Доброго времени суток, уважаемые автолюбители! Давайте мы с вами вместе попробуем разложить по полкам, в буквальном смысле слова, устройство одной из важных составляющих газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя — распределительный вал.
Устройство распредвала
- Распредвал выполняет далеко не последнюю функцию в работе двигателя автомобиля – он синхронизирует впуск и выпуск тактов работы двигателя.
- В зависимости от типа двигателя, ГРМ может быть с нижним расположением клапанов (в блоке цилиндров), так и с верхним расположением клапанов (в головке блока цилиндров).
В современном моторостроении предпочтение отдаётся верхнему расположению ГРМ. Это позволяет упростить процесс обслуживания, регулировки и ремонта распредвала, благодаря простоте доступа к деталям ГРМ.
Конструктивно распредвал связан с коленвалом двигателя. Это соединение осуществляется посредством ремня или цепи. Ремень или цепь распредвала надета на шкив распредвала и звездочку коленвала. Привод распределительного вала осуществляется за счет коленчатого вала.
Наиболее эффективным считается шкив распредвала — разрезная шестерня, который применяется для тюнинга рапредвала с целью увеличения мощностных характеристик двигателя.
На головке блока цилиндров расположены подшипники, в которых вращаются опорные шейки распредвала. В случае ремонта для крепления опорных шеек используются ремонтные вкладыши распредвала.
Осевой люфт распредвала предотвращают фиксаторы распредвала. По оси распределительного вала выполняется сквозное отверстие. Через него осуществляется смазка трущихся поверхностей деталей. С задней стороны это отверстие закрывает заглушка распредвала.
Кулачки распредвала – важнейшая составная часть. Их количество соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Именно кулачки и выполняют основное назначение распредвала – регулировка фаз газораспределения двигателя и порядок работы цилиндров.
Каждый клапан имеет свой, индивидуальный кулачок, который его и открывает, «набегая» на толкатель. Когда кулачок сходит с толкателя, под действием мощной возвратной пружины клапан закрывается.
Кулачки распредвала располагаются между опорными шейками. Два кулачка: впускной и выпускной на каждый цилиндр. Кроме того, на вал крепится шестерня для привода прерывателя-распределителя и масляного насоса. Плюс эксцентрик для приведения в действие топливного насоса.
Газораспределительная фаза распредвала подбирается опытным путём, и зависит от конструкции впускных и выпускных клапанов и числа оборотов двигателя. Производители для каждой модели двигателя указывают фазы распредвала в виде диаграмм или таблиц.
На опорах распредвалов устанавливается крышка распредвала. Передняя крышка распредвала – общая. В ней установлены упорные фланцы, входящие в проточки в шейках распредвалов.
Основные детали ГРМ
- Клапаны: впускные и выпускные. Клапан состоит из стержня и тарельчатой плоскости. Седла клапанов являются вставными для простоты их замены. Головка впускного клапана по диаметру больше, чем выпускного.
- Коромысло служит для передачи усилия клапану от штанги. В коротком плече коромысла существует винт для регулировки теплового зазора.
- Штанга предназначена для передачи усилия от толкателя к коромыслу. Одним концом штанга упирается в толкатель, а другим — в регулировочный болт коромысла.
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.
Рабочий цикл двигателя
Период, когда впускной и выпускной клапаны в каждом цилиндре должны открыться один раз — это и есть рабочий цикл двигателя. Он осуществляется за 2 оборота коленвала. В это время распредвал должен сделать один оборот. Именно для этого и шестерня распредвала имеет в два раза больше зубьев.
Количество распредвалов в двигателе
Эта величина, как правило, зависит от конфигурации двигателя. Двигатели с рядной конфигурацией и одной парой клапанов на цилиндр имеют один распредвал. Если на цилиндр предусмотрено 4-е клапана, то два распредвала.
Оппозитные и V-образные двигатели имеют один распредвал в развале, либо два, по одному распредвалу в каждой головке блока. Существуют также исключения, связанные с конструктивными особенностями модели двигателя. (например, рядное расположение четырех цилиндров – один распредвал при 4-х клапанах на цилиндр, как у Мицубиси Лансер 4G18).
Современный рынок предлагает потребителю разные двигатели с разными системами изменения фаз газораспределения. Наиболее характерные из них:
VTEC – технологическая разработка компании Honda. Регулировка фаз происходит посредством использования для регулируемого клапана 2 кулачков.
VVT-i — от фирмы Toyota. Регулировка фаз производится поворотом распредвала относительно его приводной звёздочки.
Valvetronic — технологическая разработка компани BMW. Регулировка высоты подъёма клапанов происходит за счёт изменения положения оси вращения коромысел.
Современные двигатели редко имеют один распредвал, чаще всего их два, что обеспечивает более тихую работу двигателя, повышается КПД и увеличивается мощность за счёт большего количества клапанов (ускоряется цикл впуск-выпуск). Один распредвал отвечает за работу впускных, а другой выпускных клапанов. Для более мощных автомобилей с V-образными моторами используется четыре распределительных вала из-за конструктивных особенностей силовой установки. Газораспределительный механизм с одним распределительным валом получил название Single OverHead Camshaft (SOCH), система с двумя валами называется Double OverHead Camshaft (DOCH). При правильной эксплуатации распределительные валы редко выходят из строя, основная их неисправность это естественный износ трущихся деталей или деформация узла из-за трещин. Износ значительно ускоряется в следующих случаях:
- низкое давление масла (недостаточный уровень);
- попадание в масло антифриза или топлива;
- прогар клапанов или неисправности гидрокомпенсаторов;
- нарушение фаз газораспределения.
Распредвал диагностика, замена и установка полный обзор
Рабочие такты автомобильного двигателя синхронизирует распределительный вал — отдельный узел газораспределительного механизма. Он редко повреждается, но если не следить за его техническим состоянием, это может произойти в самый неожиданный момент. Замена распредвала проводится только после тщательной его дефектовки.
Показания к замене распредвала
Следить за состоянием распредвала надо регулярно и тщательно. Его неисправность способна также вызывать масштабные поломки в самом двигателе Японского автомобиля. Обычно распредвал начинает «хандрить» глухим стуком во время запуска двигателя. На холодных моторах шум может слышаться в зоне клапанной крышки.
Опытные водители понимают внутренний голос своей машины, быстро определяют урчание двигателя и «левые», нехарактерные шумы. Они в состоянии сразу различить негромкий и ровный звук распредвала, меняющий частоту в зависимости от оборотов ДВС. Если деталь неисправна, то это сопровождается глухими постукиваниями, напоминающими удары молотка.
неисправности также свидетельствуют:
- ухудшение плавности хода машины;
- падение мощности ДВС;
- нестабильная работа на холостых оборотах;
- сильная вибрация мотора;
- сложный запуск в морозы.
Особое внимание уделяется сальникам распредвала — они не должны иметь разрывов, трещин или потёртостей. Осматривать надо также целостность привода. Однако по косвенным признакам определить износ распределительного вала сложно.
Куда проще это сделать на снятой детали, осматривая её визуально со всех сторон. Нигде не должно быть выбоин, задиров, наплывов алюминия с подшипников. Признак несомненного износа — борозды и неровности на поверхностях коромысел и кулачков.
Проверка износа распредвала
В демонтированном состоянии распредвал также можно послушать. Для этого нужно одной рукой держать его параллельно земле, а другой — постукивать сверху. Не должно быть никаких стуков. Обязательно условие: распредвал не должен «ходить» по постели! Иначе, цепляясь за ограничитель, он будет неизбежно создавать шум, который можно ошибочно принять за неисправность.
Качественные распредвалы редко повреждаются раньше срока. А вот китайские или перепакованные в этой стране изделия имеют твёрдость раза в 1,5 ниже, чем у оригинальных. Хороший вал делается из кованной стали.
Замена на новый или восстановление старого распредвала
Повреждения всегда анализируются. По царапинам и задирам на опорных шейках, трещинам и деформациям, эксперты определяют степень износа. Обязательно исследуется область посадки узла в постели.
Измеряются размеры шеек и опор корпуса — используется микрометр. Если повреждения сильные, а отклонения в диаметрах большие — проводить ремонт нецелесообразно.
Восстановить в таком случае деталь будет сложно, это обойдётся гораздо дороже.
Когда дефекты незначительны — например, выработка вала слабо выражена, царапины на поверхности под сальники небольшие, проводится ремонт. В данном случае отлично поможет шлифовка поверхностей и установка новых сальников с небольшим осевым сечением.
Одна из самых частых неполадок распредвалов — это изнашивание кулачков. Дефект этот проявляет себя обычно характерным стуком внутри мотора при запуске на «холодную». Если игнорировать первоначальные симптомы, проблема усугубится. Возрастёт шум, появится металлический лязг уже не только на стадии пуска, но и в процессе движения.
Кулачок распредвала
Причинами раннего износа кулачков являются:
- засорение маслофильтра;
- заправка некачественным автолом;
- частый перегрев силовой установки — металл кулачков от этого начинает «вести»;
- низкий уровень смазки;
- ошибочно выставленный зазор клапанов;
- неправильно установленные фазы ГРС.
Вторая частая неисправность — дефекты шеек опоры. К ним относят задиры, царапины, различные потёртости. Опорные элементы также прогибаются, трескаются, изменяют начальную форму.
Нарушения мелкого типа вызываются естественным износом или некачественным составом моторного масла. Они легко устраняются шлифовкой и одновременной очисткой внутренних деталей автомобильного мотора — цилиндров, поршней, колец.
Одновременно маслонасос и система охлаждения ДВС подвергаются тщательной диагностике, некорректная их работа исправляется.
Искривление опорных шеек определяется не визуально, а на специальном оборудовании. Существует допустимая степень искривления, которая определяется величиной 0,05 мм (для легковых авто).
Значительные дефекты шлифовке не поддаются, поэтому распредвал заменяется новым. Однако крайне важно суметь выявить причину, которая привела к износу. В противном случае, проблема повторится. Как правило, кулачки и опоры часто ломаются, изнашиваются раньше срока в экстремальных условиях. Когда автомобиль эксплуатируется чаще нормы, попадает в ДТП и различные столкновения.
Видео: диагностика износа распредвала
В ролике подробно описан износ кулачков распредвала. Как всё начинается, какие признаки возникают. Мастер показывает на примере распределительного вала Фольксваген, как определять износ элементов по фаске, в зависимости от степени тяжести — слабый, средний и полный.
Инструменты для замены распредвала
Наличие данных инструментов упростит процедуру:
- набор ключей и головок, включая трещотку;
- комплект отвёрток — обязательна шлицевая отвёртка для работы с сальником или пинцет;
- микрометр;
- вороток для зажима и вращения;
- динамометр — гаечный ключ для затяжки резьбовых соединений с точно заданным моментом;
- монтировка;
- съёмник и оправка для запрессовки;
- молоток.
Обязательно подготавливается перед заменой ремкомплект, включающий помимо самого изделия: вкладыши, сальник, болты крепления. Если система с гидрокомпенсаторами, то нужно заменить и эти детали.
Инструкция: снятие и установка распредвала
Перед демонтажем распредвал проверяется на осевое смещение. Надо не очень сильно стукнуть по постели и прислушаться. Если деталь стучит, неисправность подтверждается. Снимается деталь в следующей последовательности:
- ослабить хомут, отделить трубку сапуна от воздушного фильтра;
- вытащить шланг воздушного фильтра;
- скинуть трос подсоса;
- изъять привод газовой заслонки;
- вытащить клапанную крышку, открутив восемь гаек — они соединяют деталь с блоком цилиндров;
- установить распределительный вал в конец сжатия цилиндра номер 4;
- ослабить гайку натяжителя цепи распредвала, уперев монтировочную лопатку в башмак и крепко зафиксировав шток — если ослабить не получается, натяжной механизм полностью снять;
ослабление цепи распредвала
- отогнуть контршайбу и вывернуть болт крепления шестерни, освободить звёздочку распределительного вала — перед этим рычаг коробку передач поставить на четвёртую передачу, чтобы избежать проворачивания распредвала;
- снять цепь, подвесить её на проволоку;
- открутить фиксаторы постели к головке блока цилиндров, действуя в шахматном порядке;
откручивание болтов постели распредвала
Постель может сниматься вместе с распредвалом, как на Вазах или отдельно. Если она вытаскивается одновременно, то далее вытаскивается упорный фланец. Держится он на гайке под номером «10». После снятия фланца, вал извлекается из постели — надо немного приподнять кулачок, тем самым, освободив его от давления пружины.
Старый распредвал обязательно подвергается дефектовке. Как и говорилось выше, если уровень повреждений значительный, ремонтировать не имеет смысла. В ходе снятия распределительного вала проверяются одновременно другие части ГРМ — коромысла, пружины, маслосъёмные колпачки.
Установка нового или отремонтированного распредвала проводится строго по инструкции. Одно из главных правил — закручивать болты в определённом порядке и с нужным усилием. Например, для Жигулей момент затяжки составляет 18,3 Н/м.
Далее по монтажу:
- поставить пружину кулачка;
- смазать постель чистым маслом;
- установить новый распредвал так, чтобы кулачки не опирались на шайбу толкателя клапана верхней частью носика;
- завернуть болты упорного фланца, используя ключ на «10»;
- закрутить фиксаторы, действуя по той же схеме — через один;
- поставить на место разрезную шестерню, цепь, шайбы — цепь рекомендуется соединять с шестернёй ниткой, чтобы не было перескока по зубьям;
- затянуть крепёжный болт звёздочки, используя ключ на «17»;
- установить стопорную шайбу;
- задействовать механизм натяжения, уперев монтировку в башмак и крепко зажав шток распредвала.
Также замену вала любой уважающий себя автомеханик проведёт одновременно с установкой новых рокеров. Их ещё называют коромыслами. Делается это потому, что выработка деталей приводит к преждевременному износу самого распредвала.
Как заменить сальник распредвала?
Замена сальника распредвала входит в обязательный перечень работ. Сальник или манжета представляет собой уплотнительное кольцо из эластичного материала, не позволяющее маслу вытекать из распределительного вала. Основная причина изнашивания этой прокладки — банальное устаревание. На распредвал устанавливаются 2 сальника — передний и задний.
Неисправность элемента проявляется любым способом — изменение формы, разбухание, разрыв, появление трещин. Часто сальник просто выпадает из своего посадочного места. Неисправность уплотнителя диагностируется визуально — появление следов масла на крышке ГРМ, перескок ремня и т. д.
Заменить передний сальник куда легче, чем задний. Достаточно скинуть клапанную крышку, ремень ГРМ тоже снять, и зафиксировать шкив от проворота монтировкой. Также демонтируется шкив с хвостовика распредвала и шпонка, расположенная за ним. Затем сальник выковыривается отвёрткой или пинцетом.
Замена сальника распредвала
Как заменить цепь распредвалов?
Если газораспределительный механизм автомобиля оснащён цепным приводом, то может потребоваться замена цепи распредвалов.
Несмотря на конструктивную прочность, данный элемент обрывается по причине эксплуатационного износа, низкого качества металла, заедания распредвала и других сопутствующих причин.
Спровоцировать обрыв может также резкое торможение автомобиля или интенсивное наращивание оборотов.
Процедура замены цепи также не вызовет особой сложности. Надо снять металлическую клапанную крышку, провернуть коленвал до совпадения меток и зафиксировать валы. Старая цепь снимается без демонтажа шестерни коленвала. Особое внимание уделяется натяжению ведущей ветви. Она должна проводится с учётом совпадения меток на шестернях распредвалов и подшипниках.
Примерная стоимость замены в автосервисе
Как видим, замена распредвала проводится своими руками, в условиях домашнего гаража. Никакого специального оборудования иметь не нужно.
С другой стороны, это вмешательство в конструкцию двигателя, что при неудачной попытке может вывести из строя силовой агрегат. Один из признаков неправильной работы — после замены распредвала двигатель начинает троить.
Поэтому, чтобы не доводить до капитального ремонта и крупным затратам, многие автовладельцы доверяют процедуру автосервисам.
Цена замены распредвала начинается примерно от 4000 рублей. Если нужно только заменить сальник, в СТО возьмут такую же сумму. Замена датчика вала обходится в 500 рублей. Замена цепи ГРМ легкового автомобиля, оснащённого 4-цилиндровым мотором, оценивается обычно в 6-7 тыс. рублей. На внедорожниках и кроссоверах данная процедура стоит больше — 10-11 тыс. рублей.
Распредвал устанавливают чаще в верхней части головки блока цилиндров, но встречаются системы также с нижним расположением. Последний вариант встречается преимущественно на старых машинах или автомобилях со слабыми моторами. Верхнее расположение элемента, напротив — визитная карточка мощных ДВС с высокими рабочими оборотами.
Распределительный вал: что и как будем распределять?
Знаете что такое распределительный вал и где находится? Правильно, в двигателе! И распредвал это невероятно важная деталь двигателя.
Описывая автомобиль мы, как правило, говорим о его мощности, расходе топлива, надёжности. Но вряд ли задумываемся о том, что все эти параметры сильно зависят от работы этого узла, его ключевой детали, и название его — распредвала.
Магия газораспределения
Распределительный вал, именуемый в простонародье распредвал, является основным элементом газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя внутреннего сгорания. Давайте попробуем разобраться детально в этом каламбуре сложных слов.
Итак, по порядку.
Как вы знаете, полезная работа мотора автомобиля осуществляется за счёт сгорания топлива в цилиндрах. Этот процесс воздействует на поршни, которые, перемещаясь, вращают коленчатый вал.
Чтобы в цилиндры вовремя поступала свежая порция топливно-воздушной смеси. Чтобы они освобождались от продуктов горения, нужна синхронная работа поршней. Также впускных и выпускных клапанов, на которые и возложена функция своеобразных дежурных по очистке и наполнению.
А управляет их деятельностью специально обученный «сотрудник» ГРМ – распредвал. Именно он, в слаженной кооперации с коленчатым валом, ответственный за своевременное открытие и закрытие клапанов.
Если симбиоз коленчатого и распределительного валов работает чётко, а клапаны открываются и закрываются в выверенные моменты – автомобиль радует вас обещанным расходом и заявленной мощностью мотора.
Но если какой-нибудь из элементов газораспределительного механизма дал сбой, всё не так радужно. Так, к примеру, при неправильной синхронизации валов, клапаны могут ударять об поршень, что может привести к очень печальным последствиям вплоть до дорогостоящего капитального ремонта двигателя.
Распределительный вал — главный дирижёр ГРМ
Как выяснилось, распредвал отыгрывает далеко не второстепенную роль в моторе автомобиля. Давайте познакомимся немного ближе с устройством и видами этого элемента.
Кулачки
По сути, распределительный вал представляет собой толстый металлический стержень, на который «нанизаны» так называемые кулачки, имеющие в поперечном разрезе форму капли.
Каждый кулачок отвечает за работу одного клапана. Взаимодействие этих элементов происходит следующим образом: во время вращения кулачок за счёт своей сложной формы через систему толкателей или коромысел надавливает на клапан и открывает его – происходит выпуск отработанных газов или впуск свежей порции воздуха (воздушно-топливной смеси).
Момент открытия клапана чётко синхронизирован с положением поршня в цилиндре. Реализовано это в современных двигателях при помощи ременной или цепной связи распределительного и коленчатого валов. Кстати, эти же привода зачастую раскручивают и масляные насосы, управляют распределителями зажигания и прочим.
Опорные шейки распредвала
Помимо кулачков в конструкции распредвала необходимо выделить опорные шейки, на которые одеты подшипники – посредники между валом и его местом крепления в двигателе.
Как правило, в современных моторах распределительный вал располагается в непосредственной близости с клапанами, в головке блока цилиндров.
Масляные каналы
Есть у распредвала и своя система смазки – крайне важный узел, предотвращающий износ трущихся деталей. Масло к валу подводится через сделанное в нём же сквозное отверстие по оси, которое имеет выходы наружу в критичных зонах – кулачках и опорных подшипниках.
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:
- с верхним расположением;
- нижним расположением.
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.
Разновидности компоновок ДВС
В отдельную категорию необходимо вывести виды двигателей в зависимости от количества распредвалов. Под капотами современных авто можно встретить:
- ГРМ с одним валом (SOHC — Single OverHead Camshaft);
- ГРМ с двумя валами (DOHC — Double OverHead Camshaft);
- ГРМ с более чем двумя распределительными валами.
Первые две разновидности наиболее распространены. Как правило, количество распредвалов определяется числом клапанов на цилиндр. Так, если у мотора автомобиля приходится три и более клапана на один цилиндр, то, скорее всего, в этом случае мы имеем дело с двухвальной схемой.
Естественно, как и в любом правиле встречаются 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.
- И удачи на дорогах!
Выбор распредвала для тюнинга авто
Расскажем про выбор оптимального распределительного вала для тюнинга машины. Первое, что необходимо сделать, — это чёткое определение рабочего режима работы двигателя и что хотите получить.
Какие бывают спортивные распредвалы?
Существующие распредвалы для автомобилей можно разделить на три категории: низовые, универсальные и спортивные (высокооборотистые). Отличительной чертой низовых распредвалов является наиболее пологие и ровные кривые момента и мощности в большом диапазоне оборотов из этих трёх типов. Это делает двигатель приёмистей, а автомобиль динамичней в разгоне с малых оборотов или со старта.
Спортивные валы отличаются крутизной этих кривых, т.е. большой мощностью на предельных для стандартного движка оборотах и меньшим моментом и мощностью на низких и средних оборотах (примерно до 3000). Универсальные распредвалы для тюнинга являются компромиссом между двумя предыдущими типами.
Чтобы понять, почему так происходит — рассмотрим работу распределительного механизма.
Начнём со впуска
Наиболее очевидная зависимость — связь длительности открытия впускного клапана и заполняемостью цилиндра рабочей смесью. При увеличении длительности впуска в цилиндр попадает больше рабочей смеси, но это имеет пределы.
Так как фаза впуска превышает 180 градусов, то впускной клапан будет открываться немного раньше прохождения поршнем ВМТ и закрываться несколько позже НМТ. Увеличение фазы впуска приведёт к увеличению этих опережений/задержек.
Что такое дрифтинг авто — теория заноса
При прохождении поршнем НМТ в цилиндре ещё остаётся небольшое разрежение, которое продолжает втягивать рабочую смесь, поэтому некоторая задержка закрытия впускного клапана оправдана, но в дальнейшем поршень начинает процесс активного сжатия рабочей смеси и, если клапан ещё не закрылся, выталкивает часть смеси обратно. При значительном опережении открытия клапана, часть отработавших газов, выталкиваемых поршнем из цилиндра, может просочиться через впускной клапан и обеднить поступающую рабочую смесь. Это характерно для работы двигателя на низких оборотах.
Теперь о выпуске
Большая фаза выпуска должна способствовать лучшему проветриванию цилиндра, но её увеличение ведёт к росту опережения открытия и задержки закрытия выпускного клапана относительно НМТ и ВМТ соответственно.
При подходе поршня к НМТ продукты горения рабочей смеси ещё находятся под давлением, но практически не совершают полезной работы.
В этом случае небольшое опережение открытия выпускного клапана позволит снизить давление в цилиндре до того как поршень пройдёт НМТ и начнёт выталкивать отработавшие газы в выпускной коллектор, что снизит давление на поршень.
Перекрытие клапанов может дать интересный эффект.
Выталкиваемые с большой скоростью отработавшие газы за счёт полученной энергии увлекают свои остатки, которые механически не могут быть вытолкнуты из камеры сгорания поршнем, и даже затягивают внутрь рабочую смесь через приоткрытый впускной клапан, тем самым, увеличивая топливную эффективность двигателя. Чем больше перекрытие, тем больше пропускная способность канала впуск-выпуск, а значит лучше продувка камеры сгорания.
Mercedes CLK 63 AMG — особая черная серия
Есть минусы. Такой эффект возможен только на высоких оборотах, тогда как на низах всё идёт наоборот: если слишком велико опережение впуска, то часть отработанных газов будет просачиваться через впускной клапан, а если чрезмерна задержка закрытия, по часть рабочей смеси будет увлекаться вместе с выхлопом в трубу.
Это характерно для высоких оборотов и низких, но на низах этот негатив может проявляться заметнее даже при меньших значениях перекрытия клапанов, так как скорости потоков невелики и эффект продувки практически не возникает. В итоге потеря момента на низах и средних оборотах.
При уменьшении перекрытия получим более пологую кривую момента, но потеряем в максимальной мощности.
О подъёме клапанов — что лучше?
Простое правило «чем больше, тем лучше» не даст ожидаемого результата, а потому надо думать.
При значительном подъёме клапанов потребуется замена их пружин на более жёсткие, дабы клапаны могли с той же динамикой преодолевать большее поднятие при открывании/закрывании.
Жёсткие пружины создают большее сопротивление вращению распредвала, а значит, увеличивают износ кулачков и немного тормозят двигатель.
Также необходимо учесть, что из-за конструкции механизма поднятия клапана при большом поднятии клапан значительно кренится в бок, а это необходимость замены штатных направляющих втулок клапанов на бронзовые, хотя при предельном поднятии это не спасёт распределительный механизм от быстрого износа.
Три дорожных монстра Subaru Impreza от компании Prodrive
Более резкое открытие и закрытие клапанов, обеспечиваемое особым профилем кулачка распредвала, так же ведёт к увеличению его износа.
Распредвалы с углами впуска порядка 270 градусов являются универсальными, меньшими углами — низовыми, углами в 295 градусов и более — спортивными и экстремально спортивными.
Перекрытие клапанов может колебаться от 40 градусов у стандартных распредвалов до 85 у специальных спортивных.
Приемлемым является поднятие клапанов не более 12-13 мм, в противном случае потребуется значительная модернизация остальных деталей распределительной системы.
Двигатели с одними распредвалом и с двумя: в чем разница?
Что такое распредвал?
Распредвал одна из важнейших частей двигателя, от которой зависит очень многое, как будут «чувствовать» себя клапана, как вы сможете их настроить. Чтобы увеличить мощность, производители начали ставить в двигатели два распредвала, которые берут на себя равное количество клапанов, дабы не сделать перенагрузки каждый из валов.
Точно сказать сложно, дает ли преимущество двигатель с двумя валами, мощнее ли он и надежнее. С одной стороны, два вала это конечно, же плюс, ведь нужно идти в ногу с инновациями, но с другой, это и минусы.
От чего зависит количество распредвалов?
Количество распредвалов, это уже конструкторское решение, которые выбирают между надежностью и нагруженностью определенных деталей в отдельной части двигателя.
Один вал — это надежность, меньшая тяга, но простота в обслуживании, что немало важно. Два распредвала — это экономичность, нововведение и конечно же, мощность, большая тяга.
Многие думают, что количество распредвалов, напрямую зависит от количества клапанов, но нет, это не так, например есть 1 вальный двигатель с 4 клапанами, а есть и 2 вальный с 5 клапанами, все это зависит от изготовителя, от их решения.
А вот от количества клапанов зависит максимальная полученная в будущем мощность двигателя, объясняется это тем, что цилиндр берет на себя, только определенное количество клапанов, собственно из этого цилиндр и получает информацию о камере сгорания и скорости ее наполнения.
И так, подведем итоги. Количество распредвалов в двигателе, как правило, зависит от конфигурации автомобиля. От количества крутящихся валов, не зависит количество работающих клапанов и их кулачков.
Не стандартные размеры валов — это ход самого производителя, который, скорее всего, принимает такое решение, для повышения экономичности двигателя, и наверное все-таки для прочих технико-экономических показателей.
К сожалению, многие станции обслуживания (СТО) не берутся за ремонт таких не привычных им двигателей, поэтому здесь могут возникнуть некие проблемы.
Кроме того многие не хотят купить запчасти на опель и положить их на склад, где можно будет их потом взять в случае необходимости. А вот на дороге эти, незначительные изменения в двигателе, в виде двух вального отсека, будут весьма заметны.
И все же, какой двигатель лучше, это еще достаточно сложный вопрос, так как везде есть свои плюсы и минусы.
Распредвал: описание,характеристики,устройство,принцип действия
Расположение данного механизма целиком зависит от конструкции ДВС, поскольку в некоторых моделях распредвал размещается внизу, в основании блока цилиндров, а в других – вверху, прямо в головке блока цилиндров.
На данный момент оптимальным считается верхнее расположение распредвала, поскольку это существенно упрощает сервисный и ремонтный доступ к нему. Распредвал напрямую связан с коленвалом.
Они соединяются между собой цепной или ременной передачей посредством обеспечения связи между шкивом на валу ГРМ и звездочкой на коленвале. Это необходимо потому, что приводится в движение распредвал именно коленвалом.
Устанавливается распределительный вал в подшипники, которые в свою очередь надежно закрепляются в блоке цилиндров. Осевой люфт детали не допускается за счет применения в конструкции фиксаторов. Ось любого распредвала имеет сквозной канал внутри, через который осуществляется смазка механизма. Сзади данное отверстие закрыто заглушкой.
Важными элементами являются кулачки распредвала. По количеству они соответствуют числу клапанов в цилиндрах. Именно эти детали выполняют основную функцию ГРМ – регулирование порядка работы цилиндров.
На каждый клапан приходится отдельный кулачок, открывающий его через нажим на толкатель. Освобождая толкатель, кулачок позволяет распрямиться пружине, возвращающей клапан в закрытое состояние. Устройство распределительного вала предполагает наличие двух кулачков для каждого цилиндра – по числу клапанов.
Следует отметить, что от распределительного вала также осуществляется привод топливного насоса и распределителя масляного насоса.
Принцип действия и устройство распредвала
Распределительный вал соединяется с коленвалом при помощи цепи или ремня, надетого на шкив распредвала и звездочку коленчатого вала.
Вращательные движения вала в опорах обеспечивают специальные подшипники скольжения, благодаря этому вал воздействует на клапана, запускающие работу клапанов цилиндров.
Этот процесс происходит в соответствии с фазами образования и распределения газов, а также рабочим циклом двигателя.
Установка фаз распределения газов происходит согласно установочным меткам, которые имеются на шестернях или шкиве. Правильная установка обеспечивает соблюдение последовательности наступления рабочих циклов двигателя.
Основной деталью распредвала являются кулачки. При этом количество кулачков, которыми оснащается распредвал, зависит от количества клапанов. Основное назначение кулачков – осуществление регулировки фаз процесса газообразования. В зависимости от типа конструкции ГРМ кулачки могут взаимодействовать с коромыслом или толкателем.
Кулачки устанавливаются между опорными шейками, по два на каждый цилиндр двигателя. Распредвалу во время работы приходится преодолевать сопротивление пружин клапанов, которые служат возвратным механизмом, приводя клапана в исходное (закрытое) положение.
- На преодоление этих усилий расходуется полезная мощность двигателя, поэтому конструкторы постоянно думают, как можно уменьшить потери мощности.
- Для того чтобы уменьшить трение между толкателем и кулачком, толкатель может оснащаться специальным роликом.
- Помимо этого, разработан специальный десмодромный механизм, в котором реализована беспружинная система.
Опоры распределительных валов оснащены крышками, при этом передняя крышка является общей. Она имеет упорные фланцы, которые соединяются с шейками валов.
Распредвал изготавливается одним из двух способов – ковкой из стали или литьем из чугуна.
Поломки распредвала
Существует довольно много причин, по которым в работу двигателя вплетается стук распредвала, что свидетельствует о появлении проблем с ним. Вот только наиболее типичные из них:
Распределительный вал требует должного ухода: замену сальников, подшипников и периодичной дефектовке.
- износ кулачков, что ведет к появлению стука сразу только при запуске, а потом и все время работы двигателя;
- износ подшипников;
- механическая поломка одного из элементов вала;
- проблемы с регулировкой подачи топлива, из-за чего возникает асинхронность взаимодействия распредвала и клапанов цилиндров;
- деформация вала, ведущая к осевому биению;
- некачественное моторное масло, изобилующее примесями;
- отсутствие моторного масла.
По утверждениям специалистов при возникновении легкого стука распредвала автомобиль может ездить еще не один месяц, но это ведет к усиленному износу цилиндров и других деталей. Поэтому при обнаружении проблемы следует заняться ее устранением.
Распредвал – разборный механизм, поэтому ремонт чаще всего осуществляется методом замены его всего или только некоторых элементов, например, подшипников.свобождение камеры от выхлопных газов, имеет смысл начать открывать впускной клапан.
Что и происходит при использовании тюнингового распредвала.
ГЛАВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСПРЕДВАЛА
Известно, что среди главных характеристик распредвала конструкторы форсированных двигателей часто используют понятие продолжительности открывания. Дело в том, что именно этот фактор непосредственно влияет на производимую мощность двигателя.
Так, чем клапаны дольше открыты, тем мощнее агрегат. Таким образом, получается максимальная скорость двигателя.
Например, когда продолжительность открытия составляет больше стандартного показателя, то двигатель сможет выработать дополнительную максимальную мощность, которая будет получаться от работы агрегата на низких оборотах.
Известно, что для гоночных автомобилей максимальная скорость двигателя является приоритетной целью. Что касается классических машин, то при их разработке силы инженеров направлены на крутящий момент при низких оборотах и приемистость.
Увеличение мощности может также зависеть от увеличения подъема клапана, которое может прибавить максимальную скорость. С одной стороны, дополнительная скорость будет получаться при помощи короткой продолжительности открывания клапанов. С другой стороны, приводы клапанов имеют не такой простой механизм.
Например, при высоких скоростях движения клапанов у двигателя не получится выработать дополнительную максимальную скорость. В соответствующем разделе нашего сайта вы сможете найти статью про основные особенности системы выпуска выхлопных газов.
Так, при низкой продолжительности открывания клапана после закрытого положения клапану остается меньше времени, чтобы добраться до исходной позиции. После продолжительность становится еще меньше, что, главным образом, отражается на выработке дополнительной мощности.
Дело в том, что в этот момент требуются клапанные пружины, у которых будет как можно больше усилий, что считается невозможным.
Стоит отметить, что сегодня существует понятие надежного и практичного подъема клапана. В этом случае величина подъема должна быть более 12,7 миллиметров, что обеспечит высокую скорость открывания и закрывания клапанов. Продолжительность такта насчитывает от 2 850 оборотов в минуту.
Однако такие показатели создают нагрузку на механизмы клапана, что в итоге приводит к недолгой службе клапанных пружин, стержней клапанов и кулачков распредвала. Известно, что вал с высокими показателями скорости подъема клапанов работают без сбоя первое время, например, до 20 тысяч километров.
Все же сегодня автопроизводители разрабатывают такие двигательные системы, где распредвал имеет одинаковые показатели продолжительности открывания клапанов и их подъема, что заметно увеличивает их срок службы.
Кроме того, на мощность двигателя влияет такой фактор, как открывание и закрывание клапанов по отношению к положению распредвала. Так, фазы распределения распредвала можно найти в таблице, которая к нему прилагается.
Согласно этим данным, можно узнать об угловых положениях распредвала в момент открытия и закрытия клапанов.
Все данные обычно берутся в момент поворота коленчатого вала до и после верхней и нижней мертвых точек, указываются в градусах.
Что касается продолжительности открывания клапанов, то она рассчитывает, согласно фазам распределения газа, которые указаны в таблице. Обычно в этом случае нужно суммировать момент открывания, момент закрывания и прибавить 1 800. Все моменты указываются в градусах.
Теперь стоит разобраться с соотношением фаз распределения газа мощности и распредвала. В этом случае представим, что один распредвал будет А, другой – В. Известно, что оба этих вала имеют аналогичные формы впускных и выпускных клапанов, а также схожую продолжительность открывания клапанов, которая составляет 2 700 оборотов.
В данном разделе нашего сайта вы сможете найти статью троит двигатель: причины и методы устранения. Обычно такиераспредвалы называются конструкциями с одним профилем. Все же между этими распредвалами есть некоторые отличия.
Например, у вала А кулачки расположены так, что впускной открывается за 270 до верхней мертвой точки, а закрывается в 630 после нижней мертвой точки.
Что касается выпускного клапана вала А, то он открывается в 710 до нижней мертвой точки и закрывается за 190 после верхней мертвой точки. То есть, фазы газораспределения выглядят следующим образом: 27-63-71 – 19. Что касается вала В, то у него прослеживается другая картина: 23 o67 — 75 -15.
Вопрос: Как валы А и В могут повлиять на мощность двигателя? Ответ: вал А создаст дополнительную максимальную мощность. Все же стоит отметить, что двигатель будет иметь характеристики хуже, кроме того, у него будет прослеживаться более узкая кривая мощности по сравнению с валом В.
Сразу стоит отметить, что на такие показатели никак не влияет продолжительность открывания и закрывания клапанов, так как она, как мы отметили выше, одинакова.
На самом деле на такой результат влияют изменения в фазах распределения газа, то есть, в углах, находящихся между центрами кулачков в каждом распределительном вале.
Этот угол представляет собой угловое смещение, которое происходит между впускным и выпускным кулачками. Стоит отметить, что в этом случае данные будут указываться в градусах поворота распределительного вала, а не в градусах поворота коленчатого вала, которые указывались ранее.
Так, перекрытие клапанов зависит, главным образом, от угла. Например, в момент уменьшения угла между центрами клапанов впускной и выпускной клапаны будут перекрываться больше. Кроме того, в момент увеличения продолжительности открывания клапанов, их перекрытие тоже повышается.
Загрузка...
