Распредвал это: Распредвал | это… Что такое Распредвал?

Что такое распредвал и как он работает

Автомобилисты, которые предпочитают самостоятельно заниматься обслуживанием и ремонтом своего транспортного средства, наверняка хорошо знакомы с таким элементом как распределительный вал, или просто распредвал. Если кто-то не так тесно знаком с устройством машины, то стоит сказать, что распредвал находится непосредственно в силовой установке. При этом этот элемент играет важнейшую роль в работе двигателя. Когда описываются характеристики автомобиля, говорят про расход топлива, мощность, количество лошадиных сил и скорость. Но все эти параметры очень сильно зависят от работоспособности распределительного вала. Потому крайне важно знать, что это за узел, как он функционирует, и какие неисправности могут возникать.

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.

1. Кулачки. Основой детали выступает стержень, выполненный из металла. Но куда более важную роль играют нанизанные на стержень элементы, называемые кулачками. Если сделать поперечный разрез такого кулака, получится форма капли. Сколько в автомобиле клапанов, столько и кулачков предусматривается на валу. Каждый кулак отвечает за один клапан. При вращении сложная форма кулачка позволяет ему с помощью дополнительных механизмов (коромысло и толкатели) давить на клапан, тем самым открывать его. Это позволяет выполнить выпуск уже отработанных газов ли впустить свежую формую смеси топлива и воздуха. Открытие каждого клапана чётко синхронизируется с текущим положением цилиндровых поршней. На современных авто это реализуют с помощью цепных или ременных передач, которые соединяют коленчатый и распределительный валы.
2. Шейки. Кроме самих кулачков, в конструкции рассматриваемого вала также присутствуют опорные шейки. На них надеваются подшипники. Это своего рода посредники между распредвалом и местом его установки на двигатель. На современных ДВС выбирают наиболее близкое к клапанам расположение, то есть в ГБЦ.
3. Масляные каналы. Каждый распредвал обязательно имеет собственную смазочную систему. И переоценить её значимость крайне сложно, поскольку смазка препятствует износу трущихся элементов. Подвод масла осуществляется через специальное сквозное отверстие, имеющее выход на необходимых участках. Это выходы на кулачках и опорных подшипниках.

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.

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

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

Виды

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

• с нижним расположением;
• с верхним размещением.

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

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

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

Количество валов

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

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

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

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.

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:

• естественным износом элемента;
• низким давлением масла в смазочной системе;
• использованием низкокачественных масел;
• дефицитом масла в системе;
• нарушением температурного режима работы двигателя;
• механическими повреждениями.

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:

• механическая поломка компонентов;
• износ подшипников;
• износ кулачков;
• деформация вала.

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.

Что такое распредвал (распределительный вал) в автомобиле, как он устроен и как работает

Распределительный вал – это функциональный элемент топливной системы автомобиля, ответственный за правильное последовательное открывание и закрывание клапанов мотора. От правильности его функционирования зависят расход топлива, развиваемая мощность, стабильность его работы, другие ездовые характеристики. Давайте рассмотрим, что такое распредвал в автомобиле, в чём заключается его принцип действия и как неправильная работа сказывается на машине.

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.

Как устроен распредвал

Распредвалы в головке блока цилиндров.

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

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

Как работает распредвал

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

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

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

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.

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.

Источник

Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!

Ключевые теги: устройство автомобиля, распредвал, двигатель

Распределительный вал – конструкция, принцип работы, основные проблемы — Словарь автомеханика

Распределительный вал, в сокращенном варианте

распредвал – основная часть главного распределительного механизма или ГРМ, важный элемент автомобильного двигателя. Его задача заключается в синхронизации впускного и выпускного тактов работы ДВС.

фотогалерея:

---

Конструктивные особенности

Расположение данного механизма целиком зависит от конструкции ДВС, поскольку в некоторых моделях распредвал размещается внизу, в основании блока цилиндров, а в других – вверху, прямо в головке блока цилиндров. На данный момент оптимальным считается верхнее расположение распредвала, поскольку это существенно упрощает сервисный и ремонтный доступ к нему. Распредвал напрямую связан с коленвалом. Они соединяются между собой цепной или ременной передачей посредством обеспечения связи между шкивом на валу ГРМ и звездочкой на коленвале. Это необходимо потому, что приводится в движение распредвал именно коленвалом.

Устанавливается распределительный вал в подшипники, которые в свою очередь надежно закрепляются в блоке цилиндров. Осевой люфт детали не допускается за счет применения в конструкции фиксаторов. Ось любого распредвала имеет сквозной канал