Что такое распредвал в автомобиле: Что такое распредвал и как он работает

Что такое распредвал и как он работает

Автомобилисты, которые предпочитают самостоятельно заниматься обслуживанием и ремонтом своего транспортного средства, наверняка хорошо знакомы с таким элементом как распределительный вал, или просто распредвал. Если кто-то не так тесно знаком с устройством машины, то стоит сказать, что распредвал находится непосредственно в силовой установке. При этом этот элемент играет важнейшую роль в работе двигателя. Когда описываются характеристики автомобиля, говорят про расход топлива, мощность, количество лошадиных сил и скорость. Но все эти параметры очень сильно зависят от работоспособности распределительного вала. Потому крайне важно знать, что это за узел, как он функционирует, и какие неисправности могут возникать.

Принцип работы и назначение распредвала.

Что это

Начнём с того, где находятся распредвалы и для чего нужен этот элемент. Раньше распредвал находился в нижней части двигателя, но затем конструкторы перешли на верхнее расположение. Так двигатели должны были работать лучше и эффективнее, что оказалось правдой. Распределительный вал выступает как основной элемент ГРМ, то есть газораспределительного механизма, в двигателях, работающих по принципу внутреннего сгорания. Всем известно, что двигатель выполняет свою работу за счёт сжигания топливовоздушной смеси, которая, предварительно смешиваясь, проникает в цилиндры. Это воздействует на рабочие поршни. Они перемещаются, и тем самым задают вращение коленвалу.

Теперь важно учесть один момент. Цилиндрам необходимо вовремя получать свежие порции смеси воздуха и топлива, плюс своевременно освобождать их от сгоревшей смеси. Это невозможно без слаженной и обязательно синхронной работы поршней, клапанов (впускных и выпускных), которые очищают и наполняют цилиндры. Все эти задачи по управлению данными элементами выполняет компонент газораспределительного механизма, который получил название распределительный вал. Тесно взаимодействуя с коленчатым валом, этот компонент ГРМ отвечает за фазы газораспределения. То есть вовремя открывает клапаны, а также закрывает их. Теперь касательно того, где располагается необходимый автомобильному двигателю распределительный вал. Как уже отмечалось ранее, находится он в двигателе. Но это полностью не позволяет получить ответ. Находящийся в моторе элемент стоит непосредственно напротив впускных клапанов.

Если же говорить о том, как выглядит автомобильный распредвал, то по сути это стержень, на котором размещено определённое количество так называемых кулачков. Эти кулачки имеют неправильную форму и осуществляют вращение по оси вала. Их количество зависит от количества впускных клапанов на силовой установке. В двух сторон кулачков также находятся опорные шейки, которые позволяют удерживаться в подшипниках. Во многом работоспособность и износ детали зависит от эффективности работы масляных каналов. Чтобы масло поступало в распредвал, предусмотрено сквозное отверстие с выводами, которые идут на кулачки и опорные подшипники.

Устройство детали

Следует детальнее разобраться в устройстве распределительного вала двигателя. Выделяют 3 основных элемента, которые формируют основу распредвала и обеспечивают его функциональные возможности.

1. Кулачки. Основой детали выступает стержень, выполненный из металла. Но куда более важную роль играют нанизанные на стержень элементы, называемые кулачками. Если сделать поперечный разрез такого кулака, получится форма капли. Сколько в автомобиле клапанов, столько и кулачков предусматривается на валу. Каждый кулак отвечает за один клапан. При вращении сложная форма кулачка позволяет ему с помощью дополнительных механизмов (коромысло и толкатели) давить на клапан, тем самым открывать его. Это позволяет выполнить выпуск уже отработанных газов ли впустить свежую формую смеси топлива и воздуха. Открытие каждого клапана чётко синхронизируется с текущим положением цилиндровых поршней. На современных авто это реализуют с помощью цепных или ременных передач, которые соединяют коленчатый и распределительный валы.
2. Шейки. Кроме самих кулачков, в конструкции рассматриваемого вала также присутствуют опорные шейки. На них надеваются подшипники. Это своего рода посредники между распредвалом и местом его установки на двигатель. На современных ДВС выбирают наиболее близкое к клапанам расположение, то есть в ГБЦ.
3. Масляные каналы. Каждый распредвал обязательно имеет собственную смазочную систему. И переоценить её значимость крайне сложно, поскольку смазка препятствует износу трущихся элементов. Подвод масла осуществляется через специальное сквозное отверстие, имеющее выход на необходимых участках. Это выходы на кулачках и опорных подшипниках.

Понимая конструктивную особенность автомобильного распределительного вала, функции основных элементов само расположение механизма, удаётся намного лучше понять задачи и суть такого компонента двигателя.

Принцип работы

Как уже выяснилось, распределительный вал обладает специальной формой расположенных на нём кулачков, подшипниками, а также собственной смазочной системой. При этом он работает совместно с коленчатым валом. И тут многие интересуются, сколько оборотов делает распредвал, а сколько их совершает коленвал. Если коленчатый вал совершает определённое количество оборотов, вращения у распределительного вала в 2 раза меньше. Распредвал, делая, предположим, 4 оборота, оказывается медленнее коленвала ровно в 2 раза.

• Чтобы осуществлять эти вращения, на разных двигателях используются передачи зубчатого, ременного и цепного типа;
• Форма кулачков обеспечивает создание тех самых фаз газораспределения, то есть открытие клапанов происходит в нужный момент для эффективной работы двигателя;
• Если изменить форму кулачка, производительность мотора можно повысить;
• Используя толкатели или работая напрямую через гидрокомпенсаторы, кулак нажимает на клапан и открывает его. Открытый клапан затем постепенно и плавно закрывается;
• Форма кулачка специально адаптирована под геометрию толкателя клапана;
• На валу кулаки расположены под определённым углом, что и формирует соответствующие фазы. В зависимости от мотора, угол может несколько отличаться;
• Если двигатель предусматривает наличие электронного блока управления, вал дополнительно оснащается специальным датчиком. Контроллер следит за положением распредвала, за счёт чего синхронизируется подача топлива и работа клапанов.

В итоге распредвал оказывается крайне важным компонентом любого двигателя внутреннего сгорания.

Виды

Что же касается разновидностей распределительных валов двигателя, то их классифицируют в зависимости от расположения и количества на двигателе внутреннего сгорания. Распредвал является ключевым компонентом газораспределительного механизма и всего двигателя. В зависимости от того, как располагается этот элемент, выделяют 2 варианта:

• с нижним расположением;
• с верхним размещением.

Отсюда и разделение моторов внутреннего сгорания с верхним и нижним распредвалов. Когда-то нижнее расположение считалось лучшим и самым оптимальным для автомобильных двигателей. Но они были актуальными до 50-х годов прошлого века. Именно тогда все моторы создавались нижнеклапанного типа. Потому и распределительный вал находился снизу силовой установки. Тарелки клапанов размещались так, что они смотрели вверх. Подобная схема изготовления моторов объяснялась тем, что это проще и дешевле в плане производства. При этом страдал фактор производительности, о чём инженеры догадались несколько позже, когда появился новый вариант размещения распределительного вала. Учитывая объективные недостатки, от старой схемы с нижним расположением постепенно начали отказываться. Ему на смену пришла уже классическая и привычная схема с головкой блока цилиндров и установленными в ней клапанами и распределительным валом. Теперь клапана начали открываться вниз, а схема получила верхнее расположение распредвала.

