Где находится распределительный вал


Распределительный вал — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 31 марта 2016; проверки требуют 13 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 31 марта 2016; проверки требуют 13 правок.

Распределительный вал (или распредвал) — вал двигателя внутреннего сгорания, управляющий открытием и закрытием клапанов двигателя. Основная деталь газораспределительного механизма (ГРМ), служащего для синхронизации тактов работы двигателя и впуска-выпуска топливной смеси/воздуха и отработанных газов.

В современных автомобильных двигателях, как правило, расположен в верхней части головки блока цилиндров и соединён со шкивом или зубчатой звёздочкой коленвала ремнём или цепью ГРМ соответственно, и вращается с вдвое меньшей частотой, чем последний (на 4-тактных двигателях). Составной частью распредвала являются его кулачки, количество которых традиционно соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Таким образом, каждому клапану соответствует индивидуальный кулачок, который и открывает клапан, набегая на рычаг толкателя клапана. Когда кулачок «сбегает» с рычага, клапан закрывается под действием мощной

возвратной пружины.

По расположению относительно блока цилиндров двигателя, распредвалы делятся на нижние и верхние:

Нижние расположены в самом блоке и в английской литературе обозначаются как «Cam-in-Block», могут управлять клапанами как с боковым, так и верхним расположением. Применялись широко в прошлом, а также и поныне для ряда тихоходных двигателей, либо там где требуется малая высота мотора.

Верхнее расположение распредвала достигается его размещением в головке блока цилиндров, и в английской терминологии обозначается как «OHC» или «Cam-in-Head». Позволяет создавать моторы с высокими рабочими оборотами и мощностью. Двигатели с единственным верхним распредвалом на головку блока цилиндров в английской терминологии обозначаются «SOHC», с двумя распредвалами — «DOHC». Часть двигателей вовсе лишена распредвала в механизме ГРМ (поршневой либо золотниковое газораспределение). Ниже описаны варианты верхнего расположения распредвала:

Двигатели с рядной конфигурацией цилиндров и 2 клапанами на цилиндр обычно имеют один распределительный вал, с 3 клапанами (как правило 2 впускных и один выпускной) — также один распредвал, с 4 клапанами — как один, так и два распредвала, хотя преобладают решения с двумя валами. V-образные и оппозитные двигатели — либо один распредвал в развале блока, либо два — по одному на каждую головку блока.

Использование одного распредвала упрощает конструкцию, удешевляет её, делает компактнее и дешевле в обслуживании. Применяется как правило в бюджетных моторах, либо там где использование двух распредвалов нерационально или технически затруднено.

Использование двух распредвалов позволяет проще организовать привод 4-х клапанов на цилиндр (это необходимо для увеличения наполнения цилиндров), уменьшить инерционные нагрузки в ГРМ, легко организовать сдвиг фаз газораспределения. Это один из обязательных пунктов в увеличении мощности и эффективности мотора. Современные двигатели всё чаще имеют системы регулировки фаз газораспределения, то есть механизмы, которые позволяют проворачивать распредвал относительно приводной звездочки, тем самым изменяя момент открытия и закрытия (фазу) клапанов, и тем самым увеличить наполнение цилиндров. Также применяются системы изменения хода клапанов, имеющие большее количество кулачков распредвала, чем самих клапанов.

4-цилиндровый двигатель Volkswagen, тип RP, объёмом 1,8 л. со снятой клапанной крышкой. Хорошо виден распределительный вал на 8 клапанов.

Что такое распредвал в автомобиле

Распределительный вал – это функциональный элемент топливной системы автомобиля, ответственный за правильное последовательное открывание и закрывание клапанов мотора. От правильности его функционирования зависят расход топлива, развиваемая мощность, стабильность его работы, другие ездовые характеристики. Давайте рассмотрим, что такое распредвал  в автомобиле, в чём заключается его принцип действия и как неправильная работа сказывается на машине.

Что такое распредвал

Как выглядит распредвал.

Распределительный вал представляет собой стержень, на котором располагается несколько так называемых кулачков. Это детали неправильной формы, вращающиеся на оси вала. Они соответствуют количеству впускных клапанов цилиндров и располагаются точно напротив них. Комплект кулачков подобран так, что вращение гарантирует стабильное и равномерное сжигание топлива в цилиндрах. А работа всего распредвала чётко синхронизирована с другими механизмами двигателя.

По обеим сторонам от кулачков на вал надеты опорные шейки, удерживающие его в подшипниках. Одним из важнейших узлов вала являются масляные каналы. От их состояния зависит физический износ деталей, мощностные характеристики мотора и стабильность его работы. Для подвода масла в оси распредвала сделано сквозное отверстие с выводами к опорным подшипникам и кулачкам.

Как устроен распредвал

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. 

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. 

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. 

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.

Видео на тему

Похожие статьи

что это и зачем он нужен?

Распределительный вал является ключевым функциональным элементом газораспределительного механизма автомобильного двигателя. Принцип работы распредвала заключается в механическом воздействии на клапаны цилиндров в строго определенные моменты времени, тем самым обеспечивая синхронность работы элементов топливной системы, системы зажигания и кривошипно-шатунного механизма. Поэтому малейшее отклонение в работе распредвала от оптимального может стать причиной изменения характеристик двигателя, таких как отдаваемая мощность, расход топлива и привести к снижению ресурса других элементов.

Зачем нужен распределительный вал

Рабочий цикл автомобильного двигателя включает в себя четыре такта, связанных с движением поршня между верхней и нижней мертвыми точками. Последовательность тактов следующая: впуск — сжатие — рабочий ход — выпуск. Исходя из обозначения тактов несложно догадаться, что во время впуска должен быть открыт впускной клапан, осуществляя подачу топливно-воздушной смеси в цилиндр. Такты сжатия и рабочего хода предполагают полную герметичность полости цилиндра для наиболее эффективного преобразования энергии взрыва в поступательное движение поршня. А выпуск сопровождается открытием выпускного клапана для освобождения цилиндра от отработавших газов.

Периоды времени, на протяжении которых впускные и выпускные клапаны цилиндра остаются открытыми, получили название фаз газораспределения, измеряемых в градусах угла поворота коленчатого вала. Следует отметить, что фазы газораспределения, наложенные на рабочий цикл, совершенно не обязаны совпадать с одноименными тактами. Для обеспечения лучшей наполняемости цилиндра топливной смесью и его освобождения от отработанных газов требуется упреждающее открытие или запаздывающее закрытие клапана. А при увеличении частоты оборотов двигателя оптимальным будет перекрытие клапанов — то есть одновременное открытие выпускного и впускного клапана для улучшения продувки цилиндра.

