с какой скоростью вращается распределительный вал

02.01.202431.07.2022 admin 0 Comments

с какой скоростью вращается распределительный вал

ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ (ГРМ)

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

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

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

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

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

Как подобрать распредвал на автомобиль? Рассчитываем параметры распределительного вала.

”Продолжительность фазы” и ”Подъем клапана” – термины, которые наиболее часто употребляются при описании работы распределительного вала, забывая о других, не менее важных факторах.
Использование разных размерностей, при указании фазы распредвала, вносит некоторую путаницу. При разговоре о продолжительности фазы важно иметь в виду, что она измеряется от какого момента достижения “контрольного подъема” (например 0.1мм или 1.27 мм) отрыва клапана от седла и до какого момента посадки клапана на седло.

Продолжительность фазы. Под продолжительностью фазы понимают количество градусов поворота коленчатого вала, при котором клапан действительно открыт. Хотя в четырехтактном двигателе распределительный вал вращается в два раза медленнее, чем коленчатый вал, продолжительность фазы все-таки принято измерять в градусах поворота коленчатого вала.

Профиль кулачка распределительного вала отвечает за закон движения клапана. Расчет профиля напоминает расчет полета мотоциклиста с использованием трамплина (рампы)

Форма трамплина — это Flank (профиль подъема и опускания кулачка).
Для сглаживания резкого набора высоты мотоциклиста трамплин начинается с наезда (рампы). Также и при проектировании профиля кулачка обязательно используются рампы (участки сбега и набега), что бы избежать ударов и отскоков.

Фланги (Flank) — зоны на кулачке, где клапана открываются и закрываются с максимальной скоростью.
Вершина кулачка (Nose) – клапан замедляется до полной остановки при открытии и медленно начинает закрываться, перемещаясь через вершину кулачка.

Основной профиль (Main Event) – включает в себя фланги и вершину кулачка.

Рампы – участки сбега кулачков используются для плавного перехода от главного профиля (Main Event) к базовой окружности (Base Circle)

Полная фаза открытия (seat-to-seat, advertised duration) – если не уточнить от какого момента достижения “контрольного подъема” указана фаза, в таком случае эта информация нам ничего не говорит. Даже само название об этом говорит. Advertised переводится с английского – рекламируемая. Во времена войны между производителями распредвалов seat-to-seat timing метод стал популярным у производителей, как один из путей продвижения, рекламирования своей продукции. Поэтому этот метод часто называется advertised duration или по русски – рекламируемая полная фаза. Многие знают такое правило, что больше значит лучше, вот они и дали вам эти значения больше и все.

В большинстве случаев ”Порядочные производители” указывая полную фазу, без акцентирования от какого момента эта фаза исчисляется, указывают значения основного профиля (Main Event), который включает в себя фланги и вершину кулачка и не учитывает значения рампы.

Почему без указания рамп? Здесь все просто, у разных производителей разные подходы к проектированию заходов (рамп). Значения варьируются от 10 до более, чем 50 градусов на сторону, и в том числе для распределительных валов рассчитанных работать с гидротолкателями.

Давайте посмотрим на реальный пример профиля (под гидрaтолкатели), который даже используют на гоночных автомобилях.

На стороне открытия рампа более 20 градусов, а на стороне закрытия клапана более 50 градусов.

Advertised duration – данный метод внес много путаницы. Точную фазу очень сложно определить, к примеру, разница между гидра и жестким толкателем составляет 10-50 градусов. Поэтому был введен новый способ обозначения 0.05 inch (@1.27 мм или в Европе @1 мм). Многие сразу заметили, что этот метод более удобный и точный. Если возьмем типичный уличный (4 клапана на цилиндр) двигатель со степенью сжатия 10.5, с тюнинговым впуском и выпуском, то наиболее подходящих распределительный вал должен иметь фазу при @0.05 in (1.27 мм) — 215-230 градусов с гидра компенсаторами.

Какой способ лучше, это вам решать. В этой статье я постараюсь разъяснить некоторые нюансы, которые помогут принять решение.

В настоящее время при проектировании профилей используют профессиональное программное обеспечение: Dynacam 10 (профессор Robert L. Norton), 4StHEAD (профессор Gordon P. Blair), Lotus Concept Valve Train и т.д. Мы используем для своих проектов профиля очень известной в мире автоспорта Итальянской инжиниринговой компании специализирующейся на распредвалах (high performance, race camshaft).

Давайте рассмотрим 2 профиля с одинаковой полной фазой 280 градусов. Принцип у всех программ очень похож. Вводится полная фаза или фразировка, как в нашем случае открытие клапана 34 гр. до ВМТ и закрытие 66 гр. после ВМТ (34+66+180=280). Вводим максимальный подъем клапана 10 мм и в конце параметры для рамп (открытия и закрытия). В примерах будет использован симметричный вал под гидравлические толкатели (в последнее время тенденция делать рампу закрытия немного шире, что бы мягче опускать клапан). Подъем рампы 0.1 мм и ширина 30 градусов.

На что необходимо обратить :
— Эффективность основного профиля (Profile efficient) без учета рамп. Это очень полезный параметр распределительного вала для понимания его эффективности. Для вычисления необходимо площадь под кривой подъема клапана (желтая зона) разделить на сумму площадей (зеленная+желтая)

— Время сечения (under area) Данное значение также очень полезно, особенно для понимания возможностей распредвала. Это площадь под кривой подъема клапана (желтая зона).
И так, еще с двумя терминами познакомились. Теперь посмотрим на вариант 2 профиля распределительного вала с точно такими же параметрами. Наложим один на другой (вариант 2 – синий, вариант 1 – красный)

Теперь предлагаю посмотреть, как изменились выше рассмотренные параметры

Время сечения в первом варианте составило 787 мм*град. В варианте 2 увеличилось до 841 мм*град или на 7%. Данное изменение объясняется повышением эффективности профиля с 56.2% до 60.1% на те же 7%.
И так напомню, оба варианта имеют одинаковую полную продолжительность фазы 280 градусов и одинаковые рампы по 30 градусов на каждую сторону. В варианте 1 фаза @1.27мм составила – 227 градусов, в варианте 2 при подъеме 1.27 мм — 238 градусов.

Очевидно, что время сечение наилучший способ определения возможностей распределительного вала, а вот полная фаза менее всего информативный параметр. Фаза при 1.27 мм значительно ближе по информативности к времени-сечению.

Потому становится понятно, почему популярным методом определения качества распредвала является площадь под кривой подъема клапана (время сечения). Есть даже такое утверждение: «Все, что имеет значение, — это площадь под кривой подъемной клапана».
На самом деле это не совсем так. На графике снизу показана кривая подъемной клапана с указанием трех различных областей. Зона, обозначенная буквой “A”, является основной, самой важной, поэтому ее следует считать за 100%.

Введем еще один термин L/D – соотношение высоты подъема клапана к диаметру седла клапана. При достижении L/D — 0.32 (Пример: если диаметр седла 28 мм, то 28 м х 0.32 L/D = 8.96 мм) прирост расхода воздуха в канале ГБЦ начинает значительно замедляться, и при достижении L/D — 0.4 достигает своего максимума.

Можно также использовать данные, которые проводит компания SuperFlow. В их работах в соотношение L/D используется диаметр клапана. В таком случае значения немного изменятся, при достижении L/D 0.3 прирост расхода воздуха в канале ГБЦ начинает значительно замедляться, и при достижении L/D — 0.37 достигает своего максимума.

По этой причине область, обозначенная буквой “B”, не должна считаться так же, как область “A”. В таком случае мы должны присвоить области “B” вес только 50%. Зона “В” не вредит, но и не улучшает профиль в такой степени, как область “А”.
Далее мы еще обсудим важность рамп, которые отвечают за скорость открывания и закрывания клапана. Профиль, в котором используются не оптимальные рампы с медленным открытием и закрытием, т.е. с большой площадью “C”, будет вялым на низких и средних оборотах. У него будет хуже холостой ход и т.д. По этой причине площадь “C” должна также учитываться при оценке качества профиля и следовательно должна иметь отрицательный вес.
Таким образом, площадь под кривой подъема клапана (время сечения) — не лучший способ измерить качество профиля кулачка. Его следует использовать с осторожностью. Было бы лучше использовать весовой коэффициент для различных частей кривой, то есть вес 1 для области “A”, вес 0.5 для области “B” и достаточно большой отрицательный вес для области “C”.

Продолжительность фаз открытия является наиболее важным параметром распределительного вала. По этой причине необходимость в стандартизации измерения была признана давно. Некоторые производители распределительных валов использовали фазу при 0.1 мм, другие использовали иные значения. То, что изначально было продолжительностью от седла к седлу, теперь известно как «Рекламируемая продолжительность», т.е. вы действительно не знаете, как она измерялась. Кроме того, имеет смысл использовать числа при более высоком подъеме, когда клапан достаточно открыт для значительного потока. По этим причинам подъем @0,050 (1.27 мм) является выбранным стандартом для сравнения продолжительности. Это не означает, что продолжительность полной фазы не важна, но то, что фаза при подъеме 0,050 дюйма (1.27 мм) является лучшим единичным измерением фаз газораспределения это очевидно.

Указание продолжительности при подъеме клапана @ 0,050 дюйма является хорошим стандартом для кулачков с гидравлическим толкателем, но не для жестких. Проблема заключается в значительных вариациях используемого теплового зазора клапана.

Итак, мы рассмотрели несколько методов оценки распределительных валов. И даже в самый лучший способ, с использованием значений времени сечения, необходимо вносить весовой коэффициент. Кроме того, для этого необходимо иметь в наличии переведенный в цифры сам профиль. Профиль теоретически можно попросить у производителя, но мало вероятно то, что кто-то его даст. Другой вариант, сделать замер кулачков, но для этого необходимо иметь не дешевое оборудование и программное обеспечение.

После измерения на таком оборудовании вы получите полную информацию о кулачках распределительного вала, с указанием подъема клапана, скорости, ускорениях и толчков (jerk). Скорость в мм/град – как быстро перемещается клапан. Ускорение мм/град^2 – как быстро изменяется скорость и Jerk мм/град^3 – показывает скорость изменения ускорения, очень важный параметр для расчета рамп.

Не думаю, что вся эта информация сильно поможет обыкновенному пользователю. Но это информация необходима специалистам для расчета и моделирования двигателей.

Как же быть обычному энтузиасту? Для этого можно воспользоваться лайфхаком (премудростью или советом бывалых) от HARVEY CRANE, человеком хорошо известном в мире автоспорта (и особенно в конструировании распределительных валов). Может помните фильм «Дни грома», про гонки Nascar, вот кадр из этого фильма (на двери в комнатушке у Тома Круза – реклама CraneCams).

Первое, что он утверждает – указание продолжительности фазы без добавления приставки “от” какого момента – информация TOTALLY USELESS (абсолютно бесполезна).
Далее Харви вводит еще три термина для лучшего понимания характеристики распределительных валов: «ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ», «НЕБОЛЬШАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ» и «ОСНОВНАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ». Эти термины были разработаны для оценки не пиковых значений, а эффективности ширины рабочей области распределительного вала.

Гидравлическая интенсивность может быть вычислена путем вычитания продолжительности при подъеме кулачка @0,05000 дюйма (1.27мм) из продолжительности подъема кулачка @0,004 дюйма (0.1 мм). Кулачок с продолжительностью 280 градусов при подъеме кулачка 0,04 дюйма и продолжительностью 220 градусов при подъеме кулачка 0,05 дюйма имеет ГИДРАВЛИЧЕСКУЮ ИНТЕНСИВНОСТЬ 60,00 градусов.

Небольшая интенсивность может быть вычислена путем вычитания продолжительности при подъеме кулачка @0,05 дюймов из продолжительности подъема кулачка @0,01 дюймов (0.25 мм).

И основная интенсивность может быть вычислена путем вычитания продолжительности при подъеме кулачка @0,05 дюймов из продолжительности подъема кулачка 0,02 дюймов (0.5 мм).

Чем меньше значение Интенсивности, тем выше значения Эффективности и производительность (performance) УВЕЛИЧИВАЕТСЯ!

Идеальный профиль кулачка должен мгновенно поднимать клапан до полного подъема, удерживать его открытым в течение определенного времени, а затем мгновенно закрыть. Это идеальный профиль, но законы физики естественно не позволяют, делают невозможным мгновенное открытие и закрытие клапанов. Но последние достижения в технологии проектирования сделали возможным открывать и закрывать клапана с большей площадью под кривой подъема. Таким образом, повышается эффективность двигателя, поскольку клапаны проводят меньше времени при очень малых подъемах.

С практической точки зрения, если сравнивать два профиля с одинаковой продолжительностью при @0.05 дюймов, то пиковые значения крутящего момента и мощности будут практически идентичными. Однако профиль с меньшими значениями ИНТЕНСИВНОСТИ (см. выше описание термина) – будет иметь более плавный холостой ход, лучший отклик на низких оборотах и более широкую кривую момента.

Харви Кран (HARVEY CRANE), который ввел понятие интенсивности на малых подъемах клапана подтверждает методику, которую используем мы с применением весовых коэффициентов для разных областей под кривой подъема клапана. Уменьшая площадь области ”С” (уменьшая Интенсивность по методу HARVEY CRANE) – повышаем эффективность распределительного вала (Profile efficient) и улучшаем кривую мощности и крутящего момента двигателя на низких и средних оборотах без потери максимальных показателей.

Для лучшего понимания приведу реальный пример с графиками. Прежде чем приступить к реализации любого проекта необходимо сделать сам проект и не имеет значения, строите вы дом, баню или двигатель.

И так, двигатель был 1.6 литра 16 кл. – задача была получить достаточно мощный, но при этом максимально комфортный автомобиль. Решили увеличить объем до 1.8 литра, доработали ГБЦ, рассчитали впускной ресивер, выпускной коллектор, систему впуска и выпуска. Расчет и реальный результат полностью совпал.

На данном двигателе были установлены очень неплохие распределительные валы изначально. Предлагаю посмотреть, как изменится кривая мощности и крутящего момента при использовании впускного распределительного вала с практически идентичной продолжительностью 216 градусов при @0.05 (1.27 мм)

1 – распределительный вал, который был установлен (полная фаза с учетом рамп – 320 градусов): подъем 9.55 мм, фаза @0.1 мм 261.5, @1.27мм 216.6 градуса
2- распределительный вал, рассчитанный нашими Итальянскими партнерами (современный профиль): подъем 9.56 мм, фаза @0.1мм 254.4, @1.27 мм – 216.3 градуса

Ниже полное описание распределительного вала — вариант 2

Посмотрим, как изменятся характеристики двигателя при сравнении двух графиков

Синяя линия – кривая крутящего момента с впускным распределительным валом 1.
Красная линия — кривая крутящего момента с впускным распределительным валом 2.
Отчетливо видно, что пиковые (максимальные) значения и по крутящему моменту и по мощности практически идентичны. Но вот площадь под кривой момента с распредвалом 2 больше.
Ниже приведу график сравнения коэффициента наполнения (VE%)

Распределительный вал 1 отличается от варианта 2 тем, что имеет Интенсивность по методу HARVEY CRANE выше, а это ухудшает показатели. Имеет большую площадь области “С”, которая имеет отрицательный весовой коэффициент по методу – площади под кривой подъема клапана, что так же ухудшает эффективность профиля распределительного вала.

Как уже выше было написано, идеальный профиль должен мгновенно поднимать клапан, удерживать его в точке с максимальным подъемом и затем мгновенно опускать, но законы физики этого не позволяют делать. Поэтому при расчете закона движения клапана необходимо учесть кинематику и динамику. Есть много всевозможных ограничений (лимитов), в которые необходимо вписаться.

В данной статье все примеры описаны для системы привода клапана с непосредственным воздействием на гидравлический компенсатор. В данной системе первым ограничением является скорость открытия, предел задает радиус толкателя. Чем больше радиус толкателя, тем круче мы сможем спроектировать профиль распределительного вала.

Максимальная скорость вычисляется по следующей формуле: v

Если перевести в скорость посадки 25 дюймов/секунда в мм/градус (по распредвалу), в таком случае при 6000 об/мин предел будет – 0.035 мм./градус, а вот при расчете профиля под 9000 об/мин — лимит составит 0.0235 мм/градус.

Из выше сказанного становится понятно, что в зависимости от радиуса толкателя будут разной агрессии профиля и при этом надо учитывать, что распредвал, сделанный под толкатель 32 мм небезопасно ставить на двигатель с толкателем 30 мм.
Также, профиль, рассчитанный под скорость посадки клапана в седло с пиком 7000 об/мин, не подойдет для конфигурации двигателя, рассчитанной на 9000 об/мин.

Универсальный профиль с большими запасами всегда значительно будет проигрывать профилю, рассчитанному под конкретные задачи.

Надеюсь, что эта статья вам поможет в подборе распределительных валов.

Распределительный вал

Распределительный вал – устройство, широко применяемое в различных станках-автоматах, представляет собой металлический стальной стержень с жестко посаженными кулачками, осуществляющими подачу суппортов станков в процессе обработки заготовки (или детали). Продольный распределительный вал устанавливается на передней стороне станины станка, а поперечный распределительный вал – в верхней части станка, где находятся различные исполнительные механизмы. Во многих станках-автоматах (в том числе токарно-револьверных) участок продольного распределительного вала с кулачками подачи поперечных суппортов выполняется быстросъемным, что способствует высокой производительности труда. В токарном станке-автомате управление работой продольного суппорта осуществляется кулачками, установленными на распределительном валу, где также находятся командные кулачки, которые осуществляют автоматическое управление всем циклом работы автомата. В токарных станках-автоматах распределительный вал вращается по-разному.

Вариант первый: у станка-автомата имеется один распределительный вал, равномерно вращающийся в течение всего цикла обработки заготовки (или детали), при этом рабочие и холостые ходы выполняются при одной скорости вращения данного вала, которая определяется из условий рабочих ходов.

Вариант второй: станок-автомат имеет один распределительный вал, у которого в течение одного рабочего цикла осуществляются две скорости вращения: малая – на рабочих ходах и большая – на холостых ходах. Такой вал устанавливается на станках-полуавтоматах и многошпиндельных автоматах.

Вариант третий: распределительный вал установлен у токарных автоматов в сочетании с быстровращающимся вспомогательным валом, при этом:

1) распределительный вал управляет рабочими ходами и частью холостых ходов (в частности, быстрым отводом и подводом суппортов);

2) вспомогательный вал осуществляет управление остальными холостыми ходами – переключение револьверной головки с режущим инструментом, подачу и зажим заготовок (или деталей);

3) скорость вращения распределительного вала изменяется, а скорость вращения вспомогательного вала остается постоянной.

Реверс

Реверс (англ. reverse, от лат. revertor – «поворачиваю назад», «возвращаюсь») – реверсивный механизм, выполняется в виде устройства, обеспечивающего возможность изменения направления движения выходного звена какой-либо машины или станка на противоположное. Реверс состоит из двух механизмов, расположенных параллельно между входным и выходным звеном. Один механизм передает вращение выходному звену в одну сторону, а другой изменяет в случае необходимости направление вращения выходного звена на противоположное. Наглядным примером реверса служит многодвигательный привод тягача (транспортной машины), где в качестве коробки передач использованы планетарный реверс и трехскоростная планетарная передача, соединенные последовательно. Благодаря наличию реверсивного механизма путем изменения скорости в одной из ветвей можно повернуть машину (т. е. тягач). Реверс тягача состоит из двух планетарных однорядных механизмов, управляемых двумя тормозами. При включении первого тормоза участвует в передаче движения первый слева механизм и осуществляется движение тягача вперед, а при включении второго тормоза первый и второй механизмы соединяются в замкнутую передачу вращения. Последовательное соединение реверса тягача и коробки передач позволяет получать передаточные отношения, равные произведениям передаточных отношений составляющих узлов реверса и коробки передач. Существует и другой вариант выполнения реверсивного механизма тягача, в котором коробка передач (тягача) с гидрозамедлителем состоит из четырех планетарных механизмов, управляемых четырьмя тормозами и двумя муфтами. Один из планетарных механизмов выполняется блокируемым. Второй и третий механизм образуют двухскоростную передачу, а третий и четвертый планетарные механизмы тягача образуют реверс. (Примечание: планетарный механизм – устройство, содержащее взаимодействующие между собой колеса с перемещающейся в пространстве осью вращения хотя бы одного из них. Планетарные механизмы подразделяются на три большие группы: планетарные зубчатые передачи, планетарные фрикционные механизмы и зубчато-рычажные планетарные механизмы.) В различных машинах применяется так называемый планетарный редуктор-реверс в виде планетарного механизма, позволяющего путем переключения элементов управления получать режимные схемы с положительным и отрицательным передаточным отношением, по абсолютной величине превышающим единицу. Во многих современных машинах и различных станках реверсивные механизмы выполняются с автоматическим переключением. В таком реверсе вращение через зубчатую пару, коническую зубчатую передачу передается шестерне. Шестерня зацепляется с внутренним венцом, и вал механизма вращается в одну сторону. Вал шестерни скользит по пазу и после определенного числа оборотов переводит шестерню в зацепление с внешним венцом, при этом главный вал реверса вращается в другую сторону. При переключении, которое осуществляется автоматически с помощью паза (паз – прорезь в виде канавки на деталях различных машин), шестерня перемещается вместе с конической передачей и колесом вдоль шестерни. Все перемещаемые звенья реверсивного механизма установлены на ползуне. В авиационной технике широко применяется особый вид реверса – так называемый реверс-шумоглушитель, выполненный в виде специального устройства, предназначенного для одновременного реверсирования тяги газотурбинного двигателя глушения шума высокой интенсивности (как известно, сильный шум от двигателей вызывает вибрацию корпуса летательного аппарата). В данном случае на кожухе сопла газотурбинного двигателя устанавливаются решетки реверса тяги. В режиме посадки самолета с газотурбинным двигателем включается привод, который посредством винтовой пары выдвигает кожух сопла вместе с решеткой реверса тяги. При этом створки перекрывают выходное отверстие сопла двигателя, и поток газов направляется через решетки реверса тяги, а в результате достигается значительное снижение интенсивности шума от работающего двигателя (или двигателей).

распредвалы спорт и все такое.

Максимальная мощность двигателя и форма графика мощности зависят от распредвала больше, чем от остальных элементов двигателя. Рассмотрим, как работает распредвал на примере одного цилиндра, и какие при этом существуют ограничения.

В идеальном режиме, когда поршень движется вниз в цикле всасывания, впускной клапан открывается, пропуская в цилиндр топливовоздушную смесь, и закрывается после заполнения цилиндра. Учитывая, что фаза и «длительность» работы кулачка являются фиксированными, они будут идеальными лишь при определенной частоте вращения коленвала и, возможно, лишь при единственном положении дроссельной заслонки. Это то, чего многие не понимают. При разных оборотах двигателя клапан будет закрываться либо с опозданием, и тогда смесь, заполнившая цилиндр, начнет выходить обратно, либо раньше времени, до того, как смесь заполнит цилиндр до конца. Поэтому, в реальности, все распредвалы работают в компромиссном режиме. Если мы хотим получить от распредвала выигрыш только в мощности, то это произойдет за счет качества работы на холостых оборотах и крутящегой момента в режиме рабочего диапазона.

Начнем с начала. Период, в течение которого впускной клапан открыт, назовем термином «продолжительность». Продолжительность выражается в градусах поворота коленчатого вала. При работе стандартного распредвала клапан начинает открываться при «недовороте» коленвала 5-10 градусов до ВМТ (верхняя мертвая точка). Стандартный распредвал открывает клапан плавно — для уменьшения износа и снижения шума. Далее клапан достигает верхней точки и, наконец, закрывается примерно при 20 градусах после НМТ (нижняя мертвая точка). Этот период времени называют «продолжительностью работы кулачка». Обычно он составляет 200 – 220 градусов поворота коленчатого вала. Многие мотористы первым делом стараются увеличить продолжительность работы кулачка. Как правило, большая продолжительность позволяет двигателю развить большую мощность на повышенных оборотах. У высокопроизводительных распредвалов продолжительность работы кулачков может составлять от 250 до 320 градусов, а на гоночных двигателях — и более. Однако, само по себе это число пока еще ни о чем не говорит. Кулачок, например, может иметь очень пологие траектории подъема и опускания, тогда выигрыш в увеличении общей зоны открытия под клапаном, по сравнению со стандартным кулачком, получится небольшим. В то же время, кулачок с такой же продолжительностью, но с крутыми профилями будет обеспечивать очень быстрое открытие и закрытие, что придаст двигателю совершенно иные характеристики,

У стандартного распредвала для дорожных машин кулачок поднимает клапан на 9,6 мм, в то время как у спортивных двигателей эта цифра может доходить до 13,2 мм. Цифры, характеризующие высоту открытия клапана, часто производят впечатление — люди инстинктивно полагают, что чрезмерное увеличение высоты подъема дает большую мощность, хотя, это не совсем так. Иногда высоту подъема увеличивают для того, чтобы увеличить время «зависания» клапана в точке максимального подъема. Один из способов получения выигрыша по времени без увеличения продолжительности состоит в поднятии клапана на большую высоту.

С помощью испытательного стенда можно определить, в какой момент поток смеси через систему клапан — седло начинает убывать. После этого момента нет смысла открывать клапан дальше — это не даст выигрыша в мощности. Смысл быстрого открывания клапана, или «ускорения клапана», заключается в том, что само движение клапана используется для создания во впускном коллекторе разрежения — «импульса». Именно благодаря этому процессу мощность двигателя начинает зависеть от конструкции распредвала, так как этот импульс влияет на частоту вращения, что и приводит к увеличению мощности.

Выпускной кулачок должен открывать клапан достаточно рано, чтобы цилиндр успел очиститься от продуктов сгорания. При позднем открытии оставшиеся в цилиндре несгоревшие газы будут смешиваться с поступающей свежей смесью; раннее открытие может существенно снизить мощность рабочего хода, так как давление, толкающее поршень вниз, будет сбрасываться через выпускной канал. Тоже и при закрытии: если закрыть клапан слишком рано, то отработанные газы не успеют выйти, а если слишком поздно, то входящая порция смеси будет вытолкнута в выхлоп вместе со сгоревшими газами. Такое может происходить потому, что в момент прохода поршня через ВМТ при переходе от такта выпуска к такту впуска впускной и выпускной клапаны открыты одновременно. Это называется «перекрытием клапанов». Этот «перелив» из впускного канала в выпускной может дать двигателю несколько преимуществ. Во-первых, выхлопные газы, выходящие из цилиндра могут быть использованы для создания вакуума — нечто подобное происходит при выдергивании пробки из бутылки. Это будет помогать опускающемуся поршню втягивать в цилиндр свежую смесь. Во-вторых, выхлопную систему можно настроить так, что свежая смесь, переливающаяся в выпускной канал, будут втягиваться обратно в камеру сгорания перед самым закрытием выпускного клапана. Решающим обстоятельством является здесь не продолжительность перекрытия (выражаемая в градусах поворота коленчатого вала), а то, насколько высоко поднимаются клапаны в верхней мертвой точке. При стандартном распредвале высота подъема обоих клапанов в верхней мертвой точке может доходить до 0,76 мм, в то время, как для гоночных автомобилей эта величина достигает 5 мм. В целом, чем больше подъем клапанов при перекрытии, тем при больших оборотах двигатель достигает максимальной мощности, и тем хуже распределение мощности. Здесь уже возникает проблема зазора между клапанами и поршнем. При чрезмерно больших кулачках, дающих высокий подъем клапанов в фазе перекрытия, приходится делать в поршнях специальные углубления — «карманы», чтобы исключить столкновение поршня с клапанами к верхней мертвой точке.

Может оказаться, что при одинаковом подъеме обоих клапанов в момент перекрытия модифицированный распредвал не дает максимальной эффективности. С помощью специального регулировочного шкива (его часто называют шкивом Верньера) можно выставить распредвал на «опережение», тогда в верхней мертвой точке впускной клапан будет подниматься больше, чем выпускной. Установка распредвала на «запаздывание» даст нам больший подъем выпускного клапана, чем впускного. Именно соотношение между подъемом двух клапанов в верхней мертвой точке и определяет эффективность работы распредвала. Теоретически, опережение распредвала будет смещать пик мощности вниз по диапазону оборотов, а отставание будет давать противоположный эффект. У некоторых двигателей, например Rover Мini и Ford, наилучшие результаты достигаются с опережающим распредвалом. Степень опережения выражается в градусах поворота коленвала, которое необходимо для полного открытия впускного клапана.

Продолжительность перекрытия в значительной степени определяется углом между выступами «впускного» и «выпускного» кулачков (этот угол называется «центральным углом кулачков»). Для распредвала с одинаковым подъемом клапанов в верхней мертвой точке этот угол составляет 110 градусов. Если вы выставите такой распредвал так, чтобы на 110 градусах он обеспечивал полное открытие впускного клапана, то обнаружите, что в момент перекрытия в верхней мертвой точке оба клапана открыты одинаково. Для обеспечения «опережающей» работы этого распредвала необходимо добиться полного открытия раньше, например, на 105 градусах.

Из вышеизложенного следует, что опережение распредвала можно регулировать, измеряя подъем клапанов в момент перекрытия в верхней мертвой точке. Независимо от того, какой это распредвал и на каком двигателе он стоит, одинаковый подъем клапанов в ВМТ будет иметь место при том угле поворота, на который развернуты друг относительно друга (в результате шлифовки) кулачки распредвала — обычно, 110 градусов. Можно выставить распредвал на опережение, но не следует его доводить до того, чтобы подъем выпускного клапана составлял меньше 66 процентов (2/3) от подъема впускного клапана. Например, если подъем впускного клапана — 3.8 мм, то подъем выпускного клапана — 2.5 мм. Распредвалы и их синхронизация — это очень сложная тема, доверять ее можно только профессионалам…

Распределительные валы для автомобилей ваз

Распределительный вал хоть и один из самых маленьких и простых частей мотора, но даже небольшое изменение его характеристик даёт ощутимое изменение в поведении машины.

Основные параметры и объем доработок ГБЦ при установке «тюнингованых» распредвалов мы и рассмотрим в этом материале.

Подъем клапана 10,50 мм

ширина фаз 256 градусов

Вал на двигатель устанавливается аналогично стандартному валу. Не требует регулируемых звезд привода, изменения систем впуска и выпуска.

Подъем клапана 11,20 мм,

ширина фаз 289 градусов

Подъем клапана 11,33/10,50 мм

ширина фаз 256/256 градусов

Рекомендуемые установочные фазы — впуск открытие 29 градусов до ВМТ, закрытие 61 градусов после НМТ, выпуск открытие 61 градусов до НМТ, закрытие 29 градуса после ВМТ. Требуется наличие регулируемой звезды привода вала.

Подъем клапана 11,80 мм

ширина фаз 296 градусов

Рекомендуемые установочные фазы — впуск открытие 42 градуса до ВМТ, закрытие 76 градусов после НМТ, выпуск открытие 76 градусов до НМТ, закрытие 42 градуса после ВМТ. Требуется наличие регулируемой звезды привода вала и спортивной системы впуска и выпуска.

Подъем клапана 12,10 мм

ширина фаз 304 градуса

Рекомендуемые установочные фазы — впуск открытие 52 градуса до ВМТ, закрытие 72 градусов после НМТ, выпуск открытие 72 градусов до НМТ, закрытие 52 градуса после ВМТ. Требуется наличие регулируемой звезды привода вала и спортивной системы впуска и выпуска.

Подъем клапана 11,3 мм впуск, 10,2 мм выпуск

ширина фаз 244 градуса впуск, 234 градуса выпуск

Идеально подходит для установки на серийный двигатель 1500 см3. Оптимальный диапазон движения 1000…5500 об/мин. При этом мощность увеличивается на 6-10* л.с., момент на 12* Н*м. Имеет стабильный холостой ход.

Подъем клапана 11,4 мм впуск, 10,2 мм выпуск

ширина фаз 248 градусов впуск, 236 градусов выпуск

Аналог распределительного вала 113, только для двигателей с гидрокомпенсаторами.

Подъем клапана 11,5 мм впуск, 11,5 мм выпуск

ширина фаз 290 градусов впуск, 290 градусов выпуск

Распределительный вал предназначен для установки, в основном, на доработанный двигатель 1700 см3, 1800 см3. Диапазон движения 3000…7500 об/мин. Прирост моментно-мощностных показателей зависит от уровня доработки двигателя.

Подъем клапана 11,8 мм впуск, 11,3 мм выпуск

ширина фаз 260 градусов впуск, 246 градусов выпуск

Идеально подходит для установки на серийный двигатель 1700 см3, 1800 см3. Оптимальный диапазон движения 1200…6500 об/мин. При этом мощность увеличивается на 12-16* л.с., момент на 10* Н*м. Имеет стабильный холостой ход

Подъем клапана 11,9 мм впуск, 11,3 мм выпуск

ширина фаз 263 градуса впуск, 250 градусов выпуск

Аналог распределительного вала 118, только для двигателей с гидрокомпенсаторами.

Подъем клапана 12,5 мм впуск, 12,2 мм выпуск

ширина фаз 322 градуса впуск, 318 градусов выпуск

Распределительный вал предназначен для установки на доработанный двигатель 1700 см3…1900 см3. Диапазон движения 3500…8000 об/мин. Прирост моментно-мощностных показателей зависит от уровня доработки двигателя.

Подъем клапана 13,0 мм впуск, 13,0 мм выпуск

ширина фаз 335 градусов впуск, 335 градусов выпуск

Распределительный вал предназначен для установки на доработанный двигатель 1800 см3…2000 см3. Диапазон движения 4000…9000 об/мин. Прирост моментно-мощностных показателей зависит от уровня доработки двигателя.

Подъем клапана 10,7 мм впуск, 10,7 мм выпуск

ширина фаз 266 градусов впуск, 266 градусов выпуск

Повышение крутящего момента при 1200…5000 мин-1 при небольшом (

7%) увеличении мощности.

Подъем клапана 11,2 мм впуск, 11,2 мм выпуск

ширина фаз 280 градусов впуск, 280 градусов выпуск

Повышение мощности и крутящего момента при 1500…6000 мин-1

Подъем клапана 11,7 мм впуск, 11,5 мм выпуск

ширина фаз 293 градусов впуск, 285 градусов выпуск

«Дорожный спорт». Повышение мощности и крутящего момента при 3000…6500 мин-1.

Подъем клапана 12,1 мм впуск, 12,0 мм выпуск

ширина фаз 309 градусов впуск, 301 градусов выпуск

«Дорожный спорт». Повышение мощности и крутящего момента при 3500…6800 мин-1.

Подъем клапана 11,2 мм впуск, 11,2 мм выпуск

ширина фаз 283 градуса впуск, 276 градусов выпуск

Для двигателя с гидрокомпенсаторами. Повышение крутящего момента при 1500…6000 мин-1 при небольшом (

10%) увеличении мощности.

Подъем клапана 11,2 мм впуск, 11,2 мм выпуск

ширина фаз 292 градуса впуск, 292 градуса выпуск

Для двигателя с гидрокомпенсаторами. Повышение мощности и крутящего момента при 1800…6200 мин-1.

Подъем клапана 11,7 мм впуск, 11,5 мм выпуск

ширина фаз 325 градусов впуск, 317 градусов выпуск

Для двигателя с гидрокомпенсаторами. «Дорожный спорт» Повышение мощности и крутящего момента при 3000…6500мин-1

Сводная таблица характеристик распределительных валов

Привод распределительного вала назначение

Распределительный вал

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

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

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

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

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

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

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

Привод распределительного вала

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

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

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

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

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

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

Устройство автомобилей

Детали механизма газораспределения

Распределительный вал

Назначение распределительного вала

Распределительный вал, или как его обычно называют – распредвал, является основной деталью ГРМ и служит для управления клапанами механизма газораспределения.
В бензиновых двигателях он также может использоваться для привода механизмов и устройств различных систем – зажигания, смазки, питания.

Основная функция распределительного вала — своевременное и точное открытие и закрывание клапанов двигателя с учетом фаз газораспределения. Это обеспечивается подбором формы профиля кулачков, которые надавливая на толкатели, заставляют клапана перемещаться по требуемой кинематической схеме.

Привод распределительного вала осуществляется, как правило, от коленчатого вала посредством зубчатой, ременной, цепной или вальной передачи.
Поскольку газораспределение напрямую связано с тактами, происходящими в цилиндрах, а те, в свою очередь, определяются положением коленчатого вала, то вращение распределительного вала должно быть строго согласовано с вращением коленчатого вала.
По этой причине распредвал конструктивно связан с коленчатым валом двигателя и вращается синхронно с ним, но, не обязательно с одинаковой частотой. Частота вращения распределительного вала четырехтактного двигателя, обычно, в два раза ниже частоты вращения коленчатого вала.

Как отмечалось в предыдущей статье, ГРМ современных двигателей может содержать один или два распределительных вала. Количество распредвалов обычно соответствует типу двигателя.

Рядные двигатели с одной парой клапанов на каждый цилиндр (по одному клапану впуска и выпуска) оснащаются одним распределительным валом. В рядных двигателях с двумя парами клапанов (по два клапана впуска и выпуска) устанавливают два распределительных вала.

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

Устройство распределительного вала

Распределительный вал состоит из опорных шеек и кулачков одинакового профиля, а также может содержать элементы конструкции приводов других систем двигателя.

В процессе работы распределительный вал испытывает скручивающие и изгибающие нагрузки. На кулачках возникают значительные контактные напряжения, вызывающие их интенсивный износ. В опорных шейках присутствуют силы трения, которые тоже способствуют износу сопрягаемых поверхностей шейки и подшипника.

Для противодействия изгибающим моментам и обеспечения необходимой жесткости распределительного вала число опорных шеек должно быть равно числу коренных шеек коленчатого вала.

Распределительные валы изготавливают штамповкой или ковкой из малоуглеродистых или среднеуглеродистых сталей. Рабочие элементы валов (кулачки, эксцентрики, опорные шейки, зубчатые колеса) из малоуглеродистых сталей цементируются и закаливаются, а при изготовлении валов из среднеуглеродистой стали закаливаются токами высокой частоты на глубину 2…3 мм, после чего опорные шейки и кулачки шлифуют и полируют.

Подшипниками распределительных валов при нижнем расположении обычно служат стальные втулки, внутренняя поверхность которых заливается тем же антифрикционным сплавом, который используется для коренных и шатунных шеек коленчатого вала. Для облегчения установки вала в блок-картере диаметр опорных шеек, начиная с первой, уменьшают.

Для верхних распределительных валов в качестве подшипников часто используют разъемные втулки, которые обычно выполняются в опорных стойках, если они отлиты из алюминиевого сплава. Если стойки чугунные, то в них устанавливают антифрикционные вкладыши.

Распредвалы карбюраторных двигателей, как правило, имеют эксцентрики для привода бензиновых насосов.

На носках распределительного валов выполняются посадочные поверхности и каналы под сегментные шпонки для установки зубчатых колес или звездочек привода, которые крепятся гайками или болтами, вворачиваемыми в торец вала.

В распределительных валах могут возникать значительные осевые усилия, поскольку для их привода и привода механизмов и устройств различных систем двигателя чаще всего применяются косозубые зубчатые колеса. Для предотвращения осевого перемещения нижние распределительные валы фиксируются упорным фланцем (рис. 1, а), при этом зазор ∆ обеспечивается дистанционной шайбой 2 или с одной стороны буртиком подшипника, а с другой – регулировочным болтом 3 (рис. 1, б) или пружинным упором.

При верхнем расположении вала и съемных крышках подшипников фиксация осуществляется буртиком 5 (рис. 1, в), который опирается в торец подшипника.

Смазка распределительного вала

Смазочный материал к подшипникам при нижнем расположении вала подводится по каналам в перегородках картера. Промежуточные опорные шейки нередко имеют серповидные канавки, обеспечивающие пульсирующую подачу масла к деталям ГРМ, расположенным в головке блока цилиндров.

К подшипникам при верхнем расположении вала смазочный материал подводится через внутреннюю полость вала и отверстия в его опорных шейках и кулачках.

Смазывание привода масляного насоса и распределителя системы зажигания бензиновых двигателей с нижним распределительным валом осуществляют цилиндрические зубчатые колеса со спиральными зубьями.

Классификация, устройство и принцип работы ГРМ двигателя

Газораспределительный механизм (ГРМ) представляет собой совокупность деталей и узлов, обеспечивающих открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов двигателя в определенный момент времени. Основная задача ГРМ заключается в своевременной подаче топливовоздушной смеси или топлива (это зависит от типа мотора) в камеру сгорания и выпуск отработавших газов. Для реализации этой задачи слажено работает целый комплекс механизмов, часть из которых управляется при помощи электроники.

Устройство газораспределительного механизма

В современных моторах газораспределительный механизм располагается в головке блока цилиндров двигателя. В его состав входят следующие основные элементы:

Распределительный вал. Это сложная по конструкции деталь, которая изготавливается из прочной стали или чугуна с высокой точностью обработки. В зависимости от конструкции ГРМ распредвал может устанавливаться в головке блока цилиндров или в картере двигателя (такая компоновка сейчас не применяется). Это основная деталь, которая отвечает за последовательное открытие и закрытие клапанов. Распределительный вал

На тарелках клапанов сделаны специальные фаски, которые обеспечивают более плотное прилегание к отверстиям в головке блока цилиндров. Это место называется седлом. Кроме самих клапанов, в механизме предусмотрены дополнительные элементы, обеспечивающие его правильную работу:

Принцип работы

Работу газораспределительного механизма сложно рассматривать отдельно, в отрыве от рабочего цикла двигателя. Ведь его основная задача – это вовремя открыть и закрыть клапана на определенный промежуток времени. Соответственно на такте впуска открываются впускные, а на такте выпуска – выпускные. То есть фактически механизм должен реализовывать рассчитанные фазы газораспределения.

Технически это происходит следующим образом:

Стоит также отметить, что за полный рабочий цикл распредвал совершает 2 оборота, попеременно открывая клапана в каждом цилиндре, в зависимости от порядка их работы. То есть, например, при схеме работы 1-3-4-2 в один и тот же момент времени в первом цилиндре будут открыты впускные клапаны, а в четвертом выпускные. Во втором и третьем клапаны будут закрыты.

Классификация или типы ГРМ

Двигатели могут иметь различную компоновку газораспределительного механизма. Рассмотрим следующую классификацию.

По расположению распределительного вала

Существуют два типа положения распредвала:

При нижнем расположении распредвал находится в блоке цилиндров рядом с коленчатым валом. Усилие от кулачков передается через толкатели на коромысла, при этом применяются специальные штанги. Они представляют собой длинные стержни и связывают толкатели внизу с коромыслами наверху. Нижнее расположение считается не самым удачным, но имеет и свои плюсы. В частности, более надежное соединение распредвала с коленвалом. Данный тип расположения на современных моторах не применяется.

Нижнее расположение распредвала и устройство ГРМ

При верхнем положении распредвал находится в головке блока цилиндров (ГБЦ) непосредственно над клапанами. При таком положении могут быть реализованы различные варианты воздействия на клапаны: через толкатели, коромысла или рычаги. Такая конструкция более простая, надежная и компактная. Верхнее положение распредвала получило более широкое распространение.

По количеству распределительных валов

На рядных двигателях могут быть установлены один или два распределительных вала. Моторы с одним распредвалом имеют аббревиатуру SOHC (Single Overhead Camshaft), а с двумя – DOHC (Double Overhead Camshaft). Один вал отвечает за открытие впускных, а другой за открытие выпускных клапанов. В двигателях c V-образной компоновкой используются четыре распредвала, по два на каждый ряд цилиндров.

По количеству клапанов

От количества клапанов на один цилиндр будет зависеть форма распредвала и количество кулачков на нем. Клапанов может быть два, три, четыре или пять.

Самый простой вариант с двумя клапанами: один работает на впуск, другой на выпуск. В трехклапаном двигателе два работают на впуск и один на выпуск. При четырех клапанах: два на впуск и два на выпуск. Пять клапанов: три на впуск и два на выпуск. Чем больше клапанов на впуске, тем больше объем поступающей топливовоздушной смеси в камеру сгорания. Повышается мощность и динамика двигателя. Сделать больше пяти не позволят размер камеры сгорания и форма распредвала. Наиболее часто встречается схема с четырьмя клапанами на цилиндр.

По типу привода

Различают три типа привода распределительного вала:

Ресурса цепи хватает в среднем на 150-200 тысяч километров пробега.

Главной проблемой цепного привода считается поломка натяжителей, успокоителей или разрыв самой цепи. При плохом натяжении цепь может перескакивать между зубьев в ходе работы, что приводит к нарушению фаз газораспределения.

Ременный и цепной приводы ГРМ

Автоматически регулировать натяжение цепи помогают гидронатяжители. Они представляют собой поршни, которые давят на так называемый башмак. Башмак прилегает непосредственно к цепи. Он представляет собой изогнутую дугой деталь со специальным покрытием. Внутри гидронатяжителя находится плунжер, пружина и рабочая полость для масла. Масло поступает в натяжитель и выталкивает цилиндр до нужного уровня. Клапан закрывает масляный канал, и поршень постоянно поддерживает нужное натяжение цепи. По похожему принципу работают гидрокомпенсаторы в ГРМ. Успокоитель цепи гасит остаточные колебания, которые не погасил башмак. Так достигается оптимальная и точная работа цепного привода.

Самые большие неприятности может принести разрыв цепи.

Распредвал прекращает вращение, а коленвал продолжает крутиться и двигать поршни. Днища поршней ударяются о тарелки клапанов, что приводит к их деформации. В самых тяжелых случаях может быть поврежден и блок цилиндров. Чтобы такого не произошло, иногда применяются двухрядные цепи. При обрыве одной другая продолжит работу. Водитель без последствий исправит ситуацию.
Ременный. Ременный привод не требует смазки, в отличие от цепного.

Ресурс ремня также ограничен и в среднем он равен 60-80 тысячам километров пробега.

Для лучшего сцепления и надежности используются зубчатые ремни. Такой привод более прост. Разрыв ремня при работающем двигателе приведет к тем же последствиям, что и при разрыве цепи. Главными преимуществами ременного привода является простота эксплуатации и замены, дешевизна и бесшумная работа.

От правильной работы всего газораспределительного механизма зависит работа двигателя, его динамика и мощность. Чем больше количество и объем цилиндров, тем сложнее будет устройство ГРМ. Каждому водителю важно понимать устройство механизма, чтобы вовремя заметить неисправность.

Сколько делает оборотов распредвал за один оборот коленвала

Принцип работы и назначение распредвала.

Что это

Начнём с того, где находятся распредвалы и для чего нужен этот элемент. Раньше распредвал находился в нижней части двигателя, но затем конструкторы перешли на верхнее расположение. Так двигатели должны были работать лучше и эффективнее, что оказалось правдой. Распределительный вал выступает как основной элемент ГРМ, то есть газораспределительного механизма, в двигателях, работающих по принципу внутреннего сгорания. Всем известно, что двигатель выполняет свою работу за счёт сжигания топливовоздушной смеси, которая, предварительно смешиваясь, проникает в цилиндры. Это воздействует на рабочие поршни. Они перемещаются, и тем самым задают вращение коленвалу.

Теперь важно учесть один момент. Цилиндрам необходимо вовремя получать свежие порции смеси воздуха и топлива, плюс своевременно освобождать их от сгоревшей смеси. Это невозможно без слаженной и обязательно синхронной работы поршней, клапанов (впускных и выпускных), которые очищают и наполняют цилиндры. Все эти задачи по управлению данными элементами выполняет компонент газораспределительного механизма, который получил название распределительный вал. Тесно взаимодействуя с коленчатым валом, этот компонент ГРМ отвечает за фазы газораспределения. То есть вовремя открывает клапаны, а также закрывает их. Теперь касательно того, где располагается необходимый автомобильному двигателю распределительный вал. Как уже отмечалось ранее, находится он в двигателе. Но это полностью не позволяет получить ответ. Находящийся в моторе элемент стоит непосредственно напротив впускных клапанов.

Если же говорить о том, как выглядит автомобильный распредвал, то по сути это стержень, на котором размещено определённое количество так называемых кулачков. Эти кулачки имеют неправильную форму и осуществляют вращение по оси вала. Их количество зависит от количества впускных клапанов на силовой установке. В двух сторон кулачков также находятся опорные шейки, которые позволяют удерживаться в подшипниках. Во многом работоспособность и износ детали зависит от эффективности работы масляных каналов. Чтобы масло поступало в распредвал, предусмотрено сквозное отверстие с выводами, которые идут на кулачки и опорные подшипники.

Устройство детали

Следует детальнее разобраться в устройстве распределительного вала двигателя. Выделяют 3 основных элемента, которые формируют основу распредвала и обеспечивают его функциональные возможности.

Понимая конструктивную особенность автомобильного распределительного вала, функции основных элементов само расположение механизма, удаётся намного лучше понять задачи и суть такого компонента двигателя.

Принцип работы

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

В итоге распредвал оказывается крайне важным компонентом любого двигателя внутреннего сгорания.

Неисправности[ | ]

При эксплуатации из-за разных причин могут наблюдаться такие неисправности:

При износе шеек выше допустимого или незначительном изгибе, устранимом перешлифовкой, коленчатый вал обрабатывают под следующий ремонтный размер. Однако при больших задирах (например, при выплавлении вкладышей с проворотом) иногда перешлифовывают «через размер», т.е. сразу на 2 размера. Все коренные шейки, а также все шатунные шлифуют в один размер — например, коренные могут быть 2-го ремонтного размера, а шатунные 3-го, в любой комбинации размеров. Коленчатые валы с подшипниками качения и азотированные перешлифовке не подлежат[источник не указан 105 дней

Однако руководства по армейскому полевому ремонту (двигатели боевых машин) обычно предписывают индивидуальный ремонт, поэтому шатунные/коренные шейки могут иметь разный диаметр после шлифовки, и даже не иметь стандартного ремонтного размера(!). Вкладыши при этом растачиваются парами, используются заготовки с минимальным внутренним диаметром. Плюсом является наивысшая скорость починки и унификация запчастей (вкладыши)[источник не указан 105 дней

Разрушение вала происходит от усталостных трещин[4], возникающих иногда из-за прижога галтелей при шлифовке. Трещины развиваются в некачественном материале (волосовины, неметаллические включения, флокены, отпускная хрупкость) либо при превышении расчётных величин крутильных колебаний (ошибки при проектировании, самостоятельная форсировка по числу оборотов дизеля). Возможна поломка по причине превышения числа оборотов, отказе демпфера, заклинивания поршня[5]. Сломанный вал ремонту не подлежит. При износе посадочных поверхностей могут применяться электрохимическая обработка, плазменная или электродуговая наплавка поверхностей, а также другие решения.

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:

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:

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

Есть и другие примеры несколько иного подхода к использованию распредвала и его конструкции. Японские инженеры из компании Honda для своей системы под названием VTEC придумали оригинальный ход. Здесь сразу несколько кулачков отвечают за регулировку высоты поднятия только одного клапана. То есть на каждый из клапанов приходится по несколько рабочих кулачков. Инженеры постоянно работают над усовершенствованием систем газораспределения, повышают эффективность работы ГРМ, меняют фазы. Всё это позволяет повысить производительность двигателя, поднять его максимальную скорость, обеспечить лучшее ускорение. При этом не забывают о вопросах экономии топлива.

Крейцкопф

Крейцкопф предназначен для вынесения из зоны высоких температур головного соединения. Благодаря крейцкопфу поршень воспринимает только осевые усилия, чем повышается его надежность. В то же время, можно решить вопрос и повышения надежности работы головного соединения, поскольку в таком случае его размеры не лимитируются размерами поршня. Поскольку крейцкопф воспринимает осевое усилие от давления газов в цилиндре и нормальную составляющую от разложения этого усилия по шатуну, то основными требованиями к конструкции крейцкопфа являются достаточная механическая прочность, жесткость поперечины (отсутствие прогиба), хорошие условия работы в парах трения.

В общем случае крейцкопф состоит из поперечины 5, башмаков с ползунами 6, головного подшипника 3 с вкладышами 4. Поперечина — стальная поковка с последующей механической обработкой. Цапфы поперечины, работающие в головном подшипнике, шлифуются. Ползуны могут быть стальными литыми или сварными с заливкой белым металлом (баббитомМатериалы, применяемые в судоремонте). Поверхности ползунов шаборятся на плите и по месту — по направляющим крейцкопфа. Ползуны с направляющими представляют собой пару трения — крейцкопфный подшипник.

Рис. 5 Крецкопф и шатун с головным соединением двигателя S70MC

Название “крейцкопфный подшипник», принятое в отечественной терминологии, вполне обосновано, четко определяет этот элемент двигателя. Очень часто в описаниях двигателей зарубежных фирм этим термином (“crosshead bearing») называют головной подшипник («head bearing») крейцкопфного двигателя, что неправомерно, создает путаницу.

Конструкция поперечины зависит от типа верхней головки шатуна и типа крейцкопфа. При “вильчатом” типе верхней головки в каждом цилиндре имеется 2 цапфы и 2 головных подшипника — кормовой и носовой, а в центре поперечины предусмотрено отверстие для прохода хвостовика штока поршня.

Хвостовик крепится к поперечине снизу гайкой (см. рис. 3 А). В современных двигателях для повышения надежности головных подшипников используется безвильчатый шатун, вся нижняя поверхность поперечины является опорной (рис. 5). При этом значительно увеличена площадь головного подшипника, снижено удельное давление в подшипнике. В такой конструкции шток поршня крепится к поперечине сверху с помощью подпятника “В”.

При 2-стороннем типе крейцкопфа к поперечине монтируются башмаки с 4-мя скользящими поверхностями. В двигателях Sulzer и в современных дизелях MAN-B&W эти ползуны могут свободно поворачиваться на специально предназначенных для этого цапфах поперечины (рис. 5). В двигателях B&W старых моделей ползуны жестко крепились к поперечине с торцов. При одностороннем крейцкопфе ползун может быть один. При этом основная опорная поверхность А ползуна предназначена для восприятия нормальных усилий переднего хода, а нормальное усилие в кривошипно-шатунном механизме при работе на задний ход воспринимается накладками заднего хода В, которые скользят по направляющей крейцкопфа с обратной стороны. Односторонний крейцкопф такой конструкции применялся в малооборотных двигателях Гётаверкен.

При масляном охлаждении поршней к поперечине крейцкопфа крепится колено “С” с трубой телескопа для подвода масла, а также сливная труба охлаждающего масла (рис. 5). В двигателях Sulzer для подвода масла используется шарнирное соединение. В теле поперечины предусматриваются сверления для подвода смазки к головному, крейцкопфному подшипникам и на охлаждение поршня.

В главных и вспомогательных 2-тактных крейцкопфных среднеоборотных двигателях с прямоточно-клапанной продувкой типа Bolnes и Smith Bolnes, установленных на мощных буксирах-спасателях голландской постройки, крейцкопф изготавливался в виде поршня с поршневым пальцем и исполнял роль продувочного насоса или агрегата 2-ой ступени наддува в схеме последовательного комбинированного наддува.

Характерные неисправности

Будет справедливо назвать распределительный вал достаточно надёжным и долговечным элементом двигателя. Зачастую деталь изнашивается только к моменту первого серьёзного ремонта силовой установки. Для автомобилистов, в распоряжении которых оказался двигатель без наличия гидрокомпенсаторов, рекомендуется каждые 10-15 тысяч километров проверять зазоры распределительного вала, оснащённого рокерами, и настраивать их по мере необходимости. Вне зависимости от типа ДВС, во всех моторах обязательно в процессе эксплуатации контролируется степень натяжения цепи или ремня газораспределительного механизма. Они более ограничены по сроку своей службы, чем сам распредвал. Распределительные валы относятся к трущимся деталям двигателя, а потому наиболее опасным явлением для них считается механический износ. Ещё одной характерной неисправностью для распредвала считается выход из строя подшипника, разрушение и деформация сальника. Если элементы распредвала выходят из строя, это запускает цепную реакцию, в результате которой ломаются иные компоненты силовой установки. Поломка распредвала обычно обусловлена:

В случае с механическими повреждениями чаще всего ломаются натяжные ролики и ремни распредвала, которые ограничены по сроку службы. Когда происходит разрыв ремня газораспределительного механизма, сами распредвалы могут серьёзно пострадать. В итоге можно выделить несколько наиболее часто встречающихся поломок в конструкции распределительных валов:

Всё это не обязательно происходит сугубо по причине естественного износа. Многие автомобилисты сталкиваются с проблемой заводского брака. Тут речь идёт о недостатках конструкции, ошибках в проектировании или использовании некачественных компонентов при изготовлении распределительного вала. Но это в основном встречается на бюджетных автомобилях. Определить неисправность, возникшую в распределительном валу, можно по характерному стуку. Он появляется при возникновении рассмотренных поломок и неисправностей. Но не всегда причина стука именно в самом распредвале. Также посторонние стуки иногда возникают, если автомобилист залил в двигатель плохое или не подходящее этому мотору моторное масло, либо подача топлива не была должным образом отрегулирована после вмешательства в систему по причине ремонта или замены компонентов.

Всё это приводит к потере синхронности в процессе работы клапанов цилиндров двигателя и кулачков. В результате мотор теряет свою мощность, начинает потреблять значительно больше топлива, а также отмечается нестабильная работа в разных режимах. Во многом жизнеспособность и продолжительность эксплуатации распределительного вала зависит от грамотности эксплуатации двигателя. Если соблюдать все правила по обслуживанию и содержанию мотора, распредвал сможет проработать в течение всего срока службы двигателя вплоть до капитального ремонта. Иногда, даже после капитального восстановления, старый распределительный вал остаётся в хорошем состоянии, что позволяет и дальше его использовать.

Замена распределительных валов на двигателях внутреннего сгорания является крайне ответственной и сложной задачей. Она требует проведения обязательной предварительной проверки и доработки поверхностей по мере необходимости. Если этого не сделать, уже новый распредвал начнёт очень быстро изнашиваться. В конечном итоге он за короткий срок полностью выйдет из строя. Специалисты отмечают, что при возникновении необходимости замены в двигателе его распределительного вала, крайне важно параллельно заменить все элементы, работающие в непосредственном контакте с распредвалом.

Поршень

Поршень — это деталь двигателя, образующая камеру сгорания, работающая как элемент пары трения «поршень-втулка» в самых неблагоприятных условиях высоких давлений (до 150-180 бар) и температур газа (до Tmax= 1900-2100 К), а также как элемент газораспределения в 2-тактных дизелях (рис. 2). В двигателе S70MC-C максимальное усилие на поршень от давления газов составляет около 600 т.

Исходя из условий работы, к конструкции поршня предъявляются требования:

Для удовлетворения указанным выше требованиям в крейцкопфных двигателях головки поршней 1 (рис. 3), как правило, изготавливаются из легированной жаропрочной стали в виде поковки с последующей механической обработкой. Материал поршневых колец 2 всех типов двигателей — модифицированный чугун, хорошо работающий в паре трения. Юбки поршней 3 также изготавливаются из чугуна. Штоки поршней 5 передают усилия от движущих сил цилиндров на кривошипно-шатунный механизм, а также работают в паре трения с сальником штокаОбслуживание системы дренажа масла из сальников штоков. Поэтому они прежде всего должны удовлетворять условию механической прочности. Штоки всегда изготавливаются из конструкционных сталей в виде поковки с последующей механической обработкой. Поверхность штока, работающая в паре трения, шлифуется.

Рис. 1 Схема элементов движения тронкового двигателя: 1 — Поршень; 2 — Шатун с головным подшипником; 3 — Шатун; 4 — Шатун с мотылевым подшипником; 6 — Подшипники; 7 — Коленчатый вал; 8 — Рамовый подшипнипник

Поршни крейцкопфных двигателей охлаждаются маслом или водой. В старых конструкциях фирмы B&W при охлаждении маслом оно подводилось по стрелке Е от циркуляционной масляной системы по кольцевому каналу внутри штока поршня, отводилось — по трубе внутри штока (по стрелке L, рис. 3 А). В современных конструкциях фирмы масло на охлаждение подводится по трубе, отводится по кольцевому каналу (рис. 3 В). Охлаждение поршней водой применялось в некоторых конструкциях фирмы Sulzer с помощью 2 телескопических труб, прикрепленных к поршню.

Удачное решение вопросов механической и тепловой напряженностиИзменение тепловой напряженности головок поршней нашла фирма Sulzer, применив так называемую “сотовую” конструкцию поршня с охлаждением по методу “взбалтывания” (рис. 3 С). Массивная головка поршня имеет множество сверлений, подходящих близко к огневой поверхности. На начальном этапе фирма использовала для охлаждения поршня воду. При остановке поршня в ВМТ при работе дизеля вода забрасывается силами инерции в эти отверстия и интенсивно охлаждает тело головки поршня. В двигателях ряда RTA фирма перешла на масляное охлаждение поршней. Не изменяя сотовую конструкцию поршня, для повышения эффективности охлаждения были применены сопла, направляющие струи масла в каждое сотовое отверстие. Для этого пришлось увеличить давление смазочного масла.

Быстрый ответ: Сколько оборотов делает коленвал и распредвал?

Сколько оборотов делает распредвал и коленвал?

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).

Что такое распредвал и коленвал?

Распредвал (распределительный вал двигателя) — это важнейший элемент газораспределительного механизма автомобиля! … Если коленвал — это вал, который находится внутри двигателя и приводит в движение поршни,то распредвал — это вал для синхронизации и управления движением впускных и выпускных клапанов двигателя.

Сколько оборотов делает распределительный вал в 4 х Тактном дизеле за один цикл?

Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска. В карбюраторном четырехтактном одноцилиндровом двигателе рабочий цикл происходит следующим образом.

Что вращается быстрее коленвал и распредвал?

Вал газораспределения вращается благодаря ременному или цепному приводу от коленвала. Распредвал осуществляет вращения у 2 раза медленнее нежели коленвал, благодаря передаточному числу шкивов валов.

Как понять что сломался распредвал?

Если во время старта холодного мотора вы услышите глухой стук, тогда можете не сомневаться — это стучит распредвал. Можно попробовать увеличить обороты. Если звук становится звонче, то это стучит коленвал. В противном случае это распредвал.

Что такое распредвал и для чего он нужен?

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

Что приводит в движение распредвал?

Коленчатый вал приводимый в движение поршнями приводит в движение распредвал, который двигает клапана, обслуживающие движение поршней. … Для этого на шестеренках и звездочках механизма ГРМ, а также на коленчатом валу (обычно со стороны маховика) существуют спец.

Почему один из тактов двигателя назван рабочим ходом?

В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал. При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом.

Из чего состоит распределительный вал?

Описание

Распределительный вал является важным компонентом системы управления двигателем. Он редко выходит из строя, но если это произошло, то ремонт часто оказывается очень дорогим. Особенно если не следить за техническим состоянием двигателя и вовремя не распознать признаки неисправности распределительного вала. Вот самая подробная информация об этом важном компоненте двигателя.

Функция распределительного вала

Распределительный вал в четырехтактном двигателе обеспечивает открытие и закрытие клапанов в головке цилиндров и, таким образом, контролирует газообмен в двигателе. Для этого на распредвале есть кулачки (как правило, их количество соответствует количеству клапанов в двигателе), которые преобразуют вращательное движение распределительного вала в движение хода клапанов. Если кулачок распредвала выдвигает клапан вниз (через толкатель или коромысло), открывается вход или выпуск в головке блока цилиндров двигателя.

Распределительный вал приводится в движение коленчатым валом. Распредвал вращается с половинной скоростью коленвала. Соединяются коленвал и распредвал обычно через зубчатый ремень или цепь ГРМ (в более старых автомобилях соединение шло через зубчатый редуктор).

В линейных двигателях (плоские силовые агрегаты) может быть установлено максимум два распределительных вала. В V- и W-образных двигателях могут вращаться до четырех распредвалов в головках блока цилиндров.

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.

OHC и DOHC — что это значит

Распределительный вал Volkswagen Beetle: Кулачок (слева) передает движение через длинный плунжер на коромысло клапана

В современных двигателях используются только верхние распределительные валы (OHC = верхний распределительный вал). Часто в современных моторах установлено два распредвала. Один служит для впускных клапанов, второй отвечает за выпускные клапана (DOHC = двойной верхний распределительный вал).

В старых моторах двигатели были сконструированы, как правило, с одним распредвалом. Также в них клапаны в головке блока управлялись плунжерами. Эта конструкция моторов приводит к большому механическому трению, что делает силовые агрегаты этого типа менее эффективными и менее мощными.

Ниже в графической анимации вы можете увидеть, как два распредвала работают в современном четырехцилиндровом двигателе (принцип DOHC).

Конструкция распределительного вала

Существуют различные материалы, из которых изготавливаются распределительные валы. В основном в автопромышленности прижились кованые кулачковые валы. Но также есть и литые распредвалы, которые еще называют «полые литые валы». В том числе есть еще новые распредвалы, которые только начали появляться в автомире. Речь идет о трубчатых валах из трубчатой стали.

Как и все части автомобиля, инженеры при проектировании распредвала стараются сделать его как можно легче без ущерба качеству и надежности. Это касается и всех других движущихся компонентов двигателя и других частей машины. Уменьшение движущихся масс в двигателе оказывает гораздо большее влияние на общую эффективность силового агрегата транспортного средства, чем, например, снижение веса других компонентов авто.

Повреждение распределительного вала

Распределительные валы считаются износостойкими деталями двигателя и обычно служат весь срок службы автомобиля. Именно поэтому повреждение распредвала является редким явлением. Особенно если речь идет о старых автомобилях. В более современных моторах распредвал имеет больше рисков повреждения, но тем не менее дефекты этой детали также редки.

Правда, если современное авто использовать в нормальном режиме. Если же часто ездить на высоких оборотах двигателя («винтить» машину), то распредвал в современном моторе выйдет из строя намного раньше, чем в старой машине. Но опять же это касается не всех автомобилей. Все зависит от того, какой распредвал использует автопроизводитель и какая конструкция ГРМ в моторе.

Значительные следы износа на вкладышах подшипников распределительного вала: если поверхности подшипников распределительного вала повреждены, то достаточно заменить вкладыши.

Распределительный вал, как правило, имеет подшипники, в корпусах которых есть небольшие отверстия. Эти отверстия соединены с масляным контуром двигателя, благодаря чему между рабочими поверхностями распределительного вала и вкладышами подшипников есть постоянная смазочная пленка, которая уменьшает трение между этими компонентами. Однако некоторые двигатели спроектированы так, что распредвалы работают без вкладышей подшипников.

В таких моторах при отсутствии подачи масла или чрезмерного напряжения двигателя (например, при больших скоростях) начинается ускоренный износ распредвала. Также в таких моторах при большой нагрузке на двигатель кулачки, постоянно вынужденные прижимать клапаны сопротивляясь силы прижимной пружины), при недостаточной смазки могут изменять время вывода клапанов. Из-за того, что клапаны открываются и закрываются в неподходящее время, они больше не достигают своего максимально предусмотренного хода.

В итоге это отражается на плавности хода и мощности, которая падает. Также подобную проблему несвоевременного открытия и закрытия клапанов можно заметить по работе двигателя на холостых оборотах. К сожалению, неправильная работа клапанов двигателя может привести к его повреждению.

О совместной работе с коленвалом

Не стоит забывать, что для распределительного вала основное назначение – обеспечение правильного газораспределения при работе двигателя. Для этого работа распределительного и коленчатого валов должна быть согласована, т.е. открытие и закрытие клапанов обязано происходить в нужные моменты – в положении ВМТ или НМТ поршня, или в соответствии с опережением, которое устанавливает чертеж или конструкторская документация.

Для выполнения такой связи на шестернях ГРМ делают специальные метки, совпадение которых означает обеспечение нужного положения распределительного и коленчатого валов. Чтобы добиться этого, используется специальная методика регулировки их положения.

Потеря масла при повреждении сальника распределительного вала

Как мы уже сказали, распределительный вал соединен с коленчатым валом через шестерню распредвала, который вращается с помощью цепи газораспределения или зубчатого ремня ГРМ. В этой точке есть уплотнительное резиновое кольцо (сальник), которое с течением времени может затвердеть или стать пористым. В результате сальник перестанет выполнять функцию уплотнения и начнется течь масла из-под сальника распредвала.

В этом случае течь масла должна быть устранена как можно скорее. Особенно если в вашей машине используется ремень ГРМ. Дело в том, что попадание на ремень ГРМ моторного масла нежелательно, поскольку это может привести к преждевременному износу ремня. В итоге он может неожиданно порваться. К сожалению, во многих современных автомобилях используются двигатели, в которых при повреждении ремня ГРМ клапана могут встретиться с поршнями, что приведет к серьезному повреждению двигателя.

Сальник распредвала стоит очень дешево. Но вот поменять его очень сложно. Следовательно, замена сальника распределительного вала — дорогое удовольствие, поскольку для того чтобы его поменять, нужно снять ремень или цепь ГРМ. В некоторых автомобилях, чтобы это сделать, придется разобрать пол автомобиля в передней части. Именно поэтому многие автолюбители не спешат с заменой сальника, мирясь с течью масла с распредвала, откладывая замену уплотнителя на тот момент, когда согласно регламенту, необходимо планово менять ремень или цепь ГРМ. Ведь в этом случае вам так и так придется все разбирать. Но это далеко не лучшее решение.

Датчик положения распредвала

Датчик распределительного вала определяет текущее положение распредвала. В зависимости от показаний датчика коленвала и датчика распредвала блок управления двигателем решает, как делать впрыск топлива и как управлять детонацией силового агрегата.

Датчики распредвала довольно-таки часто выходят из строя. Как правило, при неисправностях датчика начинают плавать обороты двигателя на холостом ходу. Также на приборной панели автомобиля появляется значок «Чек двигателя», а в памяти компьютера записывается код ошибки блока управления двигателем, по которой при диагностике можно расшифровать причину появления индикации «Чек двигателя».

Замена датчика распредвала относительно несложная. Обычно для этого не нужно даже снимать клапанную крышку двигателя. Но все, конечно, зависит от конструкции двигателя, от марки и модели. В среднем для того чтобы заменить датчик распределительного вала, необходимо от 30 минут до 2 часов времени. Сам датчик стоит ориентировочно от 2000 до 6000 рублей. Но стоимость, безусловно, зависит от автомобиля. Сами понимаете, что датчик распредвала на премиальных авто может обойтись в круглую сумму.

Явление питтинга встречается преимущественно в высокооборотных мотоциклетных двигателях. Но иногда это явление наблюдается и в двигателях легковых автомобилей. Питтинг в переводе с английского — «яма». Таким образом, питтинг распредвала означает, что на его поверхности начинают появляться углубления.

Из-за поврежденной поверхности распредвала в этих местах смазка становится неоптимальна, что ведет к преждевременному износу распределительного вала и его компонентов. Кроме того, отслоившийся металл является серьезной проблемой в масляном контуре двигателя, поскольку эти частицы металла приводят к засорению мотора и могут спровоцировать его повреждение.

Системы фаз газораспределения

Современные бензиновые двигатели часто имеют систему регулировки распредвала (система фаз газораспределения Variable Valve Timing, VVT). Эта система позволяет достичь соответствия современным экологическим нормам, принятым Евросоюзом и рядом других стран. Благодаря этой системе происходит адаптация синхронизации распредвала в соответствии с текущей ситуацией вождения. Например, во время остановки машины и работы двигателя на холостом ходу система регулировки распредвала настраивает систему газораспределения двигателя на более эффективную работу, чтобы снизить расход топлива и, соответственно, уменьшить уровень вредных веществ, выпускаемых через выхлопную систему автомобиля.

На мощных двигателях система фаз газораспределения, как правило, общая как на стороне всасывания, так и на стороне выхлопа. Регулировка распределительного вала в основном состоит из гидравлической системы регулировки и регулирующего клапана. Благодаря этой системе фазы газораспределения. Например, на разных режимах работы двигателя требуется разная величина фаз газораспределения. Так, при работе двигателя на холостом ходу фазы должны быть короткими. На высоких оборотах фазы должны быть более широкими.

В итоге двигатели с изменяемыми фазами газораспределения постоянно меняют работу распредвала в зависимости от режима движения.

Помимо гидравлической системы регулирующие фазы газораспределения, система Variable Valve Timing, VVT регулирует работу двигателя с помощью датчиков на коленчатом валу и с помощью информации о вращении распредвала.

Одним из самых известных типов регулировки распределительного вала является система «Vario Cam» от Porsche (теперь «Vario Cam Plus»). Натяжитель цепи действует как регулировочный элемент, который поднимает или опускает звенья цепи между двумя распредвалами (DOHC) в зависимости от частоты вращения двигателя. В этой системе давление масла имеет решающее значение.

Здесь помимо фазировки распределительного вала может изменяться ход клапанов через распредвал. Функцию регулировки подъема клапанов автопроизводители видят по-разному. Например, некоторые автопроизводители реализуют работу клапанов через переменные углы отклонения. Другие же (Porsche Vario Cam Plus) используют специальные по конструкции кулачки в сочетании с многоточечными толкателями.

Honda использует, например, разные по размеру кулачки (i-VTEC), которые в сочетании с переключаемыми коромыслами позволяют изменять подъем клапана в два этапа.

Ремонт распредвала

Обычно распределительный вал в двигателе автомобиля может служить весь срок службы автомобиля. Это означает, что распредвал может прослужить примерно 200 000-300 000 километров пробега автомобиля (именно такой средний срок службы устанавливают сегодня для большинства автомобилей многие автопроизводители). Тем не менее существуют случаи, когда распредвал выходит из строя намного раньше. Например, при заводском браке распредвала. Или же когда автовладелец использовал автомобиль в экстремальных условиях или часто ездил на высоких оборотах (как говорится, постоянно «винтил» свою машину).

Естественно, при появлении дефекта распредвала требуется его восстановительный ремонт или покупка нового компонента. Кстати, в прошлом восстановительный ремонт был популярным средством. Ведь помимо некоторой экономии денежных средств ремонт распредвала в некоторых автомобилях давал небольшой прирост мощности. Дело в том, что в свое время было модно растачивать распределительные валы, проводя их шлифовку и т. п. Сегодня же расточка и ремонт распредвала менее популярны.

Датчик положения распредвала

С переходом на инжекторные двигатели для этих целей стали применять специальный датчик положения распределительного вала. Так, на автомобилях ВАЗ для этого служит датчик Холла. Его работа основана на изменении магнитного поля, для создания которого устройство датчика предусматривает магнит. При изменении магнитного поля, которое происходит, когда распределительный вал находится в нужном положении, датчик определяет, что в первом цилиндре поршень располагается в положении ВМТ, и передает эти данные в контроллер. Он в соответствии с ними обеспечивает впрыск топлива и его сгорание, как предусматривает порядок работы отдельных цилиндров двигателя чертеж или документация.

Как обнаружить дефект распредвала

При верхнем расположении распределительных валов первый же визуальный осмотр механика поможет быстро выявить возможные дефекты детали. Ведь при этом расположении распредвалов, после демонтажа клапанной крышки, доступ к распределительным валам становится свободным. Различные дефекты на распредвале могут быть видны невооруженным взглядом. Естественно, перед демонтажем клапанной крышки опытный мастер проверит работу двигателя с целью выявления характерных шумов в работе распредвала. Единственное, что часто тяжело выявить даже визуально эти дефекты кулачков, которые при износе не имеют заметных меток повреждения.

Если причиной повреждения распредвала являются подшипники, то обнаружить это можно только после разборки верхней части двигателя. Например, на изношенных подшипниках распредвалов легко обнаружить абразивные метки. В этом случае нужно заменить подшипники на новые.

Расположение распредвала в двигателе

Существует два вида двигателей внутреннего сгорания: двигатели с верхним расположением распредвала и с нижним. До 1950-х годов двигатели автомобилей в основном были нижнеклапанными. Распределительный вал располагался в нижней части двигателя, клапаны устанавливались тарелками вверх.

Такие двигатели были более дешевыми в производстве, но и менее производительными. Затем от такой схемы отказались и пришли ко всем нам привычной головке цилиндров с установленным в ней распредвалом и клапанами, открывающимися вниз.

Однако, на некоторых современных двигателях до сих пор действуют нижневальные системы с верхним расположением клапанов.

ГБЦ с верхним расположением распредвалов

Нижневальный двигатель отличается тем, что в нем дополнительно устанавливаются штанги, компенсирующие расстояние от кулачков распредвала до толкателей клапанов в головках цилиндров.

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.

Более ранние модели двигателей имеют один распредвал, на котором расположены кулачки для открытия/закрытия клапанов на впуск и на выпуск. На современные производительные двигатели устанавливаются отдельно впускной и выпускной распредвал.

Двс с верхним расположением клапанов

Преимущества и недостатки верхнего расположения клапанов

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.

МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Преимущества и недостатки верхнего расположения клапанов

К недостаткам верхнего расположения клапанов следует отнести усложнение механизма газораспределения при нижнем расположении распределительного вала или усложнение привода к нему при верхнем расположении последнего, а также увеличение высоты головки цилиндра, что при вертикальном расположении цилиндров приводит к увеличению высоты, а при горизонтальном – ширины двигателя. В короткоходных двигателях последний недостаток сказывается меньше вследствие небольшой высоты блока и картера. При верхнем расположении клапанов камера сгорания получается более компактной, с относительно малой поверхностью охлаждения, вследствие чего уменьшаются потери в систему охлаждения и увеличивается индикаторный КПД двигателя. Компактность камеры сгорания уменьшает опасность детонации и позволяет при том же октановом числе бензина увеличить степень сжатия примерно на пол-единицы по сравнению с двигателями, имеющими нижние клапаны, что также оказывает положительное влияние на увеличение индикаторного КПД. Все это вместе взятое, а также применение высокооктанового бензина позволяет в настоящее время достигнуть высокой топливной экономичности автомобильных бензиновых двигателей, приближающейся к экономичности дизелей с разделенными камерами сгорания. Простая форма впускного канала с малым гидравлическим сопротивлением, а также возможность увеличения площади проходного сечения клапанов за счет увеличения числа клапанов или расположения их под углом к оси цилиндра повышают коэффициент наполнения на 5–7%, что создает более широкие возможности для форсирования двигателя по числу оборотов.

Как отличить впускной и выпускной каналы по размерам, почему они различаются?

Что бросается в глаза — это неточная стыковка отверстий каналов коллекторов и ГБЦ. Любые «ступеньки» в канале рождают паразитные завихрения, заметно тормозящие поток, поэтому от них необходимо избавиться. Убираем нестыковки, одновременно доработав прокладки под коллектора (дабы пресловутых ступенек не создавали и они). Настоятельно рекомендую перед удалением нестыковок каналов сделать следущее — посадить коллектора на штифты. Причиной тому служит крепёж коллекторов на отечественных автомобилях, допускающий некоторое смещение плоскостей коллекторов и ГБЦ друг относительно друга. Чем это грозит, предельно ясно — немного сместив коллектора при крепеже после удаления нестыковок, мы самостоятельно убиваем плоды своей же работы. Штифтов достаточно по два на коллектор — по краям. Ищем место на ГБЦ и коллекторе, где можно безопасно всверлиться. В ГБЦ прочно сажаем металлический штифт, на который легко, но без особых люфтов должен надеваться коллектор — вуаля, точное позиционирование коллекторов относительно ГБЦ нам гарантировано. Не забудьте только сделать несколько дополнительных отверстий в прокладке. Отмечу так же, что если диаметр канала впускного коллектора меньше диаметра канала ГБЦ на 1-1,5 мм при нормальной соосности каналов, то это не создаст измеримого сопротивления прохождению потока, поэтому филигранной подводкой диаметров каналов в этом случае можно принебречь. На выпуске аналогично, только наоборот — выпускной канал в ГБЦ может быть несколько меньше канала в выпускном коллекторе. Более того, т.к. называемые «обратные ступеньки» на выпуске используют для борьбы с некоторыми негативными явлениями настроенной выпускной системы, но сейчас разговор не об этом.

Перечислите преимущества и недостатки нижнего расположения клапанов

Нижнее расположение клапанов применялось только в карбюраторных и газовых двигателях. При этом высота головки цилиндров и всего двигателя уменьшается, а привод распределительного вала и клапанов упрощается, но ограничивается возможность повышения степени сжатия (до 7,5) и ухудшаются технико-экономические показатели двигателя.

Нижние клапаны размещают с одной стороны блока цилиндров в один ряд и обычно чередуют так же, как и верхние клапаны при расположении их в один ряд.

Почему невозможно применение нижнего расположения клапанов в дизелях?

В дизелях возможно только верхнее расположение клапанов, так как относительно малый объем камеры сгорания, получающийся при высоких значениях степени сжатия, не позволяет разместить клапаны сбоку цилиндра. В бензиновых двигателях возможно как верхнее, так и нижнее расположение клапанов.

Какая основная причина обусловливает верхнее расположение распредилительного вала?

В современных высокооборотных двигателях легковых автомобилей ВАЗ «распределительный вал установлен на головке блока цилиндров, что упрощает кинематическую связь между кулачками и клапанами. Такое расположение распределительного вала называется верхним, оно позволяет упростить блок цилиндров и уменьшить шум при работе механизма газораспределения. При верхнем расположении распределительный вал приводится цепью или зубчатым ремнем.

Как регулируется тепловой зазор при непосредственном приводе клапанов от распределительного вала?

Тепловые зазоры между кулачками и рычагами впускных и выпускных клапанов должны быть равны:

– 0,15 мм – на холодном двигателе;

– 0,20 мм – на прогретом двигателе.

— Снять крышку головки блока цилиндров с прокладкой.

— Вращая коленчатый вал (специальным ключом) по часовой стрелке, совместить установочную метку (1) на звездочке распределительного вала с установочным приливом (2) на корпусе подшипников распределительного вала. При этом поршень четвертого цилиндра находится в ВМТ в конце такта сжатия и оба клапана закрыты.

— Отрегулировать зазоры между рычагами и кулачками распределительного вала у выпускного клапана четвертого цилиндра (восьмой кулачок) и впускного клапана третьего цилиндра (шестой кулачок).

— Для этого необходимо ослабить контргайку (3) регулировочного болта и, вращая регулировочный болт (2), проверить требуемый зазор плоским щупом (1), вставленным между кулачком и рычагом.

— Удерживая в этом положении ключом регулировочный болт, затянуть контргайку и вновь проверить зазор. Щуп должен перемещаться в зазоре с легким защемлением.

— Проворачивая коленчатый вал на 1/2 оборота, отрегулировать зазоры в определенной последовательности.

— Установить крышку на место.

Перечислите преимущества наклонного расположения клапанов по отношению к оси цилиндра

В случае верхнего расположения клапанов коэффициент наполнения может быть на 5—7% больше, чем при нижнем расположении клапанов. Это достигается с помощью увеличения числа клапанов или расположения их под углом к оси цилиндра.

С какой скоростью вращается распределительный вал двух и –четырехтактного двигателя по отношению к коленчатому валу?

Почему для дизельного двигателя предпочтительным является расположение впускных и выпускных каналов на противоположных сторонах головки цилиндров?

Впускные и выпускные каналы выведены на противоположные боковые стороны головки. В местах выхода каналов предусмотрены фланцы и резьбовые отверстия для крепления впускного и выпускного коллекторов. Охлаждающая жидкость поступает в головку цилиндров из блока цилиндров через сверления в нижней плите головки (по три отверстия на каждый цилиндр).

Одно отверстие каждой группы выходит в поперечный канал, создающий направленный поток охлаждающей жидкости к наиболее нагретым местам головки между стаканом форсунки и выпускным клапаном. Отводится охлаждающая жидкость от головки через отверстия со стороны воздушного кол-Лектора. В этом месте на боковой плоскости головки предусмотрены фланцы и резьбовые отверстия для крепления водоотводящей трубы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.

МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Преимущества и недостатки верхнего расположения клапанов

Газораспределительный механизм (ГРМ)

Назначение и характеристика

Газораспределительным называется механизм, осуществляющий открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов двигателя.

Рисунок 1 – Типы газораспределительных механизмов, классифицированных по различным признакам

При верхнем расположении распределительный вал устанавливается в головке цилиндров, где размещены клапаны. Открытие и закрытие клапанов производится непосредственно от распределительного вала через толкатели или рычаги привода клапанов. Привод распределительного вала осуществляется от коленчатого вала с помощью роликовой цепи или зубчатого ремня.

Верхнее расположение распределительного вала упрощает конструкцию двигателя, уменьшает массу и инерционные силы возвратно-поступательно движущихся деталей механизма и обеспечивает высокую надежность и бесшумность его работы про большой частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Цепной и ременный приводы распределительного вала также обеспечивают бесшумную работу газораспределительного механизма.

При нижнем расположении распределительный вал устанавливается в блоке цилиндров рядом с коленчатым валом. Открытие и закрытие клапанов производится от распределительного вала через толкатели штанги и коромысла. Привод распределительного вала осуществляется с помощью шестерен от коленчатого вала. При нижнем расположении распределительного вала усложняется конструкция газораспределительного механизма и двигателя. При этом возрастают инерционные силы возвратно-поступательно движущихся деталей газораспределительного механизма. Число распределительных валов в газораспределительном механизме и число клапанов на один цилиндр зависят от типа двигателя. Так, при большем числе впускных и выпускных клапанов обеспечивается лучшие наполнение цилиндров горючей смесью и их очистка от отработавших газов. В результате двигатель может развивать большие мощность и крутящий момент. При нечетном числе клапанов на цилиндр число впускных клапанов на один клапан больше, чем выпускных.

Конструкция и работа газораспределительного механизма

Газораспределительные механизмы независимо от расположения распределительных валов в двигателе включают в себя клапанную группу, передаточные детали и распределительные валы с приводом.

В клапанную группу входят впускные и выпускные клапаны, направляющие втулки клапанов и пружины клапанов с деталями крепления.

Передаточными деталями являются толкатели, направляющие втулки толкателей, штанги толкателей, коромысла, ось коромысел, рычаги привода клапанов, регулировочные шайбы и регулировочные болты. Однако при верхнем расположении распределительного вала толкатели, направляющие втулки и штанги толкателей, коромысла и ось коромысел обычно отсутствуют.

На рисунке 2 представлен газораспределительный механизм двигателя с верхним расположением клапанов, с верхним расположением распределительного вала с цепным приводом и с двумя клапанами на цилиндр. Он состоит из распределительного вала 14 с корпусом 13 подшипников, привода распределительного вала, рычагов 11 привода клапанов, опорных регулировочных болтов 18 клапанов 1 и 22, направляющих втулок 4, пружин 7 и 8 клапанов с деталями крепления.

Рисунок 2 – Газораспределительный механизм легкового автомобиля с цепным приводом

1, 22 – клапаны; 2 – головка; 3 – стержень; 4, 20 – втулки; 5 – колпачок; 6 – шайбы; 7, 8, 17 – пружины; 9 – тарелка; 10 – сухарь; 11 – рычаг; 12 – фланец; 13 – корпус; 14 – распределительный вал; 15 – шейка; 16 – кулачок; 18 – болт; 19 – гайка; 21 – пластина; 23 – кольцо; 24, 27, 28 – звездочки; 25 – цепь; 26 – успокоитель; 29 – палец; 30 – башмак; 31 – натяжное устройство

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Распределительный вал – пятиопорный, отлит из чугуна. Он имеет опорные шейки 15 и кулачки 16 (впускные и выпускные). Внутри вала проходит канал, через который подводится масло от средней опорной шейки к другим шейкам и кулачкам. К переднему торцу вала крепится ведомая звездочка 24 цепного привода. Вал устанавливается в специальном корпусе 13 подшипников, отлитом из алюминиевого сплава, который закреплен на верхней плоскости головки блока цилиндров. От осевых перемещений распределительный вал фиксируется упорным фланцем 12, который входит в канавку передней опорной шейки вала и прикрепляется к торцу корпуса подшипников.

Привод распределительного вала осуществляется через установленную на нем ведомую звездочку 24 двухрядной роликовой цепью 25 от ведущей звездочки 28 коленчатого вала. Этой цепью также вращается звездочка 27 вала привода масляного насоса. Привод распределительного вала имеет полуавтоматический натяжной механизм, состоящий из башмака и натяжного устройства. Цепь натягивается башмаком 30, на который воздействуют пружины натяжного устройства 31. Для гашения колебаний ведущей ветви цепи служит успокоитель 26. Башмак и успокоитель имеют стальной каркас с привулканизированным слоем резины. Ограничительный палец 29 предотвращает спадание цепи при снятии на автомобиле ведомой звездочки распределительного вала.

Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы. Клапаны установлены в головке блока цилиндров в один ряд под углом к вертикальной оси цилиндров двигателя. Впускной клапан 1 для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью имеет головку большего диаметра, чем выпускной клапан. Он изготовлен из специальной хромистой стали, обладающей высокой износостойкостью и теплопроводностью. Выпускной клапан 22 работает в более тяжелых температурных условиях, чем впускной. Он выполнен составным. Его головку делают из жаропрочной хромистой стали, а стержень – из специальной хромистой стали.

Каждый клапан состоит из головки 2 и стержня 3. Головка имеет конусную поверхность (фаску), которой клапан при закрытии плотно прилегает к седлу из специального чугуна, установленному в головке блока цилиндров и имеющему также конусную поверхность.

Стержень клапана перемещается в чугунной направляющей втулке 4, запрессованной и фиксируемой стопорным кольцом 23 в головке блока цилиндров, обеспечивающей точную посадку клапана. На втулку надевается маслоотражательный колпачок 5 из маслостойкой резины. Клапан имеет две цилиндрические пружины: наружную 8 и внутреннюю 7. Пружины крепятся на стержне клапана с помощью шайб 6, тарелки 9 и разрезного сухаря 10. Клапан приводится в действие от кулачка распределительного вала стальным кованным рычагом 11, который опирается одним концом на регулировочный болт 18, а другим – на стержень клапана. Регулировочный болт имеет сферическую головку. Он ввертывается в резьбовую втулку 20, закрепленную в головке блока цилиндров и застопоренную пластиной 21, и фиксируется гайкой 19. Регулировочным болтом устанавливается необходимый зазор между кулачком распределительного вала и рычагом привода клапана, равный 0,15 мм на холодном двигателе и 0,2 мм на горячем двигателе (прогретом до 75…85 °C). Пружина 17 создает постоянный контакт между концом рычага привода и стержнем клапана.

Принцип работы

При работе двигателя распределительный вал вращается в два раза медленнее, чем коленчатый вал. Это связано с тем, что за период рабочего цикла двигателя, протекающего за два оборота коленчатого вала, впускной и выпускной клапаны каждого цилиндра должны открываться по одному разу.

Привод распределительного вала

Особенностью привода распределительного вала (рисунок 3) является применение ременной передачи. Привод распределительного вала осуществляется через установленный на нем зубчатый шкив 4 ремнем 5 от зубчатого шкива 1 коленчатого вала. С помощью этого ремня также вращается зубчатый шкив 8 вала привода масляного насоса.

Рисунок 3 – Ременный привод распределительного вала

1, 4, 8 – шкивы; 2 – болты; 3 – ролик; 5 – ремень; 6 – кронштейн; 7 – пружина

Ремень – зубчатый, изготовлен из резины, армированной стекловолокном. Зубья ремня имеют трапециевидную форму. Ремень натягивается с помощью натяжного ролика 3, закрепленного на кронштейне 6. Натяжение ремня регулируют пружиной 7 на неработающем двигателе при ослабленных болтах 2 крепления кронштейна натяжного ролика. Привод распределительного вала работает без смазки и снаружи закрыт тремя пластмассовыми крышками.

Газораспределительный механизм двигателя, представленный на рисунке 4, состоит из распределительного вала 2 с двумя корпусами 1 подшипников, привода распределительного вала, толкателей 4, регулировочных шайб 3, направляющих втулок 6, клапанов 7, пружин 5 клапанов с деталями крепления.

Рисунок 4 – Газораспределительный механизм (а) с верхним расположением распределительного вала и его привод (б):

1 – корпус; 2 – распределительный вал; 3 – шайба; 4 – толкатель; 5 – пружина; 6 – втулка; 7 – клапан; 8, 9, 11 – шкивы; 10 – ролик; 12 – ремень; 13 – ось

Распределительный вал чугунный, литой, пятиопорный. В задней части вала 2 находится эксцентрик для привода топливного насоса. Корпуса 1 подшипников распределительного вала отлиты из алюминиевого сплава. В них находятся верхние половины опор под шейки распределительного вала: две в переднем корпусе и три в заднем. Толкатели 4 клапанов – стальные, цилиндрические, передают усилия от кулачков распределительного вала на клапаны. В верхней части толкателей имеется гнездо для установки регулировочной шайбы. Регулировочные шайбы 3 – плоские, стальные, толщиной 3,00…4,25 мм с интервалом через каждые 0,05 мм. Подбором толщины этих шайб регулируется тепловой зазор между шайбой и кулачком распределительного вала. Клапаны 7 (впускной, выпускной) отличаются по конструкции и изготовлены из разных сталей. Впускной клапан имеет головку большего диаметра, чем выпускной. Он выполнен из хромоникельмолибденовой стали. Выпускной клапан – составной, сварен из двух частей. Головка клапана изготавливается из жаропрочной хромоникельмарганцовистой стали, а стержень – из хромоникельмолибденовой стали. Направляющие втулки 6 клапанов – чугунные, запрессовываются и фиксируются стопорными кольцами в головке блока цилиндров.

Пружины 5 (наружная, внутренняя) прижимают клапан к седлу и не дают ему отрываться от толкателя. Они также исключают возникновение резонансных колебаний деталей.

Привод распределительного вала производится через установленный на нем зубчатый шкив 11 ремнем 12 от зубчатого шкива 8 коленчатого вала. Этим же ремнем вращается зубчатый шкив 9 насоса охлаждающей жидкости. Ремень – зубчатый, резиновый, армирован стекловолокном. Зубья ремня имеют полукруглую форму. Ремень натягивается роликом 10, который вращается на эксцентриковой оси 13, установленной на шпильке, закрепленной в головке блока цилиндров. При повороте эксцентриковой оси относительно шпильки изменяется натяжение ремня. Привод распределительного вала работает без смазочного материала. Он закрыт двумя крышками – передней пластмассовой и задней стальной.

При вращении распределительного вала его кулачок набегает на шайбу 3 и толкатель 4. Толкатель действует на стержень клапана 7, преодолевает сопротивление пружин 5 и открывает клапан. При дальнейшем повороте кулачок сходит с толкателя, который возвращается в исходное положение под действием пружин 5, закрывающих клапан.

Газораспределительный механизм с нижним расположением распределительного вала

На рисунке 5 показан газораспределительный механизм двигателя с нижним расположением распределительного вала. Газораспределительный механизм верхнеклапанный, с шестеренным приводом и двумя клапанами на цилиндр.

Рисунок 5 – Газораспределительный механизм с нижним расположением распределительного вала

1 – распределительный вал; 2 – клапан; 3, 20 – втулки; 4 – пружина; 5 – коромысло; 6 – ось; 7 – винт; 8 – штанга; 9 – толкатель; 10, 11, 12 – шестерни; 13 – шейка; 14 – эксцентрик; 15 – кулачок; 16 – сухарь; 17, 19 – шайбы; 18 – колпачок

Механизм включает в себя распределительный вал 1, привод распределительного вала, толкатели 9, штанги 8 толкателей, регулировочные винты 7, ось 6 коромысел, коромысла 5, клапаны 2, направляющие втулки 3 клапанов и пружины 4 с деталями крепления.

Распределительный вал – стальной, кованый, имеет пять опорных шеек 13, кулачки 15 (впускные и выпускные), шестерню 12 привода масляного насоса и распределители зажигания, а также эксцентрик 14 привода топливного насоса. Вал установлен в блоке цилиндров двигателя на запрессованных биметаллических втулках, изготовленных из стали и покрытых изнутри слоем свинцовистого баббита.

Привод распределительного вала осуществляется через прикрепленную к его переднему концу ведомую шестерню 10, изготовленную из текстолита. Она находится в зацеплении с ведущей стальной шестерней 11, установленной на коленчатом валу. Обе шестерни выполнены косозубыми для уменьшения шума и обеспечения плавной работы. Передаточное отношение шестеренного привода – отношение числа зубьев ведущей шестерни к числу зубьев ведомой шестерни – равно 1:2, т.е. ведомая шестерня 10 имеет в два раза больше зубьев, чем ведущая шестерня 11. Это необходимо для того, чтобы за два оборота коленчатого вала распределительный вал совершал один оборот, обеспечивая за полный цикл двигателя открытие впускного и выпускного клапанов каждого цилиндра по одному разу.

Толкатели 9 служат для передачи усилия от кулачков распределительного вала к штангам 8. Они изготовлены из стали, и их торцы, соприкасающиеся с кулачками, выполнены сферическими и наплавлены отбеленным чугуном для уменьшения изнашивания. Внутри толкатели имеют сферические углубления для установки штанг. Толкатели перемещаются в направляющих отверстиях блока цилиндров.

Штанги 8 передают усилие от толкателей к коромыслам 5. Они изготовлены из алюминиевого сплава, и на их концы напрессованы стальные наконечники.

Коромысла 5 предназначены для передачи усилия от штанг к клапанам. Коромысла стальные, имеют неравные плечи для уменьшения высоты подъема толкателей и штанг, в их короткие плечи ввернуты винты 7 для регулирования теплового зазора. Коромысла установлены на втулках на полой оси 6, закрепленной в головке цилиндров.

Клапаны 2 изготовлены из легированных жаропрочных сталей. Для лучшего наполнения цилиндров двигателя горючей смесью диаметр головки у впускного клапана больше, чем у выпускного.

Пружины 4 изготовлены из рессорно-пружинной стали. Деталями их крепления являются шайбы 17 и 19, сухари 16 и втулки 20. Резиновые маслоотражательные колпачки 18, установленные на впускных клапанах, исключают проникновение масла через зазоры между направляющими втулками и стержнями впускных клапанов.

Работа механизма

Распределительный вал: что и как будем распределять?

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

Описание

Питтинг распределительного вала – Появление углублений на поверхности

Явление питтинга встречается преимущественно в высокооборотных мотоциклетных двигателях. Но иногда это явление наблюдается и в двигателях легковых автомобилей. Питтинг в переводе с английского – «яма». Таким образом, питтинг распредвала означает, что на его поверхности начинают появляться углубления.

Функция распределительного вала

Принцип работы распредвала

Распредвал находится в развале блока цилиндров. С помощью зубчатой или цепной передачи распредвал приводится в действие от коленчатого вала.

Вращение распределительного вала обеспечивает воздействие кулачков на работу впускного и выпускного клапанов. Это происходит в строгом соответствии с фазами газораспределения и порядком работы цилиндров двигателя.

Для правильной установки фаз газораспределения существуют установочные метки, расположенные на распределительных шестернях или на приводном шкиве. С этой же целью кривошипы коленвала и кулачки распредвала должны быть в строго определенном положении, относительно друг друга.

Благодаря установке, производимой по меткам, соблюдается последовательность чередования тактов – порядок работы цилиндров двигателя. Порядок работы цилиндров зависит от их расположения и конструктивных особенностей коленвала и распредвала.

OHC и DOHC — что это значит

Основные детали ГРМ

Конструкция распределительного вала

Разновидности распредвалов

А теперь несколько слов о разновидностях распредвалов, а вернее о разнообразии их конфигураций в составе газораспределительного механизма и двигателя. В зависимости от расположения распредвалы различают:

Нижнерасположенная схема на сегодняшний день считается устаревшей, так как не позволяет развивать высоких оборотов двигателя и имеет кучу технологических ограничений. Верхнее расположение, в свою очередь, эффективно и наилучшим образом позволяет выжать из мотора максимум.

Повреждение распределительного вала

О циклах и работе ДВС

ДВС является четырехтактным силовым агрегатом, это значит, что все процессы, связанные с его работой, осуществляются за четыре такта. Их последовательность строго определена, и при ее нарушении работа такого мотора невозможна. Последовательность, т.е. открытие клапанов в нужное время для вывода отработанных газов и запуска горючей смеси, определяет распределительный вал, который можно видеть на приведенном рисунке.

Его основным рабочим элементом необходимо считать кулачки. Именно они через систему привода, включающую в себя толкатели, коромысло, пружины и прочие детали, определяемые конструкцией ГРМ, осуществляют открытие клапанов в нужное время. На каждый клапан работает свой кулачок, когда он имеющимся выступом, через толкатель надавливает на клапан, тот приподнимается, и в цилиндр либо может поступать свежая смесь, либо выводятся продукты ее сгорания. Когда выступ уходит с толкателя, то под действием пружины клапан закрывается.

Опорная шейка распределительного вала предназначена для его установки на заданные места, на них он вращается в процессе работы. Трущиеся детали закаливаются при помощи токов высокой частоты и смазываются в процессе.

Потеря масла при повреждении сальника распределительного вала

Датчик положения распредвала

Системы фаз газораспределения

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.

Ремонт распредвала

Поломки и их причины

Неисправный распределительный вал чаще всего выдаёт своё состояние характерным стуком, который возникает из-за износа подшипников или кулачков, деформации вала, механической поломке одного из элементов. Такие поломки возникают, как по причине заводского брака, так и в результате естественного износа.

Стук распредвала также возникает при использовании плохого моторного масла или из-за неотрегулированной подачи топлива. Из-за этого клапана цилиндров и кулачки работают несинхронно – двигатель теряет мощность, расходует слишком много топлива и работает нестабильно.

Как обнаружить дефект распредвала

Что такое распредвал

Как выглядит распредвал.

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

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

Рисунок 1.1.3 — Коленчатый вал двигателя ЯМЗ-236

На рисунке 1.1.4 приведен коленчатый вал двигателя автомобиля КамАЗ-740. В данном коленчатом вале в шатунных имеются грязеуловительные полости 2, для дополнительной центробежной очистки масла. Грязеуловительные полости устанавливаются на коленчатых валах у большинства дизельных двигателей. Коленчатый вал данного дизеля не имеет фланцев для крепления маховиков, также как и коленчатый вал двигателя ЯМЗ-236. Шатунные шейки коленчатого вала располагаются так, чтобы одноименные такты (например, такты расширения) в различных цилиндрах двигателя проходили через равные промежутки (по углу поворота коленчатого вала) а силы инерции, возникающие в цилиндрах, взаимно. Если расположение колен коленчатого вала не обеспечивает взаимного уравновешивания сил инерции и создаваемых ими моментов, то на таких коленчатых валах устанавливают противовесы или оборудуют двигатели специальными уравновешивающими механизмами. Диаметр шатунной шейки 80 мм а коренной 95 мм. От осевого смешения коленчатые валы дизелей удерживаются двумя парами упорных полуколец из бронзы или сталеалюминия установленных в выточках задней коренной опоры.

Штанга

Передает усилие от толкателя к коромыслу. Она должна обладать достаточной устойчивостью на продольный изгиб, иметь возможно меньшую массу и высокую износостойкость рабочих поверхностей. Штанги изготавливают из прутка алюминиевого сплава (двигатели автомобилей ГАЗ-53-12, ГАЗ-24-10 «Волга»), стального прутка с закаленными и обработанными рабочими поверхностями (двигатели автомобилей ЗИЛ-431410) или стальной трубки (двигатели автомобилей МАЗ-5335, КамАЗ-5320 и др.). На концы штанг из алюминиевого сплава и стальной трубки напрессованы стальные, термически обработанные наконечники для шарнирного соединения с коромыслом и толкателем.

Применение штанг из алюминиевого сплава для двигателей с алюминиевым блоком вызвано необходимостью сохранения постоянства теплового зазора в приводе клапанов — при нагревании блока и штанги линейное расширение их будет одинаковым и зазор неизменным.

Коромысло

Служит для передачи усилия от штанги к стержню клапана. Оно должно обладать достаточной жесткостью и минимальным моментом инерции.

Конструктивно коромысло представляет собой неравноплечий рычаг, качающийся на неподвижной оси. С целью уменьшения высоты подъема кулачка и, следовательно, снижения инерционной нагрузки в приводе плечи коромысла выполняют неравными. Чаще применяют передаточное отношение коромысла 1:1,5.

В один конец коромысла, обращенный к штанге, ввертывается регулировочный винт с фиксирующей его контргайкой.

В зависимости от типа наконечника штанги головка болта выполняется с наружной (двигатели автомобиля МАЗ—5335) или внутренний (двигатели автомобилей ГАЗ-3307, ЗИЛ-431410) сферой. Для повышения износостойкости поверхность сферической части головки болта термически обрабатывают и шлифуют. На поверхности болта выполняется кольцевая проточка, а в теле высверливаются осевой и радиальный каналы для подвода масла к трущимся поверхностям штанги и болта от оси коромысла.

На другом конце коромысла имеется сферическая поверхность, которая опирается на стержень клапана. Эту поверхность (боек коромысла) термически обрабатывают и шлифуют.

В отверстие ступицы коромысла запрессована бронзовая втулка с кольцевой канавкой внутри для распределения масла и подачи его к регулировочному болту (двигатели автомобилей ГАЗ-3307, ЗИЛ-431410 и др.). Ось коромысел крепится к стойкам на головке блока. От продольного смещения по оси коромысла удерживаются распорными пружинами, прижимающими их к стойкам и стопорным кольцам. На двигателях КамАЗ-740.10 и ЯМЗ по конструктивным соображениям оси запрессованы в стойки индивидуально для каждого коромысла. От осевого смещения коромысло удерживается упорной шайбой и стопорным пружинным кольцом.

Снятие и замена натяжного ролика:

1. Чтобы снять натяжной ролик, необходимо до установки ремня привода открутить его центральную гайку, снять затяжную шайбу, а потом сам ролик.

2. Для начала осмотрите дистанционное кольцо, что стоит под роликом, — если дефектов нет (стёртости или прочее искривление), тогда переходите к осмотру подшипника (ролика).

3. Проверните несколько раз подшипник для выявления осевого люфта (будут трудности при прокручивании — заедания), а также обратите внимание или нет протекания смазки из подшипника. При наличии данных симптомов — замените натяжной ролик в сборе.

4. При обратной установке старого или нового натяжного ролика обратите внимание на два отверстия под специальный ключ, — они должны выходить наружу.

Рисунок 1.1.2 — Коленчатый вал двигателя автомобиля ЗИЛ-130

На рисунке 1.1.3 приведен коленчатый вал двигателя ЯМЗ-236. Характерной конструктивной особенностью двигателя ЯМЗ-236 являются развитые по диаметру, но относительно короткие коренные и удлиненные шатунные шейки, что является закрепленной пары шатунов на общую шейку. Коленчатый вал данного дизеля не имеет фланцев для крепления маховиков, также как и коленчатый вал двигателя КамАз-740. Вкладыши коренных подшипников трехслойные, с рабочим слоем из свинцовистой бронзы. Диаметр шатунной шейки 88 мм, а коренной 110 мм. Коленчатый вал двигателя ЯМЗ-236 имеет, три шатунные шейки 3, расположенные под углом 120, и четыре коренные шейки

Разновидности компоновок ДВС

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

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 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.

Подписывайтесь на статьи, делитесь ссылками на блог с вашими друзьями и углубляйте свои технические знания.

Классификация спортивных распредвалов

Одним из ключевых узлов, формирующих характер вашего автомобиля, является распредвал. Для любителей добавить своему двигателю 5-10 свежих лошадок производители автозапчастей предлагают выполнить тюнинг двигателя установив спортивный распредвал.

Выделяют три основных типа спортивных распредвалов:

Обычно у распределительного вала есть 3 основных параметра — это фаза распредвала, время перекрытия и высота подъема. Чем шире фазы распредвала, тем дольше клапана остаются максимально открытыми, что позволяет интенсивней наполнять цилиндры. Чем дольше фаза перекрытия распредвала, тем лучше продуваются цилиндры, освобождая место под новую порцию топливовоздушной смеси. Высоту открытия клапана применяют также для увеличения времени его нахождения в открытом состоянии.

Распредвалы Honda F1 RA806E V8

Причем здесь спортивный распредвал

А для чего же нам нужен распредвал, да еще спортивного типа. Оказывается, все очень просто и логично. Ведь графический показатель крутящего момента (кривая) напрямую зависти от параметров газораспределения. Их еще называют «фазами газораспределения». Которые подразумевают под собой время и величину открытия клапанов в двигателе. А как известно, из устройства двигателя данные величины зависят от профиля кулачков распределительного вала, и их угла поворота. В связи с этим большинство серийных автомобилей имеют некий усредненный показатель фаз газораспределения. Так как простому обывателю необходимо, чтобы на нижних передачах автомобиль мог уверенно тронуться с места, а при движении на средних и высоких скоростях расход топлива и приемистость двигателя имели эффективные показатели.

Распредвал влияет на всю работу двигателя

Тем же, кто не видит себя вне скоростного и динамичного автомобиля, просто необходимо заменить штатный распредвал на другой тюнингованый. Их не редко еще называют спортивными.

Виды кулачковых пар

Разработано множество различных видов кулачковых механизмов. Они объединяются по разным признакам.

По основной функции:

По пространственной конфигурации:

По типу толкательного механизма различают:

По траектории его движения:

По траектории кулачка:

Кулачковый механизм с роликовым толкателем по признаку смещения осей подразделяется на:

Дистанцию такого разнесения называют дезаксиалом (e).

Кулачковые регулировочные механизмы часто строятся по дезаксиальной схеме.

Достоинства кулачковых механизмов

Основным преимуществом устройства считается его способность реализовать весьма сложные пространственные траектории движения толкателя. Кроме того, движение можно строго регулировать по временным фазам, зависящим от угла поворота ведущего вала. При этом конструкция его весьма проста в работе и обслуживании.

Такой функциональности весьма сложно, а в ряде случаев- просто невозможно достичь с применением других типов механических конструкций.

Еще одним важным преимуществом конструкции над, скажем, электронными системами управления с электрическим или гидравлическим приводом, является ее исключительная надежность. Это очень важно в тех конструкциях, где требуется достичь точного многократного повторения одних и тех же движений, таких, как двигатель или швейная машинка.

Недостатки кулачковых механизмов

Самым заметным минусом служит сложность и высокая себестоимость производства деталей механизма. Наиболее трудоемким является изготовление управляющего профиля. Технологический процесс начинается с отливки заготовки из высокопрочных стальных сплавов, обладающих особой устойчивостью к переменным механическим напряжениям, истиранию и перепадам температуры. Далее требуется провести высокоточную механическую обработку с последующей шлифовкой и полировкой поверхностей. Упрочнение рабочей поверхности достигается термообработкой и цементацией. Такие распредвалы или кулачки привода масляного насоса обходятся дорого, но зато смогут отработать сотни тысяч километров пробега.

Еще одним минусом считается небольшая нагрузка, которую может толкнуть толкатель. Это происходит из-за большого трения в сопряжении пары, кроме того, возникают значительные боковые нагрузки на шток. Этот недостаток ограничивает мощностные возможности исполнительного органа устройства.

Для борьбы с этим недостатком используют роликовый толкатель, размещенный на шариковом или игольчатом подшипнике. Для крупных двигателей с большим диаметром клапанов и мощными возвратными пружинам используют коромысленную схему. Разная длина плеч коромысла работают как рычажная система, трансформируя больший ход на одном плече в большее усилие на другом.

Код для заказа: 003805

Классификация спортивных и тюнингованных распредвалов

Гидроусилитель руля, рулевого управления. Устройство. Принцип действия. Схема
Естественно, что для разных автомобилей используются различные спортивные распределительные валы. Однако, все они подразделяются на несколько классов. Данная классификация в первую очередь указывает диапазон работы двигателя, на котором вал дает максимальную эффективность.

Низовые

Так различают низовые распредвалы. Данный вид валов обеспечивает небольшую величину подъема клапана, но при этом отсутствует зона перекрытия клапанов (когда впускной и выпускной клапан приоткрыт одновременно). В этом случае предотвращается попадание рабочей смеси из камеры сгорания обратно во впускной тракт. Однако, малая высота подъема вызывает попадание недостаточного количества смеси на высоких оборотах, что уменьшает максимальную мощность. В связи с этим такой класс распредвалов применяется для автомобилей городской ориентации – ситикары.

Преимуществом низовых распредвалов является высокий показатель крутящего момента на низких оборотах. Это позволяет резко ускорятся с места (на светофорах, перекрестках). На среднем диапазоне такие распредвалы ведут себя подобно серийным, а вот на высоких даже уступают им.

Универсальные

Данный класс распредвалов еще именуют «трасса-город». Они не слишком отличаются по показателям от серийных, и имеют высокие характеристики именно на средних оборотах двигателя.

Верховые распредвалы

Распредвалы так называемого «верхового» класса обладают широкой зоной перекрытия клапанов и обладают широкими фазами. Это способствует наполнению двигателя смесью на верхах, за счет увеличения показателя проходного сечения в клапанных зонах и благодаря такому эффекту, как инерционный наддув. Последнее явление представляет собой втягивание воздушно-топливной смеси в камеру сгорания, за счет выхода продуктов горения в выпускной коллектор. Получается как бы эффект вакуумного всасывания. В этом случае двигатель получает заметную прибавку в мощности, и крутящий момент имеет максимальное значение в зоне высоких оборотов. Однако, на низах это приводит к провалам в работе мотора за счет того, что часть смеси выталкивается обратно во впускной коллектор. Причем чем выше значения максимума крутящего момента по отношению к оборотам мотора, тем сильнее проявляется негативный эффект на низах. Именно верховые распредвалы еще подразделяют на два подвида верховые тюнинговые и верховые спортивные. Они отличаются друг от друга лишь фазовыми характеристиками.

Верховые спортивные распредвалы

Верховые спортивные распредвалы абсолютно не предназначены для движения в городских условиях. Они обладают значительным провалом на низких диапазонах работы двигателя, и максимальной отдачей лишь на предельных режимах работы.

1Arkadiy › Блог › ГРМ. Назначение и устройство…

Газораспределительный механизм (ГРМ) обеспечивает своевременный впуск в цилиндры свежего заряда горючей смеси и выпуск отработавших газов. Он включает в себя элементы привода, распределительную шестерню, распределительный вал, детали привода клапанов, клапана с пружинами и направляющие втулки. Распределительный вал служит для открытия клапанов в определенной последовательности в соответствии с порядком работы двигателя. Распредвалы отливают из специального чугуна или отковывают из стали. Трущиеся поверхности распределительных валов для уменьшения износа подвергнуты закалке при помощи нагрева токами высокой частоты. Распредвал может располагаться в картере двигателя либо в головке блока цилиндров. Существуют двигатели с двумя распредвалами в головке цилиндров (в многоклапанных ДВС). Один используется для управления впускными клапанами, второй – выпускными. Такая конструкция называется DOHC (Double Overhead Camshaft). Если распредвал один, то такой ГРМ именуется SOHC (Single OverHead Camshaft). Распредвал вращается на цилиндрических шлифованных опорных шейках.

Привод клапанов осуществляется расположенными на распределительном валу кулачками. Количество кулачков зависит от числа клапанов. В разных конструкциях двигателей может быть от двух до пяти клапанов на цилиндр (3 клапана – два впускных, один выпускной; 4 клапана – два впускных, два выпускных; 5 клапанов – три впускных, два выпускных). Форма кулачков определяет моменты открытия и закрытия клапанов, а также высоту их подъема. Привод распределительного вала от коленчатого вала может осуществляться одним из трех способов: ременной передачей, цепной передачей, а при нижнем расположении распредвала — зубчатыми шестернями. Цепной привод отличается надежностью, но его устройство сложнее и цена выше. Ременной привод существенно проще, но ресурс зубчатого ремня ограничен, а в случае его разрыва могут наступить тяжелые последствия. При обрыве ремня распредвал останавливается, а коленвал продолжает вращаться. Чем это грозит? В простых двухклапанных моторах, где, как правило, поршень конструктивно не достает до головки открытого клапана, ремонт ограничивается заменой ремня. В современных многоклапанных двигателях при обрыве ремня поршни ударяются о клапана, «зависшие» в открытом состоянии. В результате сгибаются стержни клапанов, а также могут разрушиться направляющие втулки клапанов. В редких случаях разрушается поршень.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя происходит за два оборота коленвала. За это время должны последовательно открыться впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра. Поэтому распредвал должен вращаться в два раза медленнее коленвала, а, следовательно, шестерня распредвала всегда в два раза больше шестерни коленвала. Клапаны в цилиндрах должны открываться и закрываться в зависимости от направления движения и положения поршней в цилиндре. При такте впуска, когда поршень движется от в.м.т. к н.м.т., впускной клапан должен быть открыт, а при тактах сжатия, рабочего хода и выпуска – закрыт. Чтобы обеспечить такую зависимость, для правильной установки на шестернях ГРМ делают метки.

Распределительный вал Шестерни распредвала Привод распредвала

Привод клапанов может осуществляться разными способами. При нижнем расположении распредвала, в картере двигателя, усилие от кулачков передается через толкатели, штанги и коромысла. При верхнем расположении возможны три варианта: привод коромыслами, привод рычагами и привод толкателями. Коромысла (другие названия – роликовый рычаг или рокер) изготавливают из стали. Коромысло устанавливают на полую ось, закрепленную в стойках на головке цилиндров. Одной стороной коромысла упираются в кулачки распредвала, а другой воздействуют на торцевую часть стержня клапана. В отверстие коромысла для уменьшения трения запрессовывают бронзовую втулку. От продольного перемещения коромысло удерживается при помощи цилиндрической пружины. Во время работы двигателя в связи с нагревом клапанов их стержни удлиняются, что может привести к неплотной посадке клапана в седло. Поэтому между стержнем клапана и носком коромысла должен быть определенный тепловой зазор. Во втором варианте распредвал располагается над клапанами, и приводит их в действие посредством рычагов. Кулачки распределительного вала действуют на рычаги, которые, поворачиваясь на сферической головке регулировочного болта, другим концом нажимают на стержень клапана и открывают его. Регулировочный болт ввернут во втулку головки цилиндров и стопорится контргайкой. Существуют ГРМ, в которых между рычагом и клапаном устанавливается гидрокомпенсатор. Такие механизмы не требуют регулировки зазора. И, наконец, при третьем варианте привода распределительный вал при вращении воздействует непосредственно на толкатель клапана. Существует три варианта исполнения толкателей – механические (жесткие), гидротолкатели (гидрокомпенсаторы) и роликовые толкатели. Первый тип в современных моторах практически не используется, в связи с большой шумностью работы и необходимостью частой регулировки зазора клапанов. Второй тип наиболее широко применяется, так как не требует настройки и регулировки теплового зазора, а работа отличается мягкостью и гораздо меньшим шумом. Гидрокомпенсатор состоит из цилиндра, поршня с пружиной, обратного клапана и каналов для подвода масла. Работа гидрокомпенсатора основана на свойстве несжимаемости моторного масла, которое постоянно заполняет его внутреннюю полость и перемещает поршень при появлении зазора в приводе клапана. Роликовые толкатели чаще всего применяются в спортивных и форсированных двигателях, так как позволяют улучшить динамические характеристики автомобиля за счет снижения трения. В месте контакта с кулачком распредвала у них находится ролик. Поэтому кулачок не трется, а катится по толкателю. Вследствие этого роликовые толкатели выдерживают более высокие нагрузки и обороты, а также позволяют обеспечить более высокий подъем клапанов. Недостатки – большая стоимость и вес, а, значит, и большие нагрузки на детали ГРМ. Привод клапанов коромыслами Привод клапанов рычагами Типы гидрокомпенсаторов Применение гидрокомпенсаторов Клапаны служат для периодического открытия и закрытия отверстий впускных и выпускных каналов. Клапан состоит из головки и стержня. Головка клапана имеет узкую, скошенную под определенным углом, фаску. Фаска клапана должна плотно прилегать к фаске седла. Для этой цели их взаимно притирают. Головки впускных и выпускных клапанов имеют неодинаковый диаметр. Для лучшего наполнения цилиндров свежей горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают больше. Клапаны во время работы двигателя нагреваются неодинаково. Выпускные клапаны, контактирующие с отработанными газами, нагреваются больше. Поэтому их изготавливают из жароупорной стали.

Стержень клапана цилиндрической формы в верхней части имеет выточку для деталей крепления клапанной пружины. Стержень выпускного клапана — полый, с натриевым наполнением для лучшего охлаждения. Стержни клапанов помещают в направляющих втулках, изготовленных из чугуна или металлокерамики. Втулки запрессовывают в головку цилиндров. Клапан прижимается к седлу при помощи цилиндрической стальной пружины. Кроме того, пружина не дает возможности клапану отрываться от коромысла. Пружина имеет переменный шаг витков, что необходимо для устранения ее вибрации. Другой вариант борьбы с вибрацией — установка двух пружин меньшей жесткости, имеющих противоположную навивку. Пружина одной стороной упирается в шайбу, расположенную на головке цилиндров, а другой – в упорную тарелку. Упорная тарелка удерживается на стержне клапана при помощи двух конических сухарей, внутренний буртик которых входит в выточку стержня клапана. Для уменьшения проникновения масла по стержням клапанов в камеру сгорания двигателя на стержни клапанов надеты маслоотражательные колпачки. Работа гидрокомпенсатора Клапаны и пружины Клапаны и пружины Фазы газораспределения

В теории открытие и закрытие клапанов должно происходить в моменты прихода поршня в мертвые точки. Однако в связи инерционностью процесса, особенно при больших оборотах коленвала, этого периода времени недостаточно для впуска свежей смеси и выпуска отработанных газов. Поэтому впускной клапан открывается до прихода поршня в в.м.т. в конце такта выпуска, т.е. с опережением в пределах 9-24 градусов поворота коленчатого вала, а закрывается в начале такта сжатия, когда коленвал пройдет положение н.м.т на 51-64 градусов. Таким образом, продолжительность открытия впускного клапана составит 240-270 градусов поворота коленчатого вала, что значительно увеличивает количество поступаемой в цилиндры горючей смеси. Выпускной клапан открывается за 44-57 градусов до прихода поршня в н.м.т. в конце рабочего хода и закрывается после прихода поршня в в.м.т. такта выпуска на 13-27 градусов. Продолжительность открытия выпускного клапана составляет 240-260 градусов поворота коленчатого вала. В двигателе бывают моменты (в конце такта выпуска и начале такта впуска) когда оба клапаны открыты. В это время происходит продувка цилиндров свежим зарядом горючей смеси для лучшей их очистки от продуктов сгорания. Этот период носит название перекрытие клапанов. Моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выраженных в градусах поворота коленчатого вала, называются фазами газораспределения.

Основные неисправности газораспределительного механизма.

Внешними признаками неисправности ГРМ являются: уменьшение компрессии, хлопки во впускном и выпускном трубопроводах, падение мощности двигателя и металлические стуки. Уменьшение компрессии, хлопки во впускном и выпускном трубопроводах, а также падение мощности двигателя возможно вследствие плохого прилегания клапанов к седлам. Плохое прилегание клапана к седлу происходит вследствие отложения нагара на клапанах и седлах, образования раковин на рабочих поверхностях, коробления головок клапанов, поломки клапанных пружин, заедания стержня клапана в направляющей втулке, а также отсутствия зазора между стержнем клапана и коромыслом (рычагом). Падение мощности двигателя и резкие металлические стуки могут происходить вследствие неполного открытия клапанов. Эта неисправность возникает из-за большого теплового зазора между стержнем клапана и коромыслом (рычагом) или отказа гидрокомпенсаторов. К неисправностям ГРМ также относят износ шестерен распредвала и коленвала, направляющих втулок клапанов, втулок и осей коромысел, а также увеличенное осевое смещение распредвала.

Лада Гранта Бортжурнал Спорт-шкив РВ разрезной шкив распредвала

У меня ВМТ здесь. На других авто может быть немного подругому. +- трагедии нет. Большинство и не заметит потерь

Методика настройки на двигателе ВАЗ 2108 – 2110, 8 клапанов

1. Берем разрезную шестеренку (шкив) и помечаем на ней (на неподвижной и подвижной частях) стандартную метку, сравнивая со стандартной шестерней (шкивом) распредвала.

2. Монтируем разрезанную шестерню на распредвал, надеваем ремень ГРМ на шестерню. Проверяем совпадение установочных меток на шкиве распределительного вала и задней крышки ремня, а также находится ли метка на маховике (в люке картера сцепления) против среднего деления шкалы.

3. Контролируем впускной и выпускной клапан 4 цилиндра по перекрытию: при грамотно выставленных фазах впускной и выпускной клапан должны быть открыты на определенную величину, заданную при проектировании вала(для равноподъемных валов клапаны, как правило должны быть открыты на равную величину). Если требуемого перекрытия нет, то ослабляем наружные болты шестерни и поворачиваем распредвал относительно внешней части шестерни, выставляя его. Таким образом получаем нулевое (оптимальное) положение распределительного вала.

4. В зависимости от того, что хотим получить, можно произвести дополнительную коррекцию фаз газораспределения методом контрольных поездок.Поворачивая распредвал относительно коленвала по ходу вращения (на опережение), увеличиваем начальный угол открытия впускного клапана до ВМТ и уменьшаем угол газодинамического наддува (запаздывание закрытия впускного клапана до НМТ), улучшая тем самым тягу на нижних и средних оборотах.Поворачивая распредвал относительно коленвала против хода вращения (на запаздывание) увеличиваем угол газодинамического наддува, дозаряжая цилиндры на высоких оборотах и получая дополнительную мощность.Практика показывает, что «играя фазами» не стоит уходить от точки перекрытия в +_ больше, чем на 1/3-1/2 зуба по шкиву, что соответствует 3-4 градусам по распредвалу.При корректировке фаз ГРМ на карбюраторных автомобилях, не забывайте каждый раз после вращения распредвала, выставлять заново начальный угол опережения зажигания, т.к. трамблер с распределительным валом имеет жесткую связь через муфту датчика распределителя зажигания.

По шпонке РВ. Многие мучаются, когда одевают шкив. Мажем шпонку герметиком и приклеиваем к РВ, все можно спокойно одевать шкив!

Отличия спортивного распредвала от серийного образца

Отличием спортивного распредвала от обычного серийного является измененная геометрия кулачков. Они имеют более высокую и широкую форму, что приводит к поднятию клапана на большую высоту, и на больший временной промежуток открытия. Это позволяет подать в цилиндры полноценную порцию топливно-воздушной смеси. Кроме этого, за счет плавных или, наоборот, острых форм кулачков спортивный распредвал отличается стабильной работой клапанов в заданном диапазоне работы двигателя.

Выбор спортивного распредвала

Как правило, большинство спортивных распредвалов устанавливают с так называемой разрезной шестерней. С ее помощью можно более точно настроить и отрегулировать фазы газораспределения. Что позволяет добиться максимального показателя мощности и кутящего момента в заданном диапазоне работы мотора.

Установка спортивных распредвалов определенной конфигурации позволяет отрегулировать мотор таким образом, что граница детонации под нагрузкой смещается до предельного уровня. То есть даже при небольших оборотах перестают стучать пальцы. Что заметно увеличивает ресурс работы мотора. А можно выбрать такой распредвал, который на трассе позволит ощутить всю мощь двигателя в полной мере.

Спортивный распредвал значительно увеличит мощность двигателя

Кроме этого, установка спортивного распредвала позволяет облегчить процедуру регулировки зазоров за счет увеличения участков сбега кулачков со стороны закрытия клапанов. Это так же приводит к уменьшению количества регулировок зазоров за определенный период времени. То есть при использовании обычного распредвала требовалось бы до 4 регулировок зазоров клапанов при пробеге автомобиля равном 60 тыс км. Использование спортивного распредвала за этот же промежуток потребует лишь одной регулировки зазоров. А это не только увеличенный ресурс, но и сэкономленное время и деньги.

Принцип работы

Работу газораспределительного механизма сложно рассматривать отдельно, в отрыве от рабочего цикла двигателя. Ведь его основная задача — это вовремя открыть и закрыть клапана на определенный промежуток времени. Соответственно на такте впуска открываются впускные, а на такте выпуска — выпускные. То есть фактически механизм должен реализовывать рассчитанные фазы газораспределения.

Технически это происходит следующим образом:

Источники информации:
http://www.drive2.ru/b/578036628417676227/
http://mydocx.ru/7-108744.html
http://www.drive2.ru/b/504451/
http://lakkroll.ru/privod-raspredelitelnogo-vala-naznachenie/
http://7road.ru/novosti-avtovaza/kolenval-i-raspredval-odno-tozhe.html
http://chinzap.ru/diagnostika-i-obsluzhivanie/bystryj-otvet-skolko-oborotov-delaet-kolenval-i-raspredval.html
http://avtokart.ru/opyt-i-sovety/val-raspredelitelnyj.html
http://medwegonok.ru/dvs-s-verhnim-raspolozheniem-klapanov/
http://prometey96.ru/ustrojstvo-avto/raspredelitelnyj-val.html