Хотя нельзя отрицать тот факт, что даже на некоторых современных двигателях продолжают использовать нижневальную систему, где клапана располагаются сверху. Только она значительно усовершенствовалась по сравнению с предшественниками, а потому имеет полное право на существование при грамотной реализации. Двигатели с нижним расположением распределительного вала отличаются тем, что здесь дополнительно предусматривается установка специальных штанг. Они применяются для компенсации расстояния, которое имеется между кулачками распредвала и толкателями клапанов, находящихся в головках цилиндров. Даже несмотря на наличие современных нижневальных двигателей внутреннего сгорания, они считаются устаревшей схемой, а потому большинство автопроизводителей уже давно не используют её в производстве своих силовых агрегатов. Такие методы размещения требуют дополнительных мер, они характеризуются внушительными технологическими ограничениями, не позволяют развивать высокие обороты.

Если же применять принцип верхнего расположения распределительного вала, это позволяет эффективно выжимать весь потенциал из двигателя внутреннего сгорания. В настоящее время это оптимальный вариант для силовых установок, который используют автокомпании.

Количество валов

Отдельно рассматриваются виды двигателей в зависимости от того, сколько распределительных валов предусмотрено в их конструкции. Если заглянуть в подкапотное пространство современного силового агрегата, можно встретить несколько вариантов:

• Газораспределительные механизмы (ГРМ), оснащённые только одним распредвалом;
• ГРМ, конструкция которых включает пару распределительных валов;
• Двигатели, где используется более 2 распредвалов.

Именно первые два типа двигателей внутреннего сгорания, где газораспределительный механизм включает 1 или 2 распредвала, являются наиболее популярными и распространёнными. Зачастую количество распредвалов зависит напрямую от количества клапанов на цилиндр. Если у двигателя конструкция предусматривает от 3 и более клапанов, которые приходятся на 1 цилиндр, то здесь скорее всего будет использовать двухраспредвальная схема. Несмотря на наличие таких правил и закономерностей, исключения встречаются всегда и везде. Компания Mitsubishi из Японии выпускает модель Lancer, под капотом которого может размещаться рядный четырёхцилиндровый двигатель, именуемый как 4G18. На каждом цилиндре здесь сразу 4 клапана, но распределительный вал используется всего один. А если взять в качестве примера модель гиперкара Veyron производства компании Bugatti, то есть конструкторы предусмотрели сразу 4 распределительных вала на двигателе.

Есть и другие примеры несколько иного подхода к использованию распредвала и его конструкции. Японские инженеры из компании Honda для своей системы под названием VTEC придумали оригинальный ход. Здесь сразу несколько кулачков отвечают за регулировку высоты поднятия только одного клапана. То есть на каждый из клапанов приходится по несколько рабочих кулачков. Инженеры постоянно работают над усовершенствованием систем газораспределения, повышают эффективность работы ГРМ, меняют фазы. Всё это позволяет повысить производительность двигателя, поднять его максимальную скорость, обеспечить лучшее ускорение. При этом не забывают о вопросах экономии топлива.

Характерные неисправности

Будет справедливо назвать распределительный вал достаточно надёжным и долговечным элементом двигателя. Зачастую деталь изнашивается только к моменту первого серьёзного ремонта силовой установки. Для автомобилистов, в распоряжении которых оказался двигатель без наличия гидрокомпенсаторов, рекомендуется каждые 10-15 тысяч километров проверять зазоры распределительного вала, оснащённого рокерами, и настраивать их по мере необходимости. Вне зависимости от типа ДВС, во всех моторах обязательно в процессе эксплуатации контролируется степень натяжения цепи или ремня газораспределительного механизма. Они более ограничены по сроку своей службы, чем сам распредвал. Распределительные валы относятся к трущимся деталям двигателя, а потому наиболее опасным явлением для них считается механический износ. Ещё одной характерной неисправностью для распредвала считается выход из строя подшипника, разрушение и деформация сальника. Если элементы распредвала выходят из строя, это запускает цепную реакцию, в результате которой ломаются иные компоненты силовой установки. Поломка распредвала обычно обусловлена:

• естественным износом элемента;
• низким давлением масла в смазочной системе;
• использованием низкокачественных масел;
• дефицитом масла в системе;
• нарушением температурного режима работы двигателя;
• механическими повреждениями.

В случае с механическими повреждениями чаще всего ломаются натяжные ролики и ремни распредвала, которые ограничены по сроку службы. Когда происходит разрыв ремня газораспределительного механизма, сами распредвалы могут серьёзно пострадать. В итоге можно выделить несколько наиболее часто встречающихся поломок в конструкции распределительных валов:

• механическая поломка компонентов;
• износ подшипников;
• износ кулачков;
• деформация вала.

Всё это не обязательно происходит сугубо по причине естественного износа. Многие автомобилисты сталкиваются с проблемой заводского брака. Тут речь идёт о недостатках конструкции, ошибках в проектировании или использовании некачественных компонентов при изготовлении распределительного вала. Но это в основном встречается на бюджетных автомобилях. Определить неисправность, возникшую в распределительном валу, можно по характерному стуку. Он появляется при возникновении рассмотренных поломок и неисправностей. Но не всегда причина стука именно в самом распредвале. Также посторонние стуки иногда возникают, если автомобилист залил в двигатель плохое или не подходящее этому мотору моторное масло, либо подача топлива не была должным образом отрегулирована после вмешательства в систему по причине ремонта или замены компонентов.

Всё это приводит к потере синхронности в процессе работы клапанов цилиндров двигателя и кулачков. В результате мотор теряет свою мощность, начинает потреблять значительно больше топлива, а также отмечается нестабильная работа в разных режимах. Во многом жизнеспособность и продолжительность эксплуатации распределительного вала зависит от грамотности эксплуатации двигателя. Если соблюдать все правила по обслуживанию и содержанию мотора, распредвал сможет проработать в течение всего срока службы двигателя вплоть до капитального ремонта. Иногда, даже после капитального восстановления, старый распределительный вал остаётся в хорошем состоянии, что позволяет и дальше его использовать.

Замена распределительных валов на двигателях внутреннего сгорания является крайне ответственной и сложной задачей. Она требует проведения обязательной предварительной проверки и доработки поверхностей по мере необходимости. Если этого не сделать, уже новый распредвал начнёт очень быстро изнашиваться. В конечном итоге он за короткий срок полностью выйдет из строя. Специалисты отмечают, что при возникновении необходимости замены в двигателе его распределительного вала, крайне важно параллельно заменить все элементы, работающие в непосредственном контакте с распредвалом.

Всё про распредвал двигателя

Устройство распределительного вала (или распредвала, как его чаще всего называют) меняется по форме, но остается неизменным по своей сути. Независимо от того, какие модификации с ним происходят, распредвал остается неизменной деталью двигателей внутреннего сгорания.

 

Функции распредвала

В ДВС распредвал отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, то есть за газораспределение непосредственно в камере сгорания двигателя. От особенностей конструкции мотора и самого распредвала, а также корректной настройки ГРМ, зависит эффективность работы двигателя: мощность, динамика, КПД. Эволюция двигателей влечет за собой и некоторые изменения в форме и функциях распредвала: создаются системы, подстраивающие газораспределение под частоту оборотов, устанавливаются валы на впуск и выпуск по отдельности, и, конечно, меняются материалы и способы обработки металлов.

 

Конструкция распредвала

В большинстве случаев распредвал вытачивается из цельного металлического цилиндра, и только некоторые производители устанавливают накладки с кулачками на ось, делая не цельную, а сборную конструкцию (например, распредвал на Audi Valvelift System (AVS), на котором кулачки перемещаются на оси распредвала). Но пока в большинстве автомобилей используются цельнолитые конструкции распредвалов, изготовленные из чугуна или износостойких слоев стали. Дополнительную твердость готовые валы получают в результате закалки: азотирования, лазерной обработки, отбеливания и т.д.

Основными конструктивными элементами распредвала являются кулачки, которые открывают клапаны напрямую или через толкатели. Опорные элементы (шейки) устанавливаются в подшипники скольжения (вкладыши), на которых распредвал вращается благодаря эффекту масляного клина с минимальным трением.

