Назначение газораспределительного механизма


Газораспределительный механизм (ГРМ) - назначение, конструкция и устройство, принцип работы, типы газораспределительных механизмов

Назначение и характеристика

Газораспределительным называется механизм, осуществляющий открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов двигателя.

Газораспределительный механизм (ГРМ) служит для своевременного впуска горючей смеси или воздуха в цилиндры двигателя и выпуска из цилиндров отработавших газов. В двигателях автомобилей применяются газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов. Верхнее расположение клапанов позволяет увеличить степень сжатия двигателя, улучшить наполнение цилиндров горючей смесью или воздухом и упростить техническое обслуживание двигателя в эксплуатации. Двигатели автомобилей могут иметь газораспределительные механизмы различных типов (рисунок 1), что зависит от компоновки двигателя и, главным образом, от взаимного расположения коленчатого вала, распределительного вала и впускных и выпускных клапанов. Число распределительных валов зависит от типа двигателя.

Рисунок 1 – Типы газораспределительных механизмов, классифицированных по различным признакам

При верхнем расположении распределительный вал устанавливается в головке цилиндров, где размещены клапаны. Открытие и закрытие клапанов производится непосредственно от распределительного вала через толкатели или рычаги привода клапанов. Привод распределительного вала осуществляется от коленчатого вала с помощью роликовой цепи или зубчатого ремня.

Верхнее расположение распределительного вала упрощает конструкцию двигателя, уменьшает массу и инерционные силы возвратно-поступательно движущихся деталей механизма и обеспечивает высокую надежность и бесшумность его работы про большой частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Цепной и ременный приводы распределительного вала также обеспечивают бесшумную работу газораспределительного механизма.

При нижнем расположении распределительный вал устанавливается в блоке цилиндров рядом с коленчатым валом. Открытие и закрытие клапанов производится от распределительного вала через толкатели штанги и коромысла. Привод распределительного вала осуществляется с помощью шестерен от коленчатого вала. При нижнем расположении распределительного вала усложняется конструкция газораспределительного механизма и двигателя. При этом возрастают инерционные силы возвратно-поступательно движущихся деталей газораспределительного механизма. Число распределительных валов в газораспределительном механизме и число клапанов на один цилиндр зависят от типа двигателя. Так, при большем числе впускных и выпускных клапанов обеспечивается лучшие наполнение цилиндров горючей смесью и их очистка от отработавших газов. В результате двигатель может развивать большие мощность и крутящий момент. При нечетном числе клапанов на цилиндр число впускных клапанов на один клапан больше, чем выпускных.

Конструкция и работа газораспределительного механизма

Газораспределительные механизмы независимо от расположения распределительных валов в двигателе включают в себя клапанную группу, передаточные детали и распределительные валы с приводом.

В клапанную группу входят впускные и выпускные клапаны, направляющие втулки клапанов и пружины клапанов с деталями крепления.

Передаточными деталями являются толкатели, направляющие втулки толкателей, штанги толкателей, коромысла, ось коромысел, рычаги привода клапанов, регулировочные шайбы и регулировочные болты. Однако при верхнем расположении распределительного вала толкатели, направляющие втулки и штанги толкателей, коромысла и ось коромысел обычно отсутствуют.

На рисунке 2 представлен газораспределительный механизм двигателя с верхним расположением клапанов, с верхним расположением распределительного вала с цепным приводом и с двумя клапанами на цилиндр. Он состоит из распределительного вала 14 с к

Устройство, Принцип Работы и Назначении, Основные Неисправности, Способы Диагностики и Ремонта

Основой любых силовых агрегатов и главной составляющей двигателей внутреннего сгорания является сложный газораспределительный механизм (ГРМ). Назначение газораспределительного механизма состоит в управлении впускными и выпускными клапанами двигателя. На такте впуска он открывает впускной клапан, смесь, состоящая из воздуха и топлива или воздуха (для дизельных двигателей), попадает в камеру сгорания. На такте выпуска — открытием выпускного клапана из камеры сгорания ГРМ удаляет отработанные газы.

Устройство газораспределительного механизма

Газораспределительный механизм состоит из следующих элементов:

  1. Распределительный вал — изготовляется из чугуна или стали — в задачу которого входит открывание/закрывание клапанов газораспределительного механизма при работе цилиндров. Он монтируется в картере, который перекрывает крышка газораспределительного механизма, или в головке блока цилиндра. При вращении вала на цилиндрических шейках происходит воздействие на клапан. На него воздействуют кулачки, расположенные на распределительном валу. На каждый клапан воздействует свой кулачек.
  2. Толкатели, изготовленные также из чугуна или стали. В их задачу входит передача усилия от кулачков на клапаны.
  3. Клапаны впускные и выпускные. В их задачу входит подача топливно-воздушное смеси в камеру сгорания и удаления отработочных газов. Клапан представляет из себя стержень с плоской головкой. Основным отличием впускных и выпускных клапанов является диаметр головки. Впускной состоит из стали с хромированным покрытием, а выпускной — из жаропрочной стали. Клапанный стержень изготавливается в виде цилиндра с канавкой, необходимой для фиксирования пружины. Клапана двигаются только по направлению ко втулкам. Чтоб масло не попадало в камеру сгорания цилиндра, производят установку уплотнительного колпачка. Его изготавливают из маслостойкой резины. На каждый клапан крепятся внутренняя и наружная пружина, для крепления используют шайбы, тарелки.
  4. Штанги. Они необходимы для передачи усилия от толкателей к коромыслу.
  5. Привод газораспределительного механизма. Он передает вращение коленвала на распредвал и тем самым приводит его в движения, причем движется он со скоростью в 2 раза меньше, чем скорость коленвала. На 2 вращения коленвала распредвал делает 1 вращение — это и называется рабочим циклом, при котором происходит 1 открытие клапанов.
Схема устройства ГРМ

Схема устройства ГРМ

Таково устройство ГРМ и общая схема газораспределительного механизма. Теперь следует разобраться, каков принцип работы газораспределительного механизма.

Устройство ГРМ

Работа газораспределительного механизма

Работа системы газораспределения поделена на четыре фазы:

  1. Впрыск топлива в камеру сгорания цилиндра.
  2. Сжатие.
  3. Рабочий ход.
  4. Удаления газов из камеры сгорания цилиндра.

Рассмотрим подробнее принцип действия газораспределительного механизма.

  1. Подача топлива в камеру сгорания цилиндра происходит за счет движения коленвала, который передает свое усилие на поршень и он начинает движения из так называемой ВМТ (это точка, выше которой поршень не поднимается) в НМТ (это точка, соответственно, ниже которой поршень не опускается). При этом движении поршня одновременно открывается впускной клапан и топливно-воздушная смесь заполняет камеру сгорания цилиндра. Впрыснув положенное количество топливно-воздушной смеси клапан закрывается. При этом коленвал поворачивается на 180 градусов от своего начального положения.
  2. Сжатие. Дойдя до НМТ поршень продолжает свое движение. Меняя свое направление в ВМТ, в этот момент в цилиндре и происходит сжатие топливно-воздушной смеси. При подходе поршня к высшей точке фаза сжатия заканчивается. Коленчатый вал продолжает свое движения и поворачивается на 360 градусов. И на этом фаза сжатия закончена.
  3. Рабочий ход. Воздушно-топливная смесь воспламеняется свечей зажигания, когда поршень находится в высшей точке цилиндра. При этом достигается максимальный момент сжатия. Затем поршень начинает двигаться к нижней точке цилиндра, так как на поршень оказывают огромное давление газы, образовавшиеся при горении воздушно-топливной смеси. Это движение и есть рабочий ход. При опускании поршня до НМТ фаза рабочего хода считается завершенной.
  4. Удаления газов из камеры сгорания цилиндра. Поршень движется к высшей точке цилиндра, все это происходит при усилии, которое оказывает коленчатый вал газораспределительного механизма двигателя. При этом открывается выпускной клапан и поршень начинает избавлять камеру сгорания цилиндра от газов, которые образовались после сгорания топливно-воздушной смеси в камере сгорания цилиндра. После достижения высшей точки и освобождения ее от газов. Поршень начинает свое движение в низ. Когда поршень доходит да НМТ, то рабочая фаза удаления газов из камеры сгорания цилиндра считается законченной, а коленчатый вал совершает оборот на 720 градусов от своего начального положения.

Для точной работы клапанов газораспределительной системы происходит синхронизация с работой коленчатого вала двигателя.

Неисправности ГРМ

Основные неисправности газораспределительного механизма:

  • Уменьшение компрессии и хлопки в трубопроводах. Как правило, происходит после появления нагара, раковин на поверхности клапана, их прогорания, причиной чего является не плотное прилегания впускных и выпускных клапанов к седлам. Также оказывают влияние такие факторы, как деформации ГБЦ, поломка или износ пружин, заедание клапанного стержня во втулке, полное отсутствие промежутка между коромыслом и клапанами.
  • Уменьшение мощности, троение мотора, а также металлические стуки. Появляются эти признаки, потому что впускные и выпускные клапана не полностью открываются, и часть воздушно-топливной смеси не попадает в камеру сгорания цилиндра. Следствием этого является большой тепловой зазор или поломка гидрокомпенсатора, что и становится причиной неполадки и не штатной работы клапанов.
  • Механический износ деталей, таких как: направляющих втулок коленвала, шестерни распредвала, а также смещение распредвала. Механический износ деталей, как правило, происходи при достаточном сроке работы мотора и работы двигателя в критических пределах.
  • Так же происходит выход из строя двигателя по причине износа зубчатого ремня, который имеет свой гарантийный срок службы, цепи, которая при длительном сроке работы и постоянном на нее воздействии становится менее работоспособной, успокоителя цепи и натяжителя зубчатого ремня.

В данных случаях не редко заменяют газораспределительный механизм, однако возможен и ремонт поврежденной детали газораспределительного механизма.

ГРМ

Неисправности ГРМ

Диагностика ГРМ

Газораспределительный механизм имеет 2 свойственные неполадки — неплотное примыкание клапанов к гнездам и невозможность полностью открыть клапаны.

Неплотное примыкание клапанов к гнездам обнаруживается по таким показателям: хлопки, возникающие иногда во впускной либо выпускной трубе, уменьшение мощности мотора. Факторами неплотного закрытия клапанов могут быть:

  • возникновение нагара на поверхности клапанов и гнезд;
  • формирование раковин на рабочих фасках и искривление головки клапана;
  • неисправность пружин клапанов.

Неполное открытие клапанов сопровождается стуком в троящем моторе и уменьшением его мощности. Данная поломка возникает в следствии значительного промежутка меж стержнем клапана и носком коромысла. К характерным поломкам для ГРМ нужно причислить кроме того изнашивание шестерен распредвала, толкателей, направляющих клапана, смещение распредвала и изнашивание втулок и осей коромысел.

Диагностика ГРМ

Практика демонстрирует, что на газораспределительный механизм приходится примерно четвертая часть всех отказов мотора, а уже на предотвращение этих отказов и восстановление ГРМ уходит 50% трудоёмкости обслуживания и ремонтных работ. Для диагностирования поломок применяют следующие параметры:

  1. определяют фазы газораспределительного механизма автомобиля;
  2. измеряют тепловой зазор между клапаном и коромыслом;
  3. измеряют промежуток между клапаном и седлом.

Измерение фаз газораспределения

Подобное диагностирование ГРМ двигателя выполняется на заглушенном моторе с помощью особого набора устройств, среди которых имеются указатель, моментоскоп, малка-угломер и прочие дополнительные приборы. Для того, чтобы фиксировать период раскрытия впускного клапана на 1-ом цилиндре, необходимо покачивать вокруг своей оси коромысло, а далее направить коленвал мотора до момента появления зазора меж клапаном и коромыслом. Малка-угломер для замера разыскиваемого зазора ставится прямо на шкив коленвала.

Измерение теплового промежутка между клапаном и коромыслом

Тепловой зазор измеряют при помощи набора щупов либо иного особого устройства. Это набор из металлических пластинок длиной в 100мм, толщина которых обязана быть не больше 0,5мм. Коленвал мотора поворачивают вплоть до верхней предельной точки, в период такта сжатия подобранного для контроля цилиндра. Непосредственно благодаря щупам разной толщины, поочередно вставляемым в сформировавшееся отверстие, и измеряется зазор.

Данный метод не может дать результата при диагностировании ГРМ, когда неравномерен износ торца штока и бойка коромысла, а трудоемкость этого метода весьма значительная. Увеличить точность замеров позволяет особое устройство, которое состоит из корпуса и индикатора по типу часов. Подпружиненная подвижная рама содержит персональное соединение с ножкой этого индикатора. Раму фиксируют между коромыслом и клапанной пружиной. Когда открывается клапан, в период поворота коленвала, на индикаторе ставят 0. Распознает тепловой зазор последующее показание прибора, снимаемое в период поворота коленвала.

Определение промежутка между клапаном и седлом

Его можно оценить по объему воздуха, который будет выходить через уплотнитель перекрытых клапанов. Эта процедура прекрасно объединяется с чисткой форсунок. Когда они уже сняты, убирают валики коромысел и прикрывают все клапаны. Затем в камеру сгорания под большим давлением происходит подача сжатого воздуха. Поочередно на любом из контролируемых клапанов ставят устройство, которое позволяет измерить расход воздуха. Если потеря воздуха превысит разрешенную, выполняется ремонт газораспределительного механизма.

Диагностика ГРМ

Процесс ремонта ГРМ

Частенько необходимо производить техническое обслуживание газораспределительного механизма. Основной проблемой являются износ шеек, кулачков вала и увеличение зазоров в подшипниках. Для того, чтобы устранить зазор в подшипниках коленчатого вала, производят его ремонт путем шлифовки опорных шеек и углубления канавок для подачи масла. Шейки нужно отшлифовать под ремонтный размер. После завершения ремонтных работ по восстановлению коленвала, нужно произвести проверку высоты кулачков.

Ремонт ГРМ

На опорных поверхностях под шейки коленвала не должно быть никаких даже самых незначительных повреждений, а корпуса подшипников обязаны быть без трещин. После чистки и промывки распредвала обязательно нужно проверить зазор между его шейками и отверстием опоры головки цилиндра.

Для определения точного зазора требуется знать диаметр шейки распредвала, это позволит произвести установку соответствующего ей подшипника. Установив его на корпус, замерьте внутренний диаметр подшипника, затем отнимите его от диаметра шейки и таким образом найдете величину зазора. Он не может превышать 0,2мм.

Цепь не должна иметь никаких механических повреждений, быть растянутой более чем на 4мм. Цепь газораспределительного механизма можно регулировать: отверните стопорный болт на пол оборота, поверните коленвал на 2 оборота, затем стопорный болт нужно повернуть до упора.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

принцип работы, устройство, неисправности, регулировка фаз ГРМ

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

Назначение и принцип действия ГРМ

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

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

Классификация газораспределительных механизмов

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

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

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

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

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

Устройство ГРМ

Газораспределительный механизм имеет следующие основные элементы:

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

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

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

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

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

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

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

Фазы газораспределения

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

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

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

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

Возможные неисправности ГРМ

Судить о неисправности газораспределительной системы можно по следующим внешним признакам:

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

назначение, устройство и принцип работы газораспределительного механизма двигателя

Автор Павел Александрович Белоусов На чтение 5 мин. Просмотров 88

Современный двигатель внутреннего сгорания имеет сложную конструкцию, и один из ее основных элементов – газораспределительный механизм (ГРМ). Главное назначение газораспределительного механизма – регулировка своевременной подачи топливно-воздушной смеси в моторные цилиндры и вывод из них отработанных газов за счет периодического открытия и закрытия системы клапанов. 

Конструкция ГРМ

Газораспределительный механизм двигателя приводит в движение систему клапанов. В различных моделях автомобилей применяются разные технические решения для обеспечения работы ГРМ, но принцип работы у всех одинаковые и обычный газораспределительный механизм состоит из:

  • распределительного вала с установленными на него кулачками;
  • системы впускных и выпускных клапанов с тарелочками, закрепленными сухарями;
  • рычагов (рокеров) или гидрокомпенсаторов;
  • шестерни распределительного вала;
  • шестерни коленчатого вала;
  • ремня или цепи ГРМ;
  • дополнительных шестерней и роликов.

Работа системы клапанов

Каждый клапан оснащается пружиной, которая возвращает его в верхнее (закрытое) положение. Специальный кулачок, расположенный на валу, вращаясь, нажимает на клапан, открывая его в нужный момент. Чтобы пружина не соскользнула, на верхней части клапана делается кольцевая проточка, иногда две или три, в неё вставляется сухарь, к которому прикрепляется тарелка с конусовидным отверстием. Собранный из двух частей сухарь тоже имеет конусную поверхность и надежно удерживает тарелку с пружиной. Собранный таким образом клапан называют «засухаренным».

Распределительный вал

Нажимающие на клапана кулачки заставляет двигаться специальный механизм – привод ГРМ, точнее еще один его компонент – газораспределительный вал, который еще называют распредвалом. Кулачки являются его составной частью, а крепится он на специальных опорных шейках в головке блока цилиндров. В зависимости от расположения кулачков на распредвалу, поочередно открываются нужные для нормальной работы двигателя клапана, в чем и состоит принцип работы ГРМ.  В некоторых моделях двигателей, где цилиндры расположены не рядно, предусмотрена пара распределительных валов.

Работа системы валов ГРМ

Распредвал приводится в движение посредством коленчатого вала, на конце которого находится шестерня специально подобранного диаметра. Другая шестерня устанавливается на распределительный вал. Передача крутящего момента от коленчатого вала к распределительному передается стальной цепью или ремнем с зубцами под шестерни, который изготовлен из прочной армированной резины. Работа газораспределительного механизма зависит от правильной установки цепи или ремня. В этом случае все клапана открываются в нужный момент, что позволяет воздушно-топливной смеси заходить в цилиндр, сгорать там и выводить отработанные газы. В этом состоит главный принцип работы газораспределительного механизма.

В зависимости от конструкции нажатие на клапан осуществляется непосредственно кулачком на распределительном валу или через рычаг, называемый рокером, на который воздействует кулачок. Назначение и устройство газораспределительного механизма позволяет открывать нужные клапана в момент наступления нужного такта работы двигателя, что обеспечивает ее бесперебойность. Любое нарушение ведёт к сбою в работе вплоть до поломки силового агрегата.

 Проблема термического расширения

Устройство ГРМ обеспечивают нормальную работу двигателя, но при этом возникают определенные проблемы. Это касается термического расширения металла, из которого сделаны клапана, поскольку он подвергается воздействию высоких температур при сгорании топлива. При нагревании он удлиняется и не может плотно закрыть отверстие в цилиндре, что существенно снижает компрессию. Чтобы клапан удлинялся не в цилиндр, а вверх, между тарелкой и кулачком или рокером и кулачком делается тепловой зазор в 0,2 мм. Этот зазор выставляется и проверяется специальным щупом, а регулируется винтом или болтом.

В современных двигателях для борьбы с тепловым расширением используются другие детали газораспределительного механизма – гидрокомпенсаторы. В этом случае регулировка клапанов не потребуется, зазор выставляется и регулируется автоматически. Если гидрокомпенсатры начинают постукивать, это говорит о проблемах в их работе, поскольку они не успевают выбирать зазоры. Основные причины появления такой проблемы – поломка самого гидрокомпенсатора, который подлежит замене, реже засор или плохая работа системы смазки.

Видео: Принцип работы газораспределительного механизма

ГРМ в процессе эксплуатации

Чтобы при работе не возникло проблем, нужно периодически проверять газораспределительный механизм мотора. Нужно при помощи щупа контролировать тепловой зазор между клапаном и рычагом распредвала, а при необходимости производить регулировку.

Поскольку газораспределительный механизм предназначен для согласованной работы всех элементов двигателя, то нужно знать, что если в процессе его работы оборвется приводной ремень, то распределительный и коленчатый валы перестают работать синхронно. При этом распредвал может остановиться в положении, при котором один из клапанов останется полностью открытым и тогда двигающийся вверх поршень неизбежно ударит по клапану, который погнется, что приведет к выходу двигателя из строя и серьезному ремонту.

Чтобы избежать подобной ситуации, необходимо вовремя производить замену приводного ремня ГРМ. Периодичность замены указывается производителем в зависимости от конструктивных особенностей двигателя, но в большинстве случаев это рекомендуется делать при пробеге от 60 до 70 тыс. км. Это достаточно сложная операция, которую делают специалисты на СТО, но если у водителя есть нужные навыки, замену можно сделать и самостоятельно. Цепи ГРМ служат гораздо дольше, замена может потребоваться при пробеге от 300 до 400 тыс. км. Особенность двигателей с цепями: при их растяжении они начинают характерно греметь и позванивать, что позволяет определить необходимость замены.

Назначение газораспределительного механизма двигателя – обеспечить синхронную работу поршневой группы и клапанов. Каждый из его элементов должен работать в номинальном режиме, только тогда двигатель заведется. Иногда случается так, что ремень ГРМ не разрывается, а проскальзывает по шестерням, что будет видно по его меткам. В этом случае двигатель не заведется и потребуется замена ремня.

Газораспределительный механизм

Содержание статьи

Назначение и устройство

Газораспределительный механизм (ГРМ) обеспечивает своевременный впуск в цилиндры свежего заряда горючей смеси и выпуск отработавших газов. Он включает в себя элементы привода, распределительную шестерню, распределительный вал, детали привода клапанов, клапана с пружинами и направляющие втулки.

Распределительный вал служит для открытия клапанов в определенной последовательности в соответствии с порядком работы двигателя. Распредвалы отливают из специального чугуна или отковывают из стали. Трущиеся поверхности распределительных валов для уменьшения износа подвергнуты закалке при помощи нагрева токами высокой частоты.

Распредвал может располагаться в картере двигателя либо в головке блока цилиндров. Существуют двигатели с двумя распредвалами в головке цилиндров (в многоклапанных ДВС). Один используется для управления впускными клапанами, второй – выпускными. Такая конструкция называется DOHC (Double Overhead Camshaft). Если распредвал один, то такой ГРМ именуется SOHC (Single OverHead Camshaft). Распредвал вращается на цилиндрических шлифованных опорных шейках.

Привод клапанов осуществляется расположенными на распределительном валу кулачками. Количество кулачков зависит от числа клапанов. В разных конструкциях двигателей может быть от двух до пяти клапанов на цилиндр (3 клапана – два впускных, один выпускной; 4 клапана – два впускных, два выпускных; 5 клапанов – три впускных, два выпускных). Форма кулачков определяет моменты открытия и закрытия клапанов, а также высоту их подъема.

Привод распределительного вала от коленчатого вала может осуществляться одним из трех способов: ременной передачей, цепной передачей, а при нижнем расположении распредвала – зубчатыми шестернями. Цепной привод отличается надежностью, но его устройство сложнее и цена выше. Ременной привод существенно проще, но ресурс зубчатого ремня ограничен, а в случае его разрыва могут наступить тяжелые последствия.

При обрыве ремня распредвал останавливается, а коленвал продолжает вращаться. Чем это грозит? В простых двухклапанных моторах, где, как правило, поршень конструктивно не достает до головки открытого клапана, ремонт ограничивается заменой ремня. В современных многоклапанных двигателях при обрыве ремня поршни ударяются о клапана, «зависшие» в открытом состоянии. В результате сгибаются стержни клапанов, а также могут разрушиться направляющие втулки клапанов. В редких случаях разрушается поршень.

Еще тяжелее при обрыве ремня приходится дизелям. Так как камера сгорания у них находится в поршнях, то в ВМТ у клапанов остается очень мало места. Поэтому при зависании открытого клапана разрушаются толкатели, распредвал и его подшипники, велика вероятность деформирования шатунов. А если обрыв ремня произойдет на высоких оборотах, возможно даже повреждение блока цилиндров.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя происходит за два оборота коленвала. За это время должны последовательно открыться впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра. Поэтому распредвал должен вращаться в два раза медленнее коленвала, а, следовательно, шестерня распредвала всегда в два раза больше шестерни коленвала. Клапаны в цилиндрах должны открываться и закрываться в зависимости от направления движения и положения поршней в цилиндре. При такте впуска, когда поршень движется от в.м.т. к н.м.т., впускной клапан должен быть открыт, а при тактах сжатия, рабочего хода и выпуска – закрыт. Чтобы обеспечить такую зависимость, для правильной установки на шестернях ГРМ делают метки.

Привод клапанов может осуществляться разными способами. При нижнем расположении распредвала, в картере двигателя, усилие от кулачков передается через толкатели, штанги и коромысла. При верхнем расположении возможны три варианта: привод коромыслами, привод рычагами и привод толкателями.

Коромысла (другие названия – роликовый рычаг или рокер) изготавливают из стали. Коромысло устанавливают на полую ось, закрепленную в стойках на головке цилиндров. Одной стороной коромысла упираются в кулачки распредвала, а другой воздействуют на торцевую часть стержня клапана. В отверстие коромысла для уменьшения трения запрессовывают бронзовую втулку. От продольного перемещения коромысло удерживается при помощи цилиндрической пружины. Во время работы двигателя в связи с нагревом клапанов их стержни удлиняются, что может привести к неплотной посадке клапана в седло. Поэтому между стержнем клапана и носком коромысла должен быть определенный тепловой зазор.

Во втором варианте распредвал располагается над клапанами, и приводит их в действие посредством рычагов. Кулачки распределительного вала действуют на рычаги, которые, поворачиваясь на сферической головке регулировочного болта, другим концом нажимают на стержень клапана и открывают его. Регулировочный болт ввернут во втулку головки цилиндров и стопорится контргайкой. Существуют ГРМ, в которых между рычагом и клапаном устанавливается гидрокомпенсатор. Такие механизмы не требуют регулировки зазора.

И, наконец, при третьем варианте привода распределительный вал при вращении воздействует непосредственно на толкатель клапана. Существует три варианта исполнения толкателей – механические (жесткие), гидротолкатели (гидрокомпенсаторы) и роликовые толкатели. Первый тип в современных моторах практически не используется, в связи с большой шумностью работы и необходимостью частой регулировки зазора клапанов. Второй тип наиболее широко применяется, так как не требует настройки и регулировки теплового зазора, а работа отличается мягкостью и гораздо меньшим шумом. Гидрокомпенсатор состоит из цилиндра, поршня с пружиной, обратного клапана и каналов для подвода масла. Работа гидрокомпенсатора основана на свойстве несжимаемости моторного масла, которое постоянно заполняет его внутреннюю полость и перемещает поршень при появлении зазора в приводе клапана.

Роликовые толкатели чаще всего применяются в спортивных и форсированных двигателях, так как позволяют улучшить динамические характеристики автомобиля за счет снижения трения. В месте контакта с кулачком распредвала у них находится ролик. Поэтому кулачок не трется, а катится по толкателю. Вследствие этого роликовые толкатели выдерживают более высокие нагрузки и обороты, а также позволяют обеспечить более высокий подъем клапанов. Недостатки – большая стоимость и вес, а, значит, и большие нагрузки на детали ГРМ.

Клапаны служат для периодического открытия и закрытия отверстий впускных и выпускных каналов. Клапан состоит из головки и стержня. Головка клапана имеет узкую, скошенную под определенным углом, фаску. Фаска клапана должна плотно прилегать к фаске седла. Для этой цели их взаимно притирают. Головки впускных и выпускных клапанов имеют неодинаковый диаметр. Для лучшего наполнения цилиндров свежей горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают больше. Клапаны во время работы двигателя нагреваются неодинаково. Выпускные клапаны, контактирующие с отработанными газами, нагреваются больше. Поэтому их изготавливают из жароупорной стали.

Стержень клапана цилиндрической формы в верхней части имеет выточку для деталей крепления клапанной пружины. Стержень выпускного клапана – полый, с натриевым наполнением для лучшего охлаждения. Стержни клапанов помещают в направляющих втулках, изготовленных из чугуна или металлокерамики. Втулки запрессовывают в головку цилиндров.

Клапан прижимается к седлу при помощи цилиндрической стальной пружины. Кроме того, пружина не дает возможности клапану отрываться от коромысла. Пружина имеет переменный шаг витков, что необходимо для устранения ее вибрации. Другой вариант борьбы с вибрацией – установка двух пружин меньшей жесткости, имеющих противоположную навивку. Пружина одной стороной упирается в шайбу, расположенную на головке цилиндров, а другой – в упорную тарелку. Упорная тарелка удерживается на стержне клапана при помощи двух конических сухарей, внутренний буртик которых входит в выточку стержня клапана. Для уменьшения проникновения масла по стержням клапанов в камеру сгорания двигателя на стержни клапанов надеты маслоотражательные колпачки.

Фазы газораспределения

В теории открытие и закрытие клапанов должно происходить в моменты прихода поршня в мертвые точки. Однако в связи инерционностью процесса, особенно при больших оборотах коленвала, этого периода времени недостаточно для впуска свежей смеси и выпуска отработанных газов. Поэтому впускной клапан открывается до прихода поршня в в.м.т. в конце такта выпуска, т.е. с опережением в пределах 9-24 градусов поворота коленчатого вала, а закрывается в начале такта сжатия, когда коленвал пройдет положение н.м.т на 51-64 градусов. Таким образом, продолжительность открытия впускного клапана составит 240-270 градусов поворота коленчатого вала, что значительно увеличивает количество поступаемой в цилиндры горючей смеси.

Выпускной клапан открывается за 44-57 градусов до прихода поршня в н.м.т. в конце рабочего хода и закрывается после прихода поршня в в.м.т. такта выпуска на 13-27 градусов. Продолжительность открытия выпускного клапана составляет 240-260 градусов поворота коленчатого вала.

В двигателе бывают моменты (в конце такта выпуска и начале такта впуска) когда оба клапаны открыты. В это время происходит продувка цилиндров свежим зарядом горючей смеси для лучшей их очистки от продуктов сгорания. Этот период носит название перекрытие клапанов.

Моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выраженных в градусах поворота коленчатого вала, называются фазами газораспределения.

Основные неисправности газораспределительного механизма

Внешними признаками неисправности ГРМ являются: уменьшение компрессии, хлопки во впускном и выпускном трубопроводах, падение мощности двигателя и металлические стуки.

Уменьшение компрессии, хлопки во впускном и выпускном трубопроводах, а также падение мощности двигателя возможно вследствие плохого прилегания клапанов к седлам. Плохое прилегание клапана к седлу происходит вследствие отложения нагара на клапанах и седлах, образования раковин на рабочих поверхностях, коробления головок клапанов, поломки клапанных пружин, заедания стержня клапана в направляющей втулке, а также отсутствия зазора между стержнем клапана и коромыслом (рычагом).

Падение мощности двигателя и резкие металлические стуки могут происходить вследствие неполного открытия клапанов. Эта неисправность возникает из-за большого теплового зазора между стержнем клапана и коромыслом (рычагом) или отказа гидрокомпенсаторов.

К неисправностям ГРМ также относят износ шестерен распредвала и коленвала, направляющих втулок клапанов, втулок и осей коромысел, а также увеличенное осевое смещение распредвала.

Устройство ГРМ и принцип работы

Автор admin На чтение 7 мин. Просмотров 849

Устройство ГРМ

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.

  1. Фаза впрыска топлива. Поршень начинает движение от верхней мертвой точки к нижней. Открывается клапан подачи горючего, и топливно-воздушная смесь заполняет разреженное пространство цилиндра. Отмерив необходимую дозу ТВС, клапан закрывается. Коленчатый вал повернулся на 180 градусов от начального положения.
  2. Фаза сжатия. Достигнув нижней мертвой точки, поршень меняет направление движения к ВМТ, осуществляя сжатие топливно-воздушной смеси. При достижении верхней мертвой точки фаза сжатия рабочего тела оканчивается. Коленчатый вал совершил поворот на 360 градусов.
  3. Фаза рабочего хода. В момент нахождения поршня в ВМТ и достижения максимальной расчетной степени сжатия, происходит воспламенение топливно-воздушной смеси. Под действием стремительно расширяющихся газов поршень движется к нижней мертвой точке, совершая рабочий ход. При достижении НМТ третья фаза работы четырехтактного двигателя внутреннего сгорания считается оконченной. Коленчатый вал совершил поворот 540 градусов.
  4. Фаза удаления отработанных газов. Под действием коленчатого вала поршень начинает движение к верхней мертвой точке, вытесняя из объема цилиндра продукты сгорания топливно-воздушной смеси через открывшийся выхлопной клапан. По достижении поршнем ВМТ, фаза выхлопа считается завершенной, коленчатый вал совершил оборот на 720 градусов.

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 выхлопной системы 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

Мне нравится1Не нравится
Что еще стоит почитать

Газораспределительный механизм. Зачем это нужно?

Газораспределительный механизм - одна из важнейших частей двигателя, от правильной работы которой напрямую зависит его работоспособность. Служит для своевременного заполнения цилиндров горючей смесью или воздухом (в инжекторных и дизельных двигателях), а также для выпуска отработавших газов. Система ГРМ включает в себя привод распредвала, он может быть ременным, цепным или посредством шестерен, сам распредвал и клапанный механизм.Последние важные детали - это клапаны и коромысла. Последние, в свою очередь, закреплены на оси таким образом, что один ее рычаг опирается на регулировочный винт, а второй - на шток клапана.

Распределительный вал представляет собой ось, в которой протыкаются эксцентрики (кулачки) в соответствии с углами фаз газораспределения. Время клапана - это время, когда клапан открывается и закрывается. Это происходит в то время, когда цилиндр находится в верхней или нижней мертвой точке. Какой клапан открывается (на входе или выходе), зависит от того, какая полоса находится в цилиндре.

Например, если поршень находится в нижней мертвой точке и начинается такт сжатия, то все клапаны закрываются, если это такт выпуска, то выпускной клапан открыт. Логично предположить, что в такте такта все клапаны также закрыты, а при открытом впуске впускной клапан открыт. В газораспределительном механизме может быть один или два распредвала. Газораспределительный механизм OHC - это первый случай, второй получил название DOHC. Такое расположение используется только в тех двигателях, в которых каждый цилиндр имеет 4 или более клапана, например 5 для Audi.

Следовательно, газораспределительный механизм DOHC позволяет добиться от двигателя большей производительности, а также сделать его более безвредным и экономичным. Каждый распределительный вал предназначен для открытия одной группы клапанов: впускных или выпускных.

Ему предшествовал газораспределительный механизм SOHC. Он также имеет 4 клапана на цилиндр, но для их открытия используется только один распределительный вал. Такой выбор времени был широко распространен в 1990-х годах, но вскоре от него отказались из-за его низкой производительности по сравнению с DOHC.

Сборка

подразумевает правильную установку распредвала относительно коленчатого вала. Достигается это благодаря отметкам на шестеренке, которые необходимо совместить. При использовании ременной передачи сначала устанавливаются шкивы, совмещаются метки, после чего фиксируются и пристегивается ремень ГРМ, который затем натягивается натяжным роликом.

Газораспределительный механизм практически не требует обслуживания, все сводится к своевременной регулировке зазоров в приводе клапана. Его нарушение приводит к повышенному износу деталей, а также не позволяет двигателю развивать полную мощность.Кроме того, это может привести к зависанию клапанов, они будут постоянно находиться в приоткрытом положении, и повреждению поршней, и замена даже одного может оказаться довольно дорогостоящим.

.

Первичные приводные механизмы - PetroWiki

Маскат определяет первичную добычу как период добычи, «начинающийся с первоначального открытия месторождения и продолжающийся до тех пор, пока исходные источники энергии для вытеснения нефти больше не смогут поддерживать прибыльные темпы добычи». [1] Первичная добыча также иногда называется истощением давления, поскольку она обязательно включает в себя снижение пластового давления. В статье представлен обзор типов пластовой энергии и добывающих механизмов (приводных механизмов).

Определение первичного восстановления

Первичное восстановление следует четко отличать от вторичного восстановления. Маскат определяет вторичную добычу как «закачку (флюидов) после того, как пласт достиг состояния практически полного истощения своего первоначального содержания энергии, доступной для (флюидного) вытеснения, или когда дебиты достигли пределов прибыльной эксплуатации». [1] Одним из самых популярных методов вторичной добычи является заводнение.Поскольку первичная добыча неизменно приводит к истощению давления, вторичная добыча требует «повторного сжатия» или увеличения пластового давления.

Первичная добыча включает методы поддержания давления. Маскат определяет поддержание давления как «операцию закачки (жидкости) в пласт в течение его истории первичной добычи». [1] Основной эффект поддержания давления заключается в смягчении падения давления в пласте и сохранении его энергии. В конечном итоге цель поддержания давления - повысить нефтеотдачу.Наиболее распространенными закачиваемыми жидкостями для поддержания давления являются вода и сепаратор или остаточный газ. «Частичное» и «полное» поддержание давления описывают общую эффективность данной операции поддержания давления для замедления скорости падения давления. Поддержание частичного давления относится к закачке жидкости, в то время как общее состояние падения давления все еще существует. Полное или полное поддержание давления относится к закачке жидкости, в то время как пластовое давление остается практически постоянным.

Согласно определению Маската поддержания давления, методы вторичного восстановления, такие как заводнение, не являются строго операциями по поддержанию давления, поскольку они начинаются после снижения давления.Однако, если закачка воды происходит до окончания снижения давления, что не редкость, это считается методом поддержания давления. Если вода закачивается до окончания первичной добычи, пласт классифицируется как искусственный привод воды. С тех пор как Маскат впервые предложил свое определение, другие вольно использовали термин «поддержание давления», чтобы включить любую стратегию закачки жидкости на любой стадии добычи из пласта.

Виды пластовой энергии

В следующем списке перечислены основные виды энергии, доступные для добычи нефти.

  • Расширение пластовых флюидов (нефти, воды и газа)
  • Расширение пласта-коллектора
  • Расширение водоносного горизонта, если таковой существует
  • Гравитационная энергия, которая заставляет нефть и газ разделяться внутри коллектора.

Вода в пласте - это вода, которая изначально присутствует в пласте на момент открытия. Нефть в коллекторе относится к нефтяной фазе, которая изначально присутствует при открытии или может образоваться в результате конденсации испарившейся нефти при сбросе давления.Аналогично, газ в коллекторе относится к газовой фазе, которая изначально присутствует при открытии или может образоваться впоследствии в результате выделения растворенного газа при сбросе давления.

Поскольку механизмы высвобождения энергии обеспечиваются бурением и эксплуатацией скважин, пластовое давление снижается, флюиды расширяются, возникает приток и добываются флюиды. Чистый объем расширения породы и флюидов внутри коллектора приводит к равному объему вытесненных флюидов. Водоносные резервуары, которые иногда примыкают к нефтяным резервуарам, называют водоносными горизонтами.Расширение воды из водоносного горизонта приводит к перетоку воды из водоносного горизонта в нефтяной резервуар. Чистый переток воды в нефтяной резервуар, в свою очередь, приводит к вытеснению равного объема жидкости из нефтяного резервуара. Сегрегация под действием силы тяжести не приводит непосредственно к вытеснению жидкости, но заставляет нефть оседать на дно, а газ мигрировать в верхнюю часть коллектора. Добывая только из нижних частей коллектора, этот процесс дает опытному оператору возможность выборочно извлекать нефть и, возможно, извлекать больше нефти, чем было бы извлечено в противном случае.

При ранжировании типов энергии в порядке наименьшего значения для добычи нефти энергия сжатой воды и породы, изначально находящейся в коллекторе, вероятно, наименее важна из-за относительно низкой сжимаемости воды и горных пород. Не менее важна и энергия сжатого масла, хотя влияние сжатого масла немного больше, чем влияние сжатой воды и горных пород, о чем свидетельствует немного большая сжимаемость нефти (10 –5 на фунт / кв. Дюйм), чем воды ( 3 × 10 –6 на фунт / кв. Дюйм) и горной породы (6 × 10 –6 на фунт / кв. Дюйм).Из энергий сжатых жидкостей влияние сжатого газа, несомненно, является наиболее важным из-за большей сжимаемости газа. Воздействие сжатого газа важно, даже если изначально свободного газа не так много, как в случае изначально недосыщенного нефтяного коллектора. В этих случаях газ будет появляться естественным образом в процессе снижения давления из-за выделения растворенного газа из нефти, когда давление упадет ниже давления насыщения.

Гравитационные силы могут быть основным фактором добычи нефти, если пласт имеет достаточный вертикальный рельеф и вертикальную проницаемость. Эффективность гравитационных сил будет ограничена скоростью, с которой жидкости выводятся из резервуара. Если скорость отвода значительно больше, чем скорость сегрегации жидкости, то влияние гравитационных сил будет сведено к минимуму.

Энергия сжатой воды водоносных горизонтов также может быть важным фактором, даже если вода имеет низкую сжимаемость, потому что размер большинства водоносных горизонтов, как правило, намного больше, чем размер нефтяного коллектора.Большинство нефтяных месторождений имеют площадь менее 10 квадратных миль (6 400 акров), тогда как водоносные горизонты часто имеют площадь более 1000 квадратных миль. [1]

Энергии, обсуждаемые до сих пор, представляют «внутренние» энергии коллектора (т.е. энергии, изначально присутствующие в пласте и прилегающих к нему геологических единицах на момент открытия). Помимо этих энергий, могут быть важные «внешние» энергии (то есть энергии, которые происходят извне пласта). Внешние энергии подразумевают практику закачки флюидов в пласт для увеличения естественной энергии пласта.Эта практика называется поддержанием давления. Двумя наиболее распространенными жидкостями для закачки являются сжатая вода и газ. Результирующее действие закачиваемых флюидов, оказавшихся в пласте, во многом такое же, как и изначально присутствующих флюидов. Общая цель закачки флюидов - добавить энергию в пласт для извлечения большего количества нефти или газа, чем было бы извлечено в противном случае. Если закачивается газ, ясно, что цель состоит в том, чтобы извлечь больше нефти, чем было бы извлечено в противном случае. Кроме того, экономическая привлекательность этой практики основана на ожидании того, что дополнительный доход, полученный от увеличения добычи нефти, более чем компенсирует дополнительные расходы и потерянные или отложенные доходы от закачки газа.Наиболее распространенным источником газа для закачки газа является газ, добываемый из пласта.

Производственные механизмы

Общие рабочие характеристики пластов, добывающих углеводороды, в значительной степени зависят от типов энергии, доступной для перемещения углеводородных флюидов к стволу скважины. Преобладающие формы энергии дают начало различным производственным механизмам. Эти производственные механизмы используются для классификации нефтяных коллекторов.

В этом разделе эти производящие механизмы определены и очерчены, хотя по некоторым из этих определений нет четко установленного консенсуса.Нефтяной пласт редко можно охарактеризовать на протяжении всего срока его эксплуатации до истощения давления с помощью какого-либо единственного механизма добычи. Нефтяной пласт обычно подвержен нескольким механизмам добычи в течение своего срока службы; тем не менее, практика описания нефтяного коллектора по его преобладающему продуктивному механизму полезна.

В целом, все промышленно продуктивные нефтяные резервуары делятся на резервуары с расширительным приводом, с уплотнением или с водяным приводом. Коллектор, приводимый в движение расширением или уплотнением, представляет собой преимущественно герметичный коллектор, в котором расширение текучих сред и породы, изначально находившееся внутри коллектора, вызывает вытеснение нефти из коллектора. На рис. 1 показана система классификации производственного механизма.

  • Рис. 1 - Классификация коллекторских механизмов.

Напротив, резервуар с приводом от воды представляет собой негерметичный нефтяной резервуар, сообщающийся с водоносными резервуарами и в котором имеется заметное движение воды из водоносного резервуара в нефтяной резервуар. Если скорость проникновения воды в пласт равна объемной скорости отбора жидкости из пласта, то пласт более описательно называют резервуаром с полным приводом воды.Коллектор с полным приводом воды часто испытывает, но не обязательно, очень небольшое падение давления. Коллекторы с полным приводом могут потребовать значительного снижения давления, прежде чем скорость подачи воды сможет уравновесить дебит.

Если скорость проникновения воды в пласт значительна, но существенно меньше объемной скорости забора жидкости из пласта, то пласт называют пластом с частичным приводом воды. Во всех случаях, когда гидропривод является основным механизмом добычи, пластовое давление будет зависеть от дебита добычи.Если дебит пласта будет слишком большим, чем скорость притока воды, гидравлический привод потеряет свою эффективность и давление пласта упадет.

Гидравлические приводы также классифицируются как забивные или забивные, в зависимости от природы и места проникновения воды в резервуар. На рис. 2 показано схематическое изображение забойного резервуара. Поскольку в резервуарах с гидроприводом увеличивается содержание воды и уменьшается содержание углеводородов, их называют необъемными резервуарами.В более общем смысле, необъемные коллекторы представляют собой коллекторы, в которых объем углеводородных пор (PV) изменяется во время истощения давления. И наоборот, объемные резервуары - это резервуары, в которых PV углеводородов не изменяется во время истощения давления. Поскольку резервуары с приводом от воды включают приток воды в резервуар, их также называют резервуарами с притоком воды.

  • Рис. 2 - Распределение воды и нефти и положение контакта вода / нефть (WOC) в резервуаре с гидроприводом (a) до добычи и (b) во время истощения.

Понижение давления приводит к увеличению внутреннего напряжения в породе коллектора. Это изменение вызывает изменения в расположении зерен и другие явления, которые в конечном итоге приводят к уменьшению объема пор породы. Сужение порового объема коллектора способствует вытеснению флюидов из коллектора. Термины «сокращение объема поры» и «расширение породы» используются в этой главе как синонимы для описания этого явления, хотя обычно имеет место очень незначительное расширение зерен.Если это явление является основным продуктивным механизмом, резервуар представляет собой резервуар с уплотнением. Коллекторы с приводом от уплотнения встречаются редко, потому что сжимаемость PV обычно меньше сжимаемости масла.

Коллекторы, приводящие к расширению, далее классифицируются как нефтегазовые коллекторы, приводящие к расширению, в зависимости от того, является ли расширение нефти или газа преобладающим механизмом добычи. Коллекторы с сухим и влажным газом являются коллекторами с газорасширительным приводом, поскольку они не содержат свободной нефти в пластовых условиях.Более описательно, газовый резервуар - это резервуар, в котором расширение свободного газа является преобладающим механизмом добычи. Расширяющийся свободный газ может происходить как исходный свободный газ или как растворенный газ. С другой стороны, нефтеносный резервуар - это резервуар, в котором расширение свободной нефти является преобладающим механизмом добычи. [1] Согласно этим определениям, коллекторы черной и летучей нефти, скорее всего, не будут нефтесодержащими, а скорее газовыми, потому что расширение газа в конечном итоге намного больше, чем расширение нефти.Нефть в коллекторах с насыщенной, черной и летучей нефтью не расширяется, а сжимается во время истощения давления из-за выделения растворенного газа. Поскольку подавляющее большинство резервуаров с расширительным приводом являются газовыми, термин нефтесодержащий резервуар используется редко. Добывающий механизм нефтедобычи доминирует в нефтяных коллекторах только при их недонасыщенности.

Резервуары с газовым приводом подразделяются на резервуары с приводным газом или резервуары с газовой шапкой.Резервуар привода расширения газовой шапки - это резервуар газовой шапки, в котором расширяющаяся газовая шапка отвечает за большую часть расширения газа. Газовая шапка - это зона свободного газа, которая перекрывает нефтяную зону. Зона свободного газа может существовать ранее или образовываться в процессе истощения. Ранее существовавшие газовые шапки называются первичными газовыми шапками. Газовые шапки, которые изначально не присутствуют, но которые образуются в процессе истощения, называются вторичными или развитыми газовыми шапками. Вторичные газовые шапки могут образовываться в результате восходящей миграции либо высвобожденного растворенного газа, либо повторно закачанного газа. На рис. 3 показано схематическое изображение резервуара с приводом расширения газовой шапки.

  • Рис. 3 - Распределение воды, нефти и газа и положение газонефтяного контакта (GOC) в коллекторе с разделительной газовой шапкой: (a) до добычи и (b) во время истощения.

Газовые крышки также классифицируются по эффективности вытеснения. В наиболее благоприятном случае расширяющийся газ вытесняет масло поршневым образом. На другом пределе расширяющийся газ вытесняет нефть полностью диффузным образом.Первые - это сегрегационные приводные или газовые крышки самотечного дренажа; последние представляют собой газовые крышки, не связанные с сегрегацией. Граница между зоной газовой шапки и нефтяной зоной - это газонефтяной контакт (GOC). Газовые шапки привода разделения демонстрируют GOC, который постепенно движется вниз во время истощения. Напротив, газовые крышки, приводящие к несегрегации, демонстрируют GOC, который кажется стационарным. Эффективность вытеснения газовой шапки зависит от дебита и вертикальной проницаемости. Газовые крышки, приводящие к разделению, имеют тенденцию иметь высокую вертикальную проницаемость, в то время как газовые крышки, приводящие к разделению, как правило, имеют низкую вертикальную проницаемость.Эти два типа газовых крышек представляют собой предельные случаи. На самом деле между этими пределами существует континуум характера. Точный характер газовой шапки зависит от реальных условий.

Коллекторы с газовым приводом, которые не являются коллекторами с газовой шапкой, но в которых преобладает расширение растворенного газа, называются резервуарами с приводным газом или коллекторами с перемещением растворенного газа. На рис. 4 показана схема резервуара для подачи растворенного газа. Коллекторы с газовым приводом, которые не являются ни газовой шапкой, ни коллектором растворенного газа, называются газовыми коллекторами.Например, резервуары с сухим газом являются резервуарами с газовым приводом, поскольку они не квалифицируются как резервуары с газовым приводом или газовые шапки. Практика обратной закачки сухого газа и добычи влажного газа из газовых / конденсатных залежей называется цикличностью газа или цикличностью.

  • Рис. 4 - Распределение воды, нефти и газа в резервуаре с газовым приводом: (а) до добычи и (б) во время истощения.

Дальность восстановления

В таблице 1 приведен примерный диапазон первичного извлечения для различных механизмов добычи.Диапазоны отражают ранг пластовых энергий. Коллекторы черной нефти, добываемые исключительно с помощью механизма подачи растворенного газа, обычно извлекают от 10 до 25% OOIP за счет снижения давления. Американский институт нефти сообщает о среднем показателе первичной нефтеотдачи 20,9% для 307 залежей с растворенным газом. [2] В отличие от этого, первичная добыча нефти из пластов черной нефти обычно составляет от 15 до 50% или выше от OOIP. Гидравлические коллекторы с черной нефтью дали одни из самых высоких показателей извлечения из когда-либо зарегистрированных.Первичная добыча нефти из газовой шапки и залежей мазута широко варьируется в зависимости от наличия значительного гравитационного дренажа. Первичная добыча нефти из негравитационного дренажа, газовой шапки, залежей мазута составляет от 15 до 40% от OOIP. Напротив, первичная добыча нефти из гравитационного дренажа, газовой шапки, залежей мазута составляет от 15 до 80% от OOIP. Первичный нефтеотдача от гравитационного дренажа, залежи мазута - одни из самых высоких среди всех залежей мазута. Поддержание давления путем обратной закачки газа обычно практикуется в коллекторах черной нефти для повышения нефтеотдачи.Коллекторы черной нефти, подлежащие обратной закачке газа без гравитационного дренирования, обычно извлекают от 15 до 45% OOIP. Если газ повторно закачивают в пласт с активным гравитационным дренажем, первичная нефтеотдача обычно составляет от 15 до 80%.

Список литературы

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Маскат, М. 1949. Физические принципы добычи нефти. Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Co.Inc.
  2. ↑ Bull. D-14, Статистический анализ добычи и эффективности извлечения сырой нефти, второе издание. 1984. Даллас, Техас: API.

Интересные статьи в OnePetro

Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать

Внешние ссылки

Используйте этот раздел, чтобы предоставить ссылки на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.

См. Также

Материальный баланс в нефтяных пластах

Характеристики масляной жидкости

Резервуары привода растворного газа

Резервуары привода газовой шапки

Резервуары водяные

Модели притока воды

Материальный баланс в водоемах

Резервуары привода уплотнения

Свойства нефтяной жидкости

PEH: Масло_ резервуар, первичный_привод_ механизмы

.

осложнений, связанных с использованием расширяющихся газов при витрэктомии

Внутриглазные газы используются в витреоретинальной хирургии более 40 лет. Целью этого исследования был обзор осложнений, связанных с использованием расширяемых газов при витрэктомии, и их лечения. Поиск в PubMed, Кокрановской библиотеке и Embase проводился с использованием терминов «внутриглазный газ» и «витрэктомия по поводу отслоения сетчатки». Из статей, полученных этим методом, были проанализированы все публикации на английском языке и отрывки из неанглоязычных публикаций.Повышение внутриглазного давления наблюдалось у 58,9% пациентов после витрэктомии с введением расширяемого газа по поводу отслоения сетчатки. Известно, что витреоретинальная хирургия вызывает развитие катаракты. При этом прогрессирование катаракты связано с воздействием на хрусталик внутриглазного газа, продолжительностью такого воздействия, возрастом пациента и степенью удаления стекловидного тела. При внутриглазном газе задняя поверхность хрусталика становится сильно преломляющим фактором, что приводит к миопии высокой степени и временному ухудшению зрения.Другие осложнения, связанные с использованием расширяемых газов, включают переднюю камеру и субконъюнктивальное смещение газа. Были опубликованы отдельные отчеты о субретинальной и краниальной миграции газов. При витрэктомии при неосложненной отслойке сетчатки наблюдаются попытки перехода с расширяющихся газов на воздух. Тем не менее, газовая тампонада остается разумным выбором для пациентов, страдающих отслойкой сетчатки.

1. Введение

Внутриглазные газы являются одним из наиболее полезных вспомогательных средств в витреоретинальной хирургии и уже более 40 лет используются в качестве заменителя воздуха [1].Из-за более низкой растворимости в воде, чем азот, чистый гексафторид серы (SF 6 ), гексафторэтан (C 2 F 6 ) и перфторпропан (C 3 F 8 ) расширяются при введении в глаз. . Их поверхностное натяжение предотвращает движение жидкости в разрывы сетчатки, поддерживая физиологическое удаление жидкости из пространства сетчатки и обеспечивая хориоретинальные спайки. Недавнее исследование показало, что внутриглазные газы применялись регулярно в 1998–2013 гг., А использование C 2 F 6 увеличилось по сравнению с C 3 F 8 [2].При этом витрэктомия pars plana становится предпочтительной процедурой при регматогенной отслойке сетчатки (RRD) [2].

Целью данного исследования было изучение осложнений, связанных с применением расширяемых газов при витрэктомии, и возможных альтернатив.

2. Методы

PubMed, Кокрановская библиотека и Embase были основными ресурсами, используемыми для поиска медицинской литературы. По данным на 31 мая 2018 г., был проведен обширный поиск для выявления использования и осложнений внутриглазных газов при хирургии отслойки сетчатки.Следующие ключевые слова использовались в различных комбинациях: отслойка сетчатки , витрэктомия , внутриглазный газ , гексафторид серы , SF 6 , перфторметан , CF 4 , перфторэтан , гексафторэтан , C 2 F 6 , перфторпропан , октафторпропан , C

0 3 1 F

0 1 и осложнения. Списки литературы идентифицированных публикаций также считались потенциальными источниками соответствующих статей. Исследования были подвергнуты критическому обзору для создания обзора и руководства для дальнейшего поиска. Были включены только статьи с аннотациями на английском языке. Попыток обнаружить неопубликованные данные не предпринималось. В дополнение к поиску, при необходимости были включены выбранные главы из соответствующих учебников.

3. Результаты

Поиск выявил 1980 записей, и после исключения дубликатов и исследований без аннотаций на английском языке было проверено 1369 записей.Мы нашли 60 публикаций, в которых оценивалось использование внутриглазных газов для хирургии отслойки сетчатки и осложнения, связанные с их использованием. Самые ранние исследования относятся к 1970-м годам, но более половины публикаций были выпущены после 2000 года. Один обзор, имеющий отношение к теме, был найден в Кокрановской базе данных систематических обзоров [3]. Ранние исследования были сосредоточены на фармакокинетике газов, в то время как в более поздних работах, как правило, оценивалась возможность замены расширяемых газов воздухом. В крупнейшем исследовании базы данных сообщалось об исходах хирургии РЗ на 3 403 глазах [4], в то время как инциденты, связанные с безопасностью пациентов, были проанализированы в 38 789 витреоретинальных процедурах [5].

4. Газы, используемые в хирургии отслойки сетчатки

Идеальный газ для витреоретинальной хирургии должен быть нетоксичным, инертным, нерастворимым в водянистой влаге и менее растворимым в воде, чем азот [6]. Используются SF 6 и перфторированные соединения углерода с короткой цепью (C 2 F 6 и C 3 F 8 ), и при введении в глаз они проходят три фазы перед резорбцией: расширение, уравновешивание , и растворение [7, 8]. Во-первых, объем внутриглазного газа увеличивается, поскольку скорость диффузии азота в пузырек превышает растворение газа в окружающем тканевом пространстве жидкости.Во-вторых, концентрация азота в пузырьке уравновешивается кровотоком, и небольшое количество расширяющегося газа диффундирует из глаза. Наконец, когда парциальное давление всех газов в пузырьке сравняется с парциальным давлением в жидкостной камере, начинается растворение [8]. Растворимость в воде уменьшается по мере удлинения углеродной цепи. Например, пузырь газа 0,4 куб. См в моделях кроликов исчезает в среднем через 6, 16 и 28 дней для CF 4 , C 2 F 6 и C 3 F 8 соответственно [9 ].Расширяющиеся свойства расширяемых газов могут быть уменьшены или устранены при разбавлении воздухом, что впоследствии увеличивает внешнюю диффузию [10]. Концентрация газа и его период полураспада линейно коррелируют [11].

Клинически продолжительность газовой тампонады может отличаться от теоретической модели. Продолжительность газового пузыря при витрэктомии 20-го размера больше, чем при витрэктомии с микроразрезом [12, 13]. Такие результаты связаны с недостаточной герметичностью при любой склеротомии размера 23 без швов, что приводит к ранней послеоперационной микропротечке.Период полувыведения внутриглазных газов больше в факичных глазах, чем в псевдофакичных / афакичных глазах, предположительно из-за повышенной конвекции в полости стекловидного тела псевдофакичных / афакичных глаз, что может увеличить скорость абсорбции [7, 14, 15]. При этом более длительная продолжительность газа коррелирует с увеличенной осевой длиной, наличием стекловидного тела, меньшим водообменом и кровотоком [8, 14, 16]. Опрос витреоретинальных хирургов показал, что клиническая долговечность газового пузыря после полного обмена воздух-газ составляет 13–24 дня для SF 6 , 28–44 дня для C 2 F 6 и 59–79 дней для C 3 F 8 [14].

5. Осложнения, связанные с использованием интраокулярных газов
5.1. Миграция газа

Миграция интравитреального газа в переднюю камеру (АК) является потенциальным осложнением, которое может возникать даже в факичных глазах без значительного зонального расхождения или факодонеза [17, 18]. Интраоперационная миграция газа в AC затрудняет визуализацию заднего сегмента, поэтому для предотвращения этого осложнения рекомендуется осторожное введение тампонадного средства без избыточного давления на глазное яблоко.Чтобы удалить газ из переменного тока и предотвратить дальнейшее выпадение газа, может потребоваться введение офтальмологического вязкоупругого устройства (OVD). В некоторых случаях OVD может остаться внутри глаза по завершении операции, если миграция все еще происходит; однако такой подход требует тщательного контроля ВГД и послеоперационного введения гипотензивных средств. Длительное присутствие пузырьков газа в АК приводит к отеку роговицы и буллезной кератопатии [19]. Газ не токсичен для самого эндотелия; однако контакт между газом и эндотелием роговицы приводит к снижению питания эндотелиальных клеток [20].При этом сама по себе витрэктомия pars plana приводит к умеренному снижению количества эндотелиальных клеток [21]. Газ в AC обычно регулируется путем расширения зрачка и размещения пациента лицом вниз, чтобы позволить пузырькам вернуться в стекловидное тело, так что эндотелий омывается водой [22].

Субконъюнктивальная миграция газа - еще одно потенциальное осложнение, особенно при хирургии микроразреза стекловидного тела. Вытеснение газа может происходить во время операции из-за утечки троакара, а в послеоперационном периоде - в результате неадекватного закрытия склеротомии.В долгосрочной перспективе утечка газа может привести к уменьшению объема внутриглазного газа и тампонаде сетчатки, тем самым влияя на скорость повторного прикрепления сетчатки. Однако в большинстве случаев незначительной утечки никакой обработки не требуется.

Субретинальная миграция газа возможна, особенно в глазах с колобомами зрительного нерва или большой оптической ямкой [23]. Несовершенство ткани, покрывающей полость диска зрительного нерва, неправильные взаимосвязи между полостью стекловидного тела, субарахноидальным и субретинальным пространствами, а также колебания давления спинномозговой жидкости играют решающую роль в субретинальном вытеснении газа.Опубликованы клинические случаи краниальной миграции внутриглазного газа в раннем послеоперационном периоде [24, 25]. В дальнейшем у пациентов развилась тошнота, рвота, изменилось психическое состояние. Было сочтено, что хирургическое вмешательство не требуется, и рекомендовали краткосрочное клиническое наблюдение и серийную компьютерную томографию. Внутричерепные газы постепенно спонтанно рассасывались, а вместе с ними и изменения психического статуса; однако зрение было потеряно из-за изменения свойств тампонады.

5.2. Повышенное внутриглазное давление (ВГД)

Повышение ВГД в глазах при внутриглазной тампонаде является частым послеоперационным осложнением, о котором сообщается до 58,9% глаз [26, 27]. Повышенное ВГД после витрэктомии может вызвать повреждение зрительного нерва, ишемию сетчатки и последующую потерю зрения. Механизм может быть открытым, закрытым или обоими. При открытоугольном механизме повышение ВГД происходит из-за внутриглазного расширения газа. Закрытоугольные случаи встречаются реже, но обычно возникают в результате смещения кпереди ирис-линзовой диафрагмы и иридокорнеального соприкосновения с зрачковой блокадой или без нее.

Исследования, в которых сообщается о частоте повышения ВГД после витрэктомии с газовой тампонадой, представлены в таблице 1. Расширяемые газы поставляются с различными концентрациями в диапазоне от 20% до 100% в одно- или многоразовых системах, а также в системах низкого давления или баллоны высокого давления с редукторами. На практике конечная концентрация, используемая во время витрэктомии, остается на усмотрение хирурга [14]. Интересно, что витреоретинальные хирурги обычно признают наличие проблем с неправильной концентрацией газа, а послеоперационное повышение ВГД связано с высокими концентрациями газа [35].К другим факторам риска относятся пожилой возраст пациента и сопутствующее периферическое коробление склеры [28, 32]. У пожилых пациентов повышенный риск повышения ВГД связан со снижением эластичности глаза и ухудшением оттока воды, в то время как окружные склеральные пломбы уменьшают отток за счет повышения эписклерального венозного давления [32, 36]. Частота гипертонии также выше при витрэктомии 20-го размера по сравнению с трансконъюнктивальной бесшовной витрэктомией, так как склеротомия без швов обеспечивает свободный проход воздуха / газа при повышенном ВГД [37, 38].


Автор Частота повышения ВГД (%) Определение повышения ВГД Тип хирургического вмешательства Газ Факторы риска Факторы риска для ВГД
Abrams et al. [28] 45 ≥30 мм рт. концентрация газа
Chang et al.[26] 58,9 > 22 мм рт. Ст. В течение первой послеоперационной недели PPV при сложной отслойке сетчатки C 2 F 6 –C 3 F 8 в различных концентрациях N / A
Группа исследования силикона [29] 8,7 ≥30 мм рт. Ст. При любом послеоперационном посещении PPV в глазах с пролиферативной витреоретинопатией и предшествующей витрэктомией C 3 F 8 48 14% 9015 A
Группа по изучению силикона [30] 6.1 ≥30 мм рт. Ст. При любом послеоперационном посещении PPV в глазах с пролиферативной витреоретинопатией и предшествующей витрэктомией SF 6 20% Н / Д
Wong et al. [31] 21,7 > 30 мм рт.ст. в первый день после операции PPV с факоэмульсификацией катаракты или без нее C 3 F 8 16% N / A
Wong. [31] 20,4 > 30 мм рт. Ст. В первый день после операции PPV с факоэмульсификацией катаракты или без нее SF 6 30% N / A
Chen and Thompson 9014 9014 9014 43 > 25 мм рт. Ст. В раннем послеоперационном периоде PPV с пломбированием склеры или без него SF 6 10–30% или C 3 F 8 5% –35% Увеличение возраста пациента; концентрации расширительного газа; использование C 3 F 8 ; окружные склеральные пряжки
Chen [33] 52 > 30 мм рт. ст. в течение 1 недели после операции PPV для хирургии макулярного отверстия C 3 F 8 14%
Mittra et al.[34] 52,4 (> 25 мм рт. Ст.) 28,6 (> 30 мм рт. Ст.) Подъем через 4–6 часов после операции PPV SF 6 18% –20% или C 3 F 8 12% –16% Н / Д
Wong et al. [5] 0,5–1,3 НЕТ Витреоретинальная хирургия НЕТ НЕТ

Сокращения: ВГД, ВГД; PPV, витрэктомия pars plana.Исследование Wong et al. [5], представляющий частоту повышения ВГД при всех витреоретинальных процедурах, представлен для сравнения.

Чен отметил, что в большинстве случаев повышение ВГД носит временный характер с самыми высокими средними значениями через 2–4 часа после операции и продолжается до 1 недели после операции [33]. Повышенное ВГД потенциально может быть более опасным для глаз с уже существующим повреждением зрительного нерва, то есть при глаукоме или ишемии, связанной с атеросклерозом. Mittra et al.предложили профилактическое применение антигипертензивных препаратов местного действия у пациентов с длительной газовой тампонадой, поскольку в их исследованиях они были необходимы для предотвращения повышения ВГД [34, 39]. Можно спросить, следует ли рекомендовать профилактическое лечение во всех случаях. Мы рекомендуем витреоретинальным хирургам оценить частоту их осложнений и скорректировать хирургические методы и режим послеоперационного периода.

При высоком уровне ВГД из-за увеличения газового пузыря рекомендуются антигипертензивные и системные препараты местного действия.Известно, что внутривенный маннит неэффективен для лечения витрэктомированных глаз, и для снижения ВГД может потребоваться несколько препаратов. В некоторых случаях может потребоваться отвод газа в амбулатории или операционной [40].

5.3. Развитие катаракты и позиционирование пациента

Катаракта - частое осложнение витреоретинальной хирургии, которое развивается из-за подавления диффузии питательных веществ, препятствующих правильному метаболизму хрусталика [10]. Воздействие внутриглазных газов дополнительно увеличивает ретролентальный уровень кислорода, что приводит к развитию помутнения хрусталика.Степень прогрессирования катаракты коррелирует с продолжительностью внутриглазной тампонады [41]. Катаракта, которая развивается после введения расширяемого газа, проявляется в виде перистых образований, помутнения задней капсулы или вакуолей, которые более интенсивны в верхней части хрусталика. Сингх и соавторы отметили, что у 18,8% пациентов с внутриглазной газовой тампонадой катаракта развивается в течение трех месяцев после операции [12]. Джексон и др. обнаружили, что 51,8% пациентов с факичными заболеваниями после витрэктомии с применением различных газовых тампонад перенесли операцию по факоэмульсификации катаракты в течение следующих 6 месяцев [4].Важно отметить, что расширенная витрэктомия с хирургической отслойкой задней части стекловидного тела и удалением передней части стекловидного тела дополнительно увеличивает риск развития катаракты [42]. Томпсон и др. сообщили о более выраженном прогрессе в ядерном склерозе в старших возрастных группах [43]. В послеоперационном периоде первым признаком ядерного склероза может быть миопический сдвиг рефракции [44].

Чтобы уменьшить контакт между пузырьком газа и линзой, пациенты могут быть проинструктированы избегать положения лежа на спине [10].Положение на животе может быть показано для поддержки закрытия отверстия, поскольку большинство разрывов сетчатки возникает между задним основанием стекловидного тела и экватором [45]. При этом положение «лицом вниз» предотвращает поступательное движение диафрагмы хрусталик-радужная оболочка, вызванное передним давлением газового пузыря, особенно в случаях гибкой или атрофической радужки [46–49]. Интересно, что в исследовании Otsuka et al. Положение лежа на животе сохранялось только в день операции, за которым следовало положение лежа на спине в течение 7 дней, что приводило к аналогичным результатам по сравнению со строгим положением лежа [45].Тем не менее, можно сделать вывод, что в целом пациенты с внутриглазным расширяющимся газом должны избегать положения на спине. Развитие катаракты связано с продолжительностью воздействия газа на линзу, возрастом пациента и степенью удаления стекловидного тела.

5.4. Другие осложнения

Присутствие внутриглазных газов приводит к рассеянию света на границе раздела между газовым пузырем и прилегающей внутриглазной жидкостью [10, 42]. Из-за большой разницы в показателях преломления между газом и линзой задняя поверхность линзы становится сильно преломляющим фактором.Внутриглазные газы вызывают миопию высокой степени до 50 D, которая постепенно уменьшается по мере уменьшения размера пузыря [50]. Пациенты должны быть проинформированы о причинах ухудшения зрения после введения внутриглазного газа, и это следует принимать во внимание при составлении плана лечения у пациентов с монокуляром. Колебания атмосферного давления влияют на общий объем газового пузыря. Таким образом, безопасность пациентов с внутриглазным газом находится под угрозой из-за авиаперелетов, особенно в глазах без склеральной пломбы [51, 52].

Еще одно возможное осложнение витреоретинальной хирургии - гипотония. Хотя частота возникновения гипотонии значительно ниже в глазах с тампонадой воздухом / газом, чем в случаях без тампонады [53], сообщалось о ней после 31% витрэктомий с применением C 3 F 8 [54]. В большинстве случаев гипотония восстанавливается без стойких повреждений; тем не менее, это действительно сопряжено с потенциальными рисками, т. е. увеличением частоты повторных операций [53].

В экспериментальных исследованиях Дои и соавторы отметили истончение или исчезновение внешнего плексиформного слоя верхней сетчатки кролика после интравитреального введения 0.4 мл · C 3 F 8 [55]. Это открытие предположительно было связано с механическим повреждением сетчатки, связанным с контактом с расширяющимися газами, а не с токсичностью заменителя стекловидного тела. Исследования in vivo не подтвердили влияние газовой тампонады на сегментацию сетчатки; однако уменьшение ганглиозных клеток и наружных слоев сетчатки было обнаружено в глазах при длительной тампонаде силиконовым маслом [56].

6. Альтернативы расширяющимся газам в хирургии отслойки сетчатки

Помимо возможных осложнений, связанных с газами длительного действия, к другим недостаткам относятся их стоимость, время и рабочая нагрузка, необходимые для их приобретения и хранения, а также дополнительное время на операцию для разбавления и администрация.В нескольких исследованиях оценивалась эффективность воздушной тампонады для глаз, перенесших витреоретинальные операции [57, 58]. Существенным преимуществом применения воздуха по сравнению с расширяемыми газами является более короткий период нахождения в положении лежа и восстановления. Tan и соавторы представили, что пациенты с полной воздушной тампонадой имели аналогичный показатель успешности витрэктомии по сравнению с 20% SF 6 , но только у пациентов с RRD с вовлечением верхних квадрантов [59]. Zhang et al. сообщили об аналогичной частоте успеха RRD с верхними разрывами сетчатки в глазах при частичной и полной тампонаде воздухом [60].В других исследованиях воздух использовался исключительно для тампонады при витрэктомии по поводу РЗ, что привело к аналогичной скорости повторного прикрепления и при нижних разрывах [57, 58]. Тем не менее, большинство первичных неосложненных RRD продолжают лечить тампонадой расширяющимся газом.

Поскольку воздух не обеспечивает долговременную тампонаду, его нельзя рассматривать в глазах с рецидивирующими РЗ, первичными РЗ, связанными с пролиферативной витреоретинопатией различной интенсивности или ростом фиброзной ткани [3].Schwartz et al. в Кокрановской базе данных систематических обзоров показали, что только использование перфторпропана (C 3 F 8 ) или силиконового масла является разумным выбором для большинства пациентов с РЗ, связанной с пролиферативной витреоретинопатией [3]. При этом длительная газовая тампонада с C 2 F 6 или C 3 F 8 может быть рекомендована для RRD с нижними разрывами или с гигантскими разрывами сетчатки [61, 62].

7. Выводы

Использование внутриглазных газов может привести к повышению послеоперационного внутриглазного давления, образованию катаракты, миграции газов и временному ухудшению зрения из-за большой разницы в показателях преломления между газом и линзой.При витрэктомии при неосложненной отслойке сетчатки наблюдаются попытки перехода с расширяющихся газов на воздух. Тем не менее, газовая тампонада остается разумным выбором для пациентов, страдающих отслойкой сетчатки.

Приложение
A. Методы поиска литературы

Поиск литературы в базах данных PubMed, Embase и Cochrane был проведен в мае 2018 г .; стратегии поиска следующие. Конкретные ограниченные поиски обновлений проводились после мая 2018 г.

A.1. Поисковые запросы PubMed (дата публикации 1.10.11 - 31.05.2018)

((«отслойка сетчатки» [MeSH]) ИЛИ («витрэктомия» [MeSH])) И ((«газ» [MeSH] ) OR («гексафторид серы» [MeSH]) OR («перфторметан» [MeSH]) OR («перфторэтан» [MeSH]) OR («перфторпропан» [MeSH]) OR («октафторпропан» [MeSH]) OR (« SF6 »[Заголовок / Аннотация]) ИЛИ (« CF4 »[Заголовок / Аннотация]) ИЛИ (« C2F6 »[Заголовок / Аннотация]) ИЛИ (« C3F8 »[Заголовок / Аннотация])). 803 ссылки.

А.2. Кокрановские поиски (дата публикации 1.10.11 - 31.05.2018)

Дескриптор MeSH Отслоение сетчатки взорвали все деревья в Кокрановской базе данных систематических обзоров.23 ссылки.

Дескриптор MeSH Витрэктомия взорвала все деревья в Кокрановской базе данных систематических обзоров. 15 ссылок.

А.3. Embase Searches (дата публикации 1.10.11 - 31.05.2018)

((«отслоение сетчатки» / де ИЛИ «отслоение сетчатки») ИЛИ («витрэктомия» / де ИЛИ «витрэктомия»)) И ((« газ »/ de OR« газ ») OR (« гексафторид серы »/ de OR« гексафторид серы ») OR (« перфторметан »/ de OR« перфторметан ») OR (« перфторэтан »/ de OR« перфторэтан ») OR ( «Перфторпропан» / de OR «перфторпропан») OR («октафторпропан» / de OR «октафторпропан») OR («SF6» / de OR «SF6») OR («CF4» / de OR «CF4») OR («C2F6 »/ De OR« C2F6 ») OR (« C3F8 »/ de OR« C3F8 »)) 1139 ссылок.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

.

Оценка запасов - AAPG Wiki

Справочное руководство по геологии разработки
серии Методы в разведке
Деталь Методы разработки месторождений
Глава Оценка запасов
Автор Рик Дж. Сустакоски, Диана Мортон-Томпсон
Ссылка Веб-страница
Магазин Магазин AAPG

Чтобы лучше понять оценку запасов, необходимо дать определение нескольким важным терминам. Исходная нефть на месте (OOIPoriginal oil in place) и исходный газ на месте (OGIPoriginal gas in place) относится к общему объему углеводородов, хранящихся в резервуаре до начала добычи. Запасы или извлекаемых запасов - это объем углеводородов, который может быть выгодно извлечен из пласта с использованием существующей технологии. Ресурсы - это запасы плюс все другие углеводороды, которые в конечном итоге могут стать добываемыми; сюда входят известные месторождения нефти и газа, которые не могут быть извлечены технологически или экономически (OOIPoriginal oil in place и OGIPoriginal gas in place), а также другие неоткрытые потенциальные запасы.

Оценка запасов углеводородов - сложный процесс, включающий интеграцию геологических и инженерных данных. В зависимости от количества и качества доступных данных для оценки запасов могут использоваться один или несколько из следующих методов:

  • Объемный
  • Материальный баланс
  • История производства
  • Аналогия

Эти методы приведены в таблице 1.

Таблица 1 Сводка методов, использованных для определения запасов углеводородов
Метод Приложение Точность
Объемный OOI Первоначальная нефть в месторождениях, OGIP Первоначальный газ в месторождениях, извлекаемые запасы.Используйте в начале жизни поля. Зависит от качества описания коллектора. Оценка запасов часто бывает завышенной, потому что этот метод не учитывает проблемы неоднородности коллектора.
Материальный баланс OOIP Исходная нефть на месте, OGIP Исходный газ на месте (предполагается, что имеется соответствующая история добычи), извлекаемые запасы (предполагается, что исходная нефть OOIP на месте и исходный газ OGIP известен). Использование на зрелом месторождении с большим количеством геологических, петрофизических и инженерных данных. Сильно зависит от качества описания коллектора и количества доступных производственных данных. Переменная оценки запасов.
История производства Извлекаемые запасы. Используйте после того, как будет доступен средний объем производственных данных. Зависит от количества доступной производственной истории. Оценка запасов обычно реалистична.
Аналогия OOI Первоначальная нефть в месторождениях, OGIP Первоначальный газ в месторождениях, извлекаемые запасы.Используйте на ранних этапах разведки и начальной разработки месторождения. Сильно зависит от сходства характеристик коллектора. Оценка запасов часто бывает очень общей.
.

Смотрите также