Управление фазами газораспределения и является основной задачей распредвала. Благодаря своим конструктивным особенностям и жесткой связи с коленвалом, распредвал позволяет с высокой точностью регулировать положение клапанов во время работы двигателя. А благодаря некоторым конструкторским решениям в небольших пределах изменять фазы газораспределения, реагируя на условия работы.

Конструкция

Распредвалы изготавливаются методом литья из чугуна или штамповки из стали и представляют собой комбинацию из следующих функциональных элементов:

  • опорные шейки;
  • кулачки.

Опорные шейки служат для установки распредвала в корпус двигателя и работают в паре с подшипниками скольжения, функцию которых могут выполнять вкладыши или втулки, изготовленные из антифрикционных сплавов.

Основными рабочими элементами являются кулачки, которые непосредственно взаимодействуют с приводом клапана, выполненного в виде толкателя или гидрокомпенсатора. От профиля кулачка зависит время, скорость, а также высота подъема  клапана.

Для обеспечения смазкой трущихся деталей, а также для создания масляного клина в парах скольжения, внутри распредвала выполняется полость, называемая масляным каналом. Через отверстия в кулачках масло поступает из полости, обеспечивая смазкой и сами кулачки и элементы привода клапана.

Поскольку фазы газораспределения связаны с рабочими тактами, привод распредвала производится непосредственно от коленчатого вала двигателя с использованием зубчатой, цепной или ременной передачи. Передаточное число выбирается таким образом, чтобы на два оборота коленвала приходился один оборот распредвала. Синхронизация обеспечивается на этапе сборки путем выставления приводных шестерен коленчатого и распределительного валов согласно меткам на блоке двигателя.

Устройство и конструкция конкретного двигателя определяет место установки распредвала. Так различают двигатели со следующими положениями распредвала:

  • нижнее;
  • среднее;
  • верхнее.

От того, где находится распредвал, зависит устройство и состав всего газораспределительного механизма. Однако, чем дальше распредвал располагается от клапанов, тем больше деталей используется для их привода, тем самым увеличивая общую инерционность системы. Поэтому в современных двигателях используется верхнее расположение распредвала, что обеспечивает снижение масс и увеличение жесткости всей конструкции.

Отличаются двигатели и по количеству распредвалов. Так при использовании одной пары клапанов на цилиндр достаточно одного вала в ГБЦ рядного двигателя или в развале V-образного двигателя. Тогда как использование двух пар клапанов уже предполагает установку двух распредвалов в рядном или четырех в V-образном двигателе.

Основные неисправности

Технология производства распредвалов ориентирована на весь срок службы автомобиля, и выход его из строя явление достаточно редкое. Более того симптомы, свидетельствующие о повреждении распредвала, зачастую перекликаются с неисправностями других систем двигателя. А поскольку даже визуальная оценка его состояния требует финансовых затрат, следует предварительно убедится в корректной работе топливной системы и системы зажигания.

Читайте также: Зачем и как часто нужно менять ремень ГРМ?

К основным дефектам распредвала помимо полного разрушения следует отнести износ его рабочих элементов. Несмотря на закалку кулачков и опорных шеек их поверхности могут со временем изнашиваться в результате повышенных нагрузок или масляного голодания, вызванного неисправностями системы смазки двигателя. В этом случае возникают поперечные люфты, изменяется форма кулачков, что, в свою очередь, влияет на изменение фаз газораспределения и появление стуков из под клапанной крышки. Сокращение фаз газораспределения и уменьшение высоты подъема клапанов негативным образом сказывается на мощности двигателя.

Ремонт распредвала крайне трудоемок и экономически нецелесообразен, поскольку предполагает наплавление отсутствующего металла для восстановления формы кулачков с последующей его закалкой. Поэтому поврежденную деталь просто меняют на новую.

Однако, помимо износа распредвала существует ряд проблем, сопутствующих его работе и поддающихся ремонту. К ним можно отнести:

  • течь масла через сальник распредвала;
  • износ вкладышей;
  • смещение шестерни привода относительно метки в результате вытягивания цепи или повреждения ремня ГРМ.

Обнаружить течь масла можно при визуальном осмотре, об износе вкладышей может свидетельствовать стук в районе распредвала, а о перескакивании ремня ГРМ следует подумать при появлении выстрелов во впускной коллектор. Любая из этих неисправностей должна быть устранена в кратчайшие сроки, поскольку дальнейшая эксплуатация двигателя может привести к серьезным повреждениям и, как следствие, внушительным финансовым вложениям.

Перспективы развития

Несмотря на элегантность и простоту решения задачи управления газораспределительным механизмом, предложенную инженерами еще полторы сотни лет назад, дальнейшее развитие двигателей внутреннего сгорания наталкивается на серьезные ограничения. Дело в том, что распредвал, являясь элементом механической системы не обеспечивает должной гибкости регулирования. Жестко заданные фазы газораспределения подбираются опытным путем на заводе-изготовителе и являются неким компромиссным вариантом, рассчитанным на усредненный режим работы двигателя.

Читайте также: Как притереть клапана в домашних условиях

На деле, в различных условиях работы двигателя оптимальными являются разные алгоритмы управления клапанами. Так, в режиме холостого хода узкие фазы более приемлемы, а при увеличении оборотов фазам следует расширяться, входя в перекрытие. Высота подъема клапана также ограничена высотой кулачка и влечет за собой использование «костыля» в виде дроссельной заслонки.

Крупные производители постоянно разрабатывают и патентуют различные системы, позволяющие адаптировать работу ГРМ к внешним условиям. В большинстве своем такие доработки касаются совершенствования формы распредвала и систем его привода. Однако, наиболее вероятным является полный отказ от распредвала и возложение функции управления клапанами на независимые системы линейного перемещения, управляемые электронным блоком управления. Один из опытных образцов такого двигателя был установлен на серийный автомобиль Saab, продемонстрировав увеличение мощности с одновременных снижением расхода топлива.

Понравилась статья? Поделитесь в соц. сетях:

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.

Распредвал: устройство, принцип работы

Распредвал – такая же неизменная часть двигателя, как поршень или клапан. И хоть инженеры пытаются видоизменить эту деталь, пока что все их усилия направлены на ее доработку, поскольку ничего более простого и удобного для ДВС еще не придумали.

По своей конструкции распределительный вал – штука достаточно надежная, но только до тех пор, пока двигатель нормально работает и регулярно обслуживается. Лучше знать заранее, от чего зависит продолжительность его жизни и как предупредить неисправности.

