Что такое распредвал: Автословарь: что такое распредвал? | Интернет магазин запчастей «Сибаль-Авто»

Всё про распредвал двигателя

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

 

Функции распредвала

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

 

Конструкция распредвала

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

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

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

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

Принцип работы распредвала

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

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

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

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

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

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

 

Тонкости конструкции

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

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

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

Схема построения фаз на распредвале

 

Типы размещения распредвала в двигателе

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

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

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

Для V-образных или оппозитных двигателей распредвал устанавливается на каждый из блоков цилиндров отдельно (один общий на ряд или по два на ряд), либо один общий распредвал на все цилиндры (ставится по центру, в развале двигателя).

Конструкторы предпочитают разделять впускные и выпускные валы, чтобы уменьшить нагрузку на них и сложность конструкции.

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

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

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

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

 

Немного о моторном масле

Долгая и бесперебойная работа ГРМ, и в том числе распредвала, напрямую зависит от качества смазки. Подача масла на подшипники скольжения (постели и вкладыши распредвала), а также на поверхность кулачков, должна быть бесперебойной. Отверстия внутри распредвала, предназначенные для подачи смазки к парам трения, достаточно тонкие и рассчитаны на моторное масло определенной вязкости и качества. Несвоевременная замена или неправильный подбор масла приводят к засорению каналов, после чего трение распредвала происходит не по слою жидкости (гидродинамическое планирование), а по поверхности металл-металл. Итог этого процесса печален, но предсказуем: быстрый износ кулачков (иногда до состояния идеальной окружности) и толкателей, а также шеек и вкладышей приводит к сбоям в работе двигателя.

От чрезмерного трения распредвал может сломаться, а это уже чревато не только его заменой, но и капремонтом двигателя. Особенность конструкции распредвала в том, что даже минимальная выработка приводит к его вибрации и окончательному выходу из строя. В большинстве случаев основной причиной ремонта распредвалов является именно некачественное масло, несвоевременная его замена или неподходящая вязкость. При нормальном ТО ресурс распредвала будет столь же долгим, как и ресурс самого двигателя.

 

Другие причины неисправности распредвала

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

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

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

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

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

 

Что будет дальше? Эволюция ГРМ

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

Условно можно выделить несколько основных направлений работы:

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

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

 

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

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

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

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

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

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

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

 

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

 

 

Что такое распредвал и где он расположен?

Двигатель автомобиля – это наиболее сложный агрегат, состоящий из целого ряда узлов и механизмов. Одним из важных элементов ДВС является распредвал, который входит в состав газораспределительного механизма. Данный элемент напрямую влияет на состояние и работу двигателя автомобиля. Что такое распредвал и как он устроен? Рассмотрим далее в статье.

Устройство, конструктивные особенности

С конструктивной точки зрения данный элемент связан с коленчатым валом. Связь обеспечивается благодаря ремню либо цепи. Устроен элемент очень просто. Это металлический продолговатый стержень, на оси которого закреплены кулачки. Также элемент включает в себя шестерню. Число зубцов ее всегда вдвое меньше, чем у шкива коленчатого вала. Чтобы исключить возможность смещения и осевого люфта, в конструкции имеются специальные фиксаторы. Кроме того, автолюбителями практикуется установка распредвала спортивного. Он предполагает наличие разрезных шестерен, которые позволяют менять момент открытия клапанов.

Еще обязательно входят подшипники в конструкцию распредвала. Что такое подшипники? Это механизмы, внутри которых вращаются опорные шейки распредвала. Подшипники находятся на головке блока цилиндров. В случае выхода из строя креплений шеек используются ремонтные вкладыши.

Также отметим, что в оси вала имеется сквозное отверстие. Это масляный канал. По нему двигается смазка, предназначенная для трущихся поверхностей.

Задача кулачков

Это наиболее важный элемент в конструкции распредвала. Что такое кулачки? Это специальные металлические элементы, выполняющие роль рычага. Именно они воздействуют на толкатели, которые в свою очередь двигают клапана. Каждый кулачок отвечает за отдельный клапан. Принцип работы кулачков довольно простой. Вал под действием приводного механизма вращается. Так как кулачки намертво соединены со стержнем, они также приводятся в действие.

За счет особой формы в определенный момент кулачки давят на толкатель, после чего открывается клапан. далее последний закрывается, происходит рабочий такт. Перед выпуском газов из камеры, в работу включается второй кулачок. Он открывает уже выпускной клапан. Отметим, что конструкция кулачков у каждого производителя своя. От этого во многом зависят мощностные характеристики двигателя.

Расположение распредвалов

Продолжаем узнавать, что такое распредвал. Место расположения его может быть разным. Большинство двигателей имеют верхнее расположение распредвала. Это наиболее оптимальный вариант, поскольку при таком раскладе значительно облегчается ремонт двигателя. Добраться до распредвала ВАЗа очень просто. Достаточно снять клапанную крышку. Но где находится распредвал на старых двигателях?

Если брать во внимание старые американские и советские моторы, в них данный элемент может находиться в самом блоке цилиндров. Это так называемое среднее расположение распредвала. В данном случае на толкатели воздействуют кулачки посредством штанг. На двигателях, где распредвал находится вверху, штанги отсутствуют. Здесь кулачки напрямую взаимодействуют с толкателями. Эта схема более простая, практичная и надежная.

Число распредвалов

В двигателе может присутствовать как один, так и несколько распределительных валов. Если брать во внимание обычные четырехцилиндровые моторы 90-х годов, в них практикуется первая схема. В 2000-х годах на автомобили стали устанавливать моторы с двумя распредвалами. Кроме того, на этих двигателях увеличилось и число клапанов. Если говорить про четырехцилиндровые моторы, то вместо восьми их стало шестнадцать.

Такое технические изменение способствует более лучшей наполняемости цилиндров и эффективному отводу газов. Поэтому восьмиклапанные моторы с одним распредвалом сейчас практически не используются.

Интересная особенность наблюдается на оппозитных двигателях и V-образных. Здесь может находится один распредвал в развале блока цилиндров, либо по два вала в головке блока. Почему верхнее расположение наиболее оптимально? За счет такой установки, намного проще менять сальники, а также регулировать зазоры клапанов (если отсутствуют гидрокомпенсаторы). Кроме того, легче выполнить и замену самого распредвала. Для этого достаточно лишь демонтировать клапанную крышку, после чего элемент станет доступен.

Заключение

Итак, мы рассмотрели, что такое распредвал. На сегодня наиболее популярными являются двигатели с двумя распредвалами и с 16-клапанной головкой (речь идет о четырехцилиндровых агрегатах). Ресурс данных валов приближен к ресурсу самого двигателя. Однако если появились перебои в работе, не стоит их игнорировать. Среди самых распространенных признаков неисправности стоит отметить характерный стук в районе клапанной крышки. Это говорит о том, что износилась рабочая часть кулачков. В таком случае распредвал требует ремонта или замены.

Источник: Navolne

Распредвал: устройство и принцип работы

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

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

Устройство

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

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

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

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

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

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

Работа распредвала

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

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

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

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

Количество распредвалов в моторе

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

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

Что такое Распредвал? | Avtoritet-Center.ru

Распределительный вал – предназначен для своевременного открытия клапана и подачи топливной смеси,или выпуска отработавшей смеси. Основная деталь газораспределительного механизма (ГРМ), служащего для синхронизации впуска или выпуска и тактов работы двигателя.

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

Двигатели с рядной конфигурацией цилиндров и одной парой клапанов на цилиндр обычно имеют один распределительный вал (в случае четырёх клапанов на каждый цилиндр, два), а V-образные и оппозитные — либо один в развале блока, либо два, по одному на каждый полублок (в каждой головке блока). Двигатели, имеющие 3 клапана на цилиндр (чаще всего два впускных и один выпускной), обычно имеют один распредвал на головку блока, а имеющие 4 клапана на цилиндр (2 впускных и 2 выпускных) имеют 2 распредвала в каждой головке блока. Но бывают и исключения, к примеру, двигатель Mitsubishi Lancer модели 4G18 (с рядным расположением 4-ех цилиндров) имеет 4 клапана на цилиндр и 1 распределительный вал.
Современные двигатели иногда имеют системы регулировки фаз газораспределения, то есть механизмы, которые позволяют проворачивать распредвал относительно приводной звездочки, тем самым изменяя момент открытия и закрытия (фазу) клапанов, что позволяет более эффективно наполнять рабочей смесью цилиндры на разных оборотах.

Распределительный вал ГРМ

Распределительный вал (распредвал) — ключевой элемент газораспределительного механизма, который отвечает за своевременное открытие и закрытие впускного или выпускного клапана для подачи топливно-воздушной рабочей смеси или выпуска отработавших газов.

Распредвал служит для синхронизации впуска и выпуска на тактах работы ДВС. Деталь обеспечивает функционирование всего газораспределительного механизма с учетом порядка работы цилиндров и фаз газораспределения применительно к тому или иному конкретному двигателю.

Распределительный вал представляет собой вал с расположенными на нем кулачками. Распредвал вращается в подшипниках скольжения, которые выполнены в виде опор. К опорам распредвала по каналам поступает моторное масло под давлением из системы смазки. Количество кулачков на распредвале соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Один клапан получает свой кулачок, который осуществляет его открытие путем нажатия на толкатель. В тот момент, когда кулачок распредвала сходит с толкателя, тогда клапан закрывается под мощным воздействием возвратной пружины.

От формы кулачков распределительного вала зависят фазы газораспределения. Под такими фазами понимаются моменты открытия и закрытия клапанов, а также продолжительность пребывания клапана в открытом или закрытом состоянии. Современные силовые агрегаты имеют также систему изменения фаз газораспределения для повышения общей эффективности работы ГРМ и улучшения характеристик ДВС.

В двигателях современных автомобилей распредвал находится в верхней части головки блока цилиндров. Распределительный вал соединяется с зубчатой звездочкой или шкивом коленчатого вала двигателя посредством ремня или цепной передачи. Приводом распредвала выступает коленчатый вал.

На четырехтактных моторах весь ГРМ вращается в два раза медленнее, чем коленвал, так как полный рабочий цикл таких ДВС осуществляется за два оборота коленвала. За указанные два оборота впускной и выпускной клапаны должны открыться только по одному разу. Получается так, что распредвал, управляющий открытием клапанов, должен совершить только один оборот за рабочий цикл.

В конструкции ГРМ может присутствовать не один распредвал. Зачастую это обусловлено количеством клапанов на цилиндр. Сегодня наиболее широко применяется  схема четырех клапанов на один цилиндр и двухвального ГРМ (один распредвал является приводом впускных клапанов, а другой взаимодействует с выпускными). Для V-образных ДВС устанавливают четыре распредвала, так как каждый ряд цилиндров имеет отдельную ГБЦ с двумя валами. Система ГРМ с одним валом называется SOHC (англ. Single OverHead Camshaft), двухвальная получила наименование DOHC (англ. Double OverHead Camshaft).

Читайте также

Распредвал и его функции.

Принцип работы распределительного вала. Рассмотрим поподробнее.

Распределительный вал или в сокращении распредвал — является одним из основных составляющих газораспределительного механизма. Выглядит как длинный вал с выступами, так называемыми «кулачками» по всей своей длине и занимает очень важное место в работе двигателя. Именно благодаря ему происходит формирование характера вашего мотора.

Теперь рассмотрим поподробнее:

Распределительный вал служит синхронизатором тактов работы двигателя, выполняет функцию своевременного закрытия и конечно открытия выпускных и впускных клапанов. Как же ему это удается? Мы уже упоминали ранее о «кулачках» расположенных на распредвале, они и продавливают клапан, нажимая на его толкатель. После этого «кулачек» продолжая вращение, высвобождает толкатель, и он закрывается под мощным давлением пружинки клапана.

Стоит упомянуть, что сверху на пружине устанавливается тарелка пружины клапана и фиксируется специальным фиксатором, а сверху устанавливается толкатель. Распредвал для каждого мотора тоже выбирается не случайно, как правило, в серийных автомобилях он имеет усредненные показатели. Что в свою очередь может сказываться на тяге мотора при эксплуатации на низких оборотах. Количество «кулачков» (технически лучше будет сказать эксцентриков) всегда будет соответствовать количеству клапанов впуска и выпуска.

Распредвалов не бывает мало, скажет обыватель. Тут мы внесем ясность. Действительно в вашем автомобиле может быть установлен как один, два, так и четыре распредвала. Все зависит от конструкции, а вследствие и стоимости автомобиля.

Рассмотрим на примере распространенного в Москве и Московской области автомобиля BMW X6. Модификация xDrive 50i мотор N63B44A с объемом двигателя 4,4 литра и 408 л.с. Мотор V-образный с двумя головками блока цилиндров, установлено:

И еще:

8 поршней, по 4 в каждой головке.

32 клапана из которых 16 на впуск и 16 на выпуск

2 впускных распредвала с 1 по 4 и с 5 по 8 цилиндр

2 выпускных распредвала с 1 по 4 и с 5 по 8 цилиндр

Внушительно, не правда ли? Это означает, что конструкция мотора прямым образом влияет на его содержание. Чем мощнее и тяговитее мотор, тем сложнее его устройство. Тем большего ухода и контроля он потребует от своего владельца.

Распределительный вал вращается коленвалом при помощи ременной или цепной передачи. Рабочий процесс осуществляется в головке блока цилиндров, как с применением подшипников, так и без них.

Все о распределительном вале (видео):

Как делают распредвал (видео):

Замена распредвалов на Шкода Суперб 1.8Т (видео):

Распределительный вал

Распределительный вал (распредвал) — деталь сложной формы, снабженная кулачками, которые в нужный момент открывают из закрывают клапана

Двигатель

Основная функция распредвала – синхронизировать впуск и выпуск тактов работы двигателя. Другими словами, этот механизм предназначен для своевременного открытия клапанов и подачи в камеру сгорания топливной смеси. Момент открытия и закрытия клапанов относительно положения коленчатого вала называют фазой распредвала.

Устройство и принцип работы распределительного вала

В современном двигателе распредвал (чаще всего их два) расположен в верхней части головки блока цилиндров.  

Распределительный вал связан с коленчатым валом двигателя автомобиля. Соединение осуществляется за счет цепи (или ремня) ГРМ. Для надежности передачи усилия к торцевой части распредвала присоединена ведомая шестерня, напоминающая «звездочку» на заднем колесе велосипеда.

За регулировку фаз газораспределения и порядок срабатывания цилиндров отвечают кулачки распредвала – их ровно столько, сколько впускных и выпускных клапанов используется в механизме ГРМ. Работа организована так: кулачок распредвала «набегает» на толкатель клапана, надавливает на него и открывает клапан. После того как кулачок сходит с толкателя, клапан закрывается под действием тугой возвратной пружины.

Чем больше клапанов в газораспределительном механизме, тем больше в нем установлено распредвалов. У Bugatti Veyron четыре распредвала и 64 клапана

Итак, распределительный вал вращается, благодаря чему обеспечивается воздействие кулачков на работу впускного и выпускного клапанов. Расположение кулачков относительно друг друга тщательно рассчитано в строгом соответствии с фазами газораспределения и порядком срабатывания цилиндров. Иными словами, пока открыт впускной клапан (или два клапана) одного цилиндра, все остальные впускные клапана находятся в состоянии покоя.

Распредвал.

Количество распредвалов в двигателе определяется конфигурацией самого мотора: если двигатель имеет рядную конструкцию и одну пару клапанов на цилиндр, то достаточно одного распредвала. Если на один цилиндр приходится 4 клапана, целесообразно применение 2-х распредвалов — один из них обслуживает только впускные клапана, другой — только выпускные. Помимо прочего у системы с парными валами есть еще один плюс — быстродействие. 

Что касается V-образных и оппозитных моторов, то они могут иметь либо один распределительный вал в месте так называемого «развала» цилиндров (основание воображаемой буквы V), либо два – по одному на каждой головке блока цилиндров. Попытаться реализовать сложную схему открытия и закрытия 16 клапанов при помощи одного распредвала можно, но не рационально — деталь получится слишком уж сложной. Такие схемы редки, но компания Honda все-таки решилась взять одну из них на вооружение: рядный мотор с четырьмя цилиндрами и одним распредвалом  установлен, например, на популярной модели Honda Fit/Jazz. Безусловное достоинство такой системы — возможность сделать двигатель компактным и легким.

Характеристики распредвала

Обычно принято выделять три важные характеристики распредвала: это величина подъема клапанов, продолжительность открывания клапанов и фазы распредвала.

Ради максимального периода открытия клапанов при конструировании спортивных моторов инженеры жертвуют холостым ходом. У гоночных болидов он редко бывает ниже 2000 оборотов в минуту

Подъем клапана измеряется в миллиметрах. Этой величиной измеряют максимальное расстояние, на которое клапан отходит от так называемого «седла», в котором он находится в момент закрытия. Продолжительность открывания клапанов – это отрезок времени, в течение которого клапана остаются в открытом состоянии. Измерять эту величину принято в градусах поворота коленчатого вала. При этом каждый из перечисленных критериев способен повлиять на работу двигателя: при увеличении подъема клапана, продолжительности его открытия или оптимизации фаз газораспределения мощность мотора увеличивается. Стоит отметить, что именно продолжительность открывания является основным параметром, с которым работают конструкторы форсированных моторов.

Так, например, распределительные валы, используемые на спортивных автомобилях, обеспечивают большую продолжительность открытия клапанов, по сравнению со стандартными. Это значит, что клапана остаются открытыми так долго, как это возможно, позволяя сжечь максимальную при таком объеме камеры сгорания дозу топлива за один такт. К сожалению, в технике для достижения одного приходится жертвовать чем-то другим: установка спортивных распредвалов не позволяет держать обороты холостого хода ниже 2000 об/мин. Естественно, при такой работе двигатель потребляет огромное количество топлива.

Если же говорить о фазах распределительного вала (моменты, когда клапаны открываются и закрываются по отношению к положению распредвала), то вся информация о них обычно содержится в таблице данных, которая прилагается к распределительному валу. В таблице указаны угловые положения распределительного вала, а также информация о том, когда открываются и закрываются впускные и выпускные клапаны.

Современные двигатели часто оборудуют системами изменяемых фаз газораспределения. Так, например, некоторые автомобили марки Toyota имеют систему VVT-i. регулировка фаз газораспределения происходит посредством поворота распределительного вала относительно его приводной звездочки. Другой пример – разработка японского производителя Honda, получившая обозначение VTEC – она позволяет изменять фазы, используя для регулируемого клапана два кулачка. 

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 распредвал 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, система внутреннего сгорания претерпела 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 ^{-го и} -го века, 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 были названы « 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, расположены 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 такой синхронизации распределительные валы через ремень или цепь синхронизируются с вращением коленчатого вала, который непосредственно перемещает поршни внутри цилиндра. Более 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 различное 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 каждый ряд дает 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 с точки зрения 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.

Вся система в действии.

Изменения на горизонте

Существенно, что DOHC позволяет использовать более сложную клапанную технологию, которая работает для изменения времени, продолжительности и подъема клапанов. Этот контроль может улучшить топливную эффективность, 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 больше таких систем найдет 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

Что делает распредвал? Как это влияет на двигатель

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

Идентификация распредвала

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

В современных двигателях с верхним расположением распредвала (OHC) распределительный вал расположен в головке блока цилиндров. Двигатели с одинарным OHC (SOHC) имеют по одному кулачку на группу, обычно установленному между штоками клапанов. Коромысла передают движение SOHC на клапаны. Двигатели с двойным OHC (DOHC) имеют 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 распредвалы

vladru / Getty Images

При вращении распределительного вала кулачки перемещаются вверх и вниз. В двигателях DOHC каждое вращение заставляет один кулачок толкать клапан вниз, открывая его в цилиндр.Точно так же в двигателях SOHC и толкателях 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 вдвое больше зубцов, чем шестерня коленчатого вала, что позволяет ей вращаться на половине скорости вращения коленчатого вала.Распределительный вал имеет четыре различных хода: впускной, компрессионный, силовой и выпускной.

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

Специальные функции распределительного вала

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

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

Распределительные валы, оснащенные системой изменения фаз газораспределения (VVT), используют гидравлические приводы для опережения опережения или отсрочки газораспределения относительно угла поворота коленвала. 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 прямым впрыском топливный насос высокого давления (HPFP) приводится в действие кулачком на одном из распределительных валов.

Общие проблемы с распределительным валом

FotoZlaja / Getty Images

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

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

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

Простое объяснение распределительных и коленчатых валов

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

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

Распредвал

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

SOHC (одиночный верхний кулачок)
DOHC (двойной верхний кулачок)

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

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

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

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

5 МБ

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

Самые экстремальные распредвалы имеют форму тех, что используются на Bugatti Veyron.С W16 для поддержания формы Veyron использует четырехкулачковую систему с 64 лепестками. Это позволяет распредвалам открывать все 64 клапана, которые присутствуют в левиафане двигателя, и спроектированы с максимальными допусками для обеспечения правильной работы силовой установки Bugatti.

Коленчатые валы

Красивый коленвал от W16 Veyron

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

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

5 МБ

Коленчатый вал от четырехцилиндрового двигателя в действии

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

DOHC и коленчатый вал на своих местах

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

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

Как работают распредвалы | HowStuffWorks

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

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

Объявление

Начнем с основ.

Основы распределительного вала

Ключевыми частями любого распределительного вала являются лепестки .Когда распределительный вал вращается, кулачки открывают и закрывают впускной и выпускной клапаны синхронно с движением поршня. Оказывается, существует прямая зависимость между формой выступов кулачка и тем, как двигатель работает в разных диапазонах скоростей.

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

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

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

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

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

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

Этот контент несовместим с этим устройством.

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

Любой распределительный вал идеален только при одной частоте вращения двигателя. При любой другой частоте вращения двигатель не будет работать в полную силу. Поэтому фиксированный распределительный вал всегда является компромиссом. Вот почему автопроизводители разработали схемы изменения профиля кулачка при изменении частоты вращения двигателя.

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

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

В следующем разделе мы рассмотрим каждую из этих конфигураций.

Распредвал — Energy Education

Рис. 1. Вращающийся кулачок. ^[1]

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

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

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

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

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

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

Для дальнейшего чтения

Ссылки

Что такое распределительный вал и для чего он нужен?

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

Из этих компонентов распределительный вал является одним из самых важных.

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

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

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

Что такое распредвал?

В буквальном смысле распредвал представляет собой вал с прикрепленными к нему кулачками.

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

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

Распредвалы изготавливаются из закаленной стали или сплава чугуна.

Это достаточно просто, но для чего это нужно?

Распределительный вал открывает и закрывает клапаны в головке блока цилиндров.

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

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

Но что заставляет вращаться распределительный вал, спросите вы?

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

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

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

Как я могу узнать, есть ли проблема с распределительным валом?

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

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

Как выглядит отказ распредвала?

В большинстве случаев загорается индикатор Check Engine.

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

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

Поскольку ни один из этих симптомов не является уникальным только для проблем с распределительным валом, для точной диагностики и устранения проблем требуется опытный механик.

Можно ли отремонтировать распределительный вал?

Из-за производственных процессов ремонт распредвала не рекомендуется.

Хотя в некоторых высокопроизводительных двигателях используются ремонтируемые распредвалы, это не совсем экономично и не практично для среднего автомобиля в дороге.

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

Сколько стоит замена распредвала?

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

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

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

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

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

Что такое распредвал? Узнайте об этой важной части двигателя

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

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

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

Получить расценки на ремонт двигателя

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

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

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

No related posts.