 — штанга,
5 — регулировочный винт, 6 — коромысло, 7 — контргайка, 8 — втулка, 9 — тарелка,
10 — пружина внутренняя, 11 — пружина наружная, 12- шайба, 13 — сухарь, 14 — впускной клапан,
15 — выпускной клапан, 16 — фланец, 17 – шестерня.

Стальной распределительный вал установлен в развале блока цилиндров на пяти подшипниках скольжения.

Осевое перемещение вала ограничено корпусом заднего подшипника, в торцы которого с одной стороны упирается ступица шестерни 17, а с другой — упорный борт задней опорной шейки вала.

Стальные толкатели 2 грибкового типа пустотелые с цилиндрической направляющей частью. Тарелка толкателя имеет наплавку отбеленным чугуном.

Направляющая 3 толкателей делается съемной, общей для четырех толкателей, что облегчает ее ремонт. Впускной 14 и выпускной 15 клапаны изготовлены из жаропрочной стали. Стержни клапанов на длине 120 мм от верхнего торца покрыты графитом для лучшей приработки. Во время работы двигателя клапаны поворачиваются относительно седла за счет специальной конструкции разъемного соединения (втулка 8 — тарелка 9), что повышает продолжительность их эксплуатации без ремонта.

В современных высокооборотных двигателях легковых автомобилей ВАЗ и «Москвич» распределительный вал установлен на головке блока цилиндров, что упрощает кинематическую связь между кулачками и клапанами. Такое расположение распределительного вала называется верхним, оно позволяет упростить блок цилиндров и уменьшить шум при работе механизма газораспределения. При верхнем расположении распределительный вал приводится цепью или зубчатым ремнем.

Привод механизма газораспределения с верхним расположением распределительного вала:
а — цепью, б — зубчатым ремнем; 1 — коленчатый вал, 2 — ведущая звездочка, 3 — цепь,
4 — башмак натяжного устройства, 5 — натяжное устройство, 6 — ведомая звездочка,
7 — распределительный вал, 8 — рычаг привода клапана, 9 — клапаны,
10 — втулка регулировочного болта, 11 — регулировочный болт, 12 — успокоитель цепи,
13 — звездочка привода масляного насоса и прерывателя-распределителя,
14, 16, 17 — зубчатые шкивы, 15 — зубчатый ремень, 18 — болт

Например, на двигателях автомобилей ВАЗ-2101 «Жигули» (рис. а) чугунный распределительный вал 7 расположен в пяти опорах, алюминиевый корпус которых устанавливается на шпильки и притягивается сверху к головке цилиндров гайками.

Кулачки распределительного вала действуют на рычаги 8, которые, поворачиваясь на сферической головке регулировочного болта 11, другим концом нажимают на стержень клапана и открывают его. Регулировочный болт ввернут во втулку 10 головки цилиндров и стопорится контргайкой. Закрывается клапан двумя пружинами. Вращение от коленчатого вала 1 к распределительному валу 7 передается втулочно-роликовой цепью 3. Этой же цепью приводится во вращение ведомая звездочка 13 привода масляного насоса и прерывателя-распределителя зажигания. Для уменьшения колебаний цепи служит успокоитель 12, закрепленный на торце двигателя. Для натяжения цепи предусмотрено натяжное устройство 5 с башмаком 4.

Привод распределительного вала в двигателе автомобиля ВАЗ-2105 осуществляется зубчатым ремнем. Для этого на коленчатом и распределительном валах (рис. б) установлены шкивы 14 и 16 с наружными зубьями специального профиля. Шкивы 14 и 16 охватываются ремнем 15, на внутренней поверхности которого также имеются зубья. Ремень охватывает также зубчатый шкив 17 привода масляного насоса. Ремень изготовлен из специальной резины, армированной стеклокордовым шнуром, а его рабочая зубчатая поверхность покрыта специальной эластичной тканью.

В конструкции привода предусмотрено натяжное устройство, состоящее из закрепленного на поворотной пластине гладкого ролика, который прижимается к наружной поверхности ремня 15 пружиной. Чтобы натяжение ремня сделать нормальным, достаточно отпустить болт 18, проходящий сквозь прорезь в пластине. Это позволит пружине подтянуть пластину вместе с роликом 5, после чего болт 18 следует затянуть.

Весь привод распределительного вала не нуждается в смазке; от пыли и грязи защищен легкими пластмассовыми крышками. Привод зубчатым ремнем позволяет (по сравнению с цепным) снизить металлоемкость и шум механизма газораспределения.

Поверхности кулачков и опорных шеек распределительного вала дизеля КамАЗ-740 отцементированы и закалены токами высокой частоты. Втулки подшипников сделаны из биметаллической ленты и запрессованы в перегородки блока. Шестерни привода распределительного вала расположены на заднем торце блока цилиндров.

Между каждой парой опорных шеек вала имеются четыре кулачка — для клапанов одного цилиндра правого ряда и одного цилиндра левого ряда. Углы взаимного расположения кулачков зависят от порядка работы цилиндров и фаз газораспределения.

Каждый цилиндр имеет по одному впускному и одному выпускному клапану. Для некоторых двигателей распределительные валы изготовляют из чугуна, в этом случае их кулачки и шейки подвергают отбеливанию.

Шестерни распределительных валов карбюраторных двигателей делают из чугуна или из текстолита. Зубья у шестерен косые, что вызывает появление силы, стремящейся переместить распределительный вал в осевом направлении.

Толкатели изготовляют из стали или чугуна. Стальные толкатели имеют наплавленную чугунную пятку, соприкасающуюся с кулачком. Толкатели бывают цилиндрическими, грибовидными или роликовыми. Толкатели имеют углубления, в которые входят нижние концы штанг. Перемещаются толкатели в направляющих, выполненных в блоке цилиндров, или в привернутых к нему корпусах направляющих.

Штанги изготовляют полыми из стали или из дюралюминия со стальными сферообразными наконечниками, которыми штанга упирается с одной стороны в толкатель, а с другой — в сферическую поверхность регулировочного винта.

Коромысло изготовляют из стали или чугуна. Плечо коромысла со стороны клапана длиннее, чем со стороны штанги толкателя. Это позволяет уменьшить высоту подъема толкателя и штанги. В отверстие коромысла запрессована бронзовая втулка. Устанавливают коромысла на полых осях, которые бывают общими для всех цилиндров или выполняют отдельно для каждого цилиндра.

Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы. Клапан состоит из тарельчатой плоской головки и стержня. Диаметр головки впускного клапана больше, чем выпускного. Впускные клапаны изготовляют из хромистой стали; выпускные клапаны (или их головки) — из жаростойкой стали. Вставные седла клапанов, запрессованные в головку или блок цилиндров, изготовляют из жаростойкого чугуна. На рабочую поверхность головки выпускных клапанов иногда наплавляют жаростойкий сплав. Для лучшего охлаждения внутреннюю полость некоторых выпускных клапанов заполняют металлическим натрием, который имеет высокую теплопроводность и температуру плавления 98°С. При движении клапана расплавленный натрий, перемещаясь внутри стержня, отводит теплоту от головки к стержню, которая затем передается направляющей втулке 10.

Рабочая поверхность головки клапана (фаска) обычно имеет угол 45°; только у впускных клапанов двигателя ЗИЛ-130 этот угол равен 30°. Фаску головки клапана тщательно обрабатывают и притирают к седлу.

Стержень клапана имеет выточку, в которую вставляют сухарики 7 для крепления упорной шайбы 6 пружины клапана. Стержни клапанов перемещаются в направляющих втулках 10 — чугунных или металлокерамических.

Клапан прижимается к седлу одной или двумя пружинами. При двух пружинах направление их витков должно быть различным, чтобы при поломке одной из них ее витки не могли попасть между витками другой.

а — выпускной клапан, б — клапан закрыт, в — клапан открыт, г — детали механизма;
1 — корпус механизма поворота, 2 — шарики, 3 — опорная шайба, 4 — замочное кольцо, 5 — пружина клапана,
6 — упорная шайба пружины, 7 — сухарики, 8 — дисковая пружина, 9 — возвратная пружина,
10 — направляющая втулка, 11 — металлический натрий

Выпускные клапаны двигателей принудительно поворачиваются при работе, что предотвращает их заедание и обгорание. Механизм поворота состоит из неподвижного корпуса 1 (рис. а-г), пяти шариков 2 с возвратными пружинами 9, дисковой пружины 8 и опорной шайбы 3 с замочным кольцом 4. Корпус 1 установлен на направляющей втулке 10 клапана в углублении головки цилиндров и имеет секторные пазы для шариков 2. Опорная шайба 3 и дисковая пружина 8 с зазором надеты на выступ корпуса. При закрытом клапане (рис. б), когда усилие его пружины 5 невелико, дисковая пружина 8 выгнута наружной кромкой кверху, а внутренней кромкой опирается на заплечик корпуса /. При открытии клапана усилие его пружины 5 увеличивается, дисковая пружина 8 распрямляется и ложится на шарики 2 (рис. в). Усилие пружины 8 передается на шарики 2, и они, перекатываясь по секторным пазам корпуса, поворачивают дисковую пружину и опорную шайбу, а следовательно, пружину клапана и клапан.

При закрытии клапана усилие его пружины уменьшается, дисковая пружина 8 прогибается и упирается в заплечик корпуса, освобождая шарики 2, которые под действием пружины 9 возвращаются в исходное положение.

Для предотвращения попадания масла в цилиндр по зазору между стержнем клапана и направляющей втулкой 2 на ней или стержне клапана устанавливают резиновое уплотнение в виде колпачка 1 или сальника 3.

а — ЗМЗ-24, б — ВАЗ-2105;
1 — колпачок, 2 — направляющая втулка, 3 — сальник, 4 — лабиринтное уплотнение

В настоящее время за рубежом все шире применяют так называемую четырехклапанную конструкцию (в первую очередь для двигателей легковых автомобилей), т. е. установку в каждом цилиндре двух впускных и двух выпускных клапанов. Это позволяет улучшить наполнение цилиндров свежей смесью, а значит, увеличить литровую мощность двигателя (до 50 кВт/л). Свеча у четырехклапанных карбюраторных двигателей расположена в центре камеры, что сокращает время сгорания смеси и улучшает топливную экономичность двигателя.

Фазы газораспределения и порядок работы цилиндров

Фазы газораспределения.

Под фазами газораспределения понимают моменты начала открытия и конца закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек. Для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов выпускной клапан должен открываться до достижения поршнем НМТ, а закрываться после ВМТ. С целью лучшего наполнения цилиндров смесью впускной клапан должен открываться до достижения поршнем ВМТ, а закрываться после прохождения НМТ. Период, в течение которого одновременно открыты оба клапана (впускной и выпускной), называют перекрытием клапанов.

Фазы газораспределения подбирают на заводах опытным путем в зависимости от быстроходности двигателя и конструкции его впускной и выпускной систем. При этом стремятся использовать колебательное движение газов во впускной и выпускной системах таким образом, чтобы к концу закрытия впускного клапана перед ним оказалась бы волна давления, а к концу закрытия выпускного клапана за ним была бы волна разрежения. При таком подборе фаз газораспределения удается одновременно улучшить заполнение цилиндров свежей смесью и их очистку от отработавших газов.

Заводы указывают фазы газораспределения для своих двигателей или в виде диаграмм. Диаграмма показывает, что впускной клапан начинает открываться за 10° до ВМТ, а заканчивает закрываться через 46° после НМТ. Выпускной клапан начинает открываться за 66° до НМТ и заканчивает закрываться через 10° после ВМТ. Перекрытие клапанов в этом случае составляет 20°.

1 — впуск, 2 — выпуск

Правильность установки механизма ВМТ газораспределения определяется зацеплением распределительных шестерен с имеющимися на них метками. Отклонение при установке фаз газораспределения хотя бы на два зуба шестерни или звездочки распределительного вала приводит к удару клапана о поршень, потери компрессии, выходу из строя клапана или двигателя.

Постоянство фаз газораспределения сохраняется только при соблюдении теплового зазора в клапанном механизме. Увеличение этого зазора приводит к уменьшению продолжительности открытия клапана, и наоборот.

Порядок работы цилиндров.

Последовательность чередования одноименных тактов в различных цилиндрах называют порядком работы цилиндров двигателя. Порядок работы зависит от расположения цилиндров, расположения шеек коленчатого и кулачков распределительного валов.

У четырехтактного четырехцилиндрового однорядного двигателя такты чередуются через 180°, порядок работы может быть 1-3-4-2 («Москвич-2140», ВАЗ-2106 «Жигули») или 1-2-4-3 (ГАЗ-24 «Волга»).