При вращении вала кулачки в строгой очередности открывают клапаны (как правило, на один клапан – один кулачок, хоть есть и другие варианты конструкции), а закрытие их происходит за счет пружин.

Принцип работы распредвала

Особое внимание конструкторы уделяют форме и размерам кулачков, ведь именно от их параметров зависит, на какую высоту и на какое время откроются клапаны, а значит, насколько эффективно будет подаваться воздух и отводиться выхлопные газы.

Существует закономерность: чем дольше открыт клапан, тем больше воздуха поступает в камеру сгорания, а значит, можно подать больше топлива. С другой стороны, слишком длительное открытие клапана грозит «поцелуем» между ним и поршнем. Это противоречие и пытаются всеми силами решить инженеры.

Для спортивных двигателей разработаны особые распредвалы, с измененной геометрией кулачка, на более длительный срок открывающей клапан. Такая конструкция позволяет мотору развивать максимальную мощность, что и требуется для автогонок. Однако при этом на порядок вырастает потребление топлива даже на холостом ходу, что совершенно не подходит для повседневного вождения.

Сравнение профиля кулачков обычного (слева)
и спортивного (справа) распредвалов

Скорость вращения распределительного вала в два раза меньше, чем у коленвала: за один полный такт двигателя коленвал делает два полных оборота, но каждый из клапанов должен открыться только один раз (на такте сжатия и рабочем такте оба клапана закрыты). Для синхронизации скорости вращения коленвала и ГРМ используется ременная или цепная передача (зубчатый ремень или цепь ГРМ), и самым совершенным на сегодняшний день вариантом является разрезная шестерня, зафиксированная на одном конце распредвала, на которую передается вращение от двигателя. Конструкция шестерни для ремня и цепи отличается.

Разрезная шестерня для цепного (слева)
и ременного (справа) привода

 

Тонкости конструкции

От высоты и профиля кулачков зависит глубина и продолжительность открывания клапана.

На рисунке видно, что кулачок С больше по высоте, чем остальные, D имеет более тонкую ось и за счет этого опускает клапан ниже, а Е дольше всех продержит клапан в открытом положении (только теоретически, на практике такой профиль кулачков не используется).

На распредвалах, независимо, установлен он один на впуск и выпуск, или на разные клапаны ставятся отдельные валы, предусмотрена так называемая фаза перекрытия: момент, когда выпускной клапан еще не закрылся, а впускной уже открывается. Конструкторы называют это продувкой: поток отработанных газов, выходя, создает дополнительное разрежение, облегчающее поступление воздуха в камеру сгорания. Чем меньше угол перекрытия (примерно от 15 градусов), тем экономичней мотор и лучше приемистость на низких оборотах. И наоборот, чем дольше оба клапана остаются открытыми одновременно, тем лучше приемистость мотора на высоких оборотах, но теряется экономия топлива и экологические нормы.

Схема построения фаз на распредвале

 

Типы размещения распредвала в двигателе

В конструкции двигателя может присутствовать один, два или четыре распредвала, в зависимости от компоновки цилиндров и количества клапанов.

При линейном расположении и 2-3 клапанами на цилиндр устанавливается один распредвал, управляющий и впуском, и выпуском (система SOHC).

При 4 клапанах на цилиндр ставится 1 или 2 распредвала (система DOHC – отдельные валы на впуск и выпуск).

Для V-образных или оппозитных двигателей распредвал устанавливается на каждый из блоков цилиндров отдельно (один общий на ряд или по два на ряд), либо один общий распредвал на все цилиндры (ставится по центру, в развале двигателя). Конструкторы предпочитают разделять впускные и выпускные валы, чтобы уменьшить нагрузку на них и сложность конструкции.

Как правило, впускной и выпускной распредвал почти не отличаются: одинаковая длина и диаметр вала, одинаковая высота и профиль кулачков. Разница может заключаться в конструкции крайних опорных шеек и приводных шкивов.

На один из распредвалов устанавливается датчик положения, для которого выделяется отдельное посадочное место.

Расположение распредвала относительно клапанов может различаться в разных конструкциях двигателей. В старых или маломощных моторах вал устанавливают сбоку от клапанов, соединяя их с кулачками через рокеры (Т-образные коромысла) и штанги. Такая система называется боковым или нижним расположением распредвала «Cam-in-Block». Их преимущество в более простой системе смазки (зачастую распредвал устанавливается прямо в картере), а недостаток – в сложной доступности для замены.

Моторы более поздних конструкций делались в распредвалами непосредственно над клапанами, что облегчает обслуживание и ремонт. Такое расположение, когда кулачки вала давят непосредственно на толкатели, называют верхним или «Cam-in-Head». Смазывать верхний распредвал несколько сложней: система подачи масла должна работать бесперебойно, в том числе это касается масляных каналов и отверстий в самом распредвале.

 

Немного о моторном масле

Долгая и бесперебойная работа ГРМ, и в том числе распредвала, напрямую зависит от качества смазки. Подача масла на подшипники скольжения (постели и вкладыши распредвала), а также на поверхность кулачков, должна быть бесперебойной. Отверстия внутри распредвала, предназначенные для подачи смазки к парам трения, достаточно тонкие и рассчитаны на моторное масло определенной вязкости и качества. Несвоевременная замена или неправильный подбор масла приводят к засорению каналов, после чего трение распредвала происходит не по слою жидкости (гидродинамическое планирование), а по поверхности металл-металл. Итог этого процесса печален, но предсказуем: быстрый износ кулачков (иногда до состояния идеальной окружности) и толкателей, а также шеек и вкладышей приводит к сбоям в работе двигателя. От чрезмерного трения распредвал может сломаться, а это уже чревато не только его заменой, но и капремонтом двигателя. Особенность конструкции распредвала в том, что даже минимальная выработка приводит к его вибрации и окончательному выходу из строя. В большинстве случаев основной причиной ремонта распредвалов является именно некачественное масло, несвоевременная его замена или неподходящая вязкость. При нормальном ТО ресурс распредвала будет столь же долгим, как и ресурс самого двигателя.

 

Другие причины неисправности распредвала

Помимо масляного голодания, причинами поломок может стать перегрев, от которого металл «ведет», естественный износ (рано или поздно всё изнашивается, как ни старайся), поломки смежных деталей (шкив, цепь или ремень ГРМ), а также изначально низкое качество распредвала (плохой металл, неточное изготовление). Признаки можно определить визуально или даже на слух: характерным симптомом неисправности именно распредвала будет стук при запуске холодного двигателя (в начале проблемы стук пропадает, когда мотор прогреется, а с ухудшением ситуации двигатель будет стучать постоянно).

Выработка и задиры на шейках, подшипниках, сальниках или кулачках – однозначный сигнал к замене детали.

Некачественный распредвал может искривиться (деформация, как правило, определяется не визуально, а только на специальном оборудовании) из-за прогиба опорных шеек. Для легковых автомобилей допустимая степень искривления распредвала составляет 0,05 мм, если больше – усиливается вибрация, выходят из строя смежные узлы двигателя.

При неправильной установке вала, а также некорректной сборке двигателя (недотянуты крепежные болты ГБЦ, распредвала, шкивов и шестерен) появляется вибрация во время работы. Вал срывает крепеж, после чего двигатель в большинстве случаев отправляется на капремонт. На самом распредвале могут появиться трещины, а пазы под штифты разбиваются под нагрузкой.

Ремонт распредвала проводить нецелесообразно: никакая шлифовка или напыление не вернет его первоначальных свойств. В случае выхода из строя деталь просто заменяют на новую, попутно устанавливая новые крепежные болты и проверяя цепь или ремень ГРМ.

 

Что будет дальше? Эволюция ГРМ

Технологии не стоят на месте, и сегодня можно уже говорить о том, как изменится работа газораспределительного механизма и в частности распредвала. Основные направления работы конструкторов – повышение экономичности двигателей, уменьшение вредных выбросов и увеличение отдачи мощности как на высоких, так и на низких оборотах. Для этой цели разработано несколько концептов, в которых либо используется измененный распредвал, либо не используется вообще.

Условно можно выделить несколько основных направлений работы:

• изменения в работе распредвала: установка дополнительных кулачков, проворот распредвала для увеличения угла перекрытия и т.д.;
• использование других систем управления открытием клапанов: электронное управление, магнитные или пневматические толкатели;
• двигатели без клапанного механизма.

Концерн Honda предложил несколько вариантов улучшения распредвала. Например, это система DOHC i-VTEC, в которой подъемом клапанов управляют кулачки с низким профилем (на малых оборотах) или с высоким профилем (на режиме 5800 об/мин).

 

Очень похожий принцип использован в моторах Mitsubishi Pajero IV – система газораспределения MIVEC, управляющая высотой и продолжительностью открытия клапанов.

Второй вариант управления впуском – система VTEC-E от Honda, при которой на малых оборотах открывается только один впускной клапан, а на больших – оба. Это удалось реализовать с помощью системы VTC, при которой распредвал проворачивается относительно своей нулевой точки под давлением масла.

Похожий способ управления впуском создал и концерн Volkswagen: блок с кулачками крепится на валу с помощью шлицевого соединения, и под действием управляющего механизма может смещаться относительно продольной оси. Таким образом, над клапанами располагаются кулачки либо с низким, либо с высоким профилем, в зависимости от режима работы двигателя.

Разработка Volkswagen открывает широкие возможности: с помощью такого подхода можно управлять системой газораспределения в большом диапазоне, в том числе подключать или отключать цилиндры при необходимости.

Другой вариант предложила шведская компания Koenigsegg: управлять работой клапанов с помощью пневматических механизмов, а не распредвала, что в теории может дать прибавку мощности до 30% и увеличение крутящего момента до 20 тыс. об/мин. В 2015 году компания представила и реализацию этого принципа: автомобиль Regera с гибридным двигателем мощностью 1500 л.с. Насколько успешной будет эта разработка, покажет только время.

Двигатели без клапанов – тоже возможно! Это доказали в компании EcoMotors, которую возглавляет Петер Хофбауэр, бывший моторист концерна Volkswagen. В компании разработан двухцилиндровый оппозитный двигатель, превосходящий по своей мощности и экономичности современные турбодизели. Экспериментальный образец двигателя развивает мощность 325 л.с., а крутящий момент при 2100 об/мин составляет 900 Нм. Легкий, компактный и мощный мотор пока не запущен в серийное производство и находится в стадии доработки.

Несмотря на постоянно появляющиеся идеи и новинки, самым распространенным механизмом газораспределения остается старый-добрый распредвал, который может меняться по форме, но остается неизменным по сути.

 

О том, как выбрать новый распредвал и на что обращать внимание при выборе, читайте наш «Гид покупателя».

 

 

Что такое распредвал (распределительный вал) в автомобиле, как он устроен и как работает

На более дорогих модификациях двигателей некоторые производители устанавливают второй вал для снятия нагрузки на вал и в некоторых моделях ДВС для обеспечения сдвига фаз распределения газов. Чаще всего такая система встречается в автомобилях, которые должны отличаться спортивными характеристиками.

Распредвал всегда открывает клапан на конкретный промежуток времени. Чтобы улучшить эффективность мотора на повышенных оборотах, необходимо изменить этот интервал (двигателю нужно больше воздуха). Но при стандартной настройке газораспределительного механизма при повышенных оборотах коленвала впускной клапан закрывается раньше, чем в камеру поступит нужный объем воздуха.

В то же время, если установить спортивный распредвал (кулачки на дольше открывают впускные клапаны), на низких оборотах двигателя есть большая вероятность, что впускной клапан откроется еще до того, как закроется выпускной. Из-за этого часть смеси попадет в выхлопную систему. Как результат – потеря мощности на низких скоростях и повышение токсичности выхлопов.

Самая простая схема для достижения такого эффекта – установить распредвал с функцией проворачивания на определенный угол относительно коленвала. Этот механизм позволяет осуществить раннее и позднее закрытие/открытие впускных и выпускных клапанов. На оборотах до 3500 он будет находиться в одном положении, а когда этот порог преодолевается, вал немного проворачивается.

На сегодняшний день с целью повышения производительности силовых агрегатов разрабатываются электромагнитные и пневматические бескулачковые системы газораспределения. Пока такие модификации очень дорогие в производстве и обслуживании, поэтому их еще не устанавливают на серийные автомобили.

Помимо распределения тактов двигателя данная деталь приводит в движение дополнительное оборудование (зависит от модификации мотора), например, масляный и топливный насосы, а также вал трамблера.

Распредвалы в головке блока цилиндров.

Распределительный вал – это ключевой функциональный компонент газораспределительного механизма, который определяет порядок открытия клапанов для запуска воздушно-топливной смеси внутрь цилиндров. Синхронная работа этого механизма обеспечивает непрерывное поочерёдное сгорание порций топлива в камерах двигателя. В некоторых моделях автомобилей газораспределительный механизм имеет несколько распредвалов.

Конструкция, расположение, состав и характеристики кулачков распределительного вала полностью зависят от модели двигателя. В некоторых машинах распредвал размещается в головке блока цилиндров, а в других – в его основании. Верхнее расположение на данный момент считается оптимальным, так как облегчает ремонт и обслуживание. Распредвал ремённой или цепной передачей связывается с коленчатым валом двигателя, потому что именно им приводится в движение.

Ремонт распредвала

Обычно распределительный вал в двигателе автомобиля может служить весь срок службы автомобиля. Это означает, что распредвал может прослужить примерно 200 000-300 000 километров пробега автомобиля (именно такой средний срок службы устанавливают сегодня для большинства автомобилей многие автопроизводители). Тем не менее существуют случаи, когда распредвал выходит из строя намного раньше. Например, при заводском браке распредвала. Или же когда автовладелец использовал автомобиль в экстремальных условиях или часто ездил на высоких оборотах (как говорится, постоянно «винтил» свою машину).

Естественно, при появлении дефекта распредвала требуется его восстановительный ремонт или покупка нового компонента. Кстати, в прошлом восстановительный ремонт был популярным средством. Ведь помимо некоторой экономии денежных средств ремонт распредвала в некоторых автомобилях давал небольшой прирост мощности. Дело в том, что в свое время было модно растачивать распределительные валы, проводя их шлифовку и т. п. Сегодня же расточка и ремонт распредвала менее популярны.

Как работает распредвал

Как работает распредвал.

При поперечном рассмотрении кулачок имеет форму капли. При вращении вытянутая часть кулачка наживает на толкатель клапана и приводит к открыванию клапана. Это провоцирует подачу воздушно-топливной смеси для сжигания. При дальнейшем вращении кулачок «отпускает» толкатель, и тот под действием пружинного механизма возвращает клапан в закрытое положение.

В шестерне распределительного вала располагается в два раза больше зубьев, чем у коленчатого. Это связано с тем, что за один рабочий циклы двигателя коленвал совершает 2 оборота, а распредвал – 1.

Конфигурация двигателя может включать два распределительных вала. Компоновка газораспределительного механизма с одним валом применяется в бюджетных машинах, где цилиндры имеют по 1 паре клапанов. Два распредвала нужны в моделях с двумя парами клапанов на цилиндрах.

Распределительный вал

Назначение распределительного вала

Распределительный вал, или как его обычно называют – распредвал, является основной деталью ГРМ и служит для управления клапанами механизма газораспределения. В бензиновых двигателях он также может использоваться для привода механизмов и устройств различных систем – зажигания, смазки, питания.
Основная функция распределительного вала — своевременное и точное открытие и закрывание клапанов двигателя с учетом фаз газораспределения. Это обеспечивается подбором формы профиля кулачков, которые надавливая на толкатели, заставляют клапана перемещаться по требуемой кинематической схеме.

Привод распределительного вала осуществляется, как правило, от коленчатого вала посредством зубчатой, ременной, цепной или вальной передачи. Поскольку газораспределение напрямую связано с тактами, происходящими в цилиндрах, а те, в свою очередь, определяются положением коленчатого вала, то вращение распределительного вала должно быть строго согласовано с вращением коленчатого вала. По этой причине распредвал конструктивно связан с коленчатым валом двигателя и вращается синхронно с ним, но, не обязательно с одинаковой частотой. Частота вращения распределительного вала четырехтактного двигателя, обычно, в два раза ниже частоты вращения коленчатого вала.

Как отмечалось в предыдущей статье, ГРМ современных двигателей может содержать один или два распределительных вала. Количество распредвалов обычно соответствует типу двигателя.

Рядные двигатели с одной парой клапанов на каждый цилиндр (по одному клапану впуска и выпуска) оснащаются одним распределительным валом. В рядных двигателях с двумя парами клапанов (по два клапана впуска и выпуска) устанавливают два распределительных вала.

В оппозитных и V-образных двигателях может быть установлен один вал (в развале), либо два в каждой головке блока цилиндров.

Устройство распределительного вала

Распределительный вал состоит из опорных шеек и кулачков одинакового профиля, а также может содержать элементы конструкции приводов других систем двигателя.

В процессе работы распределительный вал испытывает скручивающие и изгибающие нагрузки. На кулачках возникают значительные контактные напряжения, вызывающие их интенсивный износ. В опорных шейках присутствуют силы трения, которые тоже способствуют износу сопрягаемых поверхностей шейки и подшипника.

Для противодействия изгибающим моментам и обеспечения необходимой жесткости распределительного вала число опорных шеек должно быть равно числу коренных шеек коленчатого вала.

Распределительные валы изготавливают штамповкой или ковкой из малоуглеродистых или среднеуглеродистых сталей. Рабочие элементы валов (кулачки, эксцентрики, опорные шейки, зубчатые колеса) из малоуглеродистых сталей цементируются и закаливаются, а при изготовлении валов из среднеуглеродистой стали закаливаются токами высокой частоты на глубину 2…3 мм, после чего опорные шейки и кулачки шлифуют и полируют.

Подшипниками распределительных валов при нижнем расположении обычно служат стальные втулки, внутренняя поверхность которых заливается тем же антифрикционным сплавом, который используется для коренных и шатунных шеек коленчатого вала. Для облегчения установки вала в блок-картере диаметр опорных шеек, начиная с первой, уменьшают.

Для верхних распределительных валов в качестве подшипников часто используют разъемные втулки, которые обычно выполняются в опорных стойках, если они отлиты из алюминиевого сплава. Если стойки чугунные, то в них устанавливают антифрикционные вкладыши.

Распредвалы карбюраторных двигателей, как правило, имеют эксцентрики для привода бензиновых насосов.

На носках распределительного валов выполняются посадочные поверхности и каналы под сегментные шпонки для установки зубчатых колес или звездочек привода, которые крепятся гайками или болтами, вворачиваемыми в торец вала.

В распределительных валах могут возникать значительные осевые усилия, поскольку для их привода и привода механизмов и устройств различных систем двигателя чаще всего применяются косозубые зубчатые колеса. Для предотвращения осевого перемещения нижние распределительные валы фиксируются упорным фланцем (рис. 1, а), при этом зазор ∆ обеспечивается дистанционной шайбой 2 или с одной стороны буртиком подшипника, а с другой – регулировочным болтом 3 (рис. 1, б) или пружинным упором.

За что отвечает датчик распредвала

Датчик положения распределительного вала определяет угловые положения ГРМ относительно коленчатого вала и генерирует соответствующие сигналы в системе электронного управления двигателем. В результате корректируются зажигание и впрыск топлива. На бензиновых автомобилях сбой в работе данного прибора блокирует работу ЭБУ и не позволяет завести мотор. В дизельных моделях пуск возможен, но все равно сложен.

Как и датчик коленвала, датчик распредвала работает на основе принципа Холла – магнитное поле в приборе изменяется при замыкании магнитного зазора специальным зубцом, который находится на валу или задающем диске. Когда зубец проходит рядом с датчиком, формируется сигнал, отправляемый в электронный блок управления. Частота импульсов напрямую связана с темпом вращения распредвала, исходя из чего ЭБУ и вносит корректировки в работу двигателя. За счёт постоянного получения данных о позиции поршня первого цилиндра обеспечивается последовательный и своевременный впрыск.

Техническое обслуживание распредвала

В первую очередь при проведении регламентных работ, затрагивающих распределительный вал, необходимо обратить внимание на состояние ремней или цепи его привода. Дело даже не столько в том, что нарушится весь механизм газораспределения, который обеспечивает распредвал, а в том, что возможно механическое повреждение как клапанов, так и поршня.

Порой причиной отказа или неправильной работы двигателя является датчик положения. Проявлением этого может быть плохая динамика машины и значительный расход топлива, а также загорание контрольной лампочки исправности двигателя на панели приборов. Дефектация неисправности и определение ее источника – датчик это или нет, выполняется с помощью мультиметра. Часто возможной причиной служит не сам датчик, а проводка. В случае, если дефектация показывает, что неисправен датчик, то его надо менять.

Причинами отказа датчика могут быть:

• выход из строя зубчатого диска датчика импульсов;
• его смещение из-за нарушения крепления;
• замыкание во внутренней схеме датчика;
• воздействие повышенной температуры от перегрева двигателя.

Правильно выполненная дефектация позволит избежать отказа нового датчика, устанавливаемого вместо старого.

Распределительный вал является основным узлом, обеспечивающим правильное газораспределение при работе двигателя, и зачастую в основном обеспечивает его эффективную работу. Его своевременное обслуживание и контроль технического состояния позволят правильно и без дополнительных затрат эксплуатировать автомобиль.

Что еще стоит почитать

Неисправности парктроника

Уменьшить расход топлива инжектора

Устройство инжекторного двигателя

Устройство ДВС

Техническое обслуживание

Поломки и их причины

Неисправный распределительный вал чаще всего выдаёт своё состояние характерным стуком, который возникает из-за износа подшипников или кулачков, деформации вала, механической поломке одного из элементов. Такие поломки возникают, как по причине заводского брака, так и в результате естественного износа.

Стук распредвала также возникает при использовании плохого моторного масла или из-за неотрегулированной подачи топлива. Из-за этого клапана цилиндров и кулачки работают несинхронно – двигатель теряет мощность, расходует слишком много топлива и работает нестабильно.

Распределительные валы — Как работает автомобиль

Распределительный вал управляет открытием и закрытием клапанов в нужное время, чтобы двигатель действительно работал. Клапаны и распределительный вал вместе составляют

клапанный механизм, или же клапанный механизм .

[Иллюстрация распределительного вала]

Распределительный вал представляет собой вращающийся вал, состоящий из нескольких грушевидных кулачков, известных как кулачки . Кулачки упираются в клапаны, и выпуклость в кулачке заставит клапан открыться. Распределительный вал — наиболее точно спроектированная часть всего автомобиля — его можно рассматривать как механическую компьютерную программу, которая сообщает каждому клапану, когда открываться и как далеко двигаться, когда он открывается.

[Иллюстрация, показывающая ремень ГРМ]

Клапаны должны открываться и закрываться в нужный момент по отношению к поршням.

То есть на такте впуска мы хотим, чтобы впускной клапан был открыт, а на такте выпуска выпускной клапан был открыт. В остальное время клапаны закрыты. Следовательно, клапаны должны быть синхронизированы с поршнями, и это происходит путем соединения распределительного вала с коленчатым валом с помощью зубчатого ремня, зубчатой ​​цепи или системы зубчатых колес. Поршни вращают коленчатый вал, который поворачивает распределительный вал, управляющий клапанами.

Распредвалы

[Компоновки OHC и OHV]

Используются два различных варианта расположения распределительного вала в двигателе. В преобладающей конструкции двигателя, известной как верхний кулачок или OHC, распределительный вал находится над клапанами. Другая договоренность верхний клапан (OHV) и в этой компоновке распределительный вал будет установлен в блоке двигателя, ниже клапанов. Затем клапаны приводятся в движение толкателями, которые воздействуют на коромысла. У обеих систем есть свои преимущества и недостатки, но двигатели с верхним расположением распредвала в настоящее время почти универсальны, за исключением больших двигателей V8 производства Chevrolet.

В этом руководстве мы будем говорить в основном об аранжировках OHC, потому что они более прямые и понятные.

[Компоновка с двумя распредвалами и с одним распредвалом]

Для двигателей с верхним расположением распредвала может быть один распределительный вал в двигателе или может быть один распределительный вал для впускных клапанов и один для выпускных клапанов — это наиболее распространенная схема для современных двигатели, известные как двухкамерный двигатель или двойной верхний кулачок (ДОХК). Там, где используется один распределительный вал, известный как одинарный верхний кулачок (SOHC), распределительный вал будет воздействовать через коромысла на каждый ряд клапанов.

[V-образные и W-образные двигатели с головками]

В V-образных и W-образных двигателях с верхним расположением распредвалов на каждый ряд цилиндров приходится один или два распределительных вала. В двигателе Bugatti W16, который имеет компоновку DOHC, есть два ряда цилиндров и, следовательно, два распределительных вала на каждый ряд, что дает в общей сложности четыре распределительных вала.

Распределительный вал устанавливается в головку блока цилиндров с привинченными крышками для фиксации распределительного вала в его отверстии. Распределительный вал, как и коленчатый вал, вращается на масляной пленке, которая нагнетается в зазор между шейкой распределительного вала и отверстием через отверстие. Как и в случае с коленчатым валом, зазор между распределительным валом и его отверстием точно определен, чтобы обеспечить соответствующий поток масла для поддержания зазора коленчатого вала.

Конструкция распределительного вала

Расположение и форма распределительного вала в значительной степени определяют характеристики двигателя. Профиль кулачка определяет не только то, когда каждый клапан должен открываться и закрываться, но и скорость, с которой он движется, и насколько далеко он должен открываться.

Форма лепестка

Форма кулачков определяет параметры работы двигателя. У нас будет полная статья о геометрии распределительного вала, включая объяснения профиля кулачка, подъема, продолжительности и времени.

Толкатели клапанов

Как уже говорилось, вращающиеся кулачки давят на клапаны, управляя их открытием. Распределительный вал вращается, поэтому кулачки кулачка при вращении создают боковую силу. Если бы эта боковая сила действовала на тонкий шток клапана, это вызвало бы изгиб и деформацию. Чтобы избежать этого, между наконечником штока клапана и кулачком устанавливается цилиндрическая прокладка, называемая кулачковым подъемником (также кулачковым толкателем, толкателем или подъемником). Толкатели используются по нескольким причинам, но главная из них заключается в том, чтобы гарантировать, что сила, действующая на шток клапана, просто толкает его вниз, а не действует вбок. Более широкая плоская поверхность толкателя позволяет кулачку кулачка скользить легче.

Клапанный зазор (зазор)

В закрытом состоянии торец клапана должен плотно прилегать к седлу. Для этого между толкателем и кулачком кулачка поддерживается небольшой зазор. Важно, чтобы этот зазор был точным, слишком маленький зазор и есть риск того, что клапан не сядет должным образом. Слишком много, и будет лишний шум от клапанного механизма, поскольку части гремят друг о друга.

[График клапанного зазора]

Клапанный зазор фактически срезает нижний профиль кулачка, самый первый участок от закрытия клапана до начала открытия.

Сроки передач

Распределительный вал приводится в движение зубчатой ​​шестерней, которая получает привод через зубчатый ремень или цепь от коленчатого вала. Четырехтактный цикл требует двух оборотов коленчатого вала для полного цикла, поэтому распределительный вал приводится в движение с половиной скорости коленчатого вала. То есть коленчатый вал вращается дважды за каждый один оборот распределительного вала.

Поскольку распределительный вал кодирует весь четырехтактный цикл для всех цилиндров, можно определить положение двигателя в цикле по положению распределительного вала. А датчик положения распредвала (также называется датчик угла поворота распределительного вала ) используется для считывания этой информации, и данные потребляются компьютером управления двигателем, а затем используются для определения времени других операций, таких как впрыск топлива и зажигание. Датчик положения распредвала — самый важный датчик в системе управления двигателем — его выход из строя почти гарантирует, что двигатель вообще не заведется — потому что компьютер не будет знать, какие цилиндры нуждаются в искре или топливе в данный момент.

Обновления

Установка распределительного вала с другим профилем может изменить характеристики двигателя. Распредвалы для двигателей, которые популярны для модификации, будут доступны в различных профилях. В зависимости от их назначения они могут повышать производительность на высоких скоростях за счет более длительного удержания клапанов открытыми или уменьшать подъем клапана для увеличения крутящего момента на низких скоростях.

ПРИМЕЧАНИЯ:

Профиль кулачка

Camshaft Selection and Design

Симметричный — разные наклоны на стороне открытия и закрытия распределительного вала.

Агрессивный — быстро открывает клапаны.

Остроконечный — Высокий подъем.

Асимметричный клапан будет иметь более крутую рампу для быстрого открытия клапана и более плавную сторону закрытия, чтобы смягчить клапан при закрытии.

Распределительные валы могут изменить звук двигателя — увеличенная продолжительность выхлопа усиливает рычание выхлопа.

Подъем

Продолжительность

Центр лепестка

Перекрытие

Подъем клапана по сравнению с подъемом кулачка зависит от передаточного отношения коромысла.

Более высокая продолжительность лучше при высоких оборотах, когда требуется больше времени для поступления газов в цилиндр и из него. При низких оборотах для этого есть время, поэтому большая продолжительность приведет к снижению давления прокачки. Руководство по распределительным валам

Performance Car — стоит ли обновлять?

Что такое распредвалы высокопроизводительных автомобилей? И стоит ли обновлять свой? Узнайте об этом и многом другом в нашем руководстве по производительным камерам.

Если у вас нет автомобиля с роторным двигателем, вы можете быть уверены, что распределительные валы повлияют на вас. У вашего автомобиля может быть один или даже четыре, но независимо от их количества они являются жизненно важной частью производительности вашего двигателя.

Распределительные валы — чрезвычайно сложная тема, которая граничит с физикой высшего уровня, если вы углубитесь в нее, но даже на базовом уровне они, вероятно, являются наиболее неправильно понятой темой в британском тюнинге, что приводит к очень распространенным и довольно серьезным ошибкам при выборе распредвалов. для вашего двигателя.

Эта функция должна дать вам лучшее представление о производительности распределительных валов автомобиля и о том, что хорошо для вашего двигателя.

Что такое автомобильные распределительные валы и для чего они нужны?

На самом базовом уровне распределительные валы представляют собой цилиндрические металлические стержни в поршневых двигателях с выступающими из них кулачками. Их работа — открывать и закрывать впускные и выпускные клапаны в нужное время в нужный момент.

Количество, продолжительность времени и точка, в которой кулачки открывают клапаны, играют большую роль в определении того, какую мощность и крутящий момент развивает двигатель, в каком диапазоне оборотов он это делает и будет ли двигатель вообще работать вообще. Как вы можете себе представить, при правильных изменениях замена распределительного вала может серьезно улучшить производительность. Однако ошибка может иметь катастрофические последствия не только для производительности, но и для надежности.

Зачем мне распредвалы мощных автомобилей?

Что бы вы ни делали, не спешите сразу же менять камеры, так как замена камер не всегда хороша! Вы должны быть уверены, что это улучшит вашу машину, прежде чем вы это сделаете, поскольку мы видели некоторые замены, которые снизили огромное количество мощности. Дело в том, что распредвалы высокопроизводительных автомобилей обычно удаляют производительность где-то в диапазоне оборотов, чтобы добавить ее в другом, и как только вы добавите в смесь принудительную индукцию, все может стать еще сложнее.

Ни на секунду не думайте, что чем больше распредвал вы выберете, тем быстрее будет ваша машина, даже если она выдает более высокие показатели пиковой мощности, поскольку это часто не так. С завода кулачки автомобиля, как правило, очень мягкие и обычно изготавливаются таким образом для экономии, надежности и, прежде всего, управляемости. Это означает, что почти всегда есть возможности для улучшения, но при умеренных характеристиках двигателя, особенно на двигателях с турбонаддувом, эти стандартные распредвалы часто могут быть лучшим выбором.

Количество и расположение распредвалов 

Не сильно влияет на производительность, но разные двигатели имеют разное положение распредвалов, а также их разное количество. Подавляющее большинство современных двигателей имеют четыре клапана на цилиндр, и они обычно имеют отдельные кулачки для впускных и выпускных клапанов. Итак, двойные распредвалы на прямолинейных двигателях и четыре распредвала на V-образных и плоских двигателях.

Многие старые двигатели имеют два клапана на цилиндр и один кулачок, управляющий всеми клапанами. Эти двигатели встречаются все реже, но все еще производятся сегодня, в первую очередь потрясающие двигатели LS, используемые в Corvettes, VXR8 и так далее. В двигателях LS, как и во многих более старых двигателях, распределительный вал также установлен в блоке, но в подавляющем большинстве двигателей теперь распределительные валы установлены в верхней части двигателя, в головке.

Чтобы немного усложнить ситуацию, некоторые двигатели — чаще всего от Honda — имеют один распредвал, управляющий всеми 16 клапанами, а есть двигатели (в частности, несколько старых моделей Ford и Fiat) с двумя распредвалами, но только с восемью клапанами. Некоторые двигатели могут иметь три или пять клапанов на цилиндр. Но в целом двигатели, как правило, либо с одним распредвалом и двумя клапанами на цилиндр, либо с двумя распредвалами и с четырьмя клапанами на цилиндр.

Сколько слишком много? Руководство по распределительным валам высокопроизводительных автомобилей

Это давняя проблема с заменой кулачков, потому что, как упоминалось ранее, то, что кулачок дает в одной области диапазона оборотов, он обычно забирает в другой. В зависимости от того, насколько он подходит для остальной части спецификации двигателя, он может дать больше, чем отнять, или произвести гораздо меньше, чем отнять. Будь то N / A или принудительная индукция, работа со слишком большим кулачком без того, чтобы остальная часть двигателя была приспособлена для выдачи мощности на аналогичных оборотах, часто дает очень небольшое увеличение мощности на верхнем уровне за счет огромных потерь на низких оборотах. В целом машина будет ехать медленнее.

Очень дикие кулачки обычно уменьшают диапазон мощности, независимо от спецификации, у гоночных автомобилей диапазон мощности часто составляет около 2000 об/мин, прямо в верхней части диапазона оборотов. Мало того, что это может затруднить быстрое вождение автомобиля по дороге, но, если ваша передача не является правильной, вы можете фактически выпадать из диапазона мощности каждый раз, когда вы переключаете передачу, что замедлит ускорение независимо от значения пиковой мощности. является.

Камеры часто называют спецификациями «Fast road» и «Race», и это не зря. Хотя это может дать вам еще несколько пиковых лошадиных сил, гоночная камера не доставляет особого удовольствия на дороге и на самом деле может замедлить вас в целом.

Какие распредвалы подходят для моей машины?

Кулачки предназначены для подачи воздуха в двигатель и из него, но в зависимости от того, как ваш двигатель получает воздух в первую очередь, может измениться, какие кулачки вам подходят. Все двигатели разные — как и мнения людей о том, что слишком дико — и вы всегда должны исследовать влияние различных кулачков в выбранном вами двигателе, прежде чем принимать окончательное решение. Теперь вы были предупреждены, вот основное руководство…

Двигатели без наддува 

Поскольку воздух не подается в ваш автомобиль, у вас нет другого выбора, кроме как использовать довольно дикие кулачки и, к сожалению, жить с меньшим и более высоким диапазоном мощности при увеличении мощности. Как далеко вы хотите зайти, зависит от вас, но часто кулачки с углом поворота до 280-290 градусов дают существенное увеличение мощности, наряду с соответствующими вспомогательными изменениями, при этом сохраняя приемлемое управление на дороге.

Двигатели с турбонаддувом

В этих двигателях, даже с завода, распредвалы намного мягче, чем у их безнаддувных аналогов, потому что воздух в них подается принудительно, а это означает, что им не нужно жертвовать такой большой низкой мощностью, используя особенно дикие распредвалы. Для максимального выигрыша при сохранении управляемости рекомендуется использовать кулачки с большой подъемной силой, но с малой продолжительностью работы, и они часто продаются как «турбо-кулачки». Кулачки с большим сроком действия имеют двойной недостаток на двигателях с турбонаддувом, потому что низкая потеря мощности, которую вы получаете на всех двигателях, обычно усугубляется более медленной катушкой турбо, поэтому вы должны быть осторожны, как далеко вы идете.

С вашим средним двигателем с четырьмя клапанами на цилиндр вы обычно можете получить более 200 л.с. на литр на насосном топливе с относительно мягкими кулачками продолжительностью около 260, что делает автомобиль послушным и отзывчивым на низких оборотах. На гоночных турбодвигателях с высоким наддувом мы видели около 400 л.с. на литр с такими же мягкими распредвалами. Это не значит, что более дикие кулачки бесполезны, потому что, если вы строите двигатель для максимальной мощности или максимальной скорости, то сверхдлинные кулачки, очень похожие на двигатель N/A, дадут вам мощность при гораздо меньшем наддуве; хотя и за счет большого крутящего момента и низкой мощности.

Еще одна распространенная уловка на турбодвигателях — неравные кулачки, где впускной кулачок, например, 265 продолжительность, а выпускной кулачок стандартный, или впускной 285 продолжительность, но выпускной более мягкий 265. Это, как упоминалось ранее в секции неравных кулачков — это хороший способ увеличить мощность, позволяя турбонагнетателю нагнетать больше воздуха без потери слишком большой низкой мощности.

Перекрытие является спорным вопросом для автомобилей с турбонаддувом и часто может зависеть от предпочтений тюнера и характеристик двигателя. В то время как перекрытие приводит к тому, что топливно-воздушная смесь все еще сгорает, когда она выходит в турбонаддув и потенциально помогает золотнику, если у двигателя противодавление больше, чем давление наддува, эффект часто бывает обратным, и производительность снижается с очень небольшим приростом в любом месте.

Двигатели с наддувом

Двигатели с наддувом очень похожи на двигатели с турбонаддувом в отношении выбора кулачка, за исключением одного фактора: перекрытия. За исключением нескольких приложений с максимальным усилием только на высоких оборотах, перекрытие ничего не сделает для двигателя с наддувом, кроме значительного снижения его производительности в некоторых частях, если не во всем диапазоне оборотов.

Причина в том, что сжатый воздух на входе и топливо, которое добавляется вместе с ним, просто выбрасывались бы из выхлопной трубы, увеличивая выбросы, температуру выхлопа и противодавление, но в то же время тратя впустую огромное количество энергии.

Двигатели VTEC 

Благодаря тому, что в двигателях VTEC используется один профиль кулачка для работы на низких оборотах, а другой — на высоких, дикие кулачки меньше влияют на управляемость в автомобиле, оборудованном VTEC, чем в других двигателях. . К сожалению, Хонда установила дикие кулачки в стандартную комплектацию своих двигателей VTEC, как в EP3 и FN2 Civic Type R, и, в большинстве ситуаций, более дикие распредвалы сделали бы машину неуправляемой. Однако на более мягких двигателях VTEC это дает прекрасную возможность увеличить максимальную мощность без ущерба для управляемости.

Двигатель с распределительным валом: функции, проблемы и осмотр

Распределительный вал был ключевым компонентом двигателей внутреннего сгорания с начала 1900-х годов, пережив и пережив множество технологических достижений в автомобильной промышленности. Он играет решающую роль в управлении процессами впуска, сжатия, зажигания и выхлопа двигателя.

• 1 Что такое распределительный вал? Почему это важно?
• 2 Типы механизмов привода распредвала:
• 3 Датчики положения распредвала
• 4 Симптомы поломки датчика положения
• 5 Причины выхода из строя распредвала
• 6 Как проверить датчик распредвала и положения

Что такое распредвал? Почему это важно?

Распределительный вал представляет собой вращающийся вал, проходящий вдоль ряда цилиндров и состоящий из каплевидных кулачков, подшипников и опорных шеек. Его основная функция заключается в открытии и закрытии клапанов впускного и выпускного цилиндров в определенное время в течение определенного времени во время работы двигателя. Каждый ряд цилиндров имеет свой собственный распределительный вал, и они приводятся в движение шестернями или цепью ГРМ в коленчатом валу. Время компонента напрямую влияет на диапазон оборотов двигателя. Подъем распределительного вала (подъем клапана) также влияет на выходную мощность, поскольку более высокий подъем позволяет большему количеству воздуха проходить через цилиндры.

Типы механизмов привода распределительных валов:

 Три лучшие конструкции распределительных валов: 

• Одинарный верхний распредвал (SOHC) — Один распределительный вал на ряд цилиндров. Эти механизмы были особенно популярны в 60-х и 70-х годах. Достоинства: надежны, дешевы в обслуживании, легкие. Недостатки: двигатели шумные, настройка клапанов ограничена, диапазон оборотов ограничен.
• Двойной верхний распредвал (DOHC) — Два распределительных вала на ряд цилиндров. В большинстве современных автомобилей используются механизмы DOHC. Преимущества: эти двигатели имеют более высокую мощность, работают тише и позволяют автовладельцам отдельно настраивать фазы газораспределения впускных и выпускных клапанов, повышая эффективность. Недостатки: они дороже, сложнее в обслуживании, тяжелее.
  
• Верхний клапан (OHV/толкатель) — Как и в двигателях с верхним расположением распредвалов, клапаны расположены в головке блока цилиндров, однако распределительный вал установлен внутри блока цилиндров. Они включают в себя длинные стержни, которые достигают головы, чтобы двигать коромысла и приводить в действие клапаны. Преимущества: эти механизмы часто более компактны, дешевле в производстве, а некоторые из них имеют лучший крутящий момент на низких оборотах, чем механизмы OHC. Недостатки: меньший контроль фаз газораспределения, ограниченное количество клапанов на цилиндр и более тяжелый клапанный механизм.

Материал : Эти компоненты обычно изготавливаются из стали или чугуна.

Датчики положения распределительных валов

При рассмотрении функций этого компонента важную роль играют датчики положения распределительных валов. Эти датчики собирают информацию о точном положении и скорости вращения коленчатого вала, а затем передают эту информацию в блок управления двигателем (ECU) в режиме реального времени. ЭБУ требует эту информацию, чтобы регулировать синхронизацию процессов зажигания и впрыска топлива. Они работают вместе с датчиками коленчатого вала, чтобы обеспечить всесторонний обзор систем работы двигателя. ЭБУ также может быть изменен для оптимизации этих процессов — это известно как «чип-тюнинг».

Признаки поломки датчика положения

• ! Горит лампочка «Проверьте двигатель»
  
• ! Проблемы с запуском
• ! Рывки и остановки
• ! Проблемы с переключением передач
• ! Низкая эффективность использования топлива

Причины выхода из строя распределительного вала

Если распределительный вал вашего автомобиля перестает работать должным образом, это может серьезно повредить двигатель, и вы даже не сможете его запустить. Вы также можете услышать необычные или громкие звуки из-под капота.

 5 распространенных причин отказа распределительного вала: 

1. Недостаточная смазка/использование неправильной смазки . Компоненты распределительного вала и клапанного механизма нуждаются в смазке для правильной работы, особенно кулачки кулачка. Убедитесь, что на компоненты нанесена подходящая молибденовая паста или масло в соответствии с рекомендациями производителя автомобиля для предотвращения износа.
2. Износ кулачка . Если кулачки изношены или сплющены, это приводит к уменьшению подъемной силы, и клапаны могут вообще не открываться, когда двигатель работает на низких оборотах или на холостом ходу. Двигатель также может начать глохнуть на высоких скоростях.
3. Неправильная процедура обкатки . Например, если двигатель чрезмерно проворачивался или слишком долго оставался бездействующим перед первоначальным запуском, это может привести к повреждению. В период обкатки обороты двигателя должны быть достаточно высокими.
4. Давление пружины клапана слишком высокое или слишком низкое . Следите за своевременной заменой пружин и за тем, чтобы новые пружины соответствовали спецификациям автомобиля.
5. Механические помехи . Общие механические проблемы включают заедание витка пружины и недостаточный зазор между клапанами и поршнями, а также между прорезями и шпильками коромысел.
6. Загрязненное масло/плохое качество масла . Владельцы автомобилей могут подумать о замене моторного масла или использовании продуктов для промывки двигателя, чтобы избавиться от масляных загрязнений и скопления шлама.

Важно тщательно проверить компоненты кулачка на наличие износа, трещин и других признаков повреждения, прежде чем решать, как ремонтировать компонент. Если повреждение обширное, может быть более практичным заменить весь распределительный вал.

Как проверить датчики распредвала и положения

 Распределительный вал: 

• i Проверьте трубку подачи масла на наличие засоров.
• i Очистите и осмотрите кулачковые подшипники на наличие царапин и износа.
• i Очистите и осмотрите выступы кулачка на наличие повреждений.
• i Проверьте вал на наличие трещин.
• i Измерьте подъем кулачка: это можно сделать с помощью цифрового штангенциркуля. Во-первых, вам нужно измерить диаметр окружности основания кулачка. Затем вам нужно будет измерить самый большой диаметр, известный как базовая окружность и подъем лепестка. Затем вы можете рассчитать подъем кулачка, вычитая диаметр базовой окружности из значения подъема основания и кулачка.

 Датчики: 

• i Проверьте провода на наличие повреждений или ослабленных проводов.
• i Проверьте датчик на предмет повреждений.
• i Снимите его и проверьте тормозное колесо на наличие повреждений.
• i Проверьте напряжение и сопротивление мультиметром – этот метод зависит от типа датчика положения коленчатого вала (индуктивный или на эффекте Холла).