Распредвал из чего состоит: Распредвал двигателя

Распредвал двигателя

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) для большинства автолюбителей являются механизмом сложным и не совсем понятным. Однако, ДВС это последовательно выстроенная система в понимании работы которой нет ничего сложного. В основе ДВС заключен механизм газораспределения. Рассмотрим его элементы его составляющие, а также принцип работы этих элементов. Работа любого двигателя состоит из циклов.

От правильной цикличности работы двигателя зависит, как он будет работать. Функция газораспределительного механизма состоит в соблюдении правильной цикличности открытия и закрытия клапанов, впускающих рабочую горючую смесь в камеру сгорания двигателя и выпускающих отработанные газы.

 

Основными элементами, из которых состоит распределительный вал являются его кулачки и опорная стойка. Опорная стойка распредвала – это его основа, а кулачки рабочие элементы. Благодаря кулачкам происходит открытие клапанов тогда когда это необходимо.

Распределительный вал двигателя – элемент на котором построен газораспределительный механизм в целом. В зависимости от типа двигателя располагаться распредвал может как в блоке цилиндров, так и в головке блока цилиндров (ГБЦ). Распределительный вал находится в постоянном движении. Двигается распределительный вал благодаря соединению с коленчатым валом. Соединение это может осуществляться с помощью цепи или же с помощью ременной передачи. Коленчатый вал приводимый в движение поршнями приводит в движение распредвал, который двигает клапана, обслуживающие движение поршней. Так как современные двигатели снабжаются большим количеством клапанов на цилиндр, агрегаты с двумя и более распределительными валами не такая уж и редкость. В любом случае для снижения нагрузок на распредвал, его или их, располагают как можно ближе к клапанам.

Пожалуй, самой распространенной схемой расположения распределительных валов является V-образная схема.

Распределительный вал абсолютно обязательная деталь как для инжекторного, так и для карбюраторного двигателя. В связи с особенностями развития ДВС различных типов, датчик положения распределительного вала первым был опробован на карбюраторном двигателе.

Чтобы обеспечить четкую работу двигателя работа распредвала и коленвала должна быть строго синхронизирована. Для этого на шестеренках и звездочках механизма ГРМ, а также на коленчатом валу (обычно со стороны маховика) существуют спец. Метки, сопоставив которые с метками на корпусе двигателя можно быть уверенным в том, что распредвал и коленвал находятся в правильном положении относительно друг друга.

 

Датчик положения распредвала, или датчик Холла, призван оптимизировать положение распределительного вала относительно коленчатого используя для этого магнитное поле. Достигая нужного положения распределительный вал меняет магнитное поле, это дает данные для блока управления двигателя, который рассчитывает необходимую частоту впрыска топлива в камеру сгорания.

 

В случае выхода из строя датчика Холла, блок управления двигателем переключает впрыск рабочей смеси с фазированного на парно-параллельный. Такой режим работы мотора снижает его мощность и увеличивает расход топлива служа лишь для того, чтобы добраться для СТО и устранить неисправность.

Некоторые причины, по которым датчик Холла выходит из строя:

• Износ зубчатого диска;
• Неправильное положение в следствии поломки креплений;
• Износ датчика приведших к возникновению короткого замыкания;
• Двигатель подвергся перегреву.

Для того, чтобы новый датчик работал стабильно, перед заменой необходимо понять причину выхода из строя старого. Эксплуатация автомобиля с неисправным датчиком, может привести к еще более серьезным неисправностям.

Наглядно посмотреть, принцип работы датчика Холла можно на следующем видео:

 

 

Устройство и принцип работы распредвала

Устройство и принцип работы распредвала

Двигатель автомобиля представляет собой сложнейший механизм, одним из важнейших элементов которого является распределительный вал, входящий в состав ГРМ. От точной и бесперебойной работы распределительного вала во многом зависит нормальная работа двигателя.

Одну из самых важных функций в работе двигателя автомобиля выполняет распределительный вал, который является составной частью газораспределительного механизма (ГРМ). Распредвал обеспечивает впуск-выпуск тактов работы двигателя.

В зависимости от того, каково устройство двигателя, газораспределительный механизм может иметь нижнее или верхнее расположение клапанов. На сегодняшний день чаще встречаются ГРМ с верхним расположением клапанов. Такая конструкция позволяет ускорить и облегчить процесс обслуживания, включающий регулировку и ремонт распределительного вала, для которого потребуются запчасти на распредвал.

Устройство распределительного вала

С конструктивной точки зрения распределительный вал двигателя связан с коленвалом, что обеспечивается благодаря наличию цепи и ремня. Цепь или ремень распределительного вала надеваются на звездочку коленчатого вала или на шкив распредвала. Такой шкив распредвала, как разрезная шестерня, считается наиболее практичным и эффективным вариантом, поэтому достаточно часто используется для тюнинга двигателей с целью увеличения их мощности.

Подшипники, внутри которых происходит вращение опорных шеек распредвала, располагаются на головке блока цилиндров. Если крепления шеек выходят из строя, для их ремонта используют ремонтные вкладыши распределительного вала.

Для того чтобы избежать осевого люфта, в конструкцию распределительного вала входят специальные фиксаторы. Непосредственно по оси вала проходит сквозное отверстие, предназначенное для смазки трущихся деталей. Это отверстие закрывается сзади при помощи специальной заглушки распределительного вала.

Важнейшей составной частью распредвала являются кулачки, количество которых указывает на количество впускных-выпускных клапанов. Кулачки отвечают за выполнение основной функции распределительного вала — регулирование фаз газораспределения двигателя и регулирование порядка работы цилиндров.

Каждый клапан оснащен кулачком. Кулачок набегает на толкатель, способствуя открыванию клапана. После того, как кулачок сходит с толкателя, мощная возвратная пружина обеспечивает закрывание клапана.

Кулачки распределительного вала находятся между опорными шейками. Газораспределительную фазу распредвала, зависящую от числа оборотов двигателя и от конструкции впускных-выпускных клапанов, определяют опытным путем. Подобные данные для конкретной модели двигателя можно найти в специальных таблицах и диаграммах, которые специально составляет производитель.

Как работает распределительный вал?

Конструктивно распредвал располагается в развале блока цилиндров. Зубчатая или цепная передача коленвала приводит в действие распредвал. Когда распределительный вал вращается, кулачки оказывают воздействие на работу клапанов. Данный процесс будет происходить правильно только в случае строгого соответствия с порядком работы цилиндров двигателя и с фазами газораспределения.

Для того чтобы были установлены соответствующие фазы газораспределения, на приводной шкив или на распределительные шестерни наносятся специальные установочные метки. Кроме этого, необходимо, чтобы кулачки распределительного вала и кривошипы коленчатого вала находились в строго определенном положении по отношению друг к другу.

Когда установка производится по меткам, удается достичь соблюдения правильной последовательности тактов — порядка работы цилиндров двигателя, который, в свою очередь, зависит от расположения самих цилиндров, а также от особенности конструкции коленчатого и распределительного валов.

Рабочий цикл двигателя

Рабочим циклом двигателя называется период, за время которого впускной и выпускной клапаны открываются по одному разу. Как правило, период проходит за два оборота коленвала. За это время распределительный вал, шестерня которого имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня коленчатого вала, делает один оборот.

Количество распределительных валов в двигателе

На количество распредвалов непосредственно влияет конфигурация двигателя. Двигатели, которые отличаются рядной конфигурацией, а также имеют одну пару клапанов на цилиндр, оснащаются одним распределительным валом. Если для каждого цилиндра предусмотрено по четыре клапана, двигатель оборудуется двумя распредвалами.

Двигатели оппозитные и V-образные отличаются наличием одного распредвала в развале либо имеют два распределительных вала, каждый из которых находится в головке блока. Бывают и исключения из общепринятых правил, связанные в первую очередь с конструктивными особенностями двигателя.

Другие статьи

#Бачок ГЦС

Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления

14. 10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Все про розподільчий вал двигуна

Конструкція розподільчого вала змінюється за формою, але залишається незмінною за своєю суттю. Незалежно від того, які модифікації з ним відбуваються, розподільчий вал залишається незмінною деталлю двигунів внутрішнього згоряння.

 

Функції розподільчого вала

В ДВЗ розподільчий вал відповідає за відкриття і закриття впускних і випускних клапанів, тобто за газорозподіл безпосередньо в камері згоряння двигуна. Від особливостей конструкції мотора і самого розподільчого вала, а також коректного налаштування ГРМ, залежить ефективність роботи двигуна: потужність, динаміка, ККД. Еволюція двигунів тягне за собою і деякі зміни в формі і функціях розподільчого вал: створюються системи, що підлаштовують газорозподіл під частоту обертів, встановлюються вали на впуск і випуск окремо, і, звичайно, змінюються матеріали і способи обробки металів.

 

Конструкція розподільчого вала

В більшості випадків розподільчий вал виточується з суцільного металевого циліндра, і тільки деякі виробники встановлюють накладки з кулачками на вісь, створюючи не суцільну, а збірну конструкцію (наприклад, розподільчий вал на Audi Valvelift System (AVS), на якому кулачки переміщуються на вісі розподільчого вала). Але наразі в більшості автомобілів використовуються суцільнолиті конструкції розподільчих валів, виготовлені з чавуну або зносостійких шарів стали. Додаткову твердість готові вали отримують в результаті загартування: азотування, лазерної обробки, відбілювання і т. д.

Основними конструктивними елементами розподільчого вала є кулачки, які відкривають клапани безпосередньо або через штовхачі. Опорні елементи (шийки) встановлюються в підшипники ковзання (вкладки), на яких розподільчий вал обертається завдяки ефекту оливного клина з мінімальним тертям.

При обертанні вала кулачки в строгій черговості відкривають клапани (як правило, на один клапан – один кулачок, хоч є й інші варіанти конструкції), а закриття їх відбувається за рахунок пружин.

Принцип роботи розподільчого вала

Особливу увагу конструктори приділяють формі і розмірам кулачків, адже саме від їх параметрів залежить, на яку висоту і на який час відкриються клапани, а значить, наскільки ефективно буде подаватися повітря і відводитися вихлопні гази.

Існує закономірність: чим довше відкритий клапан, тим більше повітря надходить в камеру згоряння, а значить, можна подати більше палива. З іншого боку, занадто тривале відкриття клапана загрожує «поцілунком» між ним і поршнем. Це протиріччя і намагаються всіма силами вирішити інженери.

Для спортивних двигунів розроблені спеціальні розподільчі вали, зі зміненою геометрією кулачка, що на більш тривалий термін відкриває клапан. Така конструкція дозволяє мотору розвивати максимальну потужність, що і потрібно для автогонок. Однак при цьому на порядок зростає споживання палива навіть на холостому ходу, що абсолютно не підходить для щоденного використання машини.

Порівняння профілю кулачків звичайного (зліва)
і спортивного (праворуч) розподільчих валів

Швидкість обертання розподільчого вала в два рази менше, ніж у колінчастого вала: за один повний такт двигуна колінчастий вал робить два повних оберти, але кожен з клапанів повинен відкритися тільки один раз (на такті стиснення і робочому такті обидва клапана закриті). Для синхронізації швидкості обертання коленвала і ГРМ використовується ремінна або ланцюгова передача (зубчастий ремінь або ланцюг ГРМ), і найдосконалішим на сьогоднішній день варіантом є розрізна шестерня, зафіксована на одному кінці розподільчого вала, на яку передається обертання від двигуна. Конструкція шестерні для ременя і ланцюга відрізняється.

Розрізна шестерня для ланцюгового (зліва)
і ремінного (праворуч) приводу

 

Тонкощі конструкції

Від висоти і профілю кулачків залежить глибина і тривалість відкривання клапана.

На малюнку видно, що кулачок С більше за висотою, ніж інші, D має тоншу вісь і за рахунок цього опускає клапан нижче, а з Е клапан найдовше протримається у відкритому положенні (тільки теоретично, на практиці такий профіль кулачків не використовується ).

На розподільчих валах, незалежно, встановлений він один на впуск і випуск, або на різні клапани ставляться окремі вали, передбачена так звана фаза перекриття: момент, коли випускний клапан ще не закрився, а впускний вже відкривається. Конструктори називають це продувкою: потік відпрацьованих газів, виходячи, створює додаткове розрідження, що полегшує надходження повітря в камеру згоряння. Чим менший кут перекриття (приблизно від 15 градусів), тим економічніший мотор і краще прийомистість на низьких обертах. І навпаки, чим довше обидва клапана залишаються відкритими одночасно, тим краще прийомистість мотора на високих обертах, але втрачається економія палива і екологічні норми.

Схема побудови фаз на розподільчий вал

 

Типи розміщення розподільчого вала в двигуні

В конструкції двигуна може бути присутнім один, два або чотири розподільчі вали, залежно від компонування циліндрів і кількості клапанів.

При лінійному розташуванні і 2-3 клапанами на циліндр встановлюється один розподільчий вал, що керує і впуском, і випуском (система SOHC).

При 4 клапанах на циліндр ставиться 1 або 2 розподільчі вали (система DOHC – окремі вали на впуск і випуск).

Для V-образних або опозитних двигунів розподільчий вал встановлюється на кожен з блоків циліндрів окремо (один загальний на ряд або по два на ряд), або один загальний розподільчий вал на всі циліндри (ставиться по центру, в розвалі двигуна). Конструктори вважають за краще розділяти впускні і випускні вали, щоб зменшити навантаження на них і складність конструкції.

Як правило, впускний і випускний розподільчий вал майже не відрізняються: однакова довжина і діаметр вала, однакова висота і профіль кулачків. Різниця може полягати в конструкції крайніх опорних шийок і приводних шківів.

На один з розподільчих валів встановлюється датчик положення, для якого виділяється окреме посадкове місце.

Розташування розподільчого вала щодо клапанів може відрізнятися в різних конструкціях двигунів. У старих або малопотужних моторах вал встановлюють збоку від клапанів, поєднуючи їх з кулачками через рокери (Т-образні коромисла) і штанги. Така система називається бічним або нижнім розташуванням розподільчого вала «Cam-in-Block». Їх перевага в більш простій системі змащування (найчастіше розподільчий вал встановлюється прямо в картері), а недолік – в складній доступності для заміни.

Мотори більш пізніх конструкцій робилися з розподільчими валами безпосередньо над клапанами, що полегшує обслуговування і ремонт. Таке розташування, коли кулачки вала тиснуть безпосередньо на штовхачі, називають верхнім або «Cam-in-Head». Змащувати верхній розподільчий вал дещо складніше: система подачі оливи повинна працювати безперебійно, в тому числі це стосується оливних каналів і отворів в самому розподільчому валі.

 

Трохи про моторну оливу

Довга і безперебійна робота ГРМ, і в тому числі розподільчого вала, безпосередньо залежить від якості оливи. Подача оливи на підшипники ковзання (ліжку і вкладиші распредвала), а також на поверхню кулачків, повинна бути безперебійною. Отвори всередині розподільчого вала, призначені для подачі оливи до пар тертя, досить тонкі і розраховані на моторну оливу певної в’язкості і якості. Несвоєчасна заміна або неправильний підбір оливи приводять до засмічення каналів, після чого тертя розподільчого вала відбувається не по шару рідини (гідродинамічне планування), а по поверхні метал-метал. Підсумок цього процесу сумний, але передбачуваний: швидке зношення кулачків (іноді до стану ідеальної окружності) і штовхачів, а також шийок і вкладок призводить до збоїв в роботі двигуна. Від надмірного тертя розподільчий вал може зламатися, а це вже загрожує не тільки його заміною, але і капремонтом двигуна. Особливість конструкції розподільчого вала в тому, що навіть мінімальне спрацьовування призводить до його вібрації і остаточного виходу з ладу. У більшості випадків основною причиною ремонту розподільчих валів є саме неякісна олива, несвоєчасна її заміна або невідповідна в’язкість. При нормальному ТО ресурс розподільчого вала буде настільки ж тривалим, як і ресурс самого двигуна.

 

Інші причини несправності розподільчого вала

Крім оливного голодування, причинами поломок може стати перегрів, від якого метал «веде», природне зношення (рано чи пізно все зношується, як не старайся), поломки суміжних деталей (шків, ланцюг або ремінь ГРМ), а також спочатку низька якість розподільчого вала (поганий метал, неточне виготовлення). Ознаки можна визначити візуально або навіть на слух: характерним симптомом несправності саме розподільчого вала буде стукіт при запуску холодного двигуна (на початку проблеми стукіт пропадає, коли мотор прогріється, а з погіршенням ситуації двигун буде стукати постійно).

Спрацьовані елементи і задираки на шиях, підшипниках, сальниках або кулачках – однозначний сигнал для заміни деталі.

Неякісний розподільчий вал може викривлятись (деформація, як правило, визначається не візуально, а тільки на спеціальному обладнанні) через прогинання опорних шийок. Для легкових автомобілів допустима ступінь викривлення розподільчого вала становить 0,05 мм, якщо більше – посилюється вібрація, виходять з ладу суміжні вузли двигуна.

В разі неправильного встановлення вала, а також некоректної збірки двигуна (недотягнуті кріпильні болти ГБЦ, розподільчого вала, шківів і шестерень) з’являється вібрація під час роботи. Вал зриває кріплення, після чого двигун в більшості випадків відправляється на капремонт. На самому розподільчому валі можуть з’явитися тріщини, а пази під штифти розбиваються під навантаженням.

Ремонт розподільчого вала проводити недоцільно: ніяке шліфування або напилення не поверне його якість. У разі виходу з ладу деталь просто замінюють на нову, попутно встановлюючи нові кріпильні болти і перевіряючи ланцюг або ремінь ГРМ.

 

Що буде далі? Еволюція ГРМ

Технології не стоять на місці, і сьогодні можна вже говорити про те, як зміниться робота газорозподільного механізму і зокрема розподільчого вала. Основні напрямки роботи конструкторів – підвищення економічності двигунів, зменшення шкідливих викидів і збільшення віддачі потужності як на високих, так і на низьких обертах. Для цієї мети розроблено кілька концептів, в яких або використовується змінений розподільчий вал, або не використовується взагалі.

Умовно можна виділити кілька основних напрямків роботи:

• зміни в роботі розподільчого вала: установка додаткових кулачків, проворот розподільчого вала для збільшення кута перекриття і т.д.;
• використання інших систем управління відкриттям клапанів: електронне управління, магнітні або пневматичні штовхачі;
• двигуни без клапанного механізму.

Концерн Honda запропонував кілька варіантів поліпшення розподільчого вала. Наприклад, це система DOHC i-VTEC, в якій підйомом клапанів керують кулачки з низьким профілем (на малих обертах) або з високим профілем (на режимі 5800 об / хв).

 

Дуже схожий принцип використаний в моторах Mitsubishi Pajero IV – система газорозподілу MIVEC, що управляє висотою і тривалістю відкриття клапанів.

Другий варіант управління впуском – система VTEC-E від Honda, при якій на малих обертах відкривається тільки один впускний клапан, а на великих – обидва. Це вдалося реалізувати за допомогою системи VTC, при якій розподільчий вал провертається щодо своєї нульової точки під тиском оливи.

Схожий спосіб управління впуском створив і концерн Volkswagen: блок з кулачками кріпиться на валу за допомогою шліцевого з’єднання, і під дією керуючого механізму може зміщуватися щодо поздовжньої осі. Таким чином, над клапанами розташовуються кулачки або з низьким, або з високим профілем, залежно від режиму роботи двигуна.

Розробка Volkswagen відкриває широкі можливості: за допомогою такого підходу можна управляти системою газорозподілу в великому діапазоні, в тому числі підключати або відключати циліндри при необхідності.

Інший варіант запропонувала шведська компанія Koenigsegg: управляти роботою клапанів за допомогою пневматичних механізмів, а не розподільчого вала, що в теорії може дати надбавку потужності до 30% і збільшення крутного моменту до 20 тис. об./хв. У 2015 році компанія представила і реалізацію цього принципу: автомобіль Regera з гібридним двигуном потужністю 1500 к.с. Наскільки успішною буде ця розробка, покаже тільки час.

Двигуни без клапанів – теж можливо! Це довели в компанії EcoMotors, яку очолює Петер Хофбауер, колишній моторист концерну Volkswagen. У компанії розроблений двоциліндровий опозитний двигун, що перевершує за своєю потужністю і економічністю сучасні турбодизелі. Експериментальний зразок двигуна розвиває потужність 325 к.с., а крутний момент при 2100 об/хв становить 900 Нм. Легкий, компактний і потужний мотор наразі не запущений в серійне виробництво і знаходиться в стадії доопрацювання.

Незважаючи на ідеї і новинки, що постійно з’являються в світлих голових інженерів, найпоширенішим механізмом газорозподілу залишається старий-добрий розподільчий вал, який може змінюватися за формою, але залишається незмінним за суттю.

 

Про те, як вибрати новий розподільчий вал і на що звертати увагу при виборі, читайте наш «Гід покупця».

 

 

Распредвал: устройство и принцип работы

Распределительный вал входит в состав ГРМ двигателя. Бесперебойная и точная работа запчасти позволяет мотору правильно функционировать. Именно распредвал обеспечивает впуск-выпуск тактов работы мотора.

Газораспределительный механизм может иметь верхнее или нижнее расположение клапанов – это зависит от устройства двигателя. ГРМ с верхним расположением клапанов встречается чаще, потому что такое строение ускоряет и облегчает регулировку, ремонт и обслуживание распредвала.

Устройство

При помощи ремня или цепи распределительный вал конструктивно взаимосвязан с коленчатым валом. Ремень или цепь распредвала натягивается на звездочку коленвала или шкив распредвала (выглядит как разрезная шестерня – это более практичный вариант, зачастую применяют для тюнинга мотора, чтобы увеличить скорость).

Подшипники расположены на головке блока цилиндров. Внутри них вращаются опорные шейки распределительного вала. Когда ломается крепление шеек, то для ремонта используют вкладыши.

Не допустить осевой люфт помогают фиксаторы, входящие в конструкцию детали. По оси вала проходит сквозное отверстие необходимое для смазки трущихся запчастей. С помощью заглушки отверстие закрывается сзади распредвала.

Важная составная часть детали – это кулачки. Их количество зависит от количества впускных-выпускных клапанов. Кулачки регулируют фазы газораспределения двигателя и порядок работы цилиндров – это является главной функцией распредвала.

Все клапана имеют кулачки. Кулачок заходит на толкатель и так открывает клапан. Как только кулачок возвращается в начальное положение, мощная возвратная пружина закрывает клапан.

Кулачки располагаются между опорными шейками. Газораспределительная фаза зависит от числа оборотов мотора и конструкции впускных-выпускных клапанов. Такие данные нужно искать для конкретной модели в диаграммах и таблицах составленные производителем.

Работа распредвала

Распредвал по конструкции находится в развале блока цилиндров. Цепная или зубчатая передача коленчатого вала заставляет работать распределительный вал.

Когда вращается распредвал, то в этот же момент кулачки воздействуют на работу клапанов. Правильный процесс полного цикла осуществляется, когда всё строго соответствует порядку работе цилиндров мотора и фазам газораспределения.

На распределительные шестерни или приводной шкив наносят установочные метки с целью определить соответствующие фазы газораспределения. Кулачки распредвала и кривошипы коленвала в этот момент должны находится в конкретном положении.

Если установка осуществляется по меткам, то, получается добиться правильной последовательности тактов, а именно порядка работы цилиндров мотора.

Количество распредвалов в моторе

Конфигурация мотора влияет на количество распределительных валов. Моторы с рядной конфигурацией имеющие одну пару клапанов на цилиндр оборудуются одним распредвалом. Если на каждый цилиндр идет по 4 клапана, тогда мотор оснащают двумя распредвалами.

Поршневые и V-образные двигатели имеют 1 распределительный вал в развале, а если 2 распредвала, то каждый располагается в головке блока. Исключения встречаются, но они чаще связанны с особенностями в конструкции двигателя.

Распредвал — Camshaft — qaz.wiki

Распределительный вал, управляющий двумя клапанами

Распределительный вал — это вращающийся объект, обычно сделанный из металла, который содержит заостренные кулачки , которые преобразуют вращательное движение в возвратно-поступательное. Распределительные валы используются в двигателях внутреннего сгорания (для управления впускными и выпускными клапанами), системах зажигания с механическим управлением и контроллерах скорости ранних электродвигателей. Распределительные валы в автомобилях изготавливаются из стали или чугуна и являются ключевым фактором при определении диапазона оборотов в диапазоне мощности двигателя .

История

Распределительный вал был описан в 1206 году арабским инженером Аль-Джазари . Он использовал его как часть своих автоматов, водоподъемных машин и водяных часов, таких как часы замка .

Среди первых автомобилей, в которых использовались двигатели с одним верхним распредвалом, были Maudslay, разработанный Александром Крейгом и представленный в 1902 году, и Marr Auto Car, разработанный уроженцем Мичигана Уолтером Лоренцо Марром в 1903 году.

Поршневые двигатели

В поршневых двигателях распределительный вал используется для управления впускными и выпускными клапанами . Распределительный вал состоит из цилиндрического стержня, проходящего по длине ряда цилиндров, с рядом кулачков (дисков с выступающими выступами кулачков ) по его длине, по одному для каждого клапана. Лепесток кулачка заставляет клапан открываться, нажимая на клапан или на какой-либо промежуточный механизм, когда он вращается. Между тем, пружина оказывает натяжение, подтягивая клапан к его закрытому положению. Когда лепесток достигает максимального смещения на толкателе, клапан полностью открывается. Клапан закрывается, когда пружина тянет его назад, а кулачок находится на своей основной окружности.

строительство

Распределительный вал из стальной заготовки

Распределительные валы изготавливаются из металла и обычно бывают цельными, хотя иногда используются и полые распредвалы. Материалы, используемые для распределительного вала, обычно:

• Чугун: обычно используемые в крупносерийном производстве распределительные валы из охлажденного чугуна обладают хорошей износостойкостью, так как процесс охлаждения приводит к их упрочнению. Другие элементы добавляются в чугун перед литьем, чтобы сделать материал более подходящим для его применения.
• Стальная заготовка: когда требуется высококачественный распредвал или мелкосерийное производство, производители двигателей и производители распредвалов выбирают стальную заготовку. Это гораздо более трудоемкий процесс и, как правило, более дорогой, чем другие методы. Метод строительства обычно ковка , механическая обработка (на токарном или фрезерном станке ), литье или гидроформовка . Могут использоваться различные типы стальных стержней, например, EN40b. При изготовлении распредвала из EN40b распредвал также будет подвергаться термообработке посредством газового азотирования , которое изменяет микроструктуру материала. Обладает твердостью поверхности 55-60 HRC , подходящей для использования в высокопроизводительных двигателях.

Компоновки клапанного механизма

В большинстве ранних двигателей внутреннего сгорания использовалась компоновка « кулачок в блоке» (например, верхние клапаны), где распределительный вал расположен в блоке двигателя рядом с нижней частью двигателя. По мере того, как в XX веке частота вращения коленчатого вала двигателя увеличивалась, двигатели с одним верхним распределительным валом (SOHC), в которых распределительный вал расположен в головке блока цилиндров в верхней части двигателя, становились все более распространенными, за ними в последние годы последовали двигатели с двойным верхним распределительным валом (DOHC). .

Расположение клапанного механизма определяется количеством распределительных валов на ряд цилиндров. Поэтому двигатель V6 с четырьмя распределительными валами (по два на ряд цилиндров) обычно называют двигателем с двумя верхними распределительными валами , хотя в просторечии их иногда называют двигателями с четырьмя распредвалами .

В двигателе с верхним расположением клапанов распределительный вал нажимает на толкатель, который передает движение в верхнюю часть двигателя, где коромысло открывает впускной / выпускной клапан. В двигателях OHC и DOHC распределительный вал управляет клапаном напрямую или через короткий коромысел.

Системы привода

Точный контроль положения и скорости распределительного вала критически важен для правильной работы двигателя. Распределительный вал приводится в движение коленчатым валом напрямую, обычно через зубчатый резиновый ремень ГРМ или стальную роликовую цепь (называемую цепью ГРМ ). Шестерни также иногда использовались для привода распределительного вала. В некоторых конструкциях распределительный вал также приводит в действие распределитель , масляный насос , топливный насос и иногда насос гидроусилителя рулевого управления.

Альтернативой, использовавшейся на заре разработки двигателей с верхним распределительным валом, был привод распредвала (ов) через вертикальный вал с коническими шестернями на каждом конце. Эта система, например, использовалась на автомобилях Peugeot и Mercedes Grand Prix перед Первой мировой войной . Другой вариант заключался в использовании тройного эксцентрика с шатунами; они использовались на некоторых двигателях, разработанных WO Bentley, а также на Leyland Eight .

В двухтактном двигателе, в котором используется распределительный вал, каждый клапан открывается один раз за каждый оборот коленчатого вала; в этих двигателях распределительный вал вращается с той же скоростью, что и коленчатый вал. В четырехтактном двигателе клапаны открываются вдвое реже; таким образом, на каждый оборот распределительного вала происходит два полных оборота коленчатого вала.

Характеристики производительности

Продолжительность

Продолжительность работы распределительного вала определяет, как долго впускной / выпускной клапан открыт, поэтому это ключевой фактор в количестве мощности, которую производит двигатель. Более длительная продолжительность может увеличить мощность при высоких оборотах двигателя (об / мин), однако это может привести к снижению крутящего момента , создаваемому на низких оборотах.

На измерение продолжительности для распределительного вала влияет величина подъема, выбранная в качестве начальной и конечной точки измерения. Значение подъема 0,050 дюйма (1,3 мм) часто используется в качестве стандартной процедуры измерения, поскольку оно считается наиболее репрезентативным для диапазона подъема, который определяет диапазон оборотов, в котором двигатель вырабатывает пиковую мощность. Характеристики мощности и холостого хода распределительного вала с той же номинальной продолжительностью, которая была определена с использованием различных точек подъема (например, 0,006 или 0,002 дюйма), могут сильно отличаться от характеристик распределительного вала с длительностью, рассчитанной с использованием точек подъема 0,05 дюйма.

Вторичным эффектом увеличения продолжительности может быть увеличение перекрытия , которое определяет продолжительность времени, в течение которого впускной и выпускной клапаны открыты. Это перекрытие, которое больше всего влияет на качество холостого хода, поскольку «продувка» всасываемого заряда сразу же обратно через выпускной клапан, который происходит во время перекрытия, снижает эффективность двигателя и является наибольшим во время работы на низких оборотах. В общем, увеличение продолжительности работы распределительного вала обычно увеличивает перекрытие, если только угол разделения лепестков не увеличивается для компенсации.

Лифт

Подъем распределительного вала определяет расстояние между клапаном и седлом клапана (т.е. насколько далеко открыт клапан). Чем дальше клапан поднимается от своего седла, тем больший поток воздуха может быть обеспечен, тем самым увеличивая производимую мощность. Более высокий подъем клапана может иметь тот же эффект увеличения пиковой мощности, что и увеличение продолжительности, без недостатков, вызванных увеличением перекрытия клапанов. Большинство двигателей с верхним расположением клапанов имеют соотношение коромысел больше единицы, поэтому расстояние, на которое открывается клапан ( подъем клапана ), больше, чем расстояние от пика выступа распределительного вала до основной окружности ( подъем распределительного вала ).

Есть несколько факторов, ограничивающих максимальную подъемную силу, возможную для данного двигателя. Во-первых, увеличение подъема приближает клапаны к поршню, поэтому чрезмерный подъем может привести к удару и повреждению клапанов поршнем. Во-вторых, увеличенный подъем означает, что требуется более крутой профиль распределительного вала, что увеличивает усилия, необходимые для открытия клапана. Связанная с этим проблема — это смещение клапана на высоких оборотах, когда натяжение пружины не обеспечивает достаточной силы, чтобы либо удерживать клапан, следующий за кулачком на его вершине, либо предотвращать отскок клапана, когда он возвращается в седло клапана. Это может быть результатом очень крутого подъема выступа, где толкатель кулачка отделяется от выступа (из-за того, что инерция клапанного механизма превышает силу закрытия пружины клапана), в результате чего клапан остается открытым дольше, чем предполагалось. Поплавок клапана вызывает потерю мощности при высоких оборотах, а в экстремальных ситуациях может привести к изгибу клапана при ударе поршня.

Время

Синхронизация (фазовый угол) распределительного вала относительно коленчатого вала может быть отрегулирована для смещения диапазона мощности двигателя в другой диапазон оборотов. Перемещение распределительного вала вперед (смещение его вперед по сравнению с синхронизацией коленчатого вала) увеличивает крутящий момент на низких оборотах, в то время как замедление распредвала (переключение его на положение после коленчатого вала) увеличивает мощность на высоких оборотах. Требуемые изменения относительно небольшие, часто порядка 5 градусов.

Современные двигатели с регулируемыми фазами газораспределения часто могут регулировать синхронизацию распределительного вала в соответствии с оборотами двигателя в любой момент времени. Это позволяет избежать вышеуказанного компромисса, необходимого при выборе фиксированной синхронизации кулачка для использования как на высоких, так и на низких оборотах.

Угол разделения лепестков

Угол разделения лопасти (НУО, также называемый лепесток углом осевой линии ) представляет собой угол между осевой линией впускных лопастей и осевой выхлопной долей. Более высокий LSA уменьшает перекрытие, что улучшает качество холостого хода и вакуум на впуске, однако использование более широкого LSA для компенсации чрезмерной продолжительности может снизить выходную мощность и крутящий момент. Как правило, оптимальная LSA для данного двигателя зависит от отношения объема цилиндра к площади впускного клапана.

Обслуживание и износ

Многие старые двигатели требовали ручной регулировки коромысел или толкателей, чтобы поддерживать правильный зазор клапанов по мере износа клапанного механизма (в частности, клапанов и седел клапанов). Однако большинство современных автомобильных двигателей имеют гидравлические подъемники, которые автоматически компенсируют износ, устраняя необходимость регулировки зазора клапана через регулярные промежутки времени.

Трение скольжения между поверхностью кулачка и толкателем кулачка, который движется по нему, может быть значительным. Чтобы уменьшить износ на этом этапе, поверхность кулачка и толкателя закалена , а современные моторные масла содержат присадки для уменьшения трения скольжения. Лепестки распределительного вала обычно слегка сужаются, а поверхности толкателей клапанов слегка выпуклые, в результате чего толкатели вращаются для распределения износа по деталям. Поверхности кулачка и толкателя спроектированы так, чтобы «изнашиваться» вместе, и поэтому каждый толкатель должен оставаться на своем исходном выступе кулачка и никогда не перемещаться на другой выступ. В некоторых двигателях (особенно с крутыми выступами распредвала) используются роликовые толкатели для уменьшения трения скольжения на распределительном валу.

Подшипники распредвалов, как и коленчатого вала, представляют собой подшипники скольжения , на которые подается масло под давлением. Однако подшипники верхнего распределительного вала не всегда имеют заменяемые вкладыши, и в этом случае необходимо заменить всю головку блока цилиндров, если подшипники неисправны.

Альтернативы

Помимо механического трения, для открытия клапанов требуется значительная сила, преодолевая сопротивление пружин клапана. Это может составлять примерно 25% от общей мощности двигателя на холостом ходу, что снижает общую эффективность.

В двигателях внутреннего сгорания используются следующие альтернативные системы:

• Десмодромные клапаны , где клапаны принудительно закрываются системой кулачка и рычага, а не пружинами. Эта система использовалась на различных гоночных и дорожных мотоциклах Ducatti с момента ее появления на гоночном мотоцикле Ducati 125 Desmo 1956 года .
• Бескулачковые поршневые двигатели , в которых используются электромагнитные, гидравлические или пневматические приводы. Впервые использовался в двигателях Renault Formula 1 с турбонаддувом в середине 1980-х годов и планируется использовать в дорожных автомобилях в Koenigsegg Gemera .
• Двигатель Ванкеля , роторный двигатель, в котором не используются ни поршни, ни клапаны. В основном использовался Mazda с 1967 года Mazda Cosmo до тех пор, пока Mazda RX-8 не была снята с производства в 2012 году.

Системы зажигания двигателя

В системах зажигания с механической синхронизацией отдельный кулачок в распределителе привязан к двигателю и управляет набором точек прерывания, которые вызывают искру в нужное время в цикле сгорания.

Регуляторы скорости электродвигателя

До появления твердотельной электроники , контроллеры распредвала были использованы для управления скоростью вращения электродвигателей . Распределительный вал, приводимый в действие электродвигателем или пневматическим двигателем , использовался для последовательного управления контакторами . Таким образом, резисторы или переключатели ответвлений включались или выключались из цепи для изменения скорости основного двигателя. Эта система в основном использовалась в электропоездах и электровозах .

Смотрите также

Рекомендации

Газораспределительный механизм (ГРМ) — 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. Статья опубликована в сообществе Машины. 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

Понравился материал? Поддержи «ВитебскАвтоСити», поделись с друзьями:

 

 

Кулачки анфас и в профиль — журнал За рулем

КЛУБ

Автолюбителей

КУЛАЧКИ АНФАС И В ПРОФИЛЬ

Два года назад журнал рассказал о «резвом» распредвале для «москвичей» с уфимскими моторами (ЗР, 1995, № 4). Этот новый кулачковый вал заметно улучшает характеристики двигателя, в чем убедились многие читатели, ставшие клиентами фирмы-изготовителя «Мастер-Мотор». Вернуться к теме распредвалов побудили многочисленные письма автомобилистов, заинтересовавшихся новинкой. Наш корреспондент Антон ЧУЙКИН беседует с Анатолием РОЖКОВЫМ, разработчиком «резвых» валов и главным конструктором «Мастер-Мотора».

— Анатолий Павлович, какие цели вы преследуете, проектируя новый распредвал для старого (по конструкции) мотора?

— Задача — поднять кривую крутящего момента в области наиболее используемых рабочих режимов двигателя. Говоря проще, приблизить характеристики автомобиля к… троллейбусным. Это легкое троганье, уверенное движение при минимальных оборотах коленвала, хорошая приемистость и тяговитость.

— К слову, именно этим вы и соблазнили наших читателей. Автор одного письма — владелец «сорок первого» — отмечал, что с «резвым валом» его «Москвич» легче тянет груженый прицеп, по дороге на дачу переключать передачи можно значительно реже — машина уверенно берет подъемы на четвертой и даже пятой. ..

— Особенно внимательно мы относимся к «низам», то есть к частотам вращения коленвала от 1000 до 3500 об/мин, где и стремимся добиться наибольшего роста крутящего момента. В то же время стараемся не снизить мощность, хотя максимальное ее значение, как правило, представляет для обычного водителя только теоретический интерес — кто же ездит, держа стрелку тахометра за 5000 об/мин? А ведь максимальную мощность двигатель развивает, как правило, только в этом режиме. Впрочем, для спортсменов мы можем изготовить валы, прибавляющие именно мощность.

Чтобы получить желаемые результаты, мы выбираем оптимальные подъемы кулачков и их взаимное расположение на валу. Эта задача не слишком проста, достаточно упомянуть об ограничениях: кулачки и детали привода клапанов не должны испытывать контактные напряжения выше допустимых, рычаг (коромысло, толкатель) не должен отрываться от поверхности кулачка, клапанные пружины желательно не изменять, и т.д., и т.п.

Приведу интересный пример, иллюстрирующий разные подходы к проектированию распредвалов. Казалось бы, ясно, что впускные и выпускные клапаны должны работать по-разному — тем не менее на всех серийных двигателях ВАЗ и УЗАМ все кулачки на распределительном вале одинаковые (двигатели модернизированной «Нивы» VAZ 21213 и «Оки» не в счет — их валы проектировал ваш собеседник). На наших валах (и на некоторых «иномарочных») кулачки всегда разные.

— В чем же состоит ваш метод проектирования кулачков?

— В основе любой методики проектирования профиля (грубо говоря, формы кулачка) лежит своя теория расчета.

Раньше, когда под рукой не было точной вычислительной техники, способы расчета кулачка были, по сегодняшним меркам, простые. Широко использовали так называемый кулачок Курца — его профиль можно было рассчитать вручную. Естественно, он был далек от идеала.

Американцы придумали «полидайн» — кулачок, профиль которого описан полиномом (многочленом) высокой степени. Есть патент на профиль, в основе которого лежит ряд Фурье.

Меня к проектированию кулачков подвел известный лет 15–20 назад дефект «жигулевского» распредвала, страдавшего быстрым износом. Одна из причин была в негладкости профиля кулачка; моя задача — создать кулачок абсолютно гладкий, с плавным профилем, без резких переходов от одного участка к другому.

Вкратце скажу, что проектирование профиля «моего» кулачка начинается с его четвертой производной. Если она является гладкой кривой (а выбрать таковую в наших силах) — то и сам кулачок будет плавным и гладким «от природы».

— Выходит, новый профиль избавил «жигулевский» распредвал от ненормально быстрого износа?

— Да, в основном, хотя об этом широко не известно. Напомню — на рубеже 70-80-х годов вал для автомобилей ВАЗ стал лучшим подарком автолюбителю — дефицит этих деталей был страшный, а служили они очень недолго.

Кулачки первых двигателей закаливали ТВЧ, затем распредвал стали азотировать, наконец, применили отбел кулачков переплавом. Однако почему-то никто всерьез не рассматривал кинематику привода клапана, а между тем именно в ней была, считаю, причина всех бед. Изменение технологии только обнажило скрытый дефект.

Я в ту пору работал инженером на 

ВАЗе и распредвалом, честно говоря, занялся случайно, как хобби. Анализ профиля кулачка показал, что на его вершине есть притупление, которое плохо влияет на работу всего механизма. Тщательные натурные исследования, эксперименты с тензометром и датчиком виброускорений тоже показали, что при прохождении вершины кулачка по рычагу привода клапана в механизме возникает повышенная вибрация, провоцирующая быстрый износ.

Оказывается, в профиле кулачка таилась ошибка. Разработчик (фирма ФИАТ) «разрезал» кулачок по оси, проходящей через вершину, раздвинул половинки и вставил в промежуток кусок цилиндра протяженностью три градуса, слегка его загладив (рис. 1). Очевидно, целью было увеличение «времени-сечения» открытия клапанов и лучшее наполнение цилиндра рабочей смесью. Такие решения известны на тихоходных судовых двигателях, но здесь прием сыграл злую шутку — «кусочный» профиль в быстроходном механизме приводил к возникновению ударных нагрузок и, естественно, сокращал жизнь валу и рокерам.

В 1983 году кулачки стали делать с новым профилем, разработанным по описанному выше методу (авторское свидетельство № 1237778), и проблема «жигулевского» вала стала отступать (рис. 2). Тогда, при первом опыте внедрения такого профиля, подъем кулачка и фазы газораспределения были оставлены без изменений — стремились только повысить долговечность. Но потом стало интересно, как вообще влияет профиль на показатели двигателя, и я стал проектировать новые валы, чтобы улучшить характеристики моторов…

— И что же сейчас можете предложить автолюбителям?

— Фирма «Мастер-Мотор» делает целую гамму распредвалов для двигателей УЗАМ любого рабочего объема — от 1,5 до 2 л. Что они дают, видно по графикам на рис. 3, а. Здесь в качестве базового взят двигатель УЗАМ-3317 (рабочий объем 1,7 л), но подобная картина будет и на других моторах. Для УЗАМ мы предлагаем в первую очередь варианты, улучшающие характеристики при низких оборотах. Надо учитывать, что уфимские моторы не слишком любят, когда их «раскручивают» — хотя бы потому, что у них недостаточно уравновешенный коленвал. Не стоит выводить двигатель на предельные режимы.

Почти все валы требуют несколько измененных коромысел, поэтому при их замене приходится демонтировать головку блока цилиндров. Единственный вал, работающий с серийным коромыслом, хоть и проще установить, но получите вы меньший эффект — примерно 3/4 от того, что дают другие.

— А как насчет «жигулевских» моторов?

— Есть валы и для двигателей 21011, 2103, 2106. «Действие» одного из новых валов, например, в двигателе 2106 показано на рис. 3, б. Кстати, именно этот вал очень хорошо подходит к мотору 21213.

— Как же так, ведь на этом двигателе установлен изначально «ваш» распредвал?..

—…спроектированный больше 10 лет назад! Теперь я могу предложить нечто лучшее. Нынешний увеличивает крутящий момент на небольших оборотах; с таким двигателем езда спокойнее и приятнее.

Есть и другие валы для моторов 21213 и 2130 (1,7 и 1,8 л), увеличивающие крутящий момент на всех режимах. Однако при установке таких деталей, чтобы обеспечить больший ход клапана, надо зенковать рабочие фаски седел клапанов, что требует специального оборудования и квалификации.

— Последний вопрос — традиционный: каковы перспективы?

— Занимаемся моторами 2108 — им большая тяговитость на малых оборотах была бы очень кстати. Наработки есть, но пока они не увидели свет. Пробуем силы на ЗМЗ-402.

Кроме того, работаем над микропроцессорным зажиганием — правда, пока только для моторов УЗАМ. Эта новая система со специально подобранной характеристикой очень хорошо дополняет наши валы. Правда, сбыт разработок вызывает некоторые опасения — АЗЛК стоит уже давно, надеяться приходится на «Ижмаш», ВАЗ, ГАЗ. Судя по первым откликам клиентов, усилия наши востребованы и работаем мы не зря.

Рис. 1. Профили кулачков распредвала VAZ 2101 с эпюрами кривизны: а — исходный ФИАТ; б — ФИАТ без цилиндрического участка на вершине; в — новый профиль, разработанный А. Рожковым.

Рис. 2. Рекламации по износу кулачков «жигулевского» распредвала (на 1000 автомобилей в гарантийный период). После внедрения нового профиля летом 1983 года претензии пошли на убыль.

Рис. 3. Внешние скоростные характеристики двигателей УЗАМ (слева) и VAZ 2106. Черные линии — серийный вариант, цветные — с различными распредвалами «Мастер-Мотор».

НАША СПРАВКА. По многочисленным просьбам читателей публикуем заводские характеристики серийных двигателей Уфимского моторного производственного объединения. Обратите внимание на их обозначения: двигатель 412 имеет рабочий объем не 1,5, а 1,6 л — это новая модель со старым индексом. Двухлитровому мотору присвоено обозначение 248.

Что делает распредвал? Как это влияет на двигатель

Распределительный вал имеет решающее значение для основной функции двигателя. Распределительный вал, состоящий из двух отдельных частей, кулачков и вала, является элементом, который позволяет клапанам открываться. Во время вращения вала яйцевидные кулачки (или «лепестки») толкают клапаны синхронно с шестерней коленчатого вала.

Идентификация распредвала

Коллекция распредвалов от двигателей легковых и грузовых автомобилей. ThyssenKrupp Presta Chemnitz GmbH / Wikimedia Commons

В современных двигателях с верхним расположением распредвала (OHC) распределительный вал расположен в головке блока цилиндров.Двигатели с одинарным OHC (SOHC) имеют по одному кулачку на группу, обычно установленному между штоками клапанов. Коромысла передают движение SOHC на клапаны. Двигатели с двойным OHC (DOHC) имеют по два кулачка на ряд, обычно непосредственно над штоками клапанов, один для впускных клапанов и один для выпускных клапанов. Усилие передается прямо на клапан. Двигатель i4 (четырехцилиндровый) SOHC имеет один распределительный вал, а двигатель V6 или V8 SOHC — два. Двигатель i4 DOHC имеет два распредвала, а двигатель V6 или V8 DOHC имеет четыре распредвала. Двигатели с верхним расположением распредвала имеют от трех до пяти клапанов на цилиндр, но обычно два впускных клапана и два выпускных клапана.

Старые двигатели и несколько более новых двигателей с «толкателем» имеют единственный распредвал в блоке цилиндров. Длинные металлические толкатели передают движение распределительного вала на коромысла, которые передают это движение на клапаны. Двигатели с толкателем обычно имеют два или три клапана на цилиндр, обычно один впускной клапан и один выпускной клапан.

Типичный распределительный вал фрезерован из литой стальной заготовки грубой формы. Некоторые рабочие и нестандартные распределительные валы могут быть изготовлены из цельного стального блока.

Как работают распределительные валы

vladru / Getty Images

При вращении распределительного вала кулачки перемещаются вверх и вниз.В двигателях DOHC каждое вращение заставляет один кулачок толкать клапан вниз, открывая его в цилиндр. Точно так же в двигателях SOHC и толкателях кулачок нажимает на коромысла (или на толкатели , затем на коромысла ), открывая клапан. При дальнейшем вращении выступа кулачка пружина клапана заставляет клапан подниматься, закрывая его.

Распределительный вал обычно соединяется с коленчатым валом с помощью цепи ГРМ или ремня ГРМ. В некоторых двигателях с толкателем также могут использоваться распределительные шестерни.Шестерня распределительного вала имеет вдвое больше зубцов, чем шестерня коленчатого вала, что позволяет ей вращаться на половине скорости вращения коленчатого вала. Распределительный вал имеет четыре различных хода: впускной, компрессионный, силовой и выпускной.

Распределительные валы общего назначения сделаны в соответствии с типичными рабочими характеристиками и могут подчеркивать крейсерскую эффективность на шоссе или пониженную мощность. Точно так же «подъем» клапана относится к высоте выступа по отношению к центру вала, которая определяет, насколько далеко открывается клапан. На фиксированных распределительных валах это не регулируется, но есть обстоятельства, при которых двигатель мог бы «дышать» лучше, если бы только клапаны могли открываться немного больше.Кроме того, фиксированный распределительный вал может открыть впускной клапан на 10 ° перед ВМТ (BTDC) и закрыть его на 5 ° после нижней мертвой точки (ABDC), а также открыть выпускной клапан на 15 ° до нижней мертвой точки (BBDC) и закрыть его на 5 ° ATDC. Это называется продолжительностью открытия клапана. Это хорошо работает в среднем , но не работает ни в одной дорожной ситуации.

Специальные функции распределительного вала

Эти гидравлические фазовращатели распределительного вала влияют на изменение фаз газораспределения на впускных и выпускных клапанах.DmitryKo / Wikimedia Commons

Время очень важно. Клапаны должны открываться и закрываться через определенные промежутки времени в зависимости от положения цилиндра. Например, когда цилиндр № 1 приближается к верхней мертвой точке (ВМТ) на такте выпуска, распределительный вал открывает впускные клапаны и закрывает выпускные клапаны. В то же время цилиндр № 3 может достигать ВМТ на такте сжатия, поэтому распределительный вал оставит эти клапаны закрытыми.

Распределительные валы, оснащенные системой изменения фаз газораспределения (VVT), используют гидравлические приводы для опережения или задержки газораспределения относительно угла поворота коленчатого вала.VVT обеспечивает высокую эффективность или мощность при низкой скорости.

Используя специализированные распределительные валы с регулируемым подъемом клапана (VVL) и управляемые компьютером соленоиды или гидравлические приводы, ECM может выбирать между двумя вариантами подъема клапана , в зависимости от требований водителя.

На автомобилях с прямым впрыском топлива, некоторых дизельных двигателях и большинстве бензиновых двигателей с прямым впрыском топливный насос высокого давления (HPFP) приводится в действие кулачком на одном из распределительных валов.

Общие проблемы распределительного вала

FotoZlaja / Getty Images

Поскольку распределительный вал представляет собой прочную стальную деталь, он не подвержен износу или поломке.В большинстве двигателей другие детали изнашиваются раньше, чем распредвал. Тем не менее, есть несколько распространенных проблем с распределительным валом, которые могут возникнуть.

• Изношенные выступы кулачка (также называемые «вытертыми» или «порванными») относятся к изношенным выступам кулачков. Изношенные кулачки кулачка не открывают клапаны в должной степени, что приводит к ухудшению характеристик двигателя и пропускам зажигания в цилиндрах. Если это повлияет на HPFP, недостаточное давление топлива приведет к увеличению выбросов и случайным пропускам зажигания.
• Изношенные подъемники не относятся к исключительной проблеме распредвала, но могут приводиться в движение распредвалом.Изношенный подъемник не поднимет клапан так сильно, как предполагалось, если вообще поднимет его, и обычно слышен стук или стук в крышке клапана.
• Сломанный распределительный вал означает катастрофический отказ распределительного вала. Это может быть производственный брак или заедание распредвала. В двигателях с толкателем сломанный распределительный вал может значительно повредить шатуны, блок цилиндров, поршни или коленчатый вал. В двигателях с натягом сломанный распределительный вал может повредить головку блока цилиндров, клапаны или поршни.

Все три проблемы вызваны отсутствием надлежащего обслуживания двигателя. Предотвратите проблемы с распределительным валом, регулярно заменяя моторное масло на качественное масло, соблюдая рекомендации производителя относительно интервалов замены масла, типа масла и вязкости масла, а также избегая перегрева двигателя.

Простое объяснение распределительных и коленчатых валов

Эти два вала неразрывно связаны и являются жизненно важными компонентами любого четырехтактного двигателя.Вот все, что вам нужно знать!

Двигатели, трансмиссии и передача мощности — это сложная группа шестерен, валов и стержней, которые сделали внутреннее сгорание одним из величайших изобретений человечества. С 1876 года эффективность IC претерпела значительные изменения, и многое можно сказать о двух разных типах валов, которые идеально спроектированы, чтобы помочь запустить цикл двигателя и передать крутящий момент, создаваемый сгоранием, по линии передачи на трансмиссию.Это распределительный вал и коленчатый вал соответственно, поэтому давайте перейдем к тому, что они собой представляют и какова их основная роль в трансмиссии автомобиля.

Распредвал

Распределительные валы изготавливаются из чугуна или стали и чаще всего находятся в головке двигателя, расположенной над цилиндрами.Обычно они встречаются в двух ориентациях:

SOHC (одинарный верхний кулачок)
DOHC (двойной верхний кулачок)

Вдоль вала проходят выступы, которые выполнены с возможностью установки под разными углами. Эти кулачки расположены таким образом, что при вращении распределительного вала они входят в контакт с коромыслами, которые затем открывают клапаны двигателя. Сами лепестки имеют яйцевидную форму, причем «заостренный» конец контактирует с коромыслами, открывая клапаны в определенные моменты цикла двигателя.Это позволяет воздушно-топливной смеси поступать в цилиндр, а затем выхлопным газам выходить из цилиндра в требуемое время. Сами клапаны подпружинены, а это означает, что после того, как лепесток выполнил свою работу по открытию клапана, он естественным образом закрывается, когда пружина становится несжатой.

На этом CAD-рендере показан распределительный вал и его выступы (зеленые) и их взаимосвязь с коромыслами (красный) и клапанами (серый).

Привод распределительного вала осуществляется через камбелт (или ремень ГРМ), который синхронизируется с движением коленчатого вала.Это означает, что время открытия клапанов зависит от цикла двигателя, что позволяет избежать повреждения клапана или цилиндра из-за рассинхронизации.

В то время как система SOHC имеет распределительный вал, который выполняет движения клапана хода впуска и выпуска, система DOHC имеет два распределительных вала над каждым блоком цилиндров — впускной распределительный вал и выпускной распределительный вал. Таким образом, в рядном четырехцилиндровом двигателе с SOHC в головке двигателя будет просто один распределительный вал. Но в V8 с SOHC всего будет два распредвала (по одному с каждой стороны от V).

5 МБ

Здесь вы можете увидеть лепестки сдвоенных верхних распределительных валов, открывающих клапаны двигателя на каждом такте.

Самые экстремальные распредвалы имеют форму тех, что были на Bugatti Veyron.С W16 для поддержания формы Veyron использует четырехкулачковую систему с 64 лепестками. Это позволяет распределительным валам открывать все 64 клапана, которые присутствуют в левиафане двигателя, и спроектированы с максимальными допусками, чтобы силовая установка Bugatti работала правильно.

Коленчатые валы

Красивый коленвал от W16 Veyron

Коленчатые валы обычно изготавливаются из стали и располагаются под цилиндрами и поршнями в блоке цилиндров.Их задача — преобразовать вертикальное движение поршней во вращение, которое передается на маховик, а затем на трансмиссию. Коленчатый вал имеет кривошипные штифты по всей длине, которые выровнены горизонтально с поршнями, расположенными выше, и образуют «ступенчатую» ориентацию самого вала.

Штифты кривошипа рассчитаны и расположены таким образом, чтобы каждый цилиндр мог перемещаться от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке и обратно, передавая это возвратно-поступательное движение во вращение вала.Соединение между поршнями и шейками кривошипа осуществляется через шатуны, «большие концы» которых соединяются с шатунными шейками.

5 МБ

Коленчатый вал от четырехцилиндрового двигателя в действии

Затем вращение коленчатого вала передается на маховик, который находится на конце вала, чтобы уравновесить его в случае нерегулярных импульсов двигателя и завершить преобразование крутящего момента из внутреннего сгорания, происходящего в цилиндрах.

DOHC и коленчатый вал на своих местах

Несмотря на эффективную конструкцию коленчатого вала (которая существовала веками), большая часть потерь мощности двигателя происходит в области коленчатого вала, будь то нагревание, вибрация, шум и трение.Разнонаправленный характер сил, прикладываемых к коленчатому валу от поршней, означает, что искусство балансировки коленчатого вала также может быть чрезвычайно сложным, поэтому инженеры стараются максимально уменьшить длину коленчатого вала. Это большая причина, по которой двигатель V8 заменил конфигурацию двигателя, подобную рядной восьмерке, из-за его относительно небольшой и управляемой установки коленчатого вала, которая предотвращает любое нежелательное изгибание.

Взаимосвязь между распределительным валом и коленчатым валом чрезвычайно важна для интеграции трансмиссии автомобиля, и ее, безусловно, не следует недооценивать.По сути, они запускают и завершают цикл двигателя — от такта впуска до такта выпуска — поддерживая идеальную гармонию различных механических процессов каждого цикла за счет их ременного соединения. Они могут показаться похожими на обработанные стальные заготовки, но они образуют одно из важнейших партнерских отношений с трансмиссией автомобиля.

Распредвал — Energy Education

Рис.1. Вращающийся кулачок. ^[1]

Распределительный вал представляет собой стержень, который вращается и скользит по механизму, чтобы преобразовать вращательное движение в линейное движение. Это изменение движения достигается за счет того, что распределительный вал перемещается все дальше и ближе от оси вращения, когда распределительный вал толкается механизмами. ^[2] Эти подвижные части вала являются кулачками. Линейное пройденное расстояние называется «броском», и его можно увидеть на рисунке 1.

Распределительный вал теплового двигателя внутреннего сгорания — это устройство, которое контролирует как подачу топлива, так и отвод выхлопных газов.Он состоит из нескольких радиальных кулачков, каждый из которых смещает впускные или выпускные клапаны. Этот распределительный вал соединен с коленчатым валом через ремень, цепь или шестерни. Это обеспечивает согласованную синхронизацию клапанов по отношению к движению поршней. ^[3]

Рисунок 2. Схема четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Кулачки находятся в верхней части рисунка 2, обратите внимание, как они превращают свое вращательное движение в линейное движение для клапанов. ^[4]

Функция распределительного вала зависит от того, как работает клапан, и от функции самого кулачка.Клапан на головке блока цилиндров состоит из двух основных частей: штока и головки (см. Рисунок 2). Головка закрывает форсунку, которая позволяет впускать или выпускать топливо и требует линейного движения. ^[5] Кулачок в его простейшем определении — это механическое звено, которое преобразует вращательное движение в линейное или наоборот. ^[2] Кулачки на распределительном валу достигают этого смещения за счет вращения радиального шаблона и толкателя, который перемещается перпендикулярно оси вращения. Распределительный вал имеет некруглую форму с одним выступом.Толкатель соответствует перемещению кулачка при его вращении. Затем это смещение передается на шток клапана, позволяя головке подниматься, когда выступы кулачка проходят через толкатель. ^[5]

Поскольку автомобильный двигатель имеет несколько поршней, таких как поршень на Рисунке 2, одного кулачка недостаточно для всех этих поршней. Необходимо использовать весь стержень, покрытый кулачками. Это распределительный вал, показанный на Рисунке 3. Обратите внимание, что точное размещение кулачков вдоль вала позволяет точно определить время открытия и закрытия клапанов.Это точное время необходимо, поскольку двигатель автомобиля работает со скоростью тысячи оборотов в минуту. ^[3] Обеспечение правильного выбора времени в двигателе автомобиля — один из простых способов сэкономить деньги и энергию.

Рисунок 3. Распределительный вал рядного четырехцилиндрового двигателя. Обратите внимание на то, как каждый набор из четырех кулачков разделен, что соответствует 16-клапанному двигателю. ^[6]

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Как работают распредвалы | HowStuffWorks

Если вы читали статью Как работают автомобильные двигатели, вы знаете о клапанах, которые пропускают топливно-воздушную смесь в двигатель, а выхлопные газы — из двигателя.В распределительном валу используются выступы (называемые кулачками ), которые толкают клапаны, открывая их при вращении распределительного вала; пружины на клапанах возвращают их в закрытое положение. Это критическая работа, которая может сильно повлиять на работу двигателя на разных скоростях. На следующей странице этой статьи вы можете увидеть анимацию, которую мы создали, чтобы действительно показать вам разницу между рабочим распредвалом и стандартным.

Из этой статьи вы узнаете, как распредвал влияет на работу двигателя.У нас есть отличные анимации, которые показывают, как на самом деле работают разные компоновки двигателей, такие как с одинарным верхним кулачком (SOHC) и с двойным верхним кулачком (DOHC). А затем мы рассмотрим несколько изящных способов, которыми некоторые автомобили регулируют распределительный вал, чтобы он мог более эффективно справляться с разными оборотами двигателя.

Начнем с основ.

Основы распределительного вала

Ключевыми частями любого распределительного вала являются лепестки .При вращении распределительного вала кулачки открывают и закрывают впускной и выпускной клапаны синхронно с движением поршня. Оказывается, существует прямая зависимость между формой кулачков и тем, как двигатель работает в разных диапазонах скоростей.

Чтобы понять, почему это так, представьте, что мы работаем с двигателем очень медленно — всего 10 или 20 оборотов в минуту (об / мин), так что поршню требуется пара секунд, чтобы завершить цикл.На самом деле было бы невозможно запустить обычный двигатель так медленно, но давайте представим, что мы могли бы. На этой низкой скорости нам нужно, чтобы выступы кулачков имели такую ​​форму:

• Как только поршень начинает двигаться вниз на такте впуска (так называемая верхняя мертвая точка или ВМТ ), впускной клапан открывается. Впускной клапан закроется сразу, когда поршень опустится до дна.
• Выпускной клапан открывается вправо, когда поршень опускается до дна (так называемая нижняя мертвая точка, или BDC ) в конце такта сгорания, и закрывается, когда поршень завершает такт выпуска.

Эта установка будет очень хорошо работать для двигателя, пока он работает на этой очень низкой скорости. Но что будет, если увеличить обороты? Давай выясним.

Когда вы увеличиваете число оборотов в минуту, конфигурация распределительного вала от 10 до 20 оборотов в минуту не работает. Если двигатель работает со скоростью 4000 об / мин, клапаны открываются и закрываются 2000 раз в минуту или 33 раза в секунду. На этих скоростях поршень движется очень быстро, поэтому воздушно-топливная смесь, устремившаяся в цилиндр, также движется очень быстро.

Когда впускной клапан открывается и поршень начинает свой ход впуска, топливно-воздушная смесь во впускном желобе начинает ускоряться в цилиндр. К тому времени, когда поршень достигает нижней точки своего хода впуска, воздух / топливо движутся с довольно высокой скоростью. Если бы мы закрыли впускной клапан, весь этот воздух / топливо остановился бы и не попал в цилиндр. Если впускной клапан остается открытым немного дольше, импульс быстро движущегося воздуха / топлива продолжает нагнетать воздух / топливо в цилиндр, когда поршень начинает свой ход сжатия.Таким образом, чем быстрее работает двигатель, тем быстрее движется воздух / топливо и тем дольше мы хотим, чтобы впускной клапан оставался открытым. Мы также хотим, чтобы клапан открывался шире на более высоких скоростях — этот параметр, называемый подъем клапана , регулируется профилем кулачка.

Анимация ниже показывает, как обычный кулачок и рабочий кулачок имеют разные фазы газораспределения. Обратите внимание, что циклы выпуска (красный кружок) и впуска (синий кружок) намного больше перекрываются на кулачке производительности.Из-за этого автомобили с этим типом кулачка имеют тенденцию очень грубо работать на холостом ходу.

Этот контент несовместим с этим устройством.

Два разных профиля кулачка: нажмите кнопку под кнопкой воспроизведения для переключения между кулачками. Кружки показывают, как долго клапаны остаются открытыми: синий — впускной, красный — выпускной. Перекрытие клапанов (когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно) выделяется в начале каждой анимации.

Любой распределительный вал идеален только при одной частоте вращения двигателя. При любой другой частоте вращения двигатель не будет работать в полную силу. Таким образом, фиксированный распределительный вал — это всегда компромисс. Вот почему автопроизводители разработали схемы изменения профиля кулачка при изменении частоты вращения двигателя.

Распредвалы на двигателях имеют несколько различных расположений. Мы поговорим о некоторых из самых распространенных. Вы, наверное, слышали терминологию:

• Одинарный верхний кулачок (SOHC)
• Двойной верхний кулачок (DOHC)
• Толкатель

В следующем разделе мы рассмотрим каждую из этих конфигураций.

Что такое распределительный вал и для чего он нужен?

Средний двигатель внутреннего сгорания состоит из тысяч деталей, из которых более 200 являются движущимися частями.

Из этих компонентов распределительный вал является одним из самых важных.

Автомобильный двигатель просто не работает без него и не работает, если распредвал поврежден.

Поскольку большинство людей никогда не разбирают автомобильный двигатель, трудно понять, что это такое и для чего он нужен.

Давайте посмотрим, что такое распределительный вал, для чего он нужен и что происходит, если что-то не так.

Что такое распредвал?

Распределительный вал буквально представляет собой вал с прикрепленными к нему кулачками.

Кулачки представляют собой выступы овальной формы, расположенные точно вдоль вала.

Длина вала и количество кулачков или кулачков напрямую связаны с количеством клапанов и цилиндров, из которых состоит двигатель.

Распредвалы изготавливаются из закаленной стали или сплава чугуна.

Это достаточно просто, но для чего это нужно?

Распределительный вал открывает и закрывает клапаны в головке блока цилиндров.

При вращении распределительного вала выступы на кулачках давят на толкатели клапана.

Это движение заставляет клапаны открываться, и пружины клапана возвращают клапан в положение седла, как только кулачок проходит мимо.

Но что заставляет вращаться распределительный вал, спросите вы?

Вы, несомненно, слышали о ремне (или цепи) ГРМ.

Ремень ГРМ соединяет звездочки на передней части коленчатого вала и распределительного вала, поэтому они работают синхронно.

Коленчатый вал передает энергию распределительному валу для его вращения, в результате чего впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются.

Как я узнаю, что есть проблема с распределительным валом?

Как и все движущиеся детали двигателя, распределительный вал может иметь проблемы.

Это не частая проблема для большинства новых автомобилей, но время от времени все же случается.

Как выглядит отказ распредвала?

В большинстве случаев загорается индикатор Check Engine.

Коды неисправностей, связанные с проблемами с распределительным валом, включают код пропуска зажигания для определенного цилиндра и возможные коды датчика положения распределительного вала.Другие симптомы включают:

• Возгорание или треск из выхлопной трубы или впуска
• Стук из верхней части двигателя
• Полный промах в двигателе
• Потеря мощности двигателя

Поскольку ни один из этих симптомов не является уникальным только для проблем с распределительным валом, требуется опытный механик, чтобы точно диагностировать и исправить это.

Можно ли отремонтировать распределительный вал?

Из-за производственных процессов ремонтировать распределительный вал не рекомендуется.

В то время как в некоторых высокопроизводительных двигателях используются ремонтируемые распредвалы, это не совсем экономично или практично для обычного автомобиля в дороге.

Вместо этого, если вашему автомобилю нужен новый распредвал, замена его на новый — лучший выбор.

Сколько стоит замена распредвала?

Детали для замены распредвала для большинства моделей будут стоить от 200 до 500 долларов за распредвал, плюс соответствующие уплотнения и прокладки.

Работа по замене распредвала, безусловно, самая дорогая часть сметы ремонта.

Ожидаемые затраты на рабочую силу составляют 1 000 долларов США или более, в сумме от 1 200 до 1 500 долларов США на ремонт большинства моделей.

Если вам нужна замена распредвала, узнайте цену у опытного механика через AutoGuru.

Вы получите быстрое предложение, прозрачные цены и удобство онлайн-бронирования!

Что такое распредвал? Узнайте об этой важной части двигателя

Распределительный вал, расположенный под двигателем, является еще одной важной частью любого автомобиля и имеет множество конфигураций, каждая из которых работает с небольшими отличиями.В дополнение к стандартной конструкции есть верхний распределительный вал и версия с двумя верхними головками.

Распределительный вал вращается вместе с коленчатым валом автомобиля. Он выполняет функцию, которая включает смесь воздуха и топлива, поступающую в цилиндры, и выходящих из них газов, причем действие повторяется много тысяч раз.

К распределительному валу прикреплены выступающие продолговатые лопасти, по одному на каждый клапан. Лепестки оказывают давление на клапаны или переходный механизм, заставляющий их открываться при вращении.Форма этих лепестков может повлиять на работу двигателя на разных оборотах! Впускной клапан начинает процесс открытия с выступа, когда поршень начинает такт сгорания вниз. Эта сила подъема поршня вытесняет газы, и когда поршень достигает вершины своего цикла, клапан закрывается.

Получить расценки на ремонт двигателя

Если в автомобиле все цилиндры расположены на одной линии, он оснащен верхним распределительным валом, причем для каждой линии цилиндров требуется по одному распределительному валу.Если в вашем автомобиле установлен двигатель с буквой «V» перед числом цилиндров, например «V8», два распределительных вала будут обслуживать две линии цилиндров. Работа этой версии с распределительным валом отличается от работы стандартного компонента, при этом выступы в верхней модели перемещают коромысла в верхней части цилиндра, что приводит к открытию и закрытию клапанов. Действие на этой модели осуществляется мощными пружинами, но оба типа распределительных валов приводятся в движение коленчатым валом, через ремень ГРМ или цепь ГРМ.

Для автомобилей с более мощными двигателями, каждый цилиндр которых может иметь четыре или даже более клапанов, устанавливаются сдвоенные верхние распредвалы. Фактически, есть два распределительных вала для каждой линии цилиндров, разработанные и необходимые для обслуживания ряда клапанов дополнительного воздуха и входа в цилиндр, при этом газы удаляются с большей силой, что приводит к дополнительной мощности двигателя.

Как правило, автомобильные двигатели работают с одним синхронизатором; вращение распределительного вала со скоростью, с которой клапаны открываются и закрываются, но есть варианты.В некоторых автомобилях фаза газораспределения может быть отрегулирована или, по крайней мере, предназначена для небольшого движения вперед. Например, он эффективно перемещается при закрытии клапана или при открытии.

Получить расценки на ремонт двигателя

Все о двигателе / ​​моторе

Распредвал: определение, работа, запчасти, проблемы, изготовление

С момента появления двигателей внутреннего сгорания распределительный вал является одним из важных компонентов. До 21 века принцип его действия в автомобильных двигателях остается неизменным.

Распределительные валы представляют собой простые составляющие стержня или вала, вдоль которых расположены отдельные выступы кулачка. Благодаря этим выступам вал называется кулачками.

Вал вращается, позволяя кулачку воздействовать на клапан. Он отвечает за нажатие на клапаны, которые открывают и закрывают такт сжатия и выпуска. Скорость вращения контролирует скорость его действий.

Сегодня мы рассмотрим определение, принцип работы, изготовление, детали и проблемы распредвала в автомобильном двигателе.

Что такое распредвал?

Распределительный вал состоит из цилиндрического штока, проходящего по длине ряда цилиндров. Такая работа распределительного вала достигается за счет количества кулачков по его длине. По одной доле на каждый клапан. Эти лепестки заставляют клапан открываться, нажимая на них.

Для закрытия клапана используется какой-то промежуточный механизм. При вращении распределительного вала на место устанавливаются пружины, закрывающие клапан. Это происходит, когда лепестки достигают наивысшей точки на штоке толкателя, когда клапан полностью открыт.Пружина отодвигает клапан, заставляя его закрыться.

Читать: Понимание бензинового двигателя

Этот принцип работы распредвала отличается на современных автомобилях.

В современных двигателях внутреннего сгорания распредвал не работает. Их калибровка контролирует количество топливовоздушной смеси, поступающей в камеру. Это воздушное топливо поступает на точном уровне. После сгорания отработавший газ выходит из камеры, уступая место следующей смеси.

Эта конструкция влияет не только на эффективность и работу двигателя.Предполагается, что движение поршня двигателя идеально синхронизировано для открытия и закрытия клапанов. Это резко сказывается на характеристиках автомобиля.

Распредвалы соединяются через ремень или цепь ГРМ, чтобы обеспечить синхронизацию и вращение. Он непосредственно перемещает поршни внутри цилиндра. Рабочая конструкция кулачков распределительного вала также регулирует скорость открытия и закрытия клапанов. Таким образом, это принцип работы распредвала на современных двигателях.

Видео ниже дает дальнейшее объяснение работы распределительных валов:

Материал распределительного вала:

Распредвалы изготовлены из металла для придания жесткости.Используется чугун, поскольку он обладает такой прочностью, что используется для массового производства. Распределительные валы из охлажденного железа обладают хорошей износостойкостью, так как в процессе охлаждения материал затвердевает.

Некоторые другие элементы добавляются в чугун перед разливкой, чтобы получить более подходящие свойства для его применения.

Стальные заготовки

используются производителями, когда требуется качественное и мелкосерийное производство. хотя это требует больше времени и средств, чем другие методы.

Метод изготовления — ковка, литье, механическая обработка (токарный или фрезерный станок).Могут использоваться разные стальные стержни.

Взаимосвязь распределительного и коленчатого валов

Это взаимосвязь двух приводных систем, вращения распредвала и коленчатого вала. Благодаря тому, что клапан управляет потоком всасываемой топливно-воздушной смеси и выхлопных газов. Этот клапан, который управляется распределительным валом для правильного времени открытия и закрытия во время хода поршня.

Это причина, по которой распределительный вал соединен с коленчатым валом напрямую через зубчатый механизм.Он также косвенно связан через ремень или цепь, называемую ремнем ГРМ или цепью ГРМ. Процесс с прямым механизмом необычен из-за своей стоимости.

Основные части распредвала

Ниже приведены основные детали распределительного вала:

Main Journals : Мощность, создаваемая распределительным валом, обеспечивается постоянным вращением. Функция шейки — удерживать распределительный вал на месте, когда он вращается вокруг моторного отсека.

Лопасти : во время вращения лопасти вращаются вместе с движением поршня.Функции лепестков заключаются в открытии и закрытии клапана для впускных и выпускных газов. Скорость кулачков зависит от оборотов двигателя.

Концы : передний конец кулачка предназначен для крепления ремня к коленчатому валу. Задний конец кулачка вращает распределитель двигателя с помощью специальной шестерни. Установка угла опережения зажигания согласована с остальной частью двигателя с этой деталью.

Подшипники : устанавливается вместе с коренными шейками.Это помогает предотвратить повреждение блока цилиндров распределительным валом при выходе из строя двигателя. Подшипники помогают сохранить плавное вращение распределительного вала.

Причины выхода из строя распределительного вала и их предотвращение

Есть несколько проблем, которые могут возникнуть с распределительным валом. Если проблем не заметить, это может привести к полной поломке двигателя. Ниже приведены основные причины выхода из строя распределительного вала:

• Износ лепестка.
• Неправильная обкатка.
• Маслоподъемники с новым кулачком.
• Механический натяг — происходит при заедании спирали пружины, фиксатора в уплотнение, клапана в поршень. натяжение и прорезь коромысла для натяжения шпильки.
• Сломан кулачок.
• Чрезмерный люфт.
• Сломаны установочные штифты или шпонки.
• Неправильное давление пружины клапана.

Читайте: что такое автомобильное шасси и его значение?

Признак неисправности датчика положения распредвала

Датчик положения распределительного вала дает информацию о состоянии распределительного вала.Информация отправляется в модуль управления двигателем (ECM) автомобиля. Этот ECM использует полученные данные для определения момента зажигания. Также был замечен впрыск топлива, который требуется двигателю.

Таким образом, этот датчик помогает двигателю правильно работать. Он также уведомляет пользователя о состоянии двигателя на основе полученной информации.

Однако датчик положения распределительного вала может выйти из строя, ослабнуть или износиться. Это могло произойти в результате несчастного случая или естественного износа.Ниже приведены предупреждающие знаки датчика положения распределительного вала, на которые следует обратить внимание, прежде чем он выйдет из строя и повредит двигатель.