Из чего состоит распредвал: Распредвал двигателя — Автозапчасти для иномарок — Продажа и подбор автозапчастей на иномарки

Содержание

Всё про распредвал двигателя

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

 

Функции распредвала

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

 

Конструкция распредвала

В большинстве случаев распредвал вытачивается из цельного металлического цилиндра, и только некоторые производители устанавливают накладки с кулачками на ось, делая не цельную, а сборную конструкцию (например, распредвал на Audi Valvelift System (AVS), на котором кулачки перемещаются на оси распредвала).

Но пока в большинстве автомобилей используются цельнолитые конструкции распредвалов, изготовленные из чугуна или износостойких слоев стали. Дополнительную твердость готовые валы получают в результате закалки: азотирования, лазерной обработки, отбеливания и т.д.

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

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

Принцип работы распредвала

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

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

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

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

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

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

 

Тонкости конструкции

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

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

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

Схема построения фаз на распредвале

 

Типы размещения распредвала в двигателе

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

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

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

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

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

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

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

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

 

Немного о моторном масле

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

 

Другие причины неисправности распредвала

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

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

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

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

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

 

Что будет дальше? Эволюция ГРМ

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

Условно можно выделить несколько основных направлений работы:

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

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

 

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

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

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

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

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

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

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

 

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

 

 

Распредвал автомобиля — что такое распределительный вал

Распределительный вал двигателя

Для стабильной работы двигателя внутреннего сгорания каждая его деталь играет важную функцию. Среди них – распределительный вал. Рассмотрим, какова его функция, какие неисправности встречаются, и в каких случаях он нуждается в замене.

Где расположен распредвал?

Расположение распределительного вала зависит от особенностей конструкции мотора. В некоторых модификациях он находится внизу, под блоком цилиндров. Чаще встречаются модификации моторов, распредвал которых находится в головке блока цилиндров (сверху ДВС). Во втором случае ремонт и настройка механизма газораспределения намного легче, чем в первом.

Модификации двигателей V-образной формы оснащаются ГРМ, который расположен в развале блока цилиндров, а иногда отдельный блок оснащается своим газораспределительным механизмом. Сам распределительный вал фиксируется в корпусе подшипниками, что позволяет ему постоянно и плавно вращаться. В оппозитных моторах (или боксер) конструкция ДВС не позволяет установить один распредвал. В этом случае на каждую сторону устанавливается свой газораспределительный механизм, но их работа синхронизируется.

Функции распредвала

Распредвал – элемент ГРМ (газораспределительного механизма). Он определяет порядок тактов мотора и синхронизирует открывание/закрывание клапанов, которые подают в цилиндры воздушно-топливную смесь и отводят отработанные газы.

Газораспределительный механизм работает по следующему принципу. В момент запуска двигателя стартер проворачивает коленчатый вал. Распредвал приводится в движение при помощи цепи, ремня, посаженного на шкив коленвала или шестерен (во многих старых американских автомобилях). В цилиндре открывается впускной клапан, и в камеру сгорания поступает смесь бензина и воздуха. В этот же момент датчик коленвала подает импульс на катушку зажигания. В ней генерируется разряд, который идет на свечу зажигания.

К моменту, когда появляется искра, оба клапана в цилиндре закрыты, а топливная смесь сжата. Во время возгорания образуется энергия, и поршень перемещается вниз. Так коленвал проворачивается и приводит в движение распределительный вал. В этот момент он открывает выпускной клапан, через который выходят отработанные в процессе горения газы.

Распредвал всегда открывает нужный клапан на конкретный промежуток времени и на стандартную высоту. Благодаря своей форме этот элемент обеспечивает стабильный цикл смены тактов в моторе.

Подробно о фазах открытия и закрытия клапанов, а также об их настройках, показано в данном видео:

Фазы на распредвалах, какое перекрытие выставить? Что такое «фаза распредвала»?


Watch this video on YouTube

В зависимости от модификации двигателя в нем может стоять один или несколько распредвалов. В большинстве автомобилей эта деталь размещена в головке блока цилиндров. Она приводится в движение за счет вращения коленчатого вала. Эти два элемента соединяются при помощи ремня, цепи ГРМ или шестеренчатой передачи.

Чаще всего одним распредвалом оснащены двс с рядным расположением цилиндров. Большинство таких двигателей имеет по два клапана на цилиндр (один впускной, а другой выпускной). Встречаются также модификации с тремя клапанами на цилиндр (два на впуск, один на выпуск). Двумя валами чаще комплектуются двигатели, в которых на один цилиндр приходится по 4 клапана. В оппозитных двс и с V-образной формой тоже устанавливается два распределительных вала.

Моторы с одним валом ГРМ имеют простую конструкцию, что приводит к снижению стоимости агрегата в процессе изготовления. Такие модификации легче обслуживать. Их всегда устанавливают на бюджетные автомобили.

На более дорогих модификациях двигателей некоторые производители устанавливают второй распредвал для уменьшения нагрузки (по сравнению с вариантами ГРМ с одним валом) и в некоторых моделях ДВС для обеспечения сдвига фаз распределения газов. Чаще всего такая система встречается в автомобилях, которые должны отличаться спортивными характеристиками.

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

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

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

Каждый производитель, оснащающий свои автомобили такой системой, в технической документации указывает собственную маркировку. Например, Honda указывает VTEC или i-VTEC, Hyundai – CVVT, Fiat – MultiAir, Mazda – S-VT, BMW – VANOS, Audi – Valvelift, Volkswagen – VVT и др.

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

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

Конструкция распредвала

Распределительные валы изготавливаются путем ковки, цельного литья, полого литья и в последнее время появились трубчатые модификации. Цель изменения технологии создания – облегчить конструкцию для получения максимальной эффективности работы мотора.

Распредвал изготавливается в виде стержня, на котором имеются такие элементы:

  • Носок. Это передняя часть вала, в котором сделан паз для шпонки. Здесь устанавливается шкив привода ГРМ. В случае цепной передачи на его месте устанавливается звездочка. Эта деталь фиксируется с торца болтом.
  • Шейка сальника. На ней крепится сальник, предотвращающий вытекание смазки из механизма.
  • Опорная шейка. Количество таких элементов зависит от длины стержня. На них крепятся опорные подшипники, снижающие силу трения во время вращения стержня. Эти элементы устанавливаются в соответствующие пазы в головке блока цилиндров.
  • Кулачки. Это выступы, имеющие форму застывшей капли. Во время вращения они толкают штангу, присоединенную к коромыслу клапана (или сам толкатель клапана). Количество кулачков зависит от числа клапанов. Их размер и форма влияет на высоту и продолжительность открытия клапана. Чем острее будет вершина, тем быстрее закроется клапан. И наоборот – пологий край немного задерживает клапан в открытом состоянии. Чем тоньше будет ось кулачка, тем ниже опустится клапан, что увеличит объем топлива и ускорит отвод отработанных газов. По форме кулачков определяется тип фаз газораспределения (узкие – на пониженных оборотах, широкие – на повышенных). 
  • Масляные каналы. Внутри вала сделано сквозное отверстие, по которому на кулачки (на каждом сделано небольшое выходное отверстие) подается масло. Это предотвращает преждевременное стирание штанг толкателей и выработку на плоскостях кулачков.

Если в конструкции мотора используется один распредвал, то кулачки в нем расположены так, чтобы один комплект двигал впускные клапаны, а немного смещенный набор – выпускные. В двигателях, цилиндры которых оснащены двумя клапанами на впуск и двумя на выпуск, устанавливается два распределительных вала. В этом случае один открывает впускные клапаны, а другой – выпуск отработанных газов.

За что отвечает датчик распредвала

В двигателях с карбюратором к распредвалу подсоединяется трамблер, который определяет, какая фаза выполняется в первом цилиндре – впуск или выпуск.

В инжекторных ДВС трамблера нет, поэтому за определение фаз первого цилиндра отвечает датчик положения распредвала. Его задача не идентична функционалу датчика коленвала. За один полный оборот вала ГРМ коленвал провернется вокруг оси дважды.

ДПКВ фиксирует ВМТ поршня первого цилиндра и подает импульс на формирование разряда для свечи зажигания. ДПРВ подает сигнал на ЭБУ, в какой момент нужно подать топливо и искру в первый цилиндр. Циклы в остальных цилиндрах происходят поочередно в зависимости от конструкции двигателя.

Датчик распредвала состоит из магнита и полупроводника. На валу ГРМ в районе установки датчика имеется репер (небольшой металлический зуб). Во время вращения этот элемент проходит мимо датчика, благодаря чему магнитное поле в нем замыкается и образуется импульс, идущий на ЭБУ.

Электронный блок управления фиксирует скорость импульсов. По ним он ориентируется, когда в первом цилиндре выполнить подачу и воспламенение топливной смеси. В случае установки двух валов (один на такт впуска, а другой – выпуска), будут установлены по датчику на каждом из них.

Что произойдет, если датчик выйдет из строя? Этому вопросу посвящено данное видео:

Если мотор оснащен системой смещения фаз газораспределения, то от частоты импульсов ЭБУ определяет, в какой момент нужно выполнить задержку открытия/закрытия клапанов. В этом случае двигатель будет оснащен дополнительным устройством – фазовращателем (или гидроуправляемой муфтой), которое проворачивает распредвал для изменения времени открытия. Если датчик Холла (или распредвала) неисправен, то фазы газораспределения не будут меняться.

Принцип работы ДПРВ в дизелях отличается от применения в бензиновых аналогах. В этом случае он фиксирует положение всех поршней в верхней мертвой точке в момент сжатия топливной смеси. Это позволяет точнее определить положение распредвала относительно коленвалу, что стабилизирует работу дизеля и облегчает его запуск.

В конструкцию таких датчиков добавлены дополнительные реперы, положение которых на задающем диске соответствует наклону конкретного клапана в отдельном цилиндре. Устройство таких элементов может отличаться в зависимости от фирменных разработок разных производителей.

Типы размещения распредвала в двигателе

В зависимости от типа двигателя в нем может находиться один, два и даже четыре вала газораспределительного механизма. Чтобы легче было определить тип ГРМ, на крышку головки блока цилиндров наносится следующая маркировка:

  • SOHC. Это будет рядный или V-образный мотор с двумя или тремя клапанами на один цилиндр. В нем распредвал будет один на ряд. На его стержне имеются кулачки, управляющие фазой впуска, а немного смещенные – отвечающие за фазу выпуска. В случае моторов, выполненных в форме V, таких валов будет два (по одному на ряд цилиндров) или один (помещается в развал между рядами).
  • DOHC. Эта система отличается от предыдущей наличием двух распредвалов на один ряд цилиндров. В этом случае каждый из них будет отвечать за отдельную фазу: один – за впуск, а другой – за выпуск. На однорядных моторах валов ГРМ будет два, а на V-образных – четыре. Такая технология позволяет уменьшить нагрузку на вал, что увеличивает его ресурс.

Газораспределительные механизмы также отличаются по размещению валов:

  • Боковое (или нижнее) (двигатель OHV или «Толкателя»). Это старая технология, которая использовалась в карбюраторных моторах. Среди преимуществ такого типа – простота смазки движущихся элементов (размещается прямо в картере двигателя). Основной недостаток – сложность обслуживания и замены. В этом случае кулачки давят на толкатели коромысла, а те передают движение на сам клапан. Такие модификации моторов малоэффективны на повышенных оборотах, так как в них присутствует большое количество элементов управления моментом открывания клапанов. Из-за повышенной инерции страдает точность фаз газораспределения.
  • Верхнее (OHC). Такая конструкция ГРМ используется в современных моторах. Этот узел легче обслуживать и ремонтировать. Один из недостатков – сложная система смазки. Масляный насос должен создавать стабильное давление, поэтому необходимо пристально следить за интервалами замены масла и фильтра (о том, на что ориентироваться, определяя регламент таких работ, рассказывается здесь). Такое устройство позволяет использовать меньше дополнительных деталей. В этом случае кулачки воздействуют непосредственно на толкатели клапанов.

Как обнаружить дефект распредвала

Основная причина выхода из строя распредвала – масляное голодание. Оно может возникать из-за плохого состояния фильтра или несоответствующего для данного мотора масла (по каким параметрам подбирается смазка, читайте в отдельной статье). Если соблюдать интервалы ТО, вал газораспределительного механизма прослужит столько же, сколько и весь двигатель.

Типичные неполадки распредвала

Из-за естественного износа деталей и недосмотра автомобилиста могут наблюдаться следующие неполадки вала газораспределителя.

  • Выход из строя присоединяемых деталей – шестерня привода, ремень или цепь ГРМ. В этом случае вал приходит в негодность и его нужно заменить.
  • Задиры на опорных шейках и выработка на кулачках. Сколы и канавки появляются из-за чрезмерных нагрузок, например, в результате неправильной регулировки клапанов. Во время вращения увеличенная сила трения между кулачками и толкателями создает дополнительный нагрев узла, разрушая масляную пленку.
  • Протечка сальника. Она возникает в результате длительного простоя мотора. Со временем резиновый уплотнитель теряет свою эластичность.
  • Деформация вала. Из-за перегрева мотора металлический элемент при большой нагрузке может искривляться. Такая неполадка выявляется появлением дополнительной вибрации в двигателе. Обычно такая неполадка не длится долго – из-за сильной тряски смежные детали быстро выйдут из строя, и мотор нужно будет отправлять на капитальный ремонт.
  • Неправильная установка. Само по себе это не является неполадкой, но из-за несоблюдения норм по затяжке болтов и регулировке фаз, ДВС быстро придет в негодность, и его нужно будет «капиталить».
  • К поломке самого вала может привести плохое качество материала, поэтому, выбирая новый распредвал, важно обращать внимание не только на его цену, но и на репутацию производителя.

Как визуально определить износ кулачков – показано в видео:

Некоторые автомобилисты пытаются устранить некоторые неисправности вала ГРМ, шлифуя поврежденные участки или устанавливая дополнительные вкладыши. В таких ремонтных работах нет смысла, потому что при их выполнении невозможно достичь точности, необходимой для бесперебойной работы узла. В случае возникновения неполадки с распредвалом специалисты рекомендуют сразу его заменить на новый.

Как выбрать распределительный вал

Новый распредвал необходимо подбирать, исходя из причины замены:

  • Замена испорченной детали на новую. В этом случае взамен вышедшей из строя модели подбирается аналогичная.
  • Модернизация двигателя. Для спортивных автомобилей используются специальные распредвалы совместно с системой смены фаз газораспределения. Моторы для повседневной езды тоже модернизируют, например, повышая мощность за счет регулировки фаз при помощи установки нестандартных распредвалов. Если нет опыта в выполнении таких работ, то лучше это доверить профессионалам.

На что следует ориентироваться, подбирая нестандартный для конкретного двигателя распредвал? Основной параметр – кулачковый развал, максимальный подъем клапана и угол перекрытия.

О том, как эти показатели влияют на характеристики двигателя, смотрите в следующем видео:

Стоимость нового распределительного вала

По сравнению с капитальным ремонтом всего двигателя стоимость замены распредвала незначительна. Для примера, новый вал для отечественного автомобиля стоит в пределах 25 долларов. За настройку фаз газораспределения в некоторых мастерских возьмут 70 у.е. За капитальный ремонт мотора вместе с запчастями придется заплатить порядка 250 долларов (и это в гаражных СТО).

Как видно, лучше вовремя проводить техническое обслуживание и не подвергать мотор чрезмерным нагрузкам. Тогда он прослужит своему хозяину долгие годы.

Каким брендам отдать предпочтение

Рабочий ресурс распределительного вала напрямую зависит от того, насколько качественный материал использует производитель, создавая данную деталь. Мягкий металл будет сильнее изнашиваться, а перекаленная может лопнуть.

Самый качественный и надежный вариант – компания ОЕМ. Это производитель разного оригинального оборудования, продукция которого может продаваться под названием разных брендов, но в документации будет указано, что деталь ОЕМ.

Среди продукции данного производителя можно найти деталь на любой автомобиль. Правда, стоимость такого распредвала будет очень дорого по сравнению с аналогами конкретных брендов.

Если необходимо остановиться на более дешевом распредвале, то неплохим вариантом являются:

  • Немецкий бренд Ruville;
  • Чешский производитель ET Еngineteam;
  • Британский бренд АЕ;
  • Испанская фирма Ajusa.

Минусов при выборе распределительного вала перечисленных производителей является то, что во многих случаях на конкретную модель они не создают детали. В таком случае нужно будет либо покупать оригинал, либо обращаться к проверенному токарю.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

Распредвал: описание,характеристики,устройство,принцип действия.

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:

  • Новый Бмв х7 2020 года
  • Мерседес 204: описание,кузов,двигатели,дизайн,фото,видео,неисправности,подвеска
  • Бмв е32 обзор,комплектация,характеристики,модификации,фото
  • Основные неисправности системы питания карбюраторного двигателя
  • Качественная навигация мерседес Gl на базе Android и её функционал
  • Автомобильный аккумулятор: описание,назначение,устройство,признаки и причины неисправностей,фото
  • Фольксваген Крафтер 2017 года
  • 4Matic — полный привод мерседес-бенц
  • Opel astra j: технические характеристики,фото,видео,обзор,описание,комплектующие
  • Топливный бак: устройство,промывка,конструкция.
  • Способы очистки автокондиционеров. Какой препарат выбрать, и как эффективно избавиться от пыли и грязи?
  • Как не допустить превышения максимального уровня масла?

Распределительный вал – конструкция, принцип работы, основные проблемы — 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

Как работает распредвал — АвтоМания

Распределительный вал – это один из элементов газораспределительного механизма, который осуществляет синхронную работу впуска смеси и выпуска отработанных газов открывая и закрывая клапаны. Неисправности распредвала на прямую сказываются на работе двигателя.

Как работает распредвал будем рассматривать на примере одного цилиндра, так как весь цикл работы аналогичен всем цилиндрам двигателя автомобиля.

Кривошипно-шатунный механизм нужен чтобы преобразовывать возвратно-поступательные движения поршня двигателя в движение коленвала, а вот чтобы преобразовывать вращательные движения во впуск/выпуск газов в цилиндры, нужен распределительный вал, который использует кулачки для закрытия и открытия  клапанов. Кулачки распредвала  являются основной его частью, воздействуя, на клапана, напрямую или посредством очень короткой тяги, перемещают их вверх-вниз.Чаще всего в механизме ГРМ автомобиля количество кулачков соответствует такому самому количеству клапанов, которые управляются этим распредвалом. Хотя иногда встречается когда один кулачок может воздействовать на несколько клапанов.

Весь цикл работы ДВС автомобиля проходящих за 2 оборота коленвала составляет четыре такта. И чтобы их выполнить за 2 оборота (или 720°) потребуется лишь раз открывать и закрывать клапана, таким образом, в то время, как коленчатый вал, прокручивается дважды, распределительный должен обернутся лишь раз, открывая/закрывая при этом все впускные и/или выпускные клапана цилиндров лишь единожды.

1 — кулачок распределительного вала; 2 – пружина клапана; 3 – клапан; 4 – седло клапана.

Дабы разобраться с работой механизма газораспределения и понять принцип работы распредвала, потребуется уяснить важных моменты в работе ГРМ.

  1. Вал газораспределения вращается благодаря ременному или цепному приводу от коленвала.
  2. Распредвал осуществляет вращения у 2 раза медленнее нежели коленвал, благодаря передаточному числу шкивов валов.
  3. Чтобы открытие/закрытие клапанов осуществлялось в нужный момент, угловое положение вала распределения было точно синхронизировано из соответствующим угловым положением коленчатого неизменно во время работы двигателя. Так как конкретному угловому положению коленвала строго соответствует определённое угловое положение распределительного.
  4. Распред и колен валы обязательно имеют свои установочные метки  (как правило, на приводных шкивах), которые обеспечивают точную установку относительно друг друга в соответствии с тактом работы.
  5. Каждое положение определенного кулачка распредвала в отношении поршня двигателя определяет начальный, максимальный момент и тот момент когда он должен закрыться.
Стандартный распредвал открывает/закрывает клапан плавно, чтобы максимально уменьшить износ и шум работы.Идеальный режим работы механизма считается таким, когда кулачок впускного клапана нажимает на него  чтобы впустить, в цилиндр топливно-воздушную смесь, и затем закрыть этот клапан после заполнения цилиндра. Выпускной же клапан, при этом, должен открываться и закрываться таким образом, чтобы с цилиндра успели выйти все отработанные гази. На практике же все выглядит немного иначе.

Конструкцию распредвала характеризуют 3 важные составляющие, которые и управляют мощностью двигателя. Первая — высота на которую осуществляется подъём клапана, вторая — продолжительность времени открытого клапана, третья — фаза газораспределительного вала.

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

#Палец штанги реактивной

Палец штанги реактивной: прочная основа шарниров штанг

23.06.2021 | Статьи о запасных частях

В подвесках грузовых автомобилей, автобусов и другой техники предусмотрены элементы, компенсирующие реактивный момент — реактивные штанги. Соединение штанг с балками мостов и рамой осуществляется с помощью пальцев — об этих деталях, их типах и конструкции, а также о замене пальцев читайте в статье.

#Клапан МАЗ включения привода сцепления

Клапан МАЗ включения привода сцепления

16.06.2021 | Статьи о запасных частях

Многие модели автомобилей МАЗ оснащаются приводом выключения сцепления с пневматическим усилителем, важную роль в работе которого играет клапан включения привода. Все о клапанах включения привода сцепления МАЗ, их типах и конструкции, а также о подборе, замене и ТО данной детали — узнайте из статьи.

Грм с нижним расположением распредвала

Что такое газораспределительный механизм (ГРМ)?

Газораспределительный механизм (ГРМ) — это механизм предназначенный для впуска в цилиндры двигателя свежего заряда (горючей смеси в классических бензиновых двигателях или воздуха в дизелях) и выпуска отработавших газов в соответствии с рабочим циклом, а также для обеспечения надежной изоляции камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

В зависимости от вида устройств, осуществляющих впуск заряда и выпуск отработавших газов, различают два типа механизмов газораспределения:

Клапанный механизм наиболее широко распространен и используется во всех четырехтактных двигателях. Возможно верхнее и нижнее расположение клапанов. Верхнее расположение в настоящее время применяется чаще, так как в этом случае процесс газообмена протекает эффективнее. Характерные конструкции газораспределительных механизмов с верхним расположением клапанов представлены на рисунке.

Из чего состоит газораспределительный механизм (ГРМ) двигателя?

Основными элементами газораспределительного механизма являются:

  • распределительный вал
  • впускные и выпускные клапаны с пружинами, крепежными деталями и направляющими втулками
  • привод распределительного вала
  • также детали (толкатели, штанги, коромысла и др.), обеспечивающие передачу перемещения от распределительного вала к клапанам

У V-образных двигателей основная деталь рассматриваемого механизма — распределительный вал — может иметь как нижнее, так и верхнее расположение. При нижнем расположении (рис. а) распределительный вал 7, размещенный в блок-картере, приводится во вращение от коленчатого вала двигателя с помощью зубчатой передачи, обычно содержащей одну пару цилиндрических или конических шестерен (возможно применение и нескольких пар шестерен).

У четырехтактного двигателя передаточное отношение привода равно двум, т.е. распределительный вал вращается вдвое медленнее коленчатого. При вращении распределительный вал с помощью кулачков перемещает толкатели 2 и штанги 3. Последние поворачивают коромысла 5 относительно оси 4. В то же время противоположные концы коромысел воздействуют на клапаны 7, перемещая их вниз и преодолевая при этом сопротивление пружин 6. Расположение кулачков на распределительном валу и их форму выбирают так, чтобы впускные и выпускные клапаны открывались и закрывались в строго определенные моменты согласно рабочему циклу двигателя.

Рис. Газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов:
а — с нижним расположением распределительного вала: 1 — распределительный вал; 2 — толкатель; 3 — штанга; 4 — ось коромысел; 5 — коромысло; 6 — пружина; 7 — клапан; б — с верхним расположением распределительного вала: 1 — винт; 2 — контргайка; 3 — коромысла; 4 — распределительный вал

У рядных верхнеклапанных двигателей и V-образных двигателей с четырьмя клапанами на цилиндр распределительный вал (валы) находится в головке блока, в непосредственной близости от клапанов (рис. б). Поскольку при верхнем расположении распределительного вала расстояние между его осью и осью коленчатого вала оказывается значительным, для приведения распределительного вала во вращение обычно используют цепную передачу. У двигателей сравнительно малой мощности можно также применять зубчатый ремень.

Распределительные валы мощных V-образных дизелей приводятся во вращение с помощью зубчатой передачи, у которой число пар конических шестерен может составлять две и более. При верхнем расположении распределительного вала уменьшается число передаточных деталей. Например, в механизме, представленном на рис. б, отсутствуют толкатели и штанги. Распределительный вал 4 непосредственно воздействует на коромысла 3, которые, в свою очередь, перемещают клапаны.

При работе двигателя детали газораспределительного механизма нагреваются (наиболее сильно — клапаны) и, следовательно, расширяются и удлиняются. Чтобы обеспечить возможность удлинения стержня клапана при его нагреве без нарушения плотности посадки головки клапана в седле, между отдельными деталями газораспределительного механизма у непрогретого двигателя должен быть зазор (например, между стержнем клапана и концом коромысла). Регулировать этот зазор можно различными способами, например с помощью винта 1 (см. рис. б), самоотвинчивание которого предотвращает контргайка 2. Чтобы исключить необходимость в регулировке зазора и уменьшить шумность двигателя в газораспределительных механизмах многих современных двигателей используются гидравлические толкатели. В эти толкатели встроены гидрокомпенсаторы, изменяющие их длину под действием давления масла, которое специально подается из смазочной системы двигателя. Клапан, его направляющая втулка, пружина и опорная шайба с деталями ее крепления образуют клапанную группу газораспределительного механизма.

Клапан состоит из головки и стержня, между которыми для уменьшения сопротивления движению газов выполнен плавный переход. Головка клапана имеет шлифованную конусную рабочую поверхность — фаску, по которой клапан плотно прилегает к седлу. Для крепления опорной шайбы пружины конец стержня клапана снабжен канавкой. В некоторых случаях для улучшения отвода теплоты от головки выпускного клапана стержень со стороны головки выполняют полым и вводят в него жидкий металлический натрий.

Клапаны изготавливают высадкой из стального прутка с последующей механической и термической обработкой. Материалом для них служит износо- и жаростойкая сталь. Иногда головку и стержень выпускного клапана выполняют из разных марок стали, а затем соединяют сваркой. Торец стержня клапана дополнительно закаливают для повышения твердости и износостойкости. В некоторых случаях на фаску выпускного клапана для увеличения его долговечности наплавляют особо жаростойкий сплав.

Каждый цилиндр двигателя имеет, как минимум, два клапана — впускной и выпускной. Однако в настоящее время наметилась тенденция к увеличению числа клапанов на цилиндр. Все шире применяются двигатели с тремя (два впускных и один выпускной) и четырьмя (два впускных и два выпускных) клапанами. При наличии одного впускного и одного выпускного клапанов первый имеет большую головку. Это необходимо для лучшего наполнения цилиндра свежим зарядом.

Направляющая втулка, через которую проходит стержень клапана, обеспечивает его точную посадку в седло. Стержень имеет высокоточное сопряжение с втулкой (зазор составляет 0,05… 0,12 мм). Направляющие втулки изготавливают из чугуна или спеченного пористого материала, который может быть пропитан смазочным маслом.

Клапанная пружина удерживает клапан в закрытом положении, обеспечивая его плотную посадку в седле. Пружины изготавливают методом холодной навивки из специальной стальной, термически обработанной проволоки с последующей дробеструйной обработкой, что увеличивает их долговечность. Иногда для предотвращения появления резонансных колебаний используют пружины с переменным шагом витков.

Опорная шайба удерживает пружину в сжатом состоянии. Крепление стержня клапана к опорной шайбе осуществляется с помощью конических разрезных сухарей, входящих в выточку на стержне.

Седло клапана, в которое он садится фаской головки, у верхнеклапанного двигателя расположено в головке цилиндров. Обычно седла выпускных, а иногда и впусковых клапанов, выполняют в виде вставных колец и наглухо запрессовывают в выточки головки цилиндров. Вставные кольца изготавливают из жаростойкой стали, специального чугуна или спеченного материала.

Передаточные детали газораспределительного механизма обеспечивают передачу усилия от распределительного вала к стержням клапанов. К таким деталям относятся:

Толкатели передают осевое усилие от кулачков распределительного вала на штанги или стержни клапанов. Они могут быть плоскими, грибовидными, цилиндрическими или рычажными. Их изготавливают из стали или чугуна. Для повышения твердости и износостойкости рабочие поверхности толкателей упрочняют, а затем шлифуют.

Штанги служат для передачи усилий от толкателей к коромыслам при нижнем расположении распределительного вала в верхнеклапанном двигателе (см. рис. а). Штанги изготавливают из стали или алюминиевого сплава, придавая им форму трубки. На концах штанг крепят стальные наконечники со сферическими поверхностями, имеющими высокую твердость. Нижними концами штанги упираются в гнезда толкателей, а верхними — в регулировочные винты коромысел.

Коромысла предназначены для изменения направления и величины усилий, передаваемых на стержни клапанов. Коромысла шарнирно устанавливают на осях, которые крепятся к головке цилиндров. На одном конце коромысла может быть установлен регулировочный винт, который позволяет изменять зазор в газораспределительном механизме. Материалом для коромысла служит сталь или ковкий чугун. Рабочие поверхности коромысла закаливают, а затем шлифуют.

Распределительный вал служит для своевременного открытия и закрытия клапанов при помощи кулачков. Конструкция распределительного вала зависит от типа двигателя, числа цилиндров и клапанов, а также типа привода. Характерные конструкции распределительных валов представлены на рисунке. Любой распределительный вал имеет кулачки впускных 2 и выпускных 4 клапанов, а также опорные шейки 2. Распределительный вал бензинового карбюраторного двигателя снабжен также винтовой шестерней 5 привода масляного насоса и распределителя зажигания и эксцентриком 3, приводящим в действие топливный насос. Число кулачков соответствует общему числу клапанов, которые обслуживаются данным валом. Число опорных шеек чаще всего равно числу коренных шеек коленчатого вала. В рядном четырех- цилиндровом двигателе вершины одноименных кулачков располагаются под углом 90° (рис. а), в рядном шестицилиндровом — под углом 60° (рис. б), а в V-образном восьмицилиндровом — под углом 45° (рис. в). Угол установки разноименных кулачков зависит от фаз газораспределения. Вершины кулачков располагают в соответствии с принятым для двигателя порядком работы с учетом направления вращения вала. В качестве подшипников для распределительного вала чаще всего применяют запрессованные в картер (при нижнем расположении) или головку цилиндров (при верхнем расположении) тонкостенные биметалические или триметаллические втулки. Одна из опорных шеек вала (обычно передняя) снабжена фиксирующим устройством для предотвращения его осевых перемещений. Для смазывания опорных шеек к ним подается масло под давлением из общей смазочной системы двигателя. При верхнем расположении распределительного вала в его теле сверлят осевое отверстие, по которому масло поступает ко всем опорным шейкам и кулачкам.

Рис. Распределительные валы рядного четырехцилиндрового (а), рядного шестицилиндрового (б) и V-образного восьмицилиндрового (в) двигателей со схемами расположения кулачков:
1 — опорная шейка; 2, 4 — кулачки впускных и выпускных клапанов; 3 — эксцентрик привода топливного насоса; 5 — винтовая шестерня привода масляного насоса

Назначение. Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для своевремен­ного открытия и закрытия клапанов. Он обеспечивает наполнение цилиндров двигателя го­рючей смесью или воздухом, выпуск отработавших газов и герметичность камер сгорания.

Классификация ГРМ. Газораспределительные механизмы классифицируются по сле­дующим основным признакам:

– по расположению клапанов – с верхним (рис. 96, в) и с нижним (рис. 9а) расположе­нием;

– по расположению распределительного вала с верхним (рис. 9в) и с нижним (рис, 9а, б) расположением;

– по количеству клапанов на один цилиндр 2-, 3-, 4-, 5-клапанные.

Устройство ГРМ (табл. 4). Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов и с нижним расположением распределительного вала состоит из следующих эле­ментов (рис. 10): шестерня привода распредвала; втулки опорных шеек распредвала; толкатели; коромысла; регулировочные винты; впускные и выпускные клапаны; тарелки клапанных пружин; седла клапанов; стопорные полукольца клапанов (сухари): распределительный вал; упорный фланец; штанги толкателей; оси коромысел; распорные пружины; клапанные пружины; направляющие втулки; маслосъемные колпачки.

Конструкция ГРМ, имеющего верхнее расположение распределительного вала, отлича­ется от рассмотренного отсутствием толкателей и штанг. Привод распределительного вала осуществляется через цепную передач, поэтому конструкция ГРМ этого типа включает в себя цепь привода, а также натяжное устройство и успокоитель цепи (рис. 11).

В конструкции ГРМ с нижним расположением клапанов отсутствуют коромысла, оси коромысел и распорные пружины (рис. 9а).

Принцип действия ГРМ (рис. 96). Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала через блок шестерен, зубчатоременную или цепную передачи. Передача обеспечивает частоту вращения распределительного вала в два раза меньшую, чем частота вращения коленчатого вала. При вращении распределительного вала кулачок 10, воздейст­вует на толкатель 9 и поднимает его; толкатель передает воздействие через штангу 18 на ко­роткое плечо коромысла 15; это плечо коромысла поднимается, а противоположное опуска­ется (так как коромысло поворачивается на оси) и давит на клапан 2. Клапан под этим воз­действием опускается вниз и открывает впускное или выпускное окно. Закрытие клапана происходит при прекращении воздействия кулачка на толкатель (когда выступ кулачка сбе­гает с толкателя). Закрытие обеспечивается за счет упругости клапанной пружины 4 и проис­ходит в обратном порядке.

Фазы газораспределения. Под фазами газораспределения понимают момента начала открытия и конца закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого ва­ла относительно мертвых точек. Для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов вы­пускной клапан должен открываться до достижения поршнем НМТ, а закрываться после прохождения ВМТ. С целью лучшего наполнения цилиндров смесью впускной клапан дол­жен открываться до достижения поршнем ВМТ, а закрываться после прохождения НМТ. Пе­риод, в течение которого одновременно открыты оба клапана (впускной и выпускной), назы­вают фазой перекрытия клапанов. Фазы газораспределения конкретных двигателей изобра­жают в виде круговой диаграммы (рис. 12) или представляют в виде таблиц.

Детали ГРМ:

Деталь Назначение Устройство Материал
Распределительный вал (рис. 10) Обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов Опорные шейки, кулачки, фланец для уста­новки шестерни привода, эксцентрик при­вода топливного насоса, шестерня привода масляного насоса Легированная сталь или чугун
Привод распредели­тельного вала (рис. 11) Передает вращение от коленчатого вала на распределительный вал

I. Блок шестерен.

II. Ведущая и ведомая звездочки, цепь.

III. Ведущий и ведомый шкивы, зубчатый ремень

Толкатели 9 (рис. 9) Передает усилие от кулачка распредвала к штанге Втулка, рычаг, пята, ролик, ось ролика Сталь или чугун Штанга толкателя 19 (рис. 10) Передает усилие от толкателя на коромыс­ло Полый цилиндр со сферообразными нако­нечниками Сталь или дюралю­миний Коромысло 15 (рис.9) Передает усилие от штанги или распредва­ла к клапану Неравноплечий рычаг со ступицей Чугун Ось коромысел 13 (рис 10), 17 (рис. 9) Поддерживает коромысла Полый стержень с заглушками на торцах и сверлениями для прохода масла к коромыс­лам Сталь Клапаны 2 (рис. 9) Открывает и закрывает впускные и выпу­скные каналы Стержень, тарельчатая головка Жаропрочная сталь Подвеска и уплотне­ние клапанов (рис. 9) Обеспечивает подвижную установку кла­панов в головке блока и предотвращает попадание масла по стержням клапанов в камеры сгорания

Направляющие втулки в головке блока, клапанные пружины, опорные и упорные шайбы, маслосьемные колпачки или кольца, сухари

Дата добавления: 2018-02-15 ; просмотров: 1872 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

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

Назначение и принцип действия ГРМ

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

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

Классификация газораспределительных механизмов

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

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

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

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

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

Устройство ГРМ

Газораспределительный механизм имеет следующие основные элементы:

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

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

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

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

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

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

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

Фазы газораспределения

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

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

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

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

Возможные неисправности ГРМ

Судить о неисправности газораспределительной системы можно по следующим внешним признакам:

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

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. При вращении вала яйцевидные кулачки (или «лепестки») толкают клапаны синхронно с шестерней коленчатого вала.

Идентификация распредвала

Сборник 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 одним OHC (SOHC) имеют по одному кулачку на группу, обычно устанавливаемую между штоками клапанов. Коромысла передают движение SOHC на клапаны. Двигатели с двойным OHC (DOHC) имеют 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 выступ кулачка толкать клапан вниз, открывая его в цилиндр. Точно так же в двигателях SOHC и толкателях выступ кулачка 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 в два раза больше зубьев, чем шестерня коленчатого вала, что позволяет ей вращаться с половиной 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 распредвалах 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), 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.

В распределительных валах, оснащенных системой изменения фаз газораспределения (VVT), используются гидравлические приводы для опережения или , замедляющих синхронизацию клапана по отношению к углу поворота коленчатого вала.VVT обеспечивает высокую эффективность или низкую мощность.

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 непосредственным впрыском топлива 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 кулачковым выступам. 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 это слышно как стук или стук в крышке клапана.
  • Сломанный распределительный вал означает катастрофический отказ распределительного вала. Это может быть производственный дефект 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 неправильным обслуживанием 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.

Распредвалы — Как работает автомобиль

Распределительный вал управляет открытием и закрытием клапанов в правильное время для фактического запуска двигателя. Клапаны и распределительный вал вместе составляют клапанная шестерня, или клапанный привод .

[Изображение распределительного вала]

Распределительный вал — это вращающийся вал, состоящий из ряда грушевидных выступов, известных как кулачки . Кулачки нажимают на клапаны, и выпуклость кулачка заставляет клапан открываться. Распределительный вал — наиболее точно спроектированная часть всего автомобиля — его можно рассматривать как механическую компьютерную программу, которая сообщает каждому клапану, когда открываться и как далеко двигаться, когда он открывается.

[Иллюстрация с изображением ремня ГРМ]

Клапаны должны открываться, открываться и закрываться в нужный момент по отношению к поршням.То есть на такте впуска мы хотим, чтобы впускной клапан был открыт, а на такте выпуска — выпускной клапан. В остальное время клапаны закрыты. Следовательно, клапаны должны быть синхронизированы с поршнями, и это происходит путем соединения распределительного вала с коленчатым валом с помощью зубчатого ремня, цепи привода ГРМ или системы шестерен. Поршни вращают коленчатый вал, который вращает распределительный вал, управляющий клапанами.

Распределительные валы

[макеты OHC и OHV]

Используются два разных механизма, которые определяют, где распредвал расположен в двигателе.В преобладающей конструкции двигателя, известной как верхний кулачок или OHC, распределительный вал находится над клапанами. Другой вариант — верхний клапан (OHV), и в этой компоновке распределительный вал будет установлен в блоке двигателя под клапанами. Затем клапаны приводятся в действие толкателями, которые действуют на коромысла. У обеих систем есть преимущества и недостатки, но двигатели с верхним расположением распредвала в настоящее время почти универсальны, за исключением больших двигателей V8, производимых Chevrolet.В этом руководстве мы поговорим в основном о договоренностях OHC, поскольку они более прямые и понятные.

[Двойной кулачок и одиночный кулачок]

Для двигателей OHC в двигателе может быть один распределительный вал или один для впускных клапанов и один для выпускных клапанов — это наиболее распространенная компоновка для современных двигателей, известная как двойной кулачок двигатель или двойной верхний кулачок (DOHC). Если используется один распределительный вал, известный как одинарный верхний кулачок (SOHC), распределительный вал будет действовать через коромысла на каждой группе клапанов.

[V- и W-образные двигатели с головками]

В V-образных и W-образных двигателях с верхним расположением цилиндров будет один или два распределительных вала для каждого ряда цилиндров. В двигателе Bugatti W16, который имеет компоновку DOHC, есть два ряда цилиндров и, следовательно, по два распредвала на каждый ряд, что в сумме дает четыре распредвала.

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

Конструкция распредвала

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

Форма лепестка

Форма кулачков задает рабочие параметры двигателя.У нас будет полная статья о геометрии распредвала, включая объяснение профиля кулачка, подъема, продолжительности и времени.

Подъемники клапанов

Как уже говорилось, вращающиеся выступы кулачка давят на клапаны, чтобы управлять их открытием. Распределительный вал вращается, поэтому кулачки при вращении действуют с боковым усилием. Если эта боковая сила воздействует на тонкий стержень клапана, это вызовет изгиб и деформацию. Чтобы избежать этого, между концом штока клапана и кулачком устанавливается цилиндрическая прокладка, называемая подъемником кулачка (также толкатель кулачка, толкатель или толкатель).Последователи используются по нескольким причинам, но главная из них заключается в том, чтобы гарантировать, что сила, действующая на шток клапана, просто толкает его вниз, а не вбок. Более широкая и плоская поверхность толкателя позволяет кулачку легче скользить.

Клапанный зазор (зазор)

В закрытом состоянии поверхность клапана должна плотно прижиматься к седлу. Для этого между подъемником и выступом кулачка сохраняется небольшой зазор. Важно, чтобы этот зазор был точным, слишком маленький зазор и существует риск того, что клапан не сядет должным образом.Слишком много, и будет избыточный шум от клапанного механизма, поскольку детали будут дребезжать друг о друга.

[График зазора клапана]

Зазор клапана эффективно срезает нижний профиль выступа кулачка, начиная с самого первого участка от закрытого клапана до начала его открытия.

Сроки передач

Распределительный вал приводится в движение зубчатым колесом, которое получает привод через ремень или цепь ГРМ от коленчатого вала. Четырехтактный цикл требует двух оборотов коленчатого вала для полного цикла, поэтому распределительный вал приводится в движение на половине скорости коленчатого вала.То есть коленчатый вал поворачивается дважды за каждый оборот распределительного вала.

Поскольку распределительный вал кодирует весь четырехтактный цикл для всех цилиндров, можно определить положение двигателя в цикле по положению распределительного вала. А Датчик положения распредвала (также называемый Датчик угла поворота распредвала ) используется для считывания этой информации, и данные потребляются управляющим компьютером двигателя, а затем используются для определения времени других операций, таких как впрыск топлива и зажигание.Датчик положения распределительного вала является наиболее важным датчиком в системе управления двигателем — его выход из строя почти гарантирует, что двигатель вообще не будет работать, потому что компьютер не знает, для каких цилиндров в данный момент нужны искры или топливо.

Обновления

Установка распределительного вала с другим профилем может изменить производительность двигателя. Распределительные валы для двигателей, которые часто модифицируются, будут доступны в различных профилях. В зависимости от их назначения они могут увеличивать производительность на высоких скоростях, дольше удерживая клапаны в открытом состоянии, или уменьшать подъем клапана для увеличения крутящего момента на низкой скорости.

ПРИМЕЧАНИЯ:

Профиль лепестка

Camshaft Selection and Design

Симметричный — разные аппарели на открывающей и закрывающей сторонах распредвала.

Агрессивный — быстро открывает клапаны.

Pointy — Высокий подъемник.

Asymetrical будет иметь более крутой наклон для быстрого открытия клапана и более плавную сторону закрытия, чтобы смягчить клапан при закрытии.

Распредвалы могут изменить звук двигателя — более длительная продолжительность выхлопа вызывает большее рычание в выхлопе.

Подъемник

Продолжительность

Долевой центр

Перекрытие

Высота подъема клапана по сравнению с подъемом лепестка зависит от соотношения коромысел.

Более высокая продолжительность лучше при высоких оборотах, когда требуется больше времени для попадания газов в цилиндр и выхода из него. На низких оборотах есть время сделать это, поэтому более длительная работа приведет к снижению давления нагнетания.

Распредвалы

— обзор | Темы ScienceDirect

5.3.4 Композитные конструкции

Распределительные валы также можно выковывать из хромомолибденовой стали (Таблица 5.3). Весь распределительный вал науглероживается и отпущен (см. (4), Таблица 5.2). В многоклапанном двигателе используется большее количество клапанов, и, следовательно, зазор между этими клапанами является узким, особенно в двигателе с малым диаметром отверстия. требующие коротких интервалов между кулачками. Холодную закалку нельзя использовать там, где зазор между кулачками узкий, из-за сложности использования охладителя, поэтому используются кованые распредвалы.

Распределительные валы в сборе (см. (5), таблица 5.2) состоят из полого вала и частей кулачка.На рис. 5.17 приведен пример. Деталь кулачка, показанная на рис. 5.18, изготовлена ​​из износостойкого спеченного материала (таблица 5.3) или закаленной высокоуглеродистой стали. Вал представляет собой стальную трубу.

5.17. Распредвал собран методом механической стыковки (гидроформовки).

5.18. Кулачок распредвала в сборе.

Рисунок 5.19 представляет собой схематическое изображение процесса порошковой металлургии, используемого для придания формы и упрочнения частей кулачка для собранных распределительных валов. Готовят смесь порошков, из которых получится желаемый состав.Эта смесь вдавливается в матрицу, которая формирует материал в процессе, называемом холодным прессованием. Полученный формованный материал остается пористым и мягким. Процесс спекания в печи удаляет поры за счет диффузии атомов и увеличивает плотность детали. Обычно прессованный порошок нагревают до температуры значительно ниже точки плавления железа, обычно между 1100 ° C и 1250 ° C, в печах непрерывного действия с защитной атмосферой. Плотность от 90% до 95% от максимального теоретического значения вполне нормальна, оставляя пористость от 5% до 10%.Это оказывает некоторое влияние на свойства детали, но достижимые прочность и твердость варьируются от чугуна до закаленной и отпущенной инструментальной стали.

5.19. Процесс порошковой металлургии.

Спекание позволяет механически смешивать несколько разнородных порошков. Поскольку при спекании порошки не плавятся, они могут сосуществовать в спеченной детали, так что состав сплава может сильно отличаться от состава, полученного при обычном затвердевании.Таким образом, получается большое количество твердого карбида с мелкой дисперсией, что невозможно в обычном процессе литья, что обеспечивает хорошую износостойкость выступов кулачка.

Порошковая металлургия имеет потенциал для производства деталей почти чистой формы, что позволяет использовать широкий спектр систем сплавов и облегчает изготовление сложных или уникальных форм, которые были бы непрактичны или невозможны при использовании других процессов металлообработки. В деталях двигателя автомобиля седла клапанов, крышки коренных подшипников и шатуны (описанные в главе 9) изготавливаются с помощью этого процесса.

Химический состав и твердость кулачков можно регулировать в соответствии с индивидуальными требованиями. Сплавовая смесь для спекания содержит небольшое количество меди. Во время спекания Cu плавится и связывает частицы порошка сплава железа. Cu работает как припой, и этот процесс известен как жидкофазное спекание (в отличие от твердофазного спекания, при котором жидкая фаза не образуется).

По сравнению с охлажденным распределительным валом, стоимость собранного распределительного вала, как правило, ниже из-за более низких затрат на обработку, а контроль качества намного лучше.Было предложено несколько способов соединения распределительных валов в сборе. 9–11 Для соединения кулачков с валом можно использовать диффузионное соединение, сплавление или механическое соединение. Диффузионное соединение соединяет чистые металлические поверхности вместе за счет взаимной диффузии при нагревании. В Приложении I перечислены различные технологии соединения.

Соединение после бритья 9 — это тип механического соединения. Поверхность стальной трубы рифленая для получения шероховатой поверхности. Затем эту стальную трубку вставляют в отверстие кулачка (рис.5.18). Полученная шероховатая поверхность фиксирует выступ кулачка при установке. Совсем недавно на рынок поступил распределительный вал, собранный методом гидроформовки 10 (рис. 5.16). При этом очень высокое гидравлическое давление (около 100 МПа) раздувает трубку вала изнутри (рис. 5.20). Раздувшийся вал создает остаточные напряжения в выступе кулачка, которых достаточно, чтобы удерживать его на месте. Гидроформование используется на некоторых автомобильных держателях подвески и опорах двигателей, поскольку с его помощью можно получить сложную закрученную форму из трубы с небольшими затратами.Также использовалась термоусадка части кулачка на стальную трубку. 11

5.20. Сборка распредвала методом гидроформовки. Стальная трубка помещается в матрицу там, где уже размещены вставки кулачка. Внутренняя вода под давлением расширяет стальную трубку, чтобы зафиксировать выступ кулачка. Осевая подача подталкивает конец трубки, чтобы свести к минимуму истончение стенки.

Распредвал — обзор | Темы ScienceDirect

5.3.4 Композитные конструкции

Распределительные валы также можно выковывать из хромомолибденовой стали (Таблица 5.3). Весь распределительный вал науглероживается и отпущен (см. (4), Таблица 5.2). В многоклапанном двигателе используется большее количество клапанов, и, следовательно, зазор между этими клапанами является узким, особенно в двигателе с малым диаметром отверстия. требующие коротких интервалов между кулачками. Холодную закалку нельзя использовать там, где зазор между кулачками узкий, из-за сложности использования охладителя, поэтому используются кованые распредвалы.

Распределительные валы в сборе (см. (5), таблица 5.2) состоят из полого вала и частей кулачка.На рис. 5.17 приведен пример. Деталь кулачка, показанная на рис. 5.18, изготовлена ​​из износостойкого спеченного материала (таблица 5.3) или закаленной высокоуглеродистой стали. Вал представляет собой стальную трубу.

5.17. Распредвал собран методом механической стыковки (гидроформовки).

5.18. Кулачок распредвала в сборе.

Рисунок 5.19 представляет собой схематическое изображение процесса порошковой металлургии, используемого для придания формы и упрочнения частей кулачка для собранных распределительных валов. Готовят смесь порошков, из которых получится желаемый состав.Эта смесь вдавливается в матрицу, которая формирует материал в процессе, называемом холодным прессованием. Полученный формованный материал остается пористым и мягким. Процесс спекания в печи удаляет поры за счет диффузии атомов и увеличивает плотность детали. Обычно прессованный порошок нагревают до температуры значительно ниже точки плавления железа, обычно между 1100 ° C и 1250 ° C, в печах непрерывного действия с защитной атмосферой. Плотность от 90% до 95% от максимального теоретического значения вполне нормальна, оставляя пористость от 5% до 10%.Это оказывает некоторое влияние на свойства детали, но достижимые прочность и твердость варьируются от чугуна до закаленной и отпущенной инструментальной стали.

5.19. Процесс порошковой металлургии.

Спекание позволяет механически смешивать несколько разнородных порошков. Поскольку при спекании порошки не плавятся, они могут сосуществовать в спеченной детали, так что состав сплава может сильно отличаться от состава, полученного при обычном затвердевании.Таким образом, получается большое количество твердого карбида с мелкой дисперсией, что невозможно в обычном процессе литья, что обеспечивает хорошую износостойкость выступов кулачка.

Порошковая металлургия имеет потенциал для производства деталей почти чистой формы, что позволяет использовать широкий спектр систем сплавов и облегчает изготовление сложных или уникальных форм, которые были бы непрактичны или невозможны при использовании других процессов металлообработки. В деталях двигателя автомобиля седла клапанов, крышки коренных подшипников и шатуны (описанные в главе 9) изготавливаются с помощью этого процесса.

Химический состав и твердость кулачков можно регулировать в соответствии с индивидуальными требованиями. Сплавовая смесь для спекания содержит небольшое количество меди. Во время спекания Cu плавится и связывает частицы порошка сплава железа. Cu работает как припой, и этот процесс известен как жидкофазное спекание (в отличие от твердофазного спекания, при котором жидкая фаза не образуется).

По сравнению с охлажденным распределительным валом, стоимость собранного распределительного вала, как правило, ниже из-за более низких затрат на обработку, а контроль качества намного лучше.Было предложено несколько способов соединения распределительных валов в сборе. 9–11 Для соединения кулачков с валом можно использовать диффузионное соединение, сплавление или механическое соединение. Диффузионное соединение соединяет чистые металлические поверхности вместе за счет взаимной диффузии при нагревании. В Приложении I перечислены различные технологии соединения.

Соединение после бритья 9 — это тип механического соединения. Поверхность стальной трубы рифленая для получения шероховатой поверхности. Затем эту стальную трубку вставляют в отверстие кулачка (рис.5.18). Полученная шероховатая поверхность фиксирует выступ кулачка при установке. Совсем недавно на рынок поступил распределительный вал, собранный методом гидроформовки 10 (рис. 5.16). При этом очень высокое гидравлическое давление (около 100 МПа) раздувает трубку вала изнутри (рис. 5.20). Раздувшийся вал создает остаточные напряжения в выступе кулачка, которых достаточно, чтобы удерживать его на месте. Гидроформование используется на некоторых автомобильных держателях подвески и опорах двигателей, поскольку с его помощью можно получить сложную закрученную форму из трубы с небольшими затратами.Также использовалась термоусадка части кулачка на стальную трубку. 11

5.20. Сборка распредвала методом гидроформовки. Стальная трубка помещается в матрицу там, где уже размещены вставки кулачка. Внутренняя вода под давлением расширяет стальную трубку, чтобы зафиксировать выступ кулачка. Осевая подача подталкивает конец трубки, чтобы свести к минимуму истончение стенки.

Назначение распредвала — Дом

Распредвал:

Распределительный вал — это вал, на котором закреплен кулачок или который кулачок является неотъемлемой частью.Распределительный вал был описан в 1206 году турецким 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 распределительным валом, были Maud Slay, разработанный Александром Крейгом и представленный в 1902 году, и Marr Auto Car, разработанный уроженцем Мичигана Уолтером Лоренцо Марром в 1903 году.

Использование распредвала:

Распределительный вал используется для управления тарельчатыми клапанами в двигателях внутреннего сгорания с поршнями.Он состоит из цилиндрического стержня, проходящего по длине блока цилиндров, с выступающими из него продолговатыми выступами, по одному на каждый клапан. Лепестки кулачка заставляют клапаны открываться, нажимая на клапан или на какой-либо промежуточный механизм, когда они вращаются.

Назначение:

Распределительный вал действует как синхронизирующее устройство, которое управляет открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов, а также регулирует перекрытие клапанов, которое происходит в верхней мертвой точке на такте выпуска. Вал состоит из нескольких цапф, которые устанавливаются на подшипники внутри двигателя.Он имеет яйцевидные лепестки, которые приводят в действие клапанный механизм, либо перемещая толкатели и толкатели, либо нажимая непосредственно на стержни клапана. Распределительный вал связан с вращением коленчатого вала цепью газораспределительного механизма, ремнем газораспределительного механизма или зубчатыми колесами, а сбои в приводе распределительного вала могут привести к контакту клапанов с головками поршней, вызывая обширные внутренние повреждения.

Дополнительные функции распределительного вала:

В старых двигателях распредвалы могут также иметь врезанные в них шестерни, которые приводят в действие распределитель и масляный насос.В более новых двигателях распределительный вал может иметь датчик положения, установленный на конце, который отправляет информацию в модуль управления силовой передачей, чтобы помочь модулю правильно синхронизировать импульсы впрыска топлива и зажигания. Некоторые двигатели могут иметь несколько распределительных валов, как в случае с некоторыми двигателями с верхним расположением распредвала, особенно с V-образной конфигурацией. В двигателях с десмодромной системой клапанов используется по крайней мере два кулачка, так как есть кулачок с открыванием нажатием и кулачок с оттягиванием, вместо традиционного кулачка с открыванием нажатием и пружинами клапана, чтобы закрыть клапан, когда кулачок вращается мимо лепестка. и обратно на основной круг.

Взаимосвязь между вращением распределительного вала и вращением коленчатого вала имеет решающее значение. Поскольку клапаны регулируют поток всасываемых и выхлопных газов топливно-воздушной смеси, они должны открываться и закрываться в соответствующее время во время хода поршня.

Ссылки:

https://itstillruns.com/reset-light-bmw-x5-2003-7242105.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Camshaft#Timing

бензиновый двигатель | Британника

бензиновый двигатель , любой из класса двигателей внутреннего сгорания, которые вырабатывают энергию за счет сжигания летучего жидкого топлива (бензина или бензиновой смеси, такой как этанол) с воспламенением, инициируемым электрической искрой.Бензиновые двигатели могут быть построены для удовлетворения требований практически любого возможного применения в силовых установках, наиболее важными из которых являются легковые автомобили, малые грузовики и автобусы, самолеты авиации общего назначения, подвесные и малые внутренние морские агрегаты, стационарные насосные агрегаты среднего размера, осветительные установки и т. Д. станки и электроинструменты. Четырехтактные бензиновые двигатели используются в подавляющем большинстве автомобилей, легких грузовиков, средних и больших мотоциклов и газонокосилок. Двухтактные бензиновые двигатели встречаются реже, но они используются для небольших подвесных судовых двигателей и во многих ручных инструментах для озеленения, таких как цепные пилы, кусторезы и воздуходувки.

Типы двигателей

Бензиновые двигатели можно сгруппировать в несколько типов в зависимости от нескольких критериев, включая их применение, метод управления подачей топлива, зажигание, расположение поршня и цилиндра или ротора, количество ходов за цикл, систему охлаждения, а также тип и расположение клапана. В этом разделе они описаны в контексте двух основных типов двигателей: поршневых двигателей и роторных двигателей. В поршневом двигателе давление, создаваемое при сгорании бензина, создает силу на головке поршня, которая перемещает цилиндр по длине возвратно-поступательным или возвратно-поступательным движением.Эта сила отталкивает поршень от головки цилиндра и выполняет работу. Роторный двигатель, также называемый двигателем Ванкеля, не имеет обычных цилиндров, оснащенных возвратно-поступательными поршнями. Вместо этого давление газа действует на поверхности ротора, заставляя ротор вращаться и, таким образом, выполнять работу.

бензиновые двигатели

Типы бензиновых двигателей включают (A) двигатели с оппозитными поршнями, (B) роторные двигатели Ванкеля, (C) рядные двигатели и (D) двигатели V-8.

Британская энциклопедия, Inc.

Большинство бензиновых двигателей относятся к поршнево-поршневому типу. Основные компоненты поршнево-цилиндрового двигателя показаны на рисунке. Почти все двигатели этого типа работают по четырехтактному или двухтактному циклу.

Типовая схема поршневой цилиндр бензинового двигателя.

Британская энциклопедия, Inc.

Четырехтактный цикл

Из различных методов восстановления мощности процесса сгорания наиболее важным до сих пор был четырехтактный цикл, концепция, впервые разработанная в конце 19 века.Четырехтактный цикл показан на рисунке. При открытом впускном клапане поршень сначала опускается на такте впуска. Воспламеняющаяся смесь паров бензина и воздуха втягивается в цилиндр за счет создаваемого таким образом частичного вакуума. Смесь сжимается, когда поршень поднимается на такте сжатия при закрытых обоих клапанах. По мере приближения к концу хода заряд воспламеняется электрической искрой. Затем следует рабочий ход, когда оба клапана все еще закрыты, а давление газа обусловлено расширением сгоревшего газа, давящим на головку или головку поршня.Во время такта выпуска восходящий поршень вытесняет отработанные продукты сгорания через открытый выпускной клапан. Затем цикл повторяется. Таким образом, каждый цикл требует четырех тактов поршня — впуска, сжатия, мощности и выпуска — и двух оборотов коленчатого вала.

Двигатель внутреннего сгорания: четырехтактный цикл

Двигатель внутреннего сгорания имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание (мощность) и выпуск. Когда поршень перемещается во время каждого хода, он поворачивает коленчатый вал.

Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Недостатком четырехтактного цикла является то, что завершается только половина тактов мощности по сравнению с двухтактным циклом ( см. Ниже ), и только половину такой мощности можно ожидать от двигателя данного размера при заданная рабочая скорость. Однако четырехтактный цикл обеспечивает более эффективную очистку выхлопных газов (продувку) и повторную загрузку цилиндров, уменьшая потерю свежего заряда в выхлопе.

Что такое распределительный вал и как он работает?

Распределительные валы — еще один из многих критических компонентов, необходимых для работы двигателя внутреннего сгорания, но что такое распределительный вал и почему его роль так важна?

Старая техника

Предположим, вы знакомы с основной функцией двигателя внутреннего сгорания — топливо и воздух воспламеняются внутри цилиндра, производя взрывную энергию, которая преобразуется в движение через поршни, коленчатый вал и трансмиссию.

Звучит достаточно просто, но, как мы знаем, внутреннее сгорание претерпело больше усовершенствований и усовершенствований, чем любой другой механизм на планете, так что теперь это чрезвычайно сложная система частей.

Распределительный вал, однако, является одной из самых старых частей и исправно работает с первых дней изобретения и развития двигателей. Это связано с тем, что кулачок сам по себе является невероятно древней идеей, которая восходит к Турции 13 векам, где он использовался в различных механизмах легендарным Исмаилом аль-Джазари и описан в его « Книге знаний об изобретательной механике ». Устройств ».

Перенесемся в 21 век st и его принципы работы остались такими же, как и тогда.

Синхронность и форма

Распределительный вал является относительно основным компонентом — это простой стержень или вал с фигурными выступами, расположенными вдоль него, они получили название « кулачков ». Когда вал вращается, форма кулачка позволяет ему воздействовать на клапан или переключаться в степени, соответствующей жесткости его формы — со скоростью вращения, контролирующей скорость действия.

В современном двигателе внутреннего сгорания они обычно, но не обязательно, располагаются непосредственно над рядами цилиндров, где они управляют клапанами. Их калибровка точно контролирует количество топливовоздушной смеси, которая поступает в камеру, и насколько эффективно отработанные отработавшие газы от предыдущего зажигания могут выходить из камеры, уступая место следующей зарядке.

Это делает их не только критически важными для работы двигателя, но, поскольку открытие и закрытие клапанов должно быть тщательно и идеально синхронизировано с движениями поршней, они также сильно влияют на производительность.

Для обеспечения этой синхронизации распределительные валы через ремень или цепь синхронизируются с вращением коленчатого вала, который непосредственно перемещает поршни внутри цилиндра. Кроме того, форма самих кулачков также тщательно продумана, чтобы контролировать скорость, с которой клапаны открываются и закрываются. Это более известно как с регулируемыми фазами газораспределения .



Основное действие кулачка.

Преимущества в цифрах

В двигателе может быть разное количество распределительных валов в зависимости от расположения цилиндров и работы клапана.Поскольку вам нужен как минимум один распределительный вал на ряд цилиндров, рядным двигателям требуется всего один распределительный вал, тогда как для V-образного расположения потребуется как минимум два. В некоторых двигателях используются двойные верхние распредвалы (DOHC), поэтому их может быть до четырех на двух рядах цилиндров.

Использование дополнительного вала на ряд обеспечивает многочисленные преимущества по сравнению с конструкцией с одним верхним распределительным валом (SOHC) , несмотря на дополнительный вес и стоимость. Идеальное размещение компонентов для повышения эффективности, увеличения максимальной мощности и упрощения работы клапана при использовании более двух клапанов на цилиндр

Четыре клапана на цилиндр — это обычная конфигурация из-за его эффективности, поскольку она использует максимальное пространство головки блока цилиндров.Хотя SOHC может управлять четырьмя клапанами на цилиндр, для этого требуется сложная система штоков и кулачков, поэтому вместо этого предпочтительнее DOHC.


Полная система в действии.

Изменения на горизонте

В значительной степени DOHC позволяет использовать более сложную клапанную технологию, которая работает для изменения времени, продолжительности и подъема клапанов. Этот контроль может улучшить топливную экономичность, увеличить мощность и уменьшить выбросы при необходимости, в зависимости от ситуации.

Это было главным нововведением в конструкции двигателей за последние годы, и почти каждый производитель автомобилей имеет свою собственную версию, работающую над множеством различных элементов системы газораспределения двигателя.

Некоторые используют несколько профилей кулачков и переключаются между ними в зависимости от нагрузки двигателя; другие изменяют синхронизацию между коленчатым валом и распределительными валами, чтобы изменить производительность. Одна из первых систем использовала давление масла для изменения работы клапана.

Лучшая система еще не определена, но вы можете быть уверены, что все больше этих систем найдут свое применение в двигателях, поскольку нескончаемый поиск эффективности и мощности продолжается — и скромный распределительный вал становится еще одной его частью. переосмысление дизайна и роли.

MAT FOUNDRY GROUP ЯВЛЯЕТСЯ ВЕДУЩИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ СЕРЫХ И ЧУГУННЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ. ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О НАС ПРОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ИЛИ СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ СЕГОДНЯ

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *