Всё про распредвал (распределительный вал)

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.

Устройство распределительного вала.

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

Видео

Как устроен распредвал

Распредвалы в головке блока цилиндров.

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

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

Разновидности компоновок ДВС

В отдельную категорию необходимо вывести виды двигателей в зависимости от количества распредвалов. Под капотами современных авто можно встретить:

  • ГРМ с одним валом (SOHC — Single OverHead Camshaft);
  • ГРМ с двумя валами (DOHC — Double OverHead Camshaft);
  • ГРМ с более чем двумя распределительными валами.

Первые две разновидности наиболее распространены. Как правило, количество распредвалов определяется числом клапанов на цилиндр. Так, если у мотора автомобиля приходится три и более клапана на один цилиндр, то, скорее всего, в этом случае мы имеем дело с двухвальной схемой.

Естественно, как и в любом правиле встречаются иск

Естественно, как и в любом правиле встречаются исключения. Например, у рядной «четвёрки» 4G18 от Mitsubishi Lancer. В этом двигателе по четыре клапана у каждого цилиндра, но всего один распредвал. Бывают и более экзотические варианты – у суперкара Bugatti Veyron целых четыре распределительных вала.

Конечно же, в этой небольшой статье сложно уместить все нюансы, связанные с работой газораспределительных механизмов. Автопроизводители с завидным постоянством выдают на гора всё новые и новые технологические решения, улучшающие эффективность ГРМ и моторов за счёт возможности изменения фаз газораспределения.

К примеру, можно вспомнить систему VTEC от Honda, в которой используется несколько кулачков для регулировки высоты поднятия одного клапана.

Подвожу черту под рассказом о том, что такое распределительный вал, но продолжу публиковать материалы, раскрывающие секреты работы других узлов двигателя в рубрике Двигатель.

За что отвечает датчик распредвала

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

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

Виды

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

  • с нижним расположением;
  • с верхним размещением.

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

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

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

Количество валов

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

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

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

Ремонт распредвала

Обычно один распредвал в двигателе автомобиля может прослужить весь срок службы автомобиля. Это означает, что распределительный вал может прослужить около 200 000–300 000 километров пробега автомобиля (это средний срок службы, установленный многими производителями для большинства автомобилей сегодня). Однако бывают случаи, когда распредвал выходит из строя намного раньше. Например, с заводским дефектом распредвала. Или когда автовладелец эксплуатировал машину в экстремальных условиях или часто ездил на высоких оборотах (как говорится, он постоянно «накручивал» свою машину).

Конечно, при появлении дефекта в распредвале требуется реставрация или покупка новой детали. Кстати, в прошлом очень популярным был ремонт. Действительно, помимо некоторой экономии денег, ремонт распредвала на некоторых автомобилях дал небольшой прирост мощности. Дело в том, что когда-то было модно сверлить распредвалы, шлифовать их и т.д. Сегодня расточка и ремонт распредвала менее популярны.

Чем отличается коленвал от распредвала?

Коленвал — деталь сложной формы, благодаря которой

Коленвал — деталь сложной формы, благодаря которой соединяется в одно целое поршневая группа. В цилиндрах происходит сжатие и воспламенение топлива, поршень двигается поступально вперед и назад. Движение поршней через шатуны передается на коленчатый вал. На коленвале содается крутящий момент, передаваемый затем от двигателя на трансмимссию автомобиля. Изготавливается эта деталь из особопрочных сплавов стали или чугуна. Для того, чтобы коленвал выдерживал температурную и механическую нагрузку, производят его путем ковки и штампования на специальных станках. Конструкция деталипринципиально не меняется уже много десятилетий.

Коленвал

Коленвал

На спортивных автомобилях устанавливают так называемый, «облегченный» коленвал — его масса уменьшена за счет более точной балансировки и уменьшения маховика, а так же благодаря изготовлению из более легких сплавов. Это позволяет двигателю быстрее набирать обороты и выдавать больше мощности. На серийных автомобилях, не участвующих в соревнованиях, не рекомендуется установка облегченного коленвала.

На ранних моделях автомобилей коленвал можно было

На ранних моделях автомобилей коленвал можно было проворачивать с помощью специальной рукояти, в народе называемой «кривой стартер». Так двигатель можно было запустить «вручную», а на самых ранних автомобилях и некоторых грузовых моделях 20 века двигатель заводился только таким образом. Вплоть до 90х годов прошлого столетия владельцы жигулей, москвичей и уазов возили такую рукоять в багажнике, а в морозы двигатель обязательно перед запуском о стартера несколько раз «проворачивали» вручную. Это значительно облегчало пуск и позволяло избежать поломки промерзшего двигателя. В современных двигателях эта проблема практически отсутствует. Во-первых, сильно изменились составы моторного масла и оно практически не замерзает, вплоть до -50С. Во-вторых, значительно изменились конструкции двигателей и материалы изготовления деталей, что делает беспроблемным хлоодный пуск двигателя даже после длительной стоянки в условиях сниженных температур.

При сильном износе коленвала двигатель может выйти

При сильном износе коленвала двигатель может выйти из строя или вовсе «заклинить». Поэтому, несмотря на то, что деталь изготавливается из выскопрочных сплавов, при большом «пробеге» двигателя может потребоваться ее ремонт или полная замена. На старых двигателях, ввиду значительной стоимости детали, ее обычно стараются отремонтировать. На новых моделях, ввиду невозможности обработки детали вне заводских условий и отсутствии запчастей, деталь заменяется аналогичной.

Устройство и принцип работы распредвала


Устройство распредвала

1 — распредвал впускных клапанов; 2 — распределительный вал для выпускных клапанов; 3 — упор; 4 — рабочая (верхняя) часть кулачка; 5 — штифт распредвала; 6 — нижняя часть кулачка.

Конструкция распределительного вала обычно представляет собой цельную деталь, она выточена из цельного куска металла. Можно выделить несколько важных элементов:

  1. Кулачки. Так называют каплевидные выступы, «навинченные» на ось вала. Их функция — постоянный контакт с толкателями клапанов, и каждый клапан имеет свой собственный кулачок. При вращении вала выступ «капля» давит на толкатель, открывая клапан в строго определенный момент на заданное время.
  2. Поддержка шеи. Это участки вала, оборудованные подшипниками, на которые он, собственно, опирается при установке на двигатель. Концы вала снабжены сальниками для герметизации стыка с корпусом двигателя.
  3. Масляные каналы. Это отверстия, через которые моторное масло поступает к компонентам распределительного вала, наиболее подверженным трению: упорным подшипникам и кулачкам. Без моторного масла распределительный вал в таком рабочем режиме не прослужил бы долго.

В редких случаях кулачки «навинчиваются» на вал, так что это не цельная конструкция, выточенная из заготовки, а сборочная система. В наше время такие распредвалы — большая редкость.

Принцип действия

Принцип работы распредвала в раздаче

Распределительный вал является составной частью распределительной системы (газораспределительного механизма) двигателя. Он приводится в действие ременной, цепной или зубчатой ​​передачей от коленчатого вала двигателя, что означает, что он работает синхронно с поршнями и другими элементами двигателя.

Есть закономерность: на два полных оборота коленчатого вала приходится один оборот распредвала. Причина в механизме открытия клапана. В двигателе два из четырех циклов происходят с закрытыми клапанами, поэтому для их открытия требуется один оборот распределительного вала.

Вращаясь синхронно с частотой вращения двигателя, распределительный вал открывает клапаны подачи и выпуска воздуха на определенное время, которое зависит от настроек двигателя. Дальнейшие корректировки работы двигателя производятся с помощью дроссельной заслонки, управления впрыском и т.д.

Ниже, в видеоуроке, подробно описан принцип работы газораспределительного механизма (ГРМ) и роль распредвала в нем.

Принцип работы

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

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

 

Зачем нужен распределительный вал

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

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

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

Как работает распредвал

Как работает распредвал.

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

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

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

Распредвал двигателя автомобиля: особенности, причины и верные признаки износа


Из статьи вы узнаете, что такое распредвалдвигателя автомобиля, какими особенностями обладает этот компонент силового агрегата, а также, какие существуютпричины иверные признаки , помогающие точно определитьдефекты илиизнос распределительного вала. Кроме того, расскажем о том, какиеспособы восстановления распредвала рекомендуют использовать профессиональные автомеханики и, как можнозащитить данный компонент мотора от ускоренного износа.

Рекомендуем ознакомиться со статьей: “

,снижающие ресурс приводной цепи ГРМ ”. {banner_adsensetext} Современные транспортные средства состоят из большого количества разнообразных компонентов, входящих в состав тех или иных узлов, синхронная работа которых отвечает за правильную работу отдельных систем и всего транспортного средства в целом. Одним из самых важных механизмов является система газораспределения, в состав которой входит распределительный вал(ы), в зависимости от типа клапанного привода (DOHC – два распредвала илиSOHC – один распредвал). Именно распредвалу мы посвятили сегодняшнюю статью, чтобы помочь вам узнать, какие симптомы указывают на изношенный распределительный вал и, в каких двигателях он особенно уязвим.

Количество распредвалов в двигателе

Эта величина, как правило, зависит от конфигурации двигателя. Двигатели с рядной конфигурацией и одной парой клапанов на цилиндр имеют один распредвал. Если на цилиндр предусмотрено 4-е клапана, то два распредвала.

Оппозитные и V-образные двигатели имеют один распредвал в развале, либо два, по одному распредвалу в каждой головке блока. Существуют также исключения, связанные с конструктивными особенностями модели двигателя. (например, рядное расположение четырех цилиндров – один распредвал при 4-х клапанах на цилиндр, как у Мицубиси Лансер 4G18).

Современный рынок предлагает потребителю разные двигатели с разными  системами изменения фаз газораспределения. Наиболее характерные из них:

VTEC – технологическая разработка компании Honda. Регулировка фаз происходит посредством использования для регулируемого клапана 2 кулачков.

VVT-i — от фирмы Toyota. Регулировка фаз  производится поворотом распредвала относительно его приводной звёздочки.

Valvetronic — технологическая разработка компани BMW. Регулировка высоты подъёма клапанов происходит за счёт изменения положения оси вращения коромысел.

Мнение эксперта:

Современные двигатели редко имеют один распредвал, чаще всего их два, что обеспечивает более тихую работу двигателя, повышается КПД и увеличивается мощность за счёт большего количества клапанов (ускоряется цикл впуск-выпуск). Один распредвал отвечает за работу впускных, а другой выпускных клапанов. Для более мощных автомобилей с V-образными моторами используется четыре распределительных вала из-за конструктивных особенностей силовой установки. Газораспределительный механизм с одним распределительным валом получил название Single OverHead Camshaft (SOCH), система с двумя валами называется Double OverHead Camshaft (DOCH). При правильной эксплуатации распределительные валы редко выходят из строя, основная их неисправность это естественный износ трущихся деталей или деформация узла из-за трещин. Износ значительно ускоряется в следующих случаях:

  • низкое давление масла (недостаточный уровень);
  • попадание в масло антифриза или топлива;
  • прогар клапанов или неисправности гидрокомпенсаторов;
  • нарушение фаз газораспределения.

Как выбрать распределительный вал

Новый распредвал необходимо подбирать, исходя из п

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.

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.

Теги

Adblock
detector