В V-образных восьмицилиндровых четырехтактных двигателях шатунные шейки располагаются под углом 90°. Угол между двумя рядами цилиндров тоже 90°. Когда поршень одного цилиндра находится в какой-либо мертвой точке, поршень соседнего цилиндра находится примерно на середине своего хода. Поэтому такты, происходящие в левом ряду цилиндров, смещаются относительно соответствующих тактов, происходящих в цилиндрах правого ряда, на 90°, или 1/4 оборота, коленчатого вала.

— в начало —

В легковом автомобиле двигатель не сможет функционировать должным образом без четкой и слаженной работы ГРМ. Он отвечает за своевременный впрыск горючего в цилиндры, а также выводит из системы отработанный газ. Еще одна важная особенность — метки ГРМ. Нужно четко соблюдать их, в противном случае впрыск и выпуск газов собьются.

Это устройство обладает сложной конструкцией. ГРМ состоит из таких деталей и механизмов: приводные элементы, распределительный вал и распределительная шестерня, элементы привода клапана, непосредственно клапан и пружины, а также направляющие втулки. Работа газораспределительного механизма синхронизируется с зажиганием и впрыском.

Распределительный вал

Работа распределительного вала заключается в том, чтобы открывать клапаны в том порядке, который необходим для правильного функционирования двигателя. Для производства этих деталей используют чугун либо же специальную сталь. Чтобы уменьшить износ детали, ее поверхности закаляются при помощи тока высокой частоты, при этом они нагреваются.

Есть два места, в которых может располагаться распредвал. Это либо картер двигателя, либо головка блока цилиндров. Также есть варианты двигателей, когда в головке находятся сразу два распредвала (многоклапанные ДВС). Вращается распредвал на специальных опорных шейках.

Классификация двигателей в зависимости от числа распредвалов

В зависимости от количества распредвалов двигатели подразделяют на двойные (DOHC — Double Overhead Camshaft) и одинарные (SOHC — Single Overhead Camshaft). Если рассматривать двигатель типа DOHC, то там один распредвал управляет впускными, а другой — выпускными клапанами. В SOHC эти функции выполняет один распредвал.

Привод клапанов выполняется с помощью кулачков, которые закреплены на распредвале. Их число напрямую зависит от количества клапанов. В зависимости от конструкции двигателя оно может колебаться от двух до пяти на один цилиндр. Есть различные конфигурации клапанов: два впускных и один выпускной, по два каждого типа, три впускных и два выпускных. Форма же кулачков отвечает за то, как именно будет открываться и закрываться клапан, время его открытия и высоту подъема.

Привод распредвала: общая информация

Привод распредвала от коленвала может осуществляться тремя различными способами: с помощью ремня (ременная передача), цепи (цепная передача), а если конфигурация двигателя предусматривает нижнее расположение распредвала, то с помощью зубчатых шестеренок. Самым надежным по праву считается именно цепной привод, но он отличается сложностью конструкции и высокой ценой. Ременной же привод гораздо проще, но и ресурс работы у его ремня ниже, а если тот порвется, последствия могут быть плачевными.

Если ремень обрывается, то работа распредвала останавливается, а коленвал продолжает работать. Чем же это грозит? Если двигатель многоклапанный, то при работе поршни будут ударяться о клапаны, которые остаются в открытом состоянии. Это может не только повредить стержни, но и направляющие втулки. Может даже разрушиться сам поршень. В простых двуклапанных двигателях такой проблемы нет, поэтому там ремонт ограничивается всего лишь заменой ремня.

Если обрывается ремень газораспределительного механизма на дизельном двигателе, то последствия будут еще тяжелее, чем на бензиновом. Поскольку камера сгорания находится в поршнях, у клапанов очень мало места. Так что если клапан зависает в открытом положении, то разрушаются на только стержни и втулки, но и распредвал, подшипники, толкатели, есть высокий шанс деформации шатунов. А если ремень обрывается на высоких оборотах, то можно даже повредить блок цилиндров.

Привод газораспределительного механизма: разновидности

В зависимости от расположения распредвала существует несколько видов привода ГРМ. Если распредвал имеет нижнее расположение, то усилие на клапаны передается с помощью толкателей, штанг и коромысел. Если же распредвал находится вверху, есть три варианта работы привода: коромыслами, толкателями и рычагами.

Коромысла также называют рокерами или роликовыми рычагами, они изготавливаются из стали, крепятся на ось, которая установлена в головке цилиндра на стойки. Коромысла упираются в кулачки распредвала, а также воздействуют на торец стрежня клапана. Для того чтобы уменьшить трение во время их работы, в отверстие запрессовывают специальную втулку.

Если распредвал располагается над клапанами, то они приводятся в движение посредством рычагов. Кулачки распредвала воздействуют на стержень клапана. Есть разновидности ГРМ, в которых ставится гидрокомпенсатор между рычагом и клапаном. Такие экземпляры не требуют регулировки зазора.

В третьем варианте распредвал воздействует непосредственно на сам толкатель клапана. Толкатели бывают механическими, гидро- и роликовыми. Первые практически не используют, так как они слишком шумные, а также требуют регулировки зазора. Самым популярным является второй тип, поскольку гидротолкатели не требуют такой регулировки и работают на порядок тише. Они действуют на основе моторного масла, оно постоянно заполняет внутренние полости и таким образом смещает поршень при появлении зазора.

Часто роликовые толкатели используют в форсированных двигателях, так как они улучшают динамику за счет снижения трения. Все дело в том, что при взаимодействии кулачок катится по толкателю, а не трется, так как в том месте расположен ролик.

Клапаны

Клапанное распределение получило наибольшее распространение в силу своей простоты и высокой надежности. Оно позволяет наиболее эффективно воплощать в жизнь назначение газораспределительного механизма.

Задача клапанов — это открытие впускных и выпускных каналов в определенное время. Сам клапан имеет довольно простое строение — головка и стержень. Для впускных и выпускных клапанов головки имеют разные диаметры. Поскольку выпускные при работе нагреваются гораздо больше (так как они контактируют с отработанными нагретыми газами), их делают из теплоустойчивой стали.

На стержнях в верхней части есть выточка для крепления деталей клапанной пружины. Сами они изготовлены полыми, с наполнением из натрия (обеспечивается лучшее охлаждение). Стержни закреплены во втулках, которые делаются из металлокерамики или чугуна. Втулки, в свою очередь, запрессовываются в головки цилиндра.

Возможные неисправности в ГРМ

Так как газораспределительный механизм состоит из большого количества деталей, логично будет предположить, что существует большой риск его поломки. Среди самых распространенных причин можно выделить следующие:

Износ подшипников или толкателей клапана — можно определить по повышенному шуму мотора;

Неполадки с гидрокомпенсаторами — проявляются в виде стука при работе двигателя;

Прогорание клапанов или образование нагара в системе;

Износ сальников клапана — масло попадает в систему и начинает сгорать в цилиндрах;

Износ ремня или цепи ГРМ — падает мощность двигателя, он шумит, происходят сбои в фазах работы.

Стоит сказать, что на современных авто ГРМ выполнен достаточно качественно, это значительно повышает его эксплуатационный срок. Ведь если, например, взять газораспределительный механизм ВАЗ 2106, то можно увидеть, что он нуждался в постоянном уходе, регулировке клапанов и замене тех или иных деталей.

Признаки, по которым можно определить, что газораспределительный механизм неисправен, — это посторонние звуки в выпускном и впускном трубопроводах (хлопки или шум), уменьшение компрессии, металлический стук или падение мощности двигателя. Появление этих признаков сигнализирует о том, что ГРМ неисправен и необходим его ремонт.

Рабочий цикл двигателя и ГРМ

По стандарту рабочий цикл ДВС осуществляется за 2 поворота коленвала. В этот промежуток времени должны открыться и закрыться в определенной последовательности клапаны каждого цилиндра. Поэтому распредвал всегда вращается медленнее, чем коленвал. Соответственно, размеры шестерен у этих валов разные (у распредвала больше). Клапаны же открываются в зависимости от направления и движения цилиндров в двигателе. То есть во время такта впуска впускные клапаны открыты, и наоборот — при выпуске они закрыты. Именно с этой целью на шестерни наносятся метки ГРМ.

Газораспределительные фазы

Теория говорит, что клапаны должны открываться в моменты прохождения цилиндров через мертвые точки. Но поскольку процесс инерционен, а также при учете повышенных оборотов коленвала, этого времени явно недостаточно для впрыска смеси и выпуска отработанных газов. Поэтому впускной клапан открывается еще до того как цилиндр займет положение в верхней мертвой точке (с упреждением примерно 9-24 градуса поворота коленвала), а закрытие происходит во время прохождения цилиндром нижней мертвой точки (упреждение 51-64 градуса).

Выпускной клапан открывается примерно за 44-57 градусов до того как цилиндр займет положение в нижней мертвой точке. Закрывается он примерно на 13-27 градусах прохождения ее цилиндром.

В процессе работы двигателя бывают моменты, когда открыты оба клапана. Это положение предназначено для продувки цилиндров свежей горючей смесью с целью их очистки от излишних продуктов сгорания. Оно называется перекрытием клапанов.

Моменты, когда происходит открытие или закрытие клапана относительно мертвых точек, называются фазами газораспределения, они рассчитываются в градусах поворота коленвала.

Естественно, что такая важная часть автомобиля, как ГРМ, просто не потерпит небрежного обращения. Конечно, газораспределительный механизм двигателя — достаточно надежный узел, но даже его можно сломать полностью. Одной из причин поломок может стать некачественный ремонт. Поэтому стоит внимательно относиться к этому.

Что нужно знать?

Первое, что нужно знать, перед тем как проводить ремонт газораспределительного механизма своими руками, — то, что его выполнить очень трудно. Для этого нужны технические навыки, которые вряд ли есть у обычного автомобилиста. Также будут необходимы определенные инструменты, которые можно найти далеко не в каждом гараже. Да и любое неосторожное движение может вызвать последствия, которые окажутся гораздо хуже, чем первоначальная поломка. Поэтому всегда стоит доверять ремонт ГРМ своего автомобиля только проверенным специалистам.

Устройство газораспределительного механизма таково, что чаще всего в процессе его эксплуатации выходят из строя движущиеся части: клапаны, кулачки, распредвал. Ели повреждения или неисправности не критические, вполне можно обойтись и без замены каких-либо деталей. Но если они будут серьезными, нужно быть готовым тратить деньги на покупку и установку новых запчастей. Определенную сумму придется также выложить и за саму процедуру ремонта.

Как и любая другая техника, автомобиль может работать долго и безотказно, если его правильно эксплуатировать. И наоборот, небрежное обращение с ним только увеличит шанс поломок.

Газораспределительный механизм — это одна из важнейших частей, без которых двигатель не сможет функционировать. Поэтому забота о нем — фактор, который не стоит упускать из виду.

Как же уберечь ГРМ от поломок?

Во-первых, всегда нужно использовать только качественное топливо. Если оно будет с посторонними примесями, могут засориться выходы клапанов, будет давать перебои двигатель. То же самое касается и комплектующих — бракованные запчасти долго не проработают и нанесут только вред. Так что всегда стоит выбирать для своего авто только лучшие детали и расходные материалы.

Не менее важный фактор — правильная эксплуатация. Не стоит подвергать автомобиль перегрузкам, которые будут вредными для него. Перегрев двигателя, работа с неисправными узлами, длительная эксплуатация без техобслуживания снижают срок работы машины и разрушают ее узлы и детали. Поэтому правилами эксплуатации авто также не стоит пренебрегать.

Распредвал представляет собой ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки расположены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно в соответствии с .

Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных.

Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей . Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели. Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется.

Принцип работы ГРМ

Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней.

Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки . Перед надеванием ремня газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки. Затем надевается ремень, «освобождаются» шкивы, после чего ремень натягивается натяжным(и) роликами.

При открывании клапана коромыслом происходит следующее: распредвал кулачком «наезжает» на коромысло, которое нажимает на клапан, после прохождения кулачка, клапан под действием пружины закрывается. Клапаны в этом случае располагаются v-образно.

Если в двигателе применены толкатели, то распредвал находится непосредственно над толкателями, при вращении, нажимая своими кулачками на них. Преимущество такого ГРМ малые шумы, небольшая цена, ремонтопригодность.

В цепном двигателе весь процесс газораспределения тот же, только при сборке механизма, цепь надевается на вал совместно со шкивом.

Другими словами, в момент нажатия на педаль газа водитель открывает дроссельную заслонку, что означает больший приток воздуха во впускной коллектор. Большее количество воздуха приводит к образованию большего количества топливно-воздушной смеси. Задачей ГРМ становится немедленное увеличение пропускной способности для лучшего наполнения камеры сгорания и дальнейший выпуск отработавших газов. Для этого необходимо увеличение частоты открытия и закрытия .

Привод ГРМ напрямую реализован от двигателя. Клапаны двигателя приводятся в действие распределительным валом. Получается, что увеличение частоты вращения коленвала заставляет вращаться быстрее, что и увеличивает частоту открытия и закрытия клапанов. Результатом становится увеличение оборотов двигателя и повышение отдачи от силового агрегата. Взаимосвязь распределительного и коленчатого валов позволяет ДВС эффективно получить и сжечь топливно-воздушную смесь в том количестве, которое необходимо для того или иного режима работы мотора.

Эволюция: верхняя и нижняя компоновка клапанов

Двигатель внутреннего сгорания в процессе эволюции получил нижнеклапанную и верхнеклапанную схему компоновки клапанов. Нижнеклапанный двигатель представляет собой ДВС с нижним расположением клапанов. Конструкция газораспределительного механизма двигателя с нижним расположением клапанов подразумевает то, что тарелка клапана направлена вверх. Клапаны перевернуты и расположены не сверху цилиндра двигателя, а сбоку. Моторы с нижнеклапанной схемой получили аббревиатуру SV (англ. side-valve), что означает «боковой клапан».

Главным отличием моторов типа SV становится относительная простота нижнеклапанного двигателя сравнительно с моторами типа OHV, SOHC, DOHC и т.д. К недостаткам относят низкую эффективность наполнения камеры сгорания топливно-воздушной смесью. Это означает, что нижнеклапанный двигатель менее эффективен и потенциально имеет меньшую степень форсировки. Вторым серьезным недостатком стала явная склонность моторов подобного типа к перегреву.

Нижнеклапанные двигатели были широко распространены на гражданских авто и другой технике до середины 20-го века, хотя с самого начала эпохи двигателестроения высокофорсированные гоночные авто получали более совершенные схемы устройства механизма газораспределения.

Сегодня подавляющее большинство ДВС оснащены газораспределительными механизмами с верхним расположением клапанов. Такая схема компоновки быстро вытеснила нижнеклапанную в 60-е, когда мощность двигателя стала приоритетной задачей для инженеров. Верхнеклапанный ГРМ позволял избавиться от множества дополнительных деталей, которые конструктивно необходимы для реализации нижнеклапанной схемы. Верхнее расположение позволило кулачкам распредвала напрямую и без потерь давить на штоки клапанов. Устойчивая работа ДВС на максимальных оборотах, эффективное наполнение цилиндров и возросшая мощность стали результатом применения верхнеклапанной схемы.

Верхнее расположение клапанов заметно упростило ремонт и обслуживание силового агрегата. Размещение распределительного вала в верхней части мотора сделало возможным снижение общей массы, уровня шума и вибраций в процессе работы силового агрегата. Более того, верхнеклапанная конструкция позволила ГРМ и двигателю эволюционировать дальше, так как стало возможным увеличение количества клапанов на один цилиндр (сегодня моторы могут иметь 8,16, 24 и более клапанов). Также появилась возможность реализовать установку не одного, а сразу двух распредвалов (один вал для впускных, а другой вал для выпускных клапанов). Главным недостатком верхнеклапанной конструкции считается цепная или ременная система привода клапанов.

Устройство газораспределительного механизма

Механизм газораспределения состоит из ряда составных элементов, которые выполняют следующие функции:

механизм привода распредвала вращает вал с нужной скоростью;
распределительный вал открывает и закрывает клапаны;
клапаны осуществляют открытие и закрытие впускных и выпускных каналов;

Основой всего ГРМ являются клапаны и распределительный вал (кулачковый вал). Распредвал представляет собой элемент, на котором выполнены так называемые кулачки. Распредвал свободно вращается на подшипниках. В процессе вращения распределительного вала указанные кулачки нажимают на толкатели клапанов в тот самый момент, когда в цилиндре двигателя происходит такт впуска или выпуска.

Механизм газораспределения частично расположен в верхней зоне блока цилиндров ДВС. Местом установки стала . В головке находится распредвал и его подшипники, сами клапаны, коромысла или толкатели клапанов. Верх головки прикрывает клапанная крышка. Данная крышка клапанов устанавливается на головку блока цилиндров с использованием специальной уплотнительной прокладки.

Ремень и цепь ГРМ: особенности привода

Шкив привода распредвала вынесен из ГБЦ. Для предотвращения утечек масла шейка распредвала имеет сальник. Механизм газораспределения приводится в действие ремнем или цепью. Цепь или зубчатый ремень ГРМ надевается на шкив распределительного вала или ведомую звездочку с одной стороны, а с другой стороны усилие передается от шестерни коленчатого вала.

Цепной или ременной привод клапанов обеспечивает важнейшее требование — неизменное положение коленчатого и распределительного вала (или нескольких валов) по отношению друг к другу. Даже малейшее отклонение приведет к отсутствию синхронизации и сбоям в работе двигателя. Более серьезные нарушения немедленно проявляются в виде серьезной поломки ДВС.

Цепная передача с использованием роликовой цепи считается более надежной, но присутствуют определенные сложности с обеспечением необходимого натяжения. Основным недостатком ремня ГРМ является потенциальный риск его обрыва, который в ряде случаев приводит к загибу клапанов.

В списке дополнительных элементов также находятся натяжные ролики для натяжения ремня ГРМ, для цепи используется натяжитель цепи ГРМ («башмак» цепи). К недостаткам цепного привода ГРМ также относят повышенный шум в процессе работы. Минусом ремня ГРМ считается необходимость его замены каждые 50-60 тыс. км, а также контроль состояния ремня и роликов с определенной периодичностью.

Клапанный механизм

Что касается клапанного механизма, сюда относятся направляющие втулки, седла клапанов, возвратные пружины, механизм вращения клапана и другие детали. Распределительный вал в нужный момент передает усилие сразу на шток (стержень) клапана или же через промежуточное звено — рокер (коромысло клапана).

Конструктивно встречаются ГРМ, которые требуют периодической регулировки. В конструкции предусмотрены специальные регулировочные болты и шайбы для выставления допустимых зазоров. Существует также решение, когда требуемый зазор постоянно поддерживается автоматически. Регулировка зазора в таких механизмах осуществляется посредством гидрокомпенсаторов.

Управление фазами газораспределения

В конструкции современного двигателя за последние годы произошли серьезные изменения. Речь идет о появлении управляющих систем на основе микропроцессоров (ЭБУ). На фоне постоянного роста цен на топливо и ужесточения экологических норм приоритетной задачей двигателестроения стала не только мощность агрегатов, но и экономичность.

Понизить расход топлива и улучшить эксплуатационные показатели ДВС без потерь мощности удалось благодаря появлению распределенного впрыска и систем контроля работы ГРМ. Такие системы изменения фаз газораспределения (англ. Variable Valve Timing, VVT) получили международное признание и активно используются ведущими автопроизводителями по всему миру.

Изменение фаз газораспределения (среди автомехаников данная система получила обиходное наименование «фазовращатель») позволят реализовать оптимальную синхронизацию впуска и выпуска применительно к конкретным условиям работы двигателя на разных режимах.

Работа указанной системы заключается в том, что она контролирует скорость вращения распредвалов ГРМ. Система немного проворачивает распределительный вал в направлении его вращения, позволяя клапанам открываться раньше при необходимости. Это означает, что в современном моторе распредвал больше не вращается с неизменной скоростью относительно коленвала.

Главной задачей становится наиболее эффективное наполнение цилиндров в зависимости от режима работы мотора. Представим машину, которая движется практически по инерции, хотя водитель продолжает слегка нажимать на газ. Система динамично определяет отсутствие нагрузки на двигатель в такие моменты и регулирует фазы газораспределения. Для режима холостого хода потребление топлива должно быть сведено к минимуму, так как подавать рабочую топливно-воздушную смесь в полном объеме не имеет никакого смысла. Система VVT постоянно следит за работой силового агрегата и активно управляет вращением распределительных валов.

Дальнейшее развитие подобных систем привело к появлению решений, в которых отмечено использование кулачков распредвала различной формы. Такая схема позволила ступенчато изменять продолжительность открытия и высоту подъема клапана. Данная система изменения фаз газораспределения является наиболее совершенной и активно развивается сегодня, основываясь на динамичном регулировании высоты подъема впускных клапанов.

Газораспределительный механизм (ГРМ)

Газораспределительный механизм (ГРМ) является узлом, обеспечивающим открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов двигателя в определенный момент времени. Основная задача ГРМ заключается в своевременной подаче топливовоздушной смеси в камеру сгорания и выпуск отработавших газов.

В состав газораспределительного механизма входят следующие основные элементы:

Распределительный вал. В зависимости от конструкции ГРМ распредвал может устанавливаться в головке блока цилиндров или в картере двигателя (такая компоновка не применяется на современных двигателях). Это основная деталь, которая отвечает за последовательное открытие и закрытие клапанов.На валу имеются опорные шейки и кулачки, которые и толкают стержень клапана или коромысло. Форма кулачка имеет строго определенную геометрию, поскольку от этого зависит длительность и степень открытия клапана. Также кулачки выполнены разнонаправленными, чтобы обеспечивать попеременную работу цилиндров.

Привод ГРМ. Крутящий момент от коленчатого вала передается через привод на распределительный вал. Шестерня коленвала в два раза меньше шестерни распредвала. Таким образом, коленчатый вал вращается в два раза быстрее. Как правило привод ГРМ делят на два типа: цепной привод и ременной привод, однако встречается шестеренчатый тип привода.

Впускные и выпускные клапаны как правило отличаются по конструкции и размеру. Впускной изготавливается цельной деталью. Также он имеет больший диаметр тарелки для обеспечения лучшего наполнения цилиндра. Выпускной часто изготавливают из жаропрочной стали и с полым стержнем для лучшего охлаждения, так как в работе он подвергается более высоким температурам. Внутри полости находится натриевый наполнитель, который легко плавится и отводит часть тепла от тарелки к стержню. На тарелках клапанов сделаны специальные фаски, которые обеспечивают более плотное прилегание к отверстиям в головке блока цилиндров. Это место называется седлом клапана.

Кроме самих клапанов, в механизме предусмотрены дополнительные элементы:

Пружины. Возвращают клапаны в исходное положение после нажатия.
Маслосъемные колпачки. Уплотнители, которые не допускают попадания масла в камеру сгорания по стержню клапана.
Направляющая втулка. Устанавливается в корпус ГБЦ и обеспечивает точное движение клапана.
Сухари. С их помощью пружина крепится на стержне клапана.

Толкатели. Через толкатели передается усилие от кулачка распредвала на стержень клапана. Толкатели бывают разных видов (механические (стаканы или шайбы), роликовые, гидрокомпенсаторы).

Коромысло или рычаги. Простое коромысло представляет собой двуплечный рычаг, который совершает качательные движения. В различной компоновке коромысла могут работать по-разному.

Системы изменения фаз газораспределения. Данные системы могут иметь различную конструкцию и устанавливаются не на все двигатели. Работу таких систем мы рассмотрим в отдельной статье.

Основная задача газораспределительного механизма — это вовремя открыть и закрыть клапана на определенный промежуток времени. Соответственно на такте впуска открываются впускные, а на такте выпуска — выпускные. Технически это происходит следующим образом: Коленчатый вал передает крутящий момент посредством привода на распределительный вал. Кулачок на распределительном валу нажимает на толкатель или коромысло. Клапан перемещается внутрь камеры сгорания, открывая доступ свежему заряду или отработавшим газам. После того как кулачок проходит активную фазу воздействия, клапан возвращается на место под действием пружины. За полный рабочий цикл распредвал совершает 2 оборота, попеременно открывая клапана в каждом цилиндре. Например, при схеме работы 1-3-4-2 в один и тот же момент времени в первом цилиндре будут открыты впускные клапаны, а в четвертом выпускные. Во втором и третьем клапаны будут закрыты.

Типы ГРМ

Двигатели могут иметь различную компоновку газораспределительного механизма:

По расположению распределительного вала.

Существуют два типа положения распредвала: нижнее; верхнее. При нижнем расположении распредвал находится в блоке цилиндров рядом с коленчатым валом. Данный тип расположения на современных моторах не применяется. При верхнем положении распредвал находится в головке блока цилиндров (ГБЦ) непосредственно над клапанами. При таком положении могут быть реализованы различные варианты воздействия на клапаны: через толкатели, коромысла или рычаги.

По количеству распределительных валов.

На рядных двигателях могут быть установлены один или два распределительных вала. Моторы с одним распредвалом имеют аббревиатуру SOHC (Single Overhead Camshaft), а с двумя — DOHC (Double Overhead Camshaft). При двухвальной конструкции — один вал отвечает за открытие впускных, а другой за открытие выпускных клапанов. В двигателях c V-образной компоновкой используются два или четыре распредвала, по одному или по два на каждый ряд цилиндров соответственно.

По количеству клапанов.

От количества клапанов на один цилиндр будет зависеть количество и форма распредвалов и количество кулачков на них. Клапанов может быть два, три, четыре или пять. Самый простой вариант с двумя клапанами: один работает на впуск, другой на выпуск. В трехклапаном двигателе два работают на впуск и один на выпуск. При четырех клапанах: два на впуск и два на выпуск. Пять клапанов: три на впуск и два на выпуск. Чем больше клапанов на впуске, тем больше объем поступающей топливовоздушной смеси в камеру сгорания. Повышается мощность и динамика двигателя. Наиболее часто встречается схема с четырьмя клапанами на цилиндр.

По типу привода.

Различают три типа привода распределительного вала:

Шестеренчатый. Главное преимущество такого привода – надежность. Однако применяется такой тип привода редко.
Цепной. Этот привод считается более надежным. Но использование цепи требует особых условий. Для гашения колебаний устанавливаются успокоители, а натяжение цепи регулируется натяжителями. В зависимости от количества валов могут применяться несколько цепей. Ресурса цепи хватает в среднем на 150-200 тысяч километров пробега. Главной проблемой цепного привода считается поломка натяжителей, успокоителей или разрыв самой цепи. При плохом натяжении цепь может перескакивать между зубьев в ходе работы, что приводит к нарушению фаз газораспределения и повреждению клапанного механизма.
Ременный. Ременный привод не требует смазки, в отличие от цепного. Ресурс ремня также ограничен и в среднем он равен 60-90 тысячам километров пробега. Для лучшего сцепления и надежности используются зубчатые ремни. Такой привод более прост. Разрыв ремня при работающем двигателе приведет к тем же последствиям, что и при разрыве цепи. Главными преимуществами ременного привода является простота эксплуатации и замены, дешевизна и бесшумная работа.

От правильной работы всего газораспределительного механизма зависит работа двигателя, его динамика и мощность. Чем больше количество и объем цилиндров, тем сложнее будет устройство ГРМ.

При написании статьи использовались материалы портала ТехАвтоПорт

ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ (ГРМ)

Все о газораспределительном механизме — ГРМ — устройство, функции, ремонт

ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ

Газораспределительный механизм обеспечивает наполнение цилиндров двигателя горючей смесью и выпуск отработавших газов в соответствии с принятым для двигателя порядком работы цилиндров и фазами газораспределения. К деталям механизма относятся: распределительный вал, клапаны и направляющие втулки, пружины с деталями крепления, рычаги привода клапанов. Газораспределительный механизм состоит из:
• распределительного вала,
• рычагов,
• впускных и выпускных клапанов с пружинами,
• впускных и выпускных каналов.
Распределительный вал располагается в большинстве случаев в верхней части головки блока цилиндров. Существуют двигателя с различным расположением распределительного вала и с двумя распределительными валами. Составной частью вала являются его кулачки, количество которых соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Иными словами, над каждым клапаном расположен свой кулачок. Именно эти кулачки, при вращении распределительного вала, обеспечивают своевременное, согласованное с движением поршней в цилиндрах, открытие и закрытие клапанов.
Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала двигателя с помощью цепной передачи или зубчатого ремня. Натяжение цепи привода регулируется специальным натяжителем, а ремня — натяжным роликом.

Как же устроен и работает газораспределительный механизм?

Клапанный механизм- состоящий из клапана, направляющей втулки клапана, впрессованной в тело головки блока цилиндров, седла клапана, маслоотражательного колпачка, надетого на шток клапана и предназначенного для предотвращения попадания масла в цилиндр двигателя, две клапанные пружины, опирающиеся на верхнюю и нижнюю тарельчатые шайбы. В верхней шайбе установлены сухари, конической формы. Сухари входят в зацепление с канавками , имеющимися в верхней части штока клапана и удерживают клапан от самопроизвольного выпадения.
Пружины принудительно удерживают клапан в закрытом состоянии, в целях равномерного распределения нагрузки витки пружин направлены в разные стороны. В случае поломки одной из пружин клапанный механизм продолжает функционировать, хотя и с меньшей эффективностью.
На пружины надет свободно перемещающийся стакан с регулировочной шайбой, обеспечивающей необходимый тепловой зазор в механизме.
Для чего нужен тепловой зазор? Тепловой зазор между кулачком распредвала и штоком клапана необходим для правильной работы газораспределительного механизма. Как известно при нагревании предметы расширяются. Это происходит и с деталями газораспределительного механизма двигателя. Если между штоком клапана и кулачком распредвала не будет зазора, то при нагреве деталей кулачок всё больше и больше будет нажимать на шток клапана и клапан будет открываться, а это значит, что в цилиндре двигателя не будет создаваться необходимое давление (компрессия) и двигатель будет работать с перебоями, и на определённом этапе совсем перестанет работать. Кроме этого отсутствие теплового зазора в клапанном механизме приводит к сгоранию самого клапана. При слишком большом тепловом зазоре в клапанном механизме наблюдается стук ,падение мощности двигателя. Большой тепловой зазор препятствует своевременному и полному открытию клапана, что приводит к плохому наполнению цилиндра горючей смесью и плохой вентиляции цилиндра во время такта выпуска отработанных газов. Тепловые зазоры для различных типов двигателей рассчитываются с учётом коэффициента расширения материалов, используемых в двигателе.
Величины тепловых зазоров клапанного механизма для двигателя вашего автомобиля указаны в руководстве по его эксплуатации.

Основные неисправности газораспределительного механизма двигателя.

Стуки в газораспределительном механизме появляются по причине увеличенных зазоров в клапанном механизм, износе подшипников или кулачков распределительного вала, рычагов, а также из-за поломки пружин клапанов.
Для устранения стуков необходимо отрегулировать тепловой зазор, а изношенные детали и узлы следует заменить.
Повышенный шум цепи привода распределительного вала появляется вследствие износа шарнирных соединений звеньев цепи и ее удлинения, а также поломки деталей натяжителя цепи.
Следует отрегулировать натяжение цепи, а при чрезмерном ее износе — заменить на новую.
Потеря мощности двигателя и повышенная дымность выхлопных газов происходят при нарушении теплового зазора в клапанном механизме, неплотном закрытии клапанов, износе маслоотражательных колпачков.
Зазор следует отрегулировать, изношенные колпачки поменять, а клапаны »притереть» к седлам.
Как это сделать?
1 Можно поехать на станцию техобслуживания, откуда вы вернётесь без денег
2 Можно и нужно научиться делать это самостоятельно!
1 Поиск неисправностей
Прежде, чем устранять надо найти.
Если двигатель работает неустойчиво, глохнет на малых оборотах, не тянет, перегревается, дымит из выхлопной трубы- одной из причин может быть поломка в газораспределительном механизме (ГРМ)
Начнём с самой простой причины и постепенно будем переходить к более сложным в устранении с технической точки зрения.
Самое простое- нет теплового зазора в клапанном механизме
Сложнее- механическая поломка деталей ГРМ
Как устранить? Необходимо отрегулировать зазор. Попутно будем осматривать детали ГРМ
Для того, чтобы это сделать вам понадобятся : набор гаечных ключей, отвёртки ,набор торцевых ключей, плоский щуп, свечной ключ. Если у вас есть возможность приобрести специнструмент для регулировки клапанов на вашу модель авто- покупайте. Дешевле обойдётся.
Зазор регулируется НА ХОЛОДНОМ двигателе. Порядок работы:
Отключите аккумулятор, снимите воздушный фильтр, отсоедините тросики дроссельной и воздушной заслонок от карбюратора, отсоедините топливопровод от карбюратора и закройте его пробкой чтобы топливо не вытекало, снимите клапанную крышку. Соблюдайте осторожность- не уроните мелкие детали в карбюратор- обычно туда падают гайки и потом их тяжело доставать.
Теперь мы видим распредвал и часть клапаннного механизма, а также нам видна цепь привода и звёздочка распредвала. Осмотрите все видимые детали на предмет явных механических повреждений, проверьте натяжение цепи-цепь не должна болтаться ,но и не должна быть натянута как струна. Под нажимом рукой цепь должна немного прогнуться. На звёздочке не должно быть отколотых зубьев, сама звёздочка не должна болтаться. Распредвал должен иметь равномерный износ по всей поверхности кулачков, не допускаются сколы и трещины на рабочих поверхностях вала. Посмотрите нет ли кусочков металла ,стружки, поступает ли к распредвалу смазка- распредвал не должен быть сухим.

Регулировка клапанов

Прежде, чем приступить к регулировке клапанов необходимо установить такое положение распредвала, когда оба клапана регулируемого цилиндра закрыты.Это достигается путём проворачивания заводной рукояткой коленвала двигателя до необходимой точки. Обычно на всех двигателях имеются установочные метки. Используйте метку на звёздочке распредвала- обычно это насечка или сверление ,хорошо различимые на корпусе звёздочки. На головке блока цилиндров или на корпусе распредвала должна быть метка в виде выступа или прилива . Совместите эти метки. Если метки совмещены правильно клапана первого цилиндра будут закрыты.Нумерация цилиндров двигателя всегда начинается от его передней части(там где ремень генератора и вентилятора)
Что делать если нет или не нашёл меток, или не уверен, что это те метки ?
Выкрутите свечу первого цилиндра, возьмите тонкую отвёртку и вставьте её в свечное отверстие, понемногу проворачивайте коленвал двигателя и поймайте момент, когда поршень будет находиться в верхней мёртвой точке, возьмите высоковольтный провод, который был подключен к свече этого цилиндра и пройдите по нему до крышки распределителя зажигания, запомните в какое гнездо вставлен провод, осторожно снимите крышку и посмотрите положение бегунка- если он смотрит контактом на нужное гнездо ,значит сейчас вы установили клапана первого цилиндра в положение для регулировки, если бегунок смотрит в противоположную сторону проверните коленвал на один полный оборот. Проворачивайте по часовой стрелке. Если нет заводной рукоятки двигатель можно провернуть при помощи гаечного ключа, надетого на болт крепления звёздочки распредвала или рукой за шкив генератора или вентилятор(чтобы было легче крутить выньте свечи). Не перепутайте провода!
Регулировка

Вставьте плоский щуп в зазор между кулачком распредвала и регулировочной шайбой или коромыслом (в зависимости от устройства ГРМ) и проверьте зазор. Если зазор регулируется при помощи регулировочной шайбы, то подберите шайбу нужной толщины. Если зазор регулируется при помощи регулировочного болта, то ослабьте контргайку и вращением болта установите необходимый зазор и затяните контргайку .
Повторите процедуру со всеми цилиндрами двигателя, проворачивая коленвал перед регулировкой следующего цилиндра на 90 градусов. Цилиндры регулируются по порядку их работы. На большинстве двигателей порядок работы 1-3-4-2. На некоторых 1-2-4-3. Порядок работы двигателя можно увидеть по надписи в виле прилива на головке блока цилиндров или проследить по высоковольтным проводам, зная провод первого цилиндра и направление вращения бегунка распределителя зажигания. Направление указано стрелкой на крышке распределителя или на его корпусе.
После регулировки установите снятые детали на место, заведите двигатель, проверьте не подтекает ли масло из под клапанной крышки, послушайте как работает двигатель , нет ли стука в его верхней части. Глухой стук в районе распредвала говорит об износе опорных подшипников распредвала, щёлкающий- большой зазор в клапанном механизме, дребезжащий в передней части двигателя- слабая цепь, повреждение натяжителя цепи.
_______________________________________
Без газообмена, при котором в цилиндры поступает горючая смесь, а продукты сгорания удаляются, работа двигателя невозможна в принципе. Это аксиома. Далеко не последнюю роль в газообмене играют клапаны — впускной и выпускной.
________________________________________
Время и сечение. В теории газораспределения эти два параметра идут, что называется, рука об руку. Именно характеристика «время-сечение» служит для оценки пропускной способности клапана. Чем больше значение «время-сечение», тем эффективнее работает газораспределительный механизм.
Однако существует несколько основополагающих причин, по которым самые простые способы увеличения пропускной способности клапана не могут быть реализованы. Мощность, отдаваемая двигателем, напрямую зависит от числа рабочих тактов, совершенных за единицу времени. Следовательно, чтобы повысить отдачу мотора, необходимо увеличивать частоту вращения коленчатого вала. Поэтому время, отводимое на впуск свежего заряда и выпуск отработанных газов, сокращается. Расширить этот промежуток, открывая клапаны раньше и закрывая позднее, можно, но при этом наверняка станет больше период перекрытия, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно. В результате часть горючей смеси, не дождавшись воспламенения, вслед за отработанными газами покинет цилиндр. Какая уж тут эффективность?
Остается увеличивать геометрическое сечение впускного и выпускного отверстий. Но тогда клапан становится массивнее, а это силы инерции, обуздать которые при высоких оборотах двигателя совсем непросто. Примечательно, что как раз поломки клапанных пружин, не выдерживающих инерционные нагрузки от тяжелых клапанов, натолкнули инженеров на светлую мысль поставить вместо одного клапана два — меньших размеров. Попутно, поскольку суммарное сечение пары клапанов оказалось больше, был решен коренной вопрос газообмена в отношении лучшего наполнения цилиндров горючей смесью и своевременного удаления выхлопных газов.
Что дает многоклапанное газораспределение, можно судить из представленной таблицы. Данные приведены для автомобилей 1995 года выпуска, потому что 10 лет назад двигатели DOHC (или Twin Cam) еще можно было рассматривать как разновидность обычных моторов с двумя клапанами на цилиндр. Сейчас положение изменилось: каждый из указанных типов силовых агрегатов занимает собственную нишу, в большей или меньшей степени отягощен технологиями, напрямую не связанными с количеством клапанов, поэтому их сравнение теперь не вполне корректно.
Как видим, при очевидном преимуществе многоклапанных двигателей в мощности и крутящем моменте они практически не уступают моторам с двумя клапанами на цилиндр и по потреблению горючего. Однако тут надо заметить, что долгое время потенциал «многоклапанников» оставался невостребованным. Характеристики двигателей улучшались, но другими методами. Почему?
Как известно, бесплатным бывает только сыр в мышеловке да ветер в камышах. За все надо платить. В многоклапанных моторах платить приходилось за дополнительные клапаны и еще один распредвал с деталями, предназначенными для его привода, сложную конструкцию головки цилиндров, что вкупе значительно увеличивало стоимость производства. Опять же, усложнилось обслуживание и затраты на него, ухудшилась надежность (не ломается только та деталь, которой нет, а тут их в два раза больше). Пришлось ждать, когда плюсы перевесят минусы. Час «многоклапанников» пробил во второй половине 1980-х, когда более простые способы улучшения двигателей были уже исчерпаны, а электроника представлялась еще экономически нецелесообразной.
И пошло-поехало. Появились схемы с пятью клапанами. Maserati этого показалось мало, и она разработала двигатель, в котором каждый цилиндр обслуживался шестью клапанами. Известная выдумщица разных технических хитростей Honda и вовсе представила «аппарат» с восемью клапанами и овальными поршнями в придачу. На счастье механиков всего мира, этот двигатель оказался только концептуальным. И, как обычно бывает, маятник, качнувшись в одну сторону, начал поступательное движение назад.
Выяснилось, что увеличение числа клапанов свыше четырех не дает существенных результатов, так как компенсируется увеличением потерь на трение в клапанном механизме. Более того, даже наличие двух выпускных клапанов не всегда хорошо. Чтобы снизить эмиссию токсичных веществ, полезно оставлять в цилиндрах некоторое количество отработанных газов. Два выпускных канала имеют большую площадь, через которую из-за теплообмена выхлопные газы теряют температуру и энергию. А они могли бы пригодиться для разогрева катализатора или более эффективной работы турбонаддува. И наконец, из-за обилия клапанов просто не осталось места, чтобы в головке разместить другие детали, не имеющие к газораспределению отношения.
В итоге многие производители отказались от двух выпускных клапанов в пользу одного и остановились на компромиссном трехклапанном варианте, не лишенном некоторых недостатков, но сочетающем достоинства первых двух схем. Тем самым вопрос, сколько же клапанов надо двигателю, остается открытым.

детали и запчасти, подбор по авто

Подобрать запчасти в каталоге «Механизм газораспределения»

Устройство ГРМ

ГРМ состоит из таких элементов, как:

Впускные, выпускные клапаны
Седла, пружины, втулки
Маслоотражающие колпачки
Газовые каналы в ГБЦ
Распредвал
Ремень привода
Толкатели
Рычаги и гидрокомпенсаторы тепловых зазоров при их наличии

Моторы известных мировых автопроизводителей оснащаются специальной системой изменения фаз газораспределения (VANOS, VVT, VTC, CVVT, VCP), за счет чего повышается крутящий момент на пониженных оборотах, обеспечивается экологическая чистота и экономный расход топлива. Суть данной системы заключается в регулировании параметров открытия клапанов, исходя из скорости вращения и нагрузки на двигатель.

Основные типы ГРМ

Основываясь на месторасположении распределительного вала, в современных автотранспортных средствах может быть верхнее или нижнее размещение механизмов газораспределения. Чаще всего в авто установлена система с верхним расположением распредвала в головке мотора, так как такая конфигурация более эффективна и весит намного меньше. В данном случае клапаны открываются и закрываются при помощи толкателей.

По количеству распределительных валов также существует несколько типов ГРМ.

Система газораспределения SOHC оснащена одним распределительным валом и может укомплектовываться двумя или четырьмя клапанами на цилиндр. Данный тип механизма бесшумен и имеет более простую конструкцию.

Система газораспределения DOHC с двумя распредвалами. В современном автомобилестроении используется DOHC с четырьмя и более клапанами на цилиндр, в котором один распредвал отвечает за движение впускных клапанов, а другой – за работу выпускных. Подобный механизм отличается сниженным расходом топлива и более высокой мощностью.

Неисправности и профилактика ГРМ

Ресурс основных элементов механизма газораспределения сопоставим с ресурсом мотора, и составляет около 100-200 тысяч км пробега. Чаще всего из строя выходит ремень ГРМ, поэтому в профилактических целях необходимо проводить его замену примерно один раз на 60 тысяч км.
Любое повреждение отдельных компонентов механизма газораспределения может привести к полной остановке двигателя и дорогостоящему ремонту. Поэтому необходимо своевременно устранять возникшие неисправности, чтобы избежать нарушения фазы газораспределения или деформации клапанов.
Часто появляются такие неполадки в работе ГРМ, как:

Изнашивание подшипников, зубчатого шкива привода и кулачков распредвала, маслоотражающих колпачков, стержней клапанов, направляющих втулок
Уменьшение натяжения или повреждение пружин
Появление нагара на клапанах, зависание или нарушение тепловых зазоров
Поломка гидрокомпенсатора

Причиной преждевременного выхода из строя элементов ГРМ является применение некачественного топлива или масла, а также продолжительная работа автомобиля на предельных оборотах.

Временная диаграмма — обзор

4.1.2 Организация клиент/служба

Один из хороших способов обеспечить модульность — ограничить взаимодействие между модулями явными сообщениями. Удобно наложить на эту организацию некоторую структуру, идентифицируя участников коммуникации как клиентов или сервисы.

На рис. 4.3 показано обычное взаимодействие между клиентом и службой. Клиент — это модуль, который инициирует запрос: он строит сообщение, содержащее все данные, необходимые службе для выполнения своей работы, и отправляет его службе.Служба — это модуль, который отвечает: он извлекает аргументы из сообщения запроса, выполняет запрошенные операции, создает ответное сообщение, отправляет ответное сообщение обратно клиенту и ожидает следующего запроса. Клиент извлекает результаты из ответного сообщения. Для удобства сообщение от клиента к службе называется запросом , а сообщение называется ответом или ответом .

Рис. 4.3. Связь между клиентом и сервисом.

На рис. 4.3 показан один из распространенных способов взаимодействия клиента и службы: за запросом всегда следует ответ. Поскольку клиент и служба могут взаимодействовать, используя множество других последовательностей сообщений, разработчики часто представляют взаимодействие с помощью временных диаграмм сообщений (см. врезку 4.2). Рисунок 4.3 представляет собой пример простой временной диаграммы.

Боковая панель 4.2

Представление

Временные диаграммы

Временная диаграмма представляет собой удобное представление взаимодействия между модулями.Когда система организована в клиент-сервисном стиле, такое представление особенно удобно, поскольку взаимодействие между модулями ограничивается сообщениями. На временной диаграмме срок службы модуля представлен вертикальной линией, причем время увеличивается по вертикальной оси. Следующий пример иллюстрирует использование временной диаграммы для системы перекачки сточных вод. Метка в верхней части временной шкалы называет модуль (контроллер помпы, служба датчика и служба помпы). Физическое разделение между модулями представлено горизонтально.Поскольку для того, чтобы сообщение попало из одной точки в другую, требуется время, сообщение, идущее от контроллера помпы к службе помпы, представлено стрелкой, которая наклонена вниз вправо.

Модули выполняют действия, отправляют и получают сообщения. Метки рядом со временем обозначают действия, предпринятые модулем в определенное время. Модули могут выполнять действия одновременно, например, если они работают на разных процессорах.

Стрелки указывают на сообщения. Начало стрелки указывает время отправки сообщения модулем-отправителем, а точка стрелки указывает время получения сообщения модулем-получателем.Содержимое сообщения описывается меткой, связанной со стрелкой. В некоторых примерах сообщения могут быть переупорядочены (стрелки пересекаются) или потеряны (стрелки заканчиваются в середине полета, не достигнув модуля).

Простая временная диаграмма, показанная на этой боковой панели, описывает взаимодействие между контроллером помпы и двумя службами: службой датчика и службой помпы. Существует запрос, содержащий сообщение «измерить уровень в резервуаре», от клиента к службе датчиков, и ответ сообщает об уровне, считанном датчиком.Есть и третье сообщение «запустить насос», которое клиент отправляет в сервис насоса, когда уровень слишком высок. На второе сообщение нет ответа. На схеме показаны три действия: считывание показаний датчика, принятие решения о необходимости запуска насоса и запуск насоса. На рис. 7.7 [онлайн] показана временная диаграмма с потерянным сообщением, а на рис. 7.9 [онлайн] показана диаграмма с задержанным сообщением.

Концептуально модель клиент/служба запускает клиент и службы на отдельных компьютерах, соединенных проводом.Эта реализация также позволяет разделить клиент и службу географически (что может быть хорошо, потому что снижает риск того, что обе службы выйдут из строя из-за общей неисправности, такой как отключение питания), и ограничивает все взаимодействия четко определенными сообщениями, отправляемыми по сети.

Недостатком этой реализации является то, что для каждого модуля требуется один компьютер, что может быть дорогостоящим оборудованием. Это также может сказаться на производительности, поскольку может потребоваться значительное время для отправки сообщения с одного компьютера на другой, в частности, если компьютеры находятся далеко географически.В некоторых случаях эти недостатки несущественны; в случаях, когда это имеет значение, в главе 5 объясняется, как реализовать модель клиент/служба на одном компьютере с помощью операционной системы. В оставшейся части этой главы мы будем предполагать, что клиент и служба имеют свои собственные компьютеры.

Для обеспечения высокой доступности или обработки больших рабочих нагрузок разработчик может реализовать службу с использованием нескольких компьютеров. Например, файловая служба может использовать несколько компьютеров для достижения высокой степени отказоустойчивости; если один компьютер выходит из строя, его роль может взять на себя другой. Экземпляр службы, работающий на одном компьютере, называется сервером .

Чтобы сделать модель клиент/сервис более конкретной, давайте перестроим нашу программу измерения в простую организацию клиент/сервис (см. рис. 4.4). Чтобы получить время от службы, клиентская процедура создает сообщение запроса, в котором указывается имя службы и запрошенная операция и аргументы (строки 2 и 6 ). Запрошенная операция и аргументы должны быть преобразованы в представление, подходящее для передачи.Например, клиентским компьютером может быть компьютер с прямым порядком байтов (см. врезку 4.3), а служебным компьютером может быть компьютер с прямым порядком байтов. Таким образом, клиент должен преобразовать аргументы в каноническое представление, чтобы служба могла их интерпретировать.

Рисунок 4.4. Пример приложения клиент/служба: служба времени.

Боковая панель 4.3

Представление

Big-Endian или Little-Endian?

Существует два общепринятых соглашения для нумерации битов в байте, байтов в слове, слов на странице и т. п.Одно соглашение называется с прямым порядком байтов , а другое с прямым порядком байтов *. В обратном порядке старшему биту, байту или слову присваивается номер 0, а значение битов уменьшается на по мере увеличения адреса бита: 0 0 … … 7 0 1 … 7 7 Bits BIT 2 ⁰ 2 ¹ 2 ² … … 2 ⁶³ 2 ⁰ 2 ¹ 2 ² … … 2 ^{63 … 2 ⁶³ 1}

в большом эндере что если вы читаете из памяти в возрастающем порядке адресов памяти, вы увидите ABCD.Строка «john» будет сохранена в памяти как john.

При обратном порядке следования байтов, другом соглашении, младший значащий бит, байт или слово имеет номер 0, а значение битов увеличивается по мере увеличения адреса бита:

N — 1

Words

N — 1

BYTES

…

Buits

2 ⁶³ …

… 2 ² 2 ¹ 2 ⁰

2 ⁶³ …

… 2 ² 2 ¹ 2 ⁰

В маленьких эндандском шестнадцатеричное число ABCD _hex будет храниться в памяти, поэтому, если вы читаете из памяти в возрастающем порядке адресов памяти, вы видите DCBA.Строка «john» по-прежнему будет храниться в памяти как john. Таким образом, код, который извлекает байты из символьных строк, переносится между архитектурами, но код, который извлекает байты из целых чисел, не переносится.

В некоторых процессорах, таких как семейство Intel x86, используется обратный порядок байтов, а в других, например в семействе IBM PowerPC, используется обратный порядок байтов. Как указал Дэнни Коэн в часто цитируемой статье « О священных войнах и призыве к миру » [Предложения для дальнейшего чтения 7. 2.4], не имеет значения, какое соглашение использует разработчик, если это то же самое, что и , при обмене данными между двумя процессорами. Процессоры должны согласиться с соглашением о нумерации битов, отправляемых по сети (т. е. сначала отправлять старший значащий бит или первым младший значащий бит). Таким образом, если стандартом связи является обратный порядок байтов (как в интернет-протоколах), то клиент, работающий на процессоре с прямым порядком байтов, должен маршалировать данные в порядке прямого байта. В этой книге используется соглашение с обратным порядком байтов.

В этой книге также принято соглашение о том, что номера битов начинаются с нуля. Этот выбор не зависит от соглашения с прямым порядком байтов; вместо этого мы могли бы использовать 1, как это делают некоторые процессоры.

Это преобразование называется маршалингом . Мы используем нотацию { a , b } для обозначения маршалированного сообщения, содержащего поля a и b . Маршалирование обычно включает преобразование объекта в массив байтов с достаточным количеством аннотаций, чтобы процедура unmarshal могла преобразовать его обратно в языковой объект.В этом примере операции маршалинга и демаршалирования показаны явно (например, вызовы процедур начинаются с convert), но во многих будущих примерах эти операции будут неявными, чтобы избежать беспорядка.

После создания запроса клиент отправляет его ( 2 и 6 ), ждет ответа (строка 3 и 7 ) и демаршалирует время ( 4 и

7 8 9 ).

Процедура обслуживания ожидает запроса (строка 12 ) и разбирает запрос (строки 13 и 14 ).Затем он проверяет запрос (строка 15 ), обрабатывает его (строки с 16 по 19 ) и отправляет обратно маршалированный ответ (строка 20 ).

Организация клиент/сервис не только разделяет функции (абстракция), но и обеспечивает это разделение (принудительная модульность). По сравнению с модульностью, использующей вызовы процедур, организация клиент/служба имеет следующие преимущества:

■: Клиент и служба не зависят от общего состояния, кроме сообщений.Поэтому ошибки могут распространяться от клиента к службе и наоборот только одним путем. Если службы (как в строке 15 ) и клиенты проверяют правильность сообщений запроса и ответа, то они могут контролировать способы распространения ошибок. Поскольку клиент и служба не полагаются на глобальные общие структуры данных, такие как стек, сбой в клиенте не может напрямую повредить данные в службе, и наоборот.
■: Транзакция между клиентом и службой является коммерческой.Многие ошибки не могут передаваться от одного к другому. Например, клиенту не нужно доверять службе, чтобы она вернулась на соответствующий обратный адрес, как это происходит при использовании вызовов процедур. В качестве другого примера аргументы и результаты маршалируются и демаршализируются, что позволяет клиенту и службе проверить их.
■: Клиент может защитить себя даже от службы, которая не может вернуться, поскольку клиент может установить верхний предел времени ожидания ответа.В результате, если служба попадает в бесконечный цикл или терпит неудачу и забывает о запросе, клиент может обнаружить, что что-то пошло не так, и предпринять некоторую процедуру восстановления, например попробовать другую службу. С другой стороны, установка таймеров может создать новые проблемы, потому что может быть трудно предсказать, как долго будет разумно ждать. Проблема установки таймеров для сервисных запросов подробно обсуждается в Разделе 7.5.2 [онлайн]. В нашем примере клиент не защищается от ошибок службы; предоставление этой защиты сделает программу немного более сложной, но может помочь исключить разделение судьбы.
■: Организация клиент-сервис поощряет явные, четко определенные интерфейсы. Поскольку клиент и служба могут взаимодействовать только с помощью сообщений, сообщения, которые служба желает получать, предоставляют четко определенный интерфейс для службы. Если эти сообщения хорошо определены и их спецификация общедоступна, программист может реализовать новый клиент или службу, не разбираясь во внутреннем устройстве другого клиента или службы. Четкая спецификация позволяет клиентам и службам реализовываться разными программистами и может стимулировать конкуренцию за лучшую реализацию.

Разделение состояния и передача четко определенных сообщений сокращает количество потенциальных взаимодействий, что помогает сдерживать ошибки. Если программист, разработавший службу, вводит ошибку, и в службе происходит сбой, у клиента возникает только контролируемая проблема . Клиента беспокоит только то, что служба не выполнила свою часть контракта; кроме этого неправильного или отсутствующего значения, клиент не беспокоится о своей целостности. Клиент менее уязвим от сбоев в работе сервиса, или, немного другими словами, может быть уменьшено разделение судьбы.Клиенты могут быть в основном независимы от сбоев службы, и наоборот.

Организация клиент/обслуживание является примером радикального упрощения , поскольку эта модель исключает все формы взаимодействия, кроме сообщений. Отделив клиент и сервис друг от друга с помощью передачи сообщений, мы создали между ними брандмауэр. Как и в случае с брандмауэрами в зданиях, если в службе есть пожар, он будет локализован в службе, и, если клиент может проверить наличие пламени в ответе, он не распространится на клиента.Если клиент и служба хорошо реализованы, то единственный способ перейти от клиента к службе и обратно — через четко определенные сообщения.

Конечно, клиентская/сервисная организация не панацея. Если служба возвращает неверный результат, значит, проблема у клиента. Этот клиент может проверять определенные проблемы (например, синтаксические), но не все семантические ошибки. Организация клиент/обслуживание уменьшает разделение судьбы, но не устраняет его. Степень, в которой организация клиент/служба сокращает совместное использование судеб, также зависит от интерфейса между клиентом и службой. В крайнем случае, если интерфейс клиент/служба имеет сообщение, позволяющее клиенту записать любое значение по любому адресу в адресном пространстве службы, то ошибки легко передаются от клиента к службе. Задача разработчика системы — определить хороший интерфейс между клиентом и службой, чтобы ошибки не могли легко распространяться. В этой и последующих главах мы увидим примеры хороших интерфейсов сообщений.

Для простоты понимания в большинстве примеров в этой главе представлены модули, состоящие из одной процедуры.В реальном мире разработчики обычно применяют организацию клиент/сервис между программными модулями с большей степенью детализации. Тенденция к большей степени детализации возникает из-за того, что процедуры в приложении обычно должны быть тесно связаны по некоторым практическим причинам, например, все они работают с одной и той же общей структурой данных. Размещение каждой процедуры в отдельном клиенте или службе затруднило бы манипулирование общими данными. Таким образом, разработчик сталкивается с компромиссом между простотой доступа к данным, которые нужны модулю, и легкостью распространения ошибок внутри модуля. Разработчик делает этот компромисс, решая, какие данные и процедуры сгруппировать в согласованную единицу с данными, которыми они управляют. Эта согласованная единица затем становится отдельной службой, и ошибки содержатся внутри единицы. Клиентские и сервисные модули часто представляют собой полные прикладные программы или аналогичные большие подсистемы.

Другим фактором, влияющим на то, следует ли применять клиентскую/сервисную организацию к двум модулям, является план восстановления в случае сбоя сервисного модуля. Например, в программе-симуляторе, которая использует функцию для вычисления квадратного корня своего аргумента, нет особого смысла помещать эту функцию в отдельную службу, потому что это не уменьшает разделения судеб.Если функция извлечения квадратного корня дает сбой, программа симулятора не может продолжать работу. Кроме того, хороший план восстановления заключается в том, чтобы программист правильно реализовал функцию, а не запускал два сервера с квадратным корнем и переключался на второй при сбое первого. В этом примере функция извлечения квадратного корня может также быть частью программы-симулятора, потому что клиентская/сервисная организация не уменьшает долю судьбы для программы-симулятора, и, следовательно, нет причин ее использовать.

Хорошим примером широко используемой системы, организованной в стиле клиент/служба, где клиент и служба обычно работают на отдельных компьютерах, является Всемирная паутина.Веб-браузер — это клиент, а веб-сайт — это служба. Браузер и сайт взаимодействуют посредством четко определенных сообщений и обычно географически разделены. Пока клиент и служба проверяют достоверность сообщений, сбой службы приводит к контролируемой проблеме для браузера, и наоборот. Всемирная паутина обеспечивает принудительную модульность.

На рисунках 4.3 и 4.4 служба всегда отвечает ответом, но это не является обязательным требованием. На рис. 4.5 показан псевдокод контроллера насоса для системы откачки сточных вод на боковой панели 4.2. В этом примере службе помпы не нужно отправлять ответ, подтверждающий, что помпа выключена. Клиенту важно подтверждение от независимой службы датчиков о том, что уровень в баке падает. Ожидание ответа от службы помпы даже в течение короткого времени приведет к задержке подачи сигнала тревоги в случае отказа помпы.

Рисунок 4.5. Пример приложения клиент/сервис: контроллер для канализационного насоса.

Другие системы избегают ответных сообщений из соображений производительности.Например, популярная система X Window (см. врезку 4.4) отправляет серию запросов, которые просят службу нарисовать что-то на экране, и которые по отдельности не требуют ответа.

Боковая панель 4.4

Система X Window

Система X Window [Предложения по дальнейшему прочтению 4.2.2] является предпочтительной оконной системой практически на каждой инженерной рабочей станции и многих персональных компьютерах. Это хороший пример использования организации клиент/сервис для достижения модульности.Одним из основных достижений системы X Window является то, что она устранила дефект, который закрался в систему unix, когда дисплеи заменили пишущие машинки: дисплей и клавиатура были единственными аппаратно-зависимыми частями интерфейса прикладного программирования unix. Система X Window позволила приложениям Unix, ориентированным на отображение, быть полностью независимыми от основного оборудования.

Система X Window достигла этого свойства путем отделения служебной программы, управляющей устройством отображения, от клиентских программ, использующих дисплей.Сервисный модуль предоставляет интерфейс для управления окнами, шрифтами, курсорами мыши и изображениями. Клиенты могут запрашивать услуги для этих ресурсов посредством высокоуровневых операций; например, клиенты выполняют графические операции с линиями, прямоугольниками, кривыми и т.п. Преимущество такого разделения заключается в том, что клиентские программы не зависят от устройства. Добавление нового типа дисплея может потребовать реализации новой службы, но никаких изменений в приложении не требуется.

Еще одним преимуществом организации клиент/служба является то, что приложение, работающее на одном компьютере, может использовать дисплей на другом компьютере.Такая организация позволяет, например, программе с интенсивными вычислениями работать на высокопроизводительном суперкомпьютере, отображая результаты на персональном компьютере пользователя.

Важно, чтобы служба была устойчива к сбоям клиента, поскольку в противном случае клиент с ошибкой может привести к зависанию всего экрана. Система X Window достигает этого свойства за счет того, что клиент и служба взаимодействуют через тщательно разработанные удаленные вызовы процедур, механизм, описанный в разделе 4.2. У удаленных вызовов процедур есть свойство, заключающееся в том, что служба никогда не должна доверять клиентам предоставление правильных данных и что служба может обрабатывать другие клиентские запросы, если ей приходится ждать клиента.

Служба позволяет клиентам отправлять несколько запросов подряд, не дожидаясь индивидуальных ответов, поскольку скорость, с которой данные могут отображаться на локальном дисплее, часто выше, чем скорость передачи данных по сети между клиентом и службой. Если бы клиенту приходилось ждать ответа на каждый запрос, то воспринимаемая пользователем производительность была бы неприемлемой. Например, при 80 символах на запрос (одна строка текста на обычном дисплее) и 5-миллисекундном времени приема-передачи между клиентом и службой можно отобразить только 16 000 символов в секунду, в то время как типичные аппаратные устройства способны отображать на порядок быстрее.

Что такое статический временной анализ (STA)? – Обзор

В этом примере предположим, что триггеры определены в логической библиотеке так, чтобы минимальное время установки составляло 1,0 единицы времени, а минимальное время удержания — 0,0 единицы времени. Период часов определен в инструменте равным 10 единицам времени. Размер единицы времени, такой как нс или пс, указывается в логической библиотеке.

По умолчанию инструмент предполагает, что сигналы распространяются по каждому пути данных за один тактовый цикл. Поэтому, когда инструмент выполняет проверку настройки, он проверяет, что данные, запущенные из FF1, достигают FF2 в течение одного тактового цикла и поступают как минимум 1.0 единиц времени до того, как данные будут захвачены следующим тактовым фронтом в FF2. Если задержка пути данных слишком велика, об этом сообщается как о нарушении синхронизации. Для этой проверки настройки инструмент учитывает максимально возможную задержку на пути данных и наименьшую возможную задержку на пути синхронизации между FF1 и FF2.

Когда инструмент выполняет проверку удержания, он проверяет, что данные, запущенные из FF1, достигают FF2 не раньше, чем перепад тактовых импульсов захвата для предыдущего тактового цикла. Эта проверка гарантирует, что данные, уже существующие на входе FF2, остаются стабильными достаточно долго после фронта тактового сигнала, который захватывает данные для предыдущего цикла.Для этой проверки удержания инструмент учитывает кратчайшую возможную задержку на пути данных и максимально возможную задержку на пути синхронизации между FF1 и FF2. Нарушение удержания может произойти, если путь синхронизации имеет большую задержку.

Если определенные пути не предназначены для работы в соответствии с настройкой по умолчанию и режимом удержания, предполагаемым инструментом STA, необходимо указать эти пути в качестве исключений по времени. В противном случае инструмент может неправильно сообщить об этих путях как о нарушениях синхронизации.

Инструмент STA может позволить указать следующие типы исключений:

Ложный путь. Путь, который никогда не подвергается сенсибилизации из-за логической конфигурации, ожидаемой последовательности данных или режима работы.
Многоцикловый путь. Путь, рассчитанный на более чем один такт от запуска до захвата.
Путь с минимальной или максимальной задержкой. Путь, который должен соответствовать ограничению задержки, которое вы явно указываете как значение времени.

Система синхронизации двигателя

В течение сорока лет после первый полет братьев Райт, самолеты использовались двигатель внутреннего сгорания превратить пропеллеры генерировать толкать.Сегодня большинство самолетов авиации общего назначения или частных самолетов по-прежнему приводимый в движение пропеллерами и двигателями внутреннего сгорания, как и ваш автомобильный двигатель. Мы обсудим основы двигатель внутреннего сгорания, использующий Двигатель братьев Райт 1903 года, показанный на рисунке в качестве примера. Дизайн братьев очень прост по сегодняшним меркам, так что это хороший двигатель для студентов, чтобы учиться и изучать основы двигателей и их операция. На этой странице мы представляем компьютерный чертеж системы хронометража Райта Авиадвигатель братьев 1903 года.

Механическая операция

На верхнем рисунке показаны основные компоненты системы синхронизации . на двигателе Райт 1903. В любом двигателе внутреннего сгорания топливо и кислород соединяются в процесс горения чтобы произвести мощность, чтобы повернуть коленчатый вал двигателя. Чтобы совершить полезную работу, должно произойти сгорание в конце такт сжатия двигателя цикл. После рабочий ход выпускной клапан должен быть открыт, чтобы очистить цилиндр от отработанного выхлопные газы.Работа системы синхронизации состоит в том, чтобы вызывать различные операции цикл двигателя должен происходить в правильной последовательности в нужное время.

Система синхронизации состоит из нескольких механических компонентов. Главный ведущая звездочка крепится к коленчатому валу двигателя снаружи картер на передней части двигателя. Ведущая звездочка имеет шесть зубьев, которые входят в зацепление отверстия на цепи ГРМ . Цепь проходит вокруг ведущей звездочки и большая звездочка распредвала .Аранжировка точно как цепь на велосипеде от педалей до заднего колеса. Большая звездочка распределительного вала имеет двенадцать зубьев, поэтому два оборота коленчатого вала производят один оборот кулачкового вала клапана. Это необходимое соотношение для четырехтактный двигатель, в котором поршень (прикрепленный к коленчатому валу) совершает два прохода через цилиндр во время каждого цикла. Чтобы сохранить правильное натяжение цепи, есть небольшая регулировка натяжения колесо на внешней стороне цепи.

Цепь ГРМ вращает вал распредвала клапана , который расположен на днище двигателя. На рисунке вверху этой страницы и в этом компьютерная анимация, мы видим двигатель снизу.

К валу кулачка клапана прикреплены четыре кулачка клапана . Кулачки вращаются вместе с валом и поверхность каждого кулачка опирается на коромысло выхлопной клапан каждого цилиндра. Из-за дизайна поверхности или кулачок, коромысло опускается, а клапан открывается, в определенные моменты времени и через определенные промежутки времени во время вращения вала.Это движение гарантирует, что клапан открывается только во время такта выпуска. цилиндра. Обратите внимание на анимацию, что четыре коромысла двигаться в разное время. Это движение поддерживает порядок работы цилиндров.

На кулачковом валу клапана ближе к передней части расположена небольшая шестерня. вала справа на рисунке. Эта шестерня входит в зацепление с другой шестерней на валу кулачка зажигания . Вращение этих шестерен вала зажигания вызывает кулачок зажигания вал вращаться в направлении, противоположном валу кулачка клапана, но чтобы вращаться с той же скоростью.На валу кулачка зажигания расположены четыре кулачки зажигания , которые входят в зацепление с пружинными переключателями электрическая система. На анимации зажигание кулачки и вал окрашены в зеленый цвет. Комбинация кулачков клапанов и зажигания кулачки обеспечивают открытие и закрытие клапанов в нужное время в двигателе цикла и что воспламенение происходит, когда клапаны закрыты и объем цилиндра наименьший.

Как это работает?

Чтобы лучше понять действие кулачков, вот схема, описывающая как работают камеры:

Кулачок представляет собой металлический диск, для которого расстояние от центра вращения диска к краевой поверхности изменяется при перемещении по кромочной поверхности.Кулачок вращается на валу, а поверхность кулачка движется по объект называется последователем . (Для нашего двигателя коромысло является последователь). Когда кулачок поворачивается из положения 1 в положение 2, точка на поверхности, которая касается толкателя, изменяется. Поскольку расстояние от центра вращения изменяется между точками на поверхности кулачка, последователь движется. В зависимости от того, как сконфигурирован толкатель, он может вращаться или перевести, или замкнуть переключатель, или выполнить множество задач.камера в конечном итоге возвращается в положение 1, и задача повторяется. Поскольку фактическое сгорание занимает конечное время, воспламенение система зажигания обычно не происходит точно в верхней части поршня движение. Чтобы внести некоторые вариации, на ножке есть небольшая ручка. двигатель, который соединяется с шестерней вала зажигания. Перемещение этой ручки вызывает чтобы шестерня немного сместилась на валу, чтобы кулачок зацепил переключатель в немного другое время относительно движения клапанов (и поршня).Это называется опережение зажигания и используется даже на современных автомобильные двигатели. Для самолета Райта опережение было установлено до полета и не мог быть изменен пилотом в полете.

Виды деятельности:

Экскурсии с гидом

Навигация..

Домашняя страница руководства для начинающих

Цепная система ГРМ Система ГРМ состоит из нескольких механических…

Основная цель исследования заключалась в оценке изменений общего трения в двигателе, трения в его цепных передачах и выбросов двигателя в результате добавления в двигатель наночастиц TiO2 масло.Обсуждены применимые моторные масла и факторы, влияющие на их характеристики. Привод от коленчатого вала к распределительному валу в двигателе внутреннего сгорания обычно осуществляется посредством зубчато-ременной передачи или цепной передачи, когда требуется большой пробег без сервисных операций. Характеристики двигателя анализируемого двигателя SI были получены из литературы. Зависимость выбросов двигателя от оборотов двигателя была получена с использованием данных испытаний очень похожего двигателя при стандартных условиях испытаний, описанных в литературе.Изменения характеристик двигателя, вызванные изменением условий внутреннего трения, оценивались с использованием характеристик работы двигателя и потерь на трение в двигателе, особенно в цепной передаче клапанного механизма. Трение в такой цепной передаче, работающей в условиях масляной смазки, может быть определено с помощью ее аналитической модели и измеренного момента трения, возникающего между роликами цепи и пальцами. Аналитическая модель разработана с использованием метода конечных элементов и дополнительных математических формул. Предложенная модель позволила получить весовые и массовые моменты инерции всех компонентов трансмиссии клапанного механизма. Момент трения в зоне контакта ролик–пальца цепи получен с помощью разработанного метода физического маятника для различных условий смазки: без масла, с чистым моторным маслом и с моторным маслом, содержащим наночастицы TiO2. Масло моторное SAE 10W-40 с/без диспергированного 2% мас. Во время испытаний использовались наночастицы TiO2. Описан процесс приготовления исследуемых масел.Приведены полученные значения момента трения в цепной передаче, работающей в различных условиях смазки, и изменении эмиссии двигателя для испытаний до и после добавления наночастиц TiO2 в моторное масло. В ходе измерений было замечено, что добавление 2 % наночастиц TiO2 в моторное масло снижает общие потери на трение на 7–7,7 %. Кроме того, было продемонстрировано, что привод ГРМ и клапанный механизм создают около 14,4–18% общих потерь двигателя на трение.Исходя из результатов сравнительного анализа выбросов в другом двигателе с аналогичными мощностными характеристиками, указанные полные потери на трение могут изменить выбросы следующих соединений в анализируемом двигателе SI: 17–19 % для CO, 8–9 % для CO2, 13–17% для NOx и 12–16% для УВ. Такие изменения зависели от частоты вращения двигателя. Наименьшие изменения в двигателе зарегистрированы при частоте вращения 2500 об/мин. Оценивался расход масла в двигателе и его влияние на выбросы ТЧ.Предложены дополнительные устройства, облегчающие экстраполяцию полученных результатов трения на случаи использования других масел, и методика измерения эмиссии ТЧ на стенде.

Оптимизация плана этажа для улучшения STA и синхронизации в потоке проектирования СБИС

Sunandan Choubey, Sandeep Mall (eInfochips, компания An Arrow)

Abstract

Статический временной анализ — это метод вычисления задержки ячейки и задержки межсоединения в проекте (известной как задержка пути) и сравнения ее с ограничением (конкретное время), установленное в файле SDC.В этой статье описывается статический временной анализ для конкретного проекта, в основном анализ настроек mem2reg reg2mem и reg2reg, своего рода обнаружение и устранение нарушения настройки в проекте.

I- ВВЕДЕНИЕ

Это полноценная микросхема, состоящая примерно из 23 макросов и работающая на частоте 55 МГц. Он состоит из памяти, регулятора (аналогового блока), аналого-цифрового преобразователя, как показано на рис. 1.0, и нескольких других макросов. Это первоначальный план этажа и расположение всех контактных площадок ввода-вывода, которые используются на этапе PNR.В этом плане этажа мы увидели серьезное нарушение синхронизации в пути mem2reg в системном режиме после завершения этапа маршрутизации.

Рис. 1.0 Представление конструкции и ее компонентов

Для любого чипа перед переходом к этапу изготовления обязателен статический временной анализ, чтобы мы могли уменьшить нарушения временных характеристик. Начальным уровнем проверки/диагностики чипа является проверка синхронизации, а при проверке синхронизации мы проводим время установки, время удержания, восстановление, удаление и т. д. В этой статье мы обсудим проверку установки и методику, используемую для ее устранения.

Для проверки синхронизации требуются следующие термины:

Путь синхронизации: Пути синхронизации в проекте можно рассматривать как совокупность путей. Каждый путь имеет начальную точку и конечную точку . В STA пути рассчитаны по времени на основе действительных начальных точек и действительных конечных точек . Действительные начальные точки являются входными портами и тактовыми выводами синхронных устройств, таких как триггеры и память. Действительные конечные точки — это выходные порты и контакты ввода данных синхронных устройств.Таким образом, допустимые пути времени на рис. 1.2 Be:

входной порт A до UFFA / D ,

UFFA / CLK до UFFB/D и
UFFB/CLK в выходной порт Z .

Рис. 1.2 Различные пути синхронизации

Путь данных: Путь между UFFA-Q, и 9000 ячейками логики.
RAT: Требуемое время прибытия — это ожидаемое время прибытия сигнала в конечную точку из начальной. Он определяет потребности конструкции, такие как рабочая частота.
AAT: Фактическое время прибытия — это время, необходимое для достижения конечной точки из начальной точки, и оно всегда рассчитывается в конечных точках.
Slack: Разница между прибытием и требуемым временем. Мин. резерв/удерживаемый резерв/минимальная разница = AT-RT Макс. резерв или резерв настройки или максимальная разница = RT-AT.
Анализ Reg2reg: Временной путь от запуска тактового порта триггера до контакта d захвата триггера, который включает два регистра (триггеры), поэтому reg2reg. Здесь UFFA считается обеденным флопом, а UFFB — флопом захвата. Точно так же для mem2reg путь в mem2reg данные будут ланчаться из блока памяти и захватываться флопом или регистром.
WNS, TNS и FEP: WNS — наихудший отрицательный резерв времени, где TNS — общий отрицательный резерв, представляющий собой сумму всех WNS в проекте.FEP описывает общую неудачную конечную точку проекта.
Проверка настройки: Проверка настройки гарантирует, что данные могут поступить на триггер захвата в течение заданного тактового периода. Это можно понять на простом примере, показанном на рис. 1.3(i) и 1.3(ii), где триггеры запуска и захвата имеют одинаковые часы.
- Первый нарастающий фронт часов CLKM появляется в момент времени Tlaunch при запуске триггера. Данные, запускаемые этим тактовым фронтом, появляются в момент времени Tlaunch + Tck2q + Tdp на выводе D триггера UFF1 .
- Второй нарастающий фронт тактового сигнала (настройка обычно проверяется после одного цикла) появляется в момент времени Tcycle + Tcapture на тактовом выводе триггера захвата UFF1 .
- Разница между этими двумя значениями времени должна быть больше, чем время настройки триггера, чтобы данные можно было надежно регистрировать в триггере.

Рис. 1.3(i) Временной анализ

Рис. 1.3 (ii) Часы Представление настроек Проверить

Проверка установки может быть математически выражена как:

T Launch + T CK2Q + T DP < T Capture + T цикл – T настройка

II- УСЛОЖНЕНИЕ С КОНСТРУКЦИЕЙ

Нарушение настройки для наихудшего условия проверки настройки после завершения этапа route_opt.В mem2reg всего 637 нарушающих путей с наихудшим отрицательным резервом составляет -1,204 (нс), в reg2mem только один путь нарушает -0,227 (пс), а в reg2reg имеется 42 нарушающих пути с наихудшим отрицательным резервом -0,358 (пс), как показано на Рис. 1.4, а это отчет о времени для плана этажа рис. 1.0

Рис. 1.4 Таблица нарушений сроков на маршруте поста.

III- АНАЛИЗ ПРОЕКТА

Наихудший путь проектирования в пути mem2reg показан на рис. 1.5, где начальная точка памяти и конечная точка регистра не удалены друг от друга, но путь данных существенно велик. Из-за этого задержка пути данных достаточно высока, чтобы вызвать нарушение настройки в проекте.

Рис. 1.5: Представление пути mem2reg

Чтобы выявить сложности с путем данных, почему путь данных существенно велик, мы построили иерархическое стандартное размещение ячеек проекта, как показано на Рис. 1 .6. Здесь мы можем наблюдать, что вся эталонная иерархическая ячейка, относящаяся к памяти, находится между каналом, образованным регулятором, и памятью. А все остальные регистры конечной точки располагаются внизу рядом с макросом, относящимся к этим регистрам. Из-за этого путь данных проекта должен проходить через длинный путь между начальной и конечной точками. 1.6. Стандартное размещение ячеек в проекте7(i) и рис. 1.7(ii) соответственно.

Рис 1.7 (i) Все MEM2REG Нарушение пути

Рис. 1,70369 Рис 1.7 (II) Все reg2mem Наручающий путь

IV — Разрешая методика используемая

Мы видели, что путь данных в обоих случаях слишком велики. Начальная и конечная точки расположены близко друг к другу, но из-за неправильного размещения стандартных ячеек путь данных mem2reg становится слишком большим. Поэтому в новом плане канал между памятью и регулятором закрыт заглушкой с мягким размещением рис 1.8, и регулятор смещен вверх, чтобы инструмент оптимизировал размещение стандартной ячейки и постарался не размещать стандартную ячейку между каналами, чтобы можно было сократить путь данных между mem2reg и reg2mem. После изменения плана этажа новый результат показан на рис. 1.9, так что это итеративный процесс.

Рис. 1.8 Размещение стандартной ячейки с модифицированным поломлом плана

Рис. 1,9 Сообстое маршрут Данные о времени после эксперимента

Заключение

С этим итеративным экспериментом ГРМ значительно сократилось по сравнению с WNS -1.204 (пс) с общим количеством путей 637 к WNS -0,188 (пс) с общим числом путей 59 для пути mem2reg. Кроме того, для пути reg2mem общее количество нарушающих путей было уменьшено с 42 до 15 путей.

ССЫЛКА

Чак Монахан, Форрест Брюэр, Методы параллельного анализа для оптимизации синхронизации пути данных.
Дж. Бхаскер, Ракеш Чадха, Статический временной анализ для нанометровых конструкций. Практический подход.
М. Махмуд; М. Чандрасекар; Б. Шарма, Метод синтеза пути данных, управляемого синхронизацией.
Г. Шива Прия; К. Хари Кишор; Фазал Нурбаша, Статический временной анализ и временные нарушения последовательных цепей.

Авторы

Санандан Чоубей

9000 Он имеет более чем 2-летний опыт проектирования ASIC, включая различные технологические узлы, такие как 16 нм, 28 нм.

Sandeep Mall

Инженер-конструктор, работающий с eInfochips, компания An Arrow.Он имеет более чем 2-летний опыт проектирования ASIC, включая различные технологические узлы, такие как 22-нм и 16-нм.

Если вы хотите загрузить копию этого документа, нажмите здесь

Учебник по логике синхронизации — 1144 слов

EE287- Учебник по логике синхронизации
• Как синхронизировать логику?
• Основные уравнения
• Используемые методы
• Почему они используются?
• Сделанные допущения
• Рабочий пример, состоящий как минимум из 3 вентилей
• При необходимости рисунки, таблицы и графики.
1. ЧАСЫ:
Будучи студентами факультета электротехники, часы играют жизненно важную роль в нашем цифровом мире. Говоря о часах, я имею в виду «цифровой тактовый сигнал» (clk). По сути, это сигнал напряжения, похожий на прямоугольную волну, которая состоит из двух уровней напряжения: высокого (зависит от требований схемы) и низкого (0).
Представлено следующим образом:
Многие электронные схемы не соответствуют требованиям часов. Такие схемы просто вычисляют Tp (задержку распространения), которая возникает на выходе конечного каскада.Принимая во внимание, что мы имеем дело с многочисленными сложными схемами, которые будут работать со сбоями при отсутствии надлежащей синхронизации часов. Здесь используются часы с постоянной частотой. Часы выполняют функцию разрешения или препятствия процессу и, таким образом, обеспечивают соответствующую синхронизацию для схем. Они используются в сложных схемах для синхронизации различных частей системы. Он также заботится о задержках, связанных с системами. Проще говоря, часы функционируют подобно крови, которая передает сигналы, заставляющие внутренние части чипа работать должным образом.Также возможно несколько часов.
2. ВРЕМЕННОЙ АНАЛИЗ:
Как мы все знаем, данные передаются в чип и из него. Во время этого потока данных необходимо соблюдать некоторую константу, т. е. скорость. Временной анализ — это способ проверить синхронизацию системы. Он состоит из двух категорий: динамических и статических.
Характеристики Динамические Статические
На основе имитационного моделирования Уравнения/формулы
Уровень точности Очень высокий Низкий
Время выполнения Очень медленно Очень быстро
Применимо Отдельные детали внутри чипа W…
… середина бумаги …
…hed в более раннем регистре, который должен быть захвачен в текущем регистре.
Положительная асимметрия: Это означает, что часы и данные передаются в одном направлении. Время установки улучшается при положительном перекосе, но также вызывает нарушение удержания. Здесь часы захвата приходят позже часов запуска.
Отрицательная асимметрия: это обратная сторона положительной асимметрии, при которой часы и данные идут в противоположном направлении. Очевидно, что это улучшает время удержания, но нарушает время установки.Здесь перепад часов захвата наступает намного раньше, чем часы запуска.
я. Тактовый джиттер:
Как мы уже говорили, есть разница в поступлении тактового сигнала в разные регистры. Одной из причин этого недостатка является старение генераторов или неравномерность контуров фазовой синхронизации. Джиттер технически определяется как колебания от цикла к циклу в заданный период времени. Здесь требуемый тактовый сигнал не достигается.
[PDF] Статистический временной анализ с учетом джиттера и перекоса тактовых импульсов из-за шума источника питания и изменений процесса
ПОКАЗАНЫ 1–10 ИЗ 16 ССЫЛОК
Представлен алгоритм согласования чувствительности, который позволяет преднамеренно коррелировать перекос дерева часов с чувствительностью пути данных, чтобы смягчить нарушения синхронизации из-за вариаций.Expand
Просмотр 1 выдержки, справочная информация
Общая схема устранения пессимизма тактовой сети
Предлагается новая теоретическая основа, которая позволяет применять известные графовые алгоритмы вместо трудоемких прямых и обратных многопроходных алгоритмов трассировки и эвристик, которые ограничены некоторыми сетевыми топологиями. Expand
Просмотр 1 выдержки, справочная информация
Статистический временной анализ с учетом пространственно и временно коррелированного динамического шума источника питания
Статистическая модель напряжения источника питания, которое динамически изменяется с пространственной и временной корреляцией и представляет его как набор некоррелированных переменных строится, демонстрируя, что изменения мощности и напряжения сильно коррелированы, и принятие анализа основных компонентов в качестве метода ортогонализации может эффективно уменьшить количество переменных.Expand
Просмотреть 3 выдержки, справочная информация
Статистический временной анализ при пространственных корреляциях
Эффективный алгоритм статистического временного анализа, который предсказывает распределение вероятностей задержки схемы с учетом изменений как между кристаллами, так и внутри кристалла, при учете эффектов пространственных корреляций внутриштамповых вариаций параметров.

Общее устройство грм грузовых автомобилей. Типы ГРМ: плюсы и минусы

Общая схема и взаимодействие частей

Классификация ГРМ

Нижнеклапанные двигатели

Смешанное расположение клапанов

Верхнеклапанные двигатели

Устройство десмодромного газораспределительного механизма

Замена ремня ГРМ своими руками

Видео, иллюстрирующее работу ГРМ

Фазы газораспределения и порядок работы цилиндров

Распределительный вал

Классификация двигателей в зависимости от числа распредвалов

Привод распредвала: общая информация

Привод газораспределительного механизма: разновидности

Клапаны

Возможные неисправности в ГРМ

Рабочий цикл двигателя и ГРМ

Газораспределительные фазы

Что нужно знать?

Как же уберечь ГРМ от поломок?

Принцип работы ГРМ

Эволюция: верхняя и нижняя компоновка клапанов

Устройство газораспределительного механизма

Ремень и цепь ГРМ: особенности привода

Клапанный механизм

Управление фазами газораспределения

Газораспределительный механизм (ГРМ)

ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ (ГРМ)

детали и запчасти, подбор по авто

Подобрать запчасти в каталоге «Механизм газораспределения»

Устройство ГРМ

Основные типы ГРМ

Неисправности и профилактика ГРМ

Временная диаграмма — обзор

4.1.2 Организация клиент/служба

Представление

Временные диаграммы

Представление

Big-Endian или Little-Endian?

7 8 9 ).

Система X Window

Что такое статический временной анализ (STA)? – Обзор

Система синхронизации двигателя

Цепная система ГРМ Система ГРМ состоит из нескольких механических…

Оптимизация плана этажа для улучшения STA и синхронизации в потоке проектирования СБИС

Учебник по логике синхронизации — 1144 слов

[PDF] Статистический временной анализ с учетом джиттера и перекоса тактовых импульсов из-за шума источника питания и изменений процесса

Добавить комментарий Отменить ответ