Что такое распредвал, для чего он нужен

Распредвал представляет собой длинный цилиндр из прочного металла, на котором расположены кулачковые рычажки. Поворотом вокруг своей оси распредвал закрывает и открывает клапаны, тем самым обеспечивает подачу воздуха или топливной смеси и отвод выхлопных газов.

Расположение распредвала в двигателе

Поскольку скорость двигателя может достигать значительных показателей, оптимальным вариантом управления клапанами становится именно такой вот механический элемент. Да, инженеры пытаются придумать, как удалить распредвал из автомобиля, заменив его электронными толкателями клапанов, но пока отказаться от него не удалось.

Задача распредвала – нажимать на коромысла или толкатели клапанов, открывая каждый из них в нужный момент и на строго определенное время. Через одни клапаны идет закачка воздуха или топливной смеси в камеры сгорания двигателя, через другие отводятся выхлопные газы. Сбой в работе мотора, когда клапана встречаются с поршнями – один из самых страшных снов автовладельца. Капремонт двигателя – это вам не шутки.

Устройство и принцип работы распредвала

Устройство распредвала

1 – распредвал для впускных клапанов; 2 – распредвал для выпускных клапанов; 3 – упор; 4 – рабочая (верхняя) часть кулачка; 5 – шейка распредвала; 6 – нижняя часть кулачка.

Конструкция распредвала обычно цельная, весь он выточен из одной металлической заготовки. Можно выделить несколько важных элементов:

  1. Кулачки. Так называют выступы в форме капли, «нанизанные» на ось вала. Их функция – постоянный контакт с толкателями клапанов, причем для каждого клапана предназначен свой отдельный кулачок. При повороте вала выступ «капли» нажимает на толкатель, открывая клапан в строго определенный момент на заданное время.
  2. Опорные шейки. Это участки вала, оснащенные подшипниками, на которые он, собственно, и опирается при установке на двигатель. Торцы вала оснащены сальниками для герметизации стыка с корпусом двигателя.
  3. Масляные каналы. Это отверстия, через которые моторное масло подходит к элементам распредвала, испытывающим самое большое трение: опорным подшипниками и кулачкам. Без моторного масла в таком режиме работы распредвал прослужил бы совсем недолго.

В редких случаях кулачки «нанизаны» на вал, так что получается не цельная, выточенная из одной болванки конструкция, а сборная система. В настоящее время такие распредвалы встречаются редко.

Принцип работы

Принцип работы распредвала в ГРМ

Распредвал – компонент системы ГРМ (газораспределительного механизма) двигателя. Он приводится в движение ременной, цепной или зубчатой передачей от коленвала двигателя, а значит, работает синхронно с поршнями и другими элементами мотора.

Существует закономерность: на два полных оборота коленвала приходится один оборот распредвала. Причина – в механизме открытия клапанов. В двигателе два цикла из четырех проходят при закрытых клапанах, поэтому нужен один оборот распредвала для их открытия.

Вращаясь синхронно с оборотами двигателя, распредвал открывает клапана подачи воздуха и выхода выхлопных газов на определенное время, которое зависит от настроек двигателя. Дополнительные регулировки того, как работает двигатель, реализуются с помощью дроссельной заслонки, управления системой впрыска и т.д.

Ниже, на видео-уроке, детально описано принцип работы газораспределительного механизма (ГРМ) и роль распредвала в нем.

Что такое датчик распредвала?

Для контроля за системой ГРМ на распредвале предусмотрен датчик положения, который определяет угол его поворота. Эта информация (так же, как и от датчика коленвала) поступает на электронный блок управления (ЭБУ), где корректируется подача топлива на форсунки и момент зажигания.

Работа датчика основана на принципе Холла: данные поступают от магнитного датчика, который считывает каждый оборот контактного элемента. Таким образом считывается частота вращения распредвала, и на основании этих данных рассчитывается режим работы системы впрыска.

Неисправность или ошибка датчика приводит к блокировке бензинового двигателя и затрудненному пуску дизельного.

Основные неисправности и их причины

Как и любая деталь в двигателе, распредвал может выйти из строя. Однако поломки обычно вызваны не естественным износом (от него должен защищать масляная пленка на поверхностях трения), а другими причинами:

  1. Износ кулачков, опорных шеек или подшипников – прямое следствие масляного голодания или некачественного масла. Проблемой может стать и несменяемый масляный фильтр, который забился насмерть, и теперь весь нагар циркулирует в двигателе, засоряя тонкие каналы системы смазки;
  2. Осевое биение, которое приводит к деформации и излому распредвала. Причиной часто становится рассинхронизация с системой подачи топлива.

Поскольку распредвал находится внутри двигателя (на двигатель может устанавливаться один или два распредвала, а на мощные V-образные моторы – до четырех), повлиять на его работу можно только опосредованно. Это в первую очередь своевременное ТО с заменой моторного масла и масляного фильтра.

Такая нехитрая процедура убережет все детали двигателя от преждевременного износа.
Замена распредвала обычно обходится недешево: сама деталь дорогая за счет качественного металла и точной обработки, плюс работа мастеров требует времени и денег. Лучше следить за состоянием двигателя и вовремя его обслуживать.

Распределительный вал — DRIVE2

Распределительный вал или попросту распредвал в газораспределительном механизме обеспечивает выполнение основной функции – своевременного открытия и закрытия клапанов, за счет чего производится приток свежего воздуха и выпуск отработавших газов. В общем виде распределительный вал управляет процессом газообмена в двигателе.

Распределительный вал
Для уменьшения инерционных нагрузок, увеличения жесткости элементов газораспределительного механизма распределительный вал должен располагаться как можно ближе к клапанам. Поэтому стандартное положение распредвала на современном двигателе в головке блока цилиндров – т.н. верхнее расположение распределительного вала.

В газораспределительном механизме используется один или два распределительных вала на ряд цилиндров. При одновальной схеме обслуживаются впускные и выпускные клапаны (два клапана на цилиндр). вк.ком/карс.бест В двухвальном газораспределительном механизме один вал обсуживает впускные клапаны, другой – выпускные (два впускных и два выпускных клапана на цилиндр).

Основу конструкции распределительного вала составляют кулачки. На каждый клапан используется, как правило, один кулачок. Кулачок имеет сложную форму, которая обеспечивает открытие и закрытие клапана в установленное время, и его подъем на определенную высоту. В зависимости от конструкции газораспределительного механизма кулачок взаимодействует либо с толкателем, либо с коромыслом.

При работе распределительного вала кулачки вынуждены преодолевать усилия возвратных пружин клапанов и силы трения от взаимодействия с толкателями. На все это расходуется полезная мощность двигателя. Указанных недостатков лишена беспружинная система, реализованная в десмодромном механизме. Для уменьшения силы трения между кулачком и толкателем плоская поверхность толкателя может заменяться роликом. В отдаленной перспективе использование магнитной системы для управления клапанами, обеспечивающей полный отказ от распределительного вала.

Распределительный вал изготавливается из чугуна (литьем) или стали (ковкой). Распредвал вращается в опорах, которые представляют собой подшипники скольжения. Число опор на одно превышает число цилиндров. Опоры, в основном, разъемные, реже – неразъемные (выполнены как одно целое с головкой блока). В опорах, выполненных в чугунной головке, используются тонкостенные вкладыши, которые при изнашивании заменяются.

От продольного перемещения распредвал удерживают упорные подшипники, располагающиеся около приводной шестерни (звездочки). Распределительный вал смазывается под давлением. Предпочтительным является индивидуальный подвод масла к каждому подшипнику. Значительно повышается эффективность газораспределительного механизма с использованием различных систем изменения фаз газораспределения, которые позволяют добиться повышения мощности, топливной экономичности, снижения токсичности отработавших газов. Различают несколько подходов к изменению фаз газораспределения:

поворот распределительного вала на различных режимах работы;
использования нескольких кулачков с различным профилем на один клапан;
изменение положения оси коромысла.
Привод распределительного вала

Привод распределительного вала
Распределительный вал приводится в действие от коленчатого вала двигателя. В четырехтактном двигателе внутреннего сгорания привод обеспечивает вращение коленчатого вала со скоростью в два раза медленнее коленчатого вала.

На двигателях легковых автомобилей привод распределительного вала осуществляется с помощью цепной или ременной передачи. Данные виды привода на равных используются как в бензиновых двигателях, так и дизелях. Ранее для привода использовалась шестеренная передача, но ввиду громоздкости и повышенного шума перестала применяться.

Цепной привод объединяет металлическую цепь, которая обегает звездочки на коленчатом и распределительном валу. Помимо этого в приводе используются натяжитель и успокоитель. Цепь состоит из звеньев, соединенных шарнирами. Одна цепь может обслуживать два распределительных вала.

Цепной привод распределительного вала достаточно надежный, компактный, может использоваться на больших межосевых расстояниях. Вместе с тем, износ шарниров при эксплуатации, приводит к растяжению цепи, последствия которого могут быть самые печальные для ГРМ. Не спасают даже натяжитель с успокоителем. Поэтому цепной привод требует регулярного контроля состояния.

В ременном приводе распределительного вала используется зубчатый ремень, который охватывает соответствующие зубчатые шкивы на валах. Приводной ремень оборудуется натяжным роликом. Ременный привод компактный, почти бесшумный, достаточно надежный, что делает его популярным у производителей. Современные зубчатые ремни имеют значительный ресурс — до 100 тыс. км пробега и более.

Привод распределительного вала может использоваться для привода и других устройств – масляного насоса, топливного насоса высокого давления, распределителя зажигания.

Распредвал — Словарь автомеханика

Распределительный вал, в сокращенном варианте распредвал – основная часть главного распределительного механизма или ГРМ, важный элемент автомобильного двигателя. Его задача заключается в синхронизации впускного и выпускного тактов работы ДВС.


Конструктивные особенности

Расположение данного механизма целиком зависит от конструкции ДВС, поскольку в некоторых моделях распредвал размещается внизу, в основании блока цилиндров, а в других – вверху, прямо в головке блока цилиндров. На данный момент оптимальным считается верхнее расположение распредвала, поскольку это существенно упрощает сервисный и ремонтный доступ к нему. Распредвал напрямую связан с коленвалом. Они соединяются между собой цепной или ременной передачей посредством обеспечения связи между шкивом на валу ГРМ и звездочкой на коленвале. Это необходимо потому, что приводится в движение распредвал именно коленвалом.

Устанавливается распределительный вал в подшипники, которые в свою очередь надежно закрепляются в блоке цилиндров. Осевой люфт детали не допускается за счет применения в конструкции фиксаторов. Ось любого распредвала имеет сквозной канал внутри, через который осуществляется смазка механизма. Сзади данное отверстие закрыто заглушкой.

Важными элементами являются кулачки распредвала. По количеству они соответствуют числу клапанов в цилиндрах. Именно эти детали выполняют основную функцию ГРМ – регулирование порядка работы цилиндров.

На каждый клапан приходится отдельный кулачок, открывающий его через нажим на толкатель. Освобождая толкатель, кулачок позволяет распрямиться пружине, возвращающей клапан в закрытое состояние. Устройство распределительного вала предполагает наличие двух кулачков для каждого цилиндра – по числу клапанов.

Устройство распределительного вала.

Следует отметить, что от распределительного вала также осуществляется привод топливного насоса и распределителя масляного насоса.


Принцип работы

Распределительный вал двигателя, располагаемый в блоке цилиндров, приводится в движение зубчатой или цепной передачей от коленвала.

Вращаясь, распредвал проворачивает располагающиеся на на нем кулачки, которые попеременно воздействуют на впускные и выпускные клапана цилиндров, обеспечивая их открывание-закрывание в определенном порядке, уникальном для каждой модели ДВС.

Рабочий цикл двигателя (поочередное движение каждого из клапанов цилиндров) осуществляется за 2 оборота коленвала. За это время распределительный вал должен выполнить только один оборот, поэтому его шестерня имеет вдвое больше зубьев.

В одном ДВС может быть больше одного распределительного вала. Их точное количество определяется конфигурацией двигателя. Наиболее распространенные бюджетные рядные моторы, имеющие по паре клапанов для каждого цилиндра, оборудуются только одним распредвалом. Для систем с двумя парами клапанов нужно использовать уже два распределительных вала. Например, силовые агрегаты с другим расположением цилиндров имеют или единственный распределительный вал, установленный в развале, или пару – для каждой головки блока отдельно.


Поломки распредвала

Существует довольно много причин, по которым в работу двигателя вплетается стук распредвала, что свидетельствует о появлении проблем с ним. Вот только наиболее типичные из них:

    Распределительный вал требует должного ухода: замену сальников, подшипников и периодичной дефектовке.

  1. износ кулачков, что ведет к появлению стука сразу только при запуске, а потом и все время работы двигателя;
  2. износ подшипников;
  3. механическая поломка одного из элементов вала;
  4. проблемы с регулировкой подачи топлива, из-за чего возникает асинхронность взаимодействия распредвала и клапанов цилиндров;
  5. деформация вала, ведущая к осевому биению;
  6. некачественное моторное масло, изобилующее примесями;
  7. отсутствие моторного масла.

По утверждениям специалистов при возникновении легкого стука распредвала автомобиль может ездить еще не один месяц, но это ведет к усиленному износу цилиндров и других деталей. Поэтому при обнаружении проблемы следует заняться ее устранением. Распредвал – разборный механизм, поэтому ремонт чаще всего осуществляется методом замены его всего или только некоторых элементов, например, подшипников.

Связанные термины

Все о распредвалах — DRIVE2

Улучшение динамических характеристик при поэтапной доводке двигателя следует начинать с изменения газораспределительного механизма (замена распредвала). Причём многим этого уже более чем достаточно, так как разница между стандартным распредвалом и тюнинговым или спортивным очень ощутимая.
Распределительные валы. Эффективный способ изменения тяговых и динамических свойств вашего автомобиля — это замена распределительного вала с соответствующей коррекцией управляющей программы блока управления двигателем. При выборе того или иного распредвала для тюнинга двигателя следует понимать, что именно хочется получить от машины, хорошей тяги на низких оборотах или большей мощности на высоких. Для этих целей существуют различные распредвалы. Выбирая для двигателя определенного объема распределительный вал с меньшими подъемами, реализуется положительный эффект в области низких оборотов. И наоборот, распределительный вал с большими подъемами кулачков позволяет повысить мощность на высоких оборотах.
Низовые валы отличаются большим крутящим моментом на низах, имеют ровную полку момента в широком диапазоне оборотов. На таких моторах приятно ездить по городу, они эластичны и приёмисты, отличаются экономичностью, хорошо тянут на низких оборотах. В общем полностью создают эффект увеличившегося рабочего объёма. Но хорошей динамики по сравнению со штатным автомобилем они не создают.
Верховые валы имеют "горбатую" моментную характеристику. Кривую крутящего момента эти распредвалы смещают в зону высоких оборотов, тем самым увеличивая отдачу мощности мотором. На низких и средних оборотах они значительно уступают в тяговитости стандартному мотору, но в режиме полных нагрузок развивают значительную мощность, существенно улучшая динамику автомобиля. Эти моторы нужно крутить, чтобы добиться от них желаемого. Да и экономичными эти двигатели назвать сложно. Отметим также, что верховые распредвалы можно так же разделить не гражданские (тюнинговые) и спортивные.
Основными параметрами распредвала является подъём и фазы открытия впускных/выпускных клапанов, углы опережения/запаздывания открытия/закрытия клапанов ГРМ, величина и фаза перекрытия клапанов.
Начнём с подъёма клапана. Простое правило "чем больше, тем лучше" здесь вполне применимо. Повышая максимальный подъём клапана, мы увеличиваем размер клапанной щели, а значит и её пропускную способность. На наполняемости цилиндра рабочей смесью это влияет только положительно во всём диапазоне оборотов. Однако естественным ограничением величины подъёма клапанов является конструкция ГРМ и ширины фазы открытия клапана (при узкой фазе и большом подъёме профиль кулачка распредвала получается "острым", что увеличивает нагрузки на ГРМ и снижает срок его службы. Увеличение длительности открытия впускных/выпускных клапанов ведёт к смещению эффективного наполнения цилиндров в зону более высоких оборотов, что приводит с одной стороны к росту мощности (мощность прямопропорциональна величине крутящего момента и угловой скорости коленвала, т.е. оборотам двигателя), а с другой стороны — ухудшению тяговитости двигателя на низких и средних оборотах. Выбор распредвалов на отечественные двигатели велик и в нём просто запутаться — моделей распредвалов на одни только восьмиклапанные двигатели серии 21083 насчитывается свыше 50-ти, а на 16-клапанные двигатели 2112 и вовсе приближается к 100 (если не больше). Как сориентироваться среди всего этого разнообразия самому? Только по характеристикам распредвалов.
Распредвалы низовые обычно имеют фазу впуска не более 270 градусов, средние валы категории "Тюнинг" — до 290 градусов, верховые валы этой же категории — до 306 градусов, высокооборотистые спортивные распредвалы — от 300 до 340 градусов. Фазы выпуска обычно чуть меньше или совпадают с фазами впуска. Подъём клапанов для "классики": низовые и средние обычно от 10.0 до 11.6мм, верховые от 10.4 до 12.4мм, спортивные от 12.5 до 13.7мм. Подъём клапанов для 8-ми клапанных двигателей ПП семейства: низовые и средние от 9.0 до 11.0мм, верховые от 10.0 до 12.0мм, спортивные от 12.0 до 13.5мм. Для 16-ти клапанных двигателей характерны: низовые и средние от 8.0 до 9.6мм, верховые от 8.8 до 10.5мм, спортивные от 10.0 до 13.5мм. Высота перекрытия клапанов у верховых распредвалов составляет от 1.5 до 2 мм, а у спортивных и до 5мм.
Не все распредвалы можно классифицировать однозначно исходя из приведённых данных, т.к. попадаются варианты средних распредвалов с очень высоким подъёмом клапанов, ровно как и высокооборотистые распредвалы с довольно малым подъёмом клапанов, но большинство их всё-таки попадает в указанные рамки. Есть ещё один немаловажный момент при выборе распредвала — это необходимость доработки ГБЦ под данный распредвал. Во-первых, некоторые распредвалы получаются методом переточки из штатных распредвалов или их заготовок. Для получения увеличенного подъёма клапана при таком методе требуется уменьшить базу кулачка (тыльную часть кулачка, которая держит клапан в закрытом состоянии). А поскольку подъём кулачка есть ни что иное как разница самого широкого с самого узкого мест кулачка, уменьшая самое узкое, мы увеличиваем подъём. Такой распредвал называется неполнобазным (в противовес полнобазному, имеющего такую же, как и у штатного распредвала, базу). Кажется всё просто, ан нет. В таком виде клапан не будет доставать до базы распредвала, что недопустимо. Для этого на торцы клапанов ставят подпятники для искусственного удлинения клапана, либо просаживают сёдла клапанов, смещая клапан ближе к распредвалу. Однако не только для этого просаживают сёдла. Порой это необходимо для увеличения хода клапанной пружины, которого может не хватать при высоких значениях подъёма клапанов. Для этих же целей на спортивных распредвалах штатные пружины заменяют специальными, имеющими больший запас свободного хода. На головках блока с приводом клапанов через толкатели может потребоваться доработка колодцев толкателей для свободного вращения кулачков распредвала с большим подъёмом. Также может потребоваться замена штатных механических или гидравлических толкателей на цельные механические толкатели увеличенного диаметра, удовлетворяющие требованиям максимального подъёма клапана и рабочего диапазона двигателя (гидрокомпенсаторы не способны адекватно работать на высоких оборотах). Обычной для спортивных распредвалов практикой также является необходимость замены штатных пружин на усиленные и/или обеспечивающие больший подъём клапана. Поэтому обязательно узнавайте у продавцов, какие доработки требуются для установки того или иного распредвала, если требуются вообще. Тщательно подбирайте детали газо-распределительной системы, они должны полностью подходить друг к другу.
Последний совет при выборе распредвала — не гоняйтесь за "лошадьми". Очень часто люди хотят больше, чем им реально необходимо. Взвесьте все "за" и "против", ведь порой чрезмерный расход топлива или серьёзная потеря эластичности двигателя могут сильно омрачить впечатления от новообретённой динамики двигателя. Прикиньте, в каком диапазоне оборотов вы обычно ездите, в каком диапазоне готовы ездить, с чем готовы смириться, и уже исходя из этого — выбирайте распредвал.
Характер автомобиля
Для спокойной, плавной езды используются распределительные валы с узкой фазой открытия клапанов, которые также называют "моментными". Они повысят момент и мощность двигателя в нижней зоне оборотов — 1500…3000 об/мин и сделают езду удобной и приятной во всем рабочем диапазоне оборотов двигателя.
Активное вождение с частыми динамичными разгонами и максимальными скоростями требует установки на двигатель распределительных валов со "средней" шириной фазы открытия клапанов. Это так называемые "мощностные" валы. С этими валами повышается максимальная мощность двигателя. При этом соответственно растут обороты двигателя, на которых достигается максимальная мощность — до 6000…6500 об/мин.
Для экстремалов нужны валы с широкими фазами открытия клапанов, в том числе и чисто спортивные распределительные валы. Двигатель будет легко раскручиваться до 7000…8000 об/мин, иметь самую высокую из всех тюнинговых вариантов максимальную мощность, но в нижней зоне оборотов показатели могут ухудшиться. Рекомендуется также и установка так называемой разрезной шестерни

Распредвал: описание,характеристики,устройство,принцип действия. | АВТОМАШИНЫ

Расположение данного механизма целиком зависит от конструкции ДВС, поскольку в некоторых моделях распредвал размещается внизу, в основании блока цилиндров, а в других – вверху, прямо в головке блока цилиндров. На данный момент оптимальным считается верхнее расположение распредвала, поскольку это существенно упрощает сервисный и ремонтный доступ к нему. Распредвал напрямую связан с коленвалом. Они соединяются между собой цепной или ременной передачей посредством обеспечения связи между шкивом на валу ГРМ и звездочкой на коленвале. Это необходимо потому, что приводится в движение распредвал именно коленвалом.

Устанавливается распределительный вал в подшипники, которые в свою очередь надежно закрепляются в блоке цилиндров. Осевой люфт детали не допускается за счет применения в конструкции фиксаторов. Ось любого распредвала имеет сквозной канал внутри, через который осуществляется смазка механизма. Сзади данное отверстие закрыто заглушкой.

Важными элементами являются кулачки распредвала. По количеству они соответствуют числу клапанов в цилиндрах. Именно эти детали выполняют основную функцию ГРМ – регулирование порядка работы цилиндров.

На каждый клапан приходится отдельный кулачок, открывающий его через нажим на толкатель. Освобождая толкатель, кулачок позволяет распрямиться пружине, возвращающей клапан в закрытое состояние. Устройство распределительного вала предполагает наличие двух кулачков для каждого цилиндра – по числу клапанов.

Следует отметить, что от распределительного вала также осуществляется привод топливного насоса и распределителя масляного насоса.

Принцип действия и устройство распредвала

Распределительный вал соединяется с коленвалом при помощи цепи или ремня, надетого на шкив распредвала и звездочку коленчатого вала. Вращательные движения вала в опорах обеспечивают специальные подшипники скольжения, благодаря этому вал воздействует на клапана, запускающие работу клапанов цилиндров. Этот процесс происходит в соответствии с фазами образования и распределения газов, а также рабочим циклом двигателя.

Установка фаз распределения газов происходит согласно установочным меткам, которые имеются на шестернях или шкиве. Правильная установка обеспечивает соблюдение последовательности наступления рабочих циклов двигателя.

Основной деталью распредвала являются кулачки. При этом количество кулачков, которыми оснащается распредвал, зависит от количества клапанов. Основное назначение кулачков – осуществление регулировки фаз процесса газообразования. В зависимости от типа конструкции ГРМ кулачки могут взаимодействовать с коромыслом или толкателем.

Кулачки устанавливаются между опорными шейками, по два на каждый цилиндр двигателя. Распредвалу во время работы приходится преодолевать сопротивление пружин клапанов, которые служат возвратным механизмом, приводя клапана в исходное (закрытое) положение.

На преодоление этих усилий расходуется полезная мощность двигателя, поэтому конструкторы постоянно думают, как можно уменьшить потери мощности.

Для того чтобы уменьшить трение между толкателем и кулачком, толкатель может оснащаться специальным роликом.

Помимо этого, разработан специальный десмодромный механизм, в котором реализована беспружинная система.

Опоры распределительных валов оснащены крышками, при этом передняя крышка является общей. Она имеет упорные фланцы, которые соединяются с шейками валов.

Распредвал изготавливается одним из двух способов – ковкой из стали или литьем из чугуна.

Поломки распредвала

Существует довольно много причин, по которым в работу двигателя вплетается стук распредвала, что свидетельствует о появлении проблем с ним. Вот только наиболее типичные из них:

Распределительный вал требует должного ухода: замену сальников, подшипников и периодичной дефектовке.

  1. износ кулачков, что ведет к появлению стука сразу только при запуске, а потом и все время работы двигателя;
  2. износ подшипников;
  3. механическая поломка одного из элементов вала;
  4. проблемы с регулировкой подачи топлива, из-за чего возникает асинхронность взаимодействия распредвала и клапанов цилиндров;
  5. деформация вала, ведущая к осевому биению;
  6. некачественное моторное масло, изобилующее примесями;
  7. отсутствие моторного масла.

По утверждениям специалистов при возникновении легкого стука распредвала автомобиль может ездить еще не один месяц, но это ведет к усиленному износу цилиндров и других деталей. Поэтому при обнаружении проблемы следует заняться ее устранением. Распредвал – разборный механизм, поэтому ремонт чаще всего осуществляется методом замены его всего или только некоторых элементов, например, подшипников.свобождение камеры от выхлопных газов, имеет смысл начать открывать впускной клапан. Что и происходит при использовании тюнингового распредвала.

ГЛАВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСПРЕДВАЛА

Известно, что среди главных характеристик распредвала конструкторы форсированных двигателей часто используют понятие продолжительности открывания. Дело в том, что именно этот фактор непосредственно влияет на производимую мощность двигателя. Так, чем клапаны дольше открыты, тем мощнее агрегат. Таким образом, получается максимальная скорость двигателя. Например, когда продолжительность открытия составляет больше стандартного показателя, то двигатель сможет выработать дополнительную максимальную мощность, которая будет получаться от работы агрегата на низких оборотах. Известно, что для гоночных автомобилей максимальная скорость двигателя является приоритетной целью. Что касается классических машин, то при их разработке силы инженеров направлены на крутящий момент при низких оборотах и приемистость.

Увеличение мощности может также зависеть от увеличения подъема клапана, которое может прибавить максимальную скорость. С одной стороны, дополнительная скорость будет получаться при помощи короткой продолжительности открывания клапанов. С другой стороны, приводы клапанов имеют не такой простой механизм. Например, при высоких скоростях движения клапанов у двигателя не получится выработать дополнительную максимальную скорость. В соответствующем разделе нашего сайта вы сможете найти статью про основные особенности системы выпуска выхлопных газов. Так, при низкой продолжительности открывания клапана после закрытого положения клапану остается меньше времени, чтобы добраться до исходной позиции. После продолжительность становится еще меньше, что, главным образом, отражается на выработке дополнительной мощности. Дело в том, что в этот момент требуются клапанные пружины, у которых будет как можно больше усилий, что считается невозможным.

Стоит отметить, что сегодня существует понятие надежного и практичного подъема клапана. В этом случае величина подъема должна быть более 12,7 миллиметров, что обеспечит высокую скорость открывания и закрывания клапанов. Продолжительность такта насчитывает от 2 850 оборотов в минуту. Однако такие показатели создают нагрузку на механизмы клапана, что в итоге приводит к недолгой службе клапанных пружин, стержней клапанов и кулачков распредвала. Известно, что вал с высокими показателями скорости подъема клапанов работают без сбоя первое время, например, до 20 тысяч километров. Все же сегодня автопроизводители разрабатывают такие двигательные системы, где распредвал имеет одинаковые показатели продолжительности открывания клапанов и их подъема, что заметно увеличивает их срок службы.

Кроме того, на мощность двигателя влияет такой фактор, как открывание и закрывание клапанов по отношению к положению распредвала. Так, фазы распределения распредвала можно найти в таблице, которая к нему прилагается. Согласно этим данным, можно узнать об угловых положениях распредвала в момент открытия и закрытия клапанов. Все данные обычно берутся в момент поворота коленчатого вала до и после верхней и нижней мертвых точек, указываются в градусах.

Что касается продолжительности открывания клапанов, то она рассчитывает, согласно фазам распределения газа, которые указаны в таблице. Обычно в этом случае нужно суммировать момент открывания, момент закрывания и прибавить 1 800. Все моменты указываются в градусах.

Теперь стоит разобраться с соотношением фаз распределения газа мощности и распредвала. В этом случае представим, что один распредвал будет А, другой – В. Известно, что оба этих вала имеют аналогичные формы впускных и выпускных клапанов, а также схожую продолжительность открывания клапанов, которая составляет 2 700 оборотов. В данном разделе нашего сайта вы сможете найти статью троит двигатель: причины и методы устранения. Обычно такиераспредвалы называются конструкциями с одним профилем. Все же между этими распредвалами есть некоторые отличия. Например, у вала А кулачки расположены так, что впускной открывается за 270 до верхней мертвой точки, а закрывается в 630 после нижней мертвой точки.

Что касается выпускного клапана вала А, то он открывается в 710 до нижней мертвой точки и закрывается за 190 после верхней мертвой точки. То есть, фазы газораспределения выглядят следующим образом: 27-63-71 – 19. Что касается вала В, то у него прослеживается другая картина: 23 o67 — 75 -15. Вопрос: Как валы А и В могут повлиять на мощность двигателя? Ответ: вал А создаст дополнительную максимальную мощность. Все же стоит отметить, что двигатель будет иметь характеристики хуже, кроме того, у него будет прослеживаться более узкая кривая мощности по сравнению с валом В. Сразу стоит отметить, что на такие показатели никак не влияет продолжительность открывания и закрывания клапанов, так как она, как мы отметили выше, одинакова. На самом деле на такой результат влияют изменения в фазах распределения газа, то есть, в углах, находящихся между центрами кулачков в каждом распределительном вале.

Этот угол представляет собой угловое смещение, которое происходит между впускным и выпускным кулачками. Стоит отметить, что в этом случае данные будут указываться в градусах поворота распределительного вала, а не в градусах поворота коленчатого вала, которые указывались ранее. Так, перекрытие клапанов зависит, главным образом, от угла. Например, в момент уменьшения угла между центрами клапанов впускной и выпускной клапаны будут перекрываться больше. Кроме того, в момент увеличения продолжительности открывания клапанов, их перекрытие тоже повышается.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

  • Автомобильный катализатор: описание,устройство,принцип работы.
  • Mercedes-Benz выпустил новый кабриолет E-класса
  • Audi a1: технические характеристики,описание,обзор,фото,видео,комплектация
  • ЛЕГО PORSCHE 911 GT3 RS ПРОХОДИТ КРАШ-ТЕСТ — ВИДЕО
  • Фольксваген Пассат Вариант: тест драйв,фото
  • Как китайцы копируют автомобили
  • Двигатели ваз: описание,фото,видео,классические модели.
  • Система непосредственного впрыска топлива GDI: что это такое и как работает?
  • Шасси автомобиля и все,что нужно об этом знать.
  • Мерседес официально представил новый x-класса пикап.
  • Ауди 100 история моделей описание обзор фото видео цена характеристики.
  • Ретро автомобили — 45 фото
  • 12 советов по уходу за автомобилем, которые вы можете сделать дома
  • 2020 Skoda Octavia — как она будет выглядеть?
  • Индийская женщина покрыла своюToyota Corolla навозом, от жары

Распределительный вал двигателя внутреннего сгорания: назначение, устройство, принцип действия

Основной функцией распределительного вала (распредвала) является обеспечение открытия/закрытия впускных и выпускных клапанов, при помощи которых осуществляется подача  ТВС (топливовоздушной смеси) и вывод образовавшихся газов. Распредвал является главной деталью ГРМ (газораспределительного механизма), принимающей участие в сложном процессе газообмена в автомобильном двигателе.

Современный ГРМ может оснащаться одним или двумя распредвалами. В механизме с одним валом сразу обслуживаются все клапаны впуска и выпуска (по 1 клапану впуска и выпуска на цилиндр). В механизме, оснащенном двумя валами, один распредвал запускает клапаны впуска, другой вал – клапаны выпуска (по 2 клапана впуска и выпуска на цилиндр).

Расположение газораспределительного механизма напрямую зависит от типа автомобильного двигателя. Различают ГРМ с верхним клапанным расположением (в цилиндровом блоке) и с нижним клапанным расположением (в головке цилиндрового блока).

Наиболее распространенным вариантом является верхнее расположение, благодаря чему возможно осуществить эффективную настройку и обслуживание распределительного вала.

Принцип действия и устройство распредвала

Распределительный вал соединяется с коленвалом при помощи цепи или ремня, надетого на шкив распредвала и звездочку коленчатого вала. Вращательные движения вала в опорах обеспечивают специальные подшипники скольжения, благодаря этому вал воздействует на клапана, запускающие работу клапанов цилиндров. Этот процесс происходит в соответствии с фазами образования и распределения газов, а также рабочим циклом двигателя.

Установка фаз распределения газов происходит согласно установочным меткам, которые имеются на шестернях или шкиве. Правильная установка обеспечивает соблюдение последовательности наступления рабочих циклов двигателя.

Основной деталью распредвала являются кулачки. При этом количество кулачков, которыми оснащается распредвал, зависит от количества клапанов. Основное назначение кулачков – осуществление регулировки фаз процесса газообразования. В зависимости от типа конструкции ГРМ кулачки могут взаимодействовать с коромыслом или толкателем.

«Nockenwelle ani». Под лицензией Public domain с сайта Викисклада - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nockenwelle_ani.gif#mediaviewer/...

Кулачки устанавливаются между опорными шейками, по два на каждый цилиндр двигателя. Распредвалу во время работы приходится преодолевать сопротивление пружин клапанов, которые служат возвратным механизмом, приводя клапана в исходное (закрытое) положение.

На преодоление этих усилий расходуется полезная мощность двигателя, поэтому конструкторы постоянно думают, как можно уменьшить потери мощности.

Для того чтобы уменьшить трение между толкателем и кулачком, толкатель может оснащаться специальным роликом.

Помимо этого, разработан специальный десмодромный механизм, в котором реализована беспружинная система.

Опоры распределительных валов оснащены крышками, при этом передняя крышка является общей. Она имеет упорные фланцы, которые соединяются с шейками валов.

Распредвал изготавливается одним из двух способов – ковкой из стали или литьем из чугуна.

Системы фаз газораспределения

Как уже было сказано выше, количество распредвалов соответствует типу двигателя.

В рядных двигателях с одной парой клапанов (по одному клапану впуска и выпуска) цилиндр оснащается только одним валом. В рядных двигателях с двумя парами клапанов установлено два вала.

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

В настоящее время современные двигатели могут быть оснащены различными системами фаз газораспределения:

  • VVT-i. В подобной технологии фазы регулируются поворотом распределительного вала по отношению к звездочке на приводе
  • Valvetronic. Технология позволяет регулировать высоту подъема клапанов за счет смещения оси вращения коромысла
  • VTEC. Данная технология предполагает регулирование фаз распределения газов за счет использования кулачков на регулируемом клапане

Итак, подытожим… распредвал, являясь основным звеном газораспределительного механизма, обеспечивает своевременное и точное открытие клапанов двигателя. Это обеспечивается точной подгонкой формы кулачков, которые надавливая на толкатели, заставляют клапана двигаться.

Устройство газораспределительного механизма — DRIVE2

Газораспределительный механизм (ГРМ) обеспечивает своевременный впуск в цилиндры свежего заряда горючей смеси и выпуск отработавших газов. Он включает в себя элементы привода, распределительную шестерню, распределительный вал, детали привода клапанов, клапана с пружинами и направляющие втулки.
Распределительный вал служит для открытия клапанов в определенной последовательности в соответствии с порядком работы двигателя. Распредвалы отливают из специального чугуна или отковывают из стали. Трущиеся поверхности распределительных валов для уменьшения износа подвергнуты закалке при помощи нагрева токами высокой частоты.

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

Привод клапанов осуществляется расположенными на распределительном валу кулачками. Количество кулачков зависит от числа клапанов. В разных конструкциях двигателей может быть от двух до пяти клапанов на цилиндр (3 клапана — два впускных, один выпускной; 4 клапана — два впускных, два выпускных; 5 клапанов — три впускных, два выпускных). Форма кулачков определяет моменты открытия и закрытия клапанов, а также высоту их подъема.
Привод распределительного вала от коленчатого вала может осуществляться одним из трех способов: ременной передачей, цепной передачей, а при нижнем расположении распредвала — зубчатыми шестернями. Цепной привод отличается надежностью, но его устройство сложнее и цена выше. Ременной привод существенно проще, но ресурс зубчатого ремня ограничен, а в случае его разрыва могут наступить тяжелые последствия.

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

Еще тяжелее при обрыве ремня приходится дизелям. Так как камера сгорания у них находится в поршнях, то в ВМТ у клапанов остается очень мало места. Поэтому при зависании открытого клапана разрушаются толкатели, распредвал и его подшипники, велика вероятность деформирования шатунов. А если обрыв ремня произойдет на высоких оборотах, возможно даже повреждение блока цилиндров.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя происходит за два оборота коленвала. За это время должны последовательно открыться впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра. Поэтому распредвал должен вращаться в два раза медленнее коленвала, а, следовательно, шестерня распредвала всегда в два раза больше шестерни коленвала. Клапаны в цилиндрах должны открываться и закрываться в зависимости от направления движения и положения поршней в цилиндре. При такте впуска, когда поршень движется от в.м.т. к н.м.т., впускной клапан должен быть открыт, а при тактах сжатия, рабочего хода и выпуска — закрыт. Чтобы обеспечить такую зависимость, для правильной установки на шестернях ГРМ делают метки.

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

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

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

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

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

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

Стержень клапана цилиндрической формы в верхней части имеет выточку для деталей крепления клапанной пружины. Стержень выпускного клапана — полый, с натриевым наполнением для лучшего 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.


Смотрите также

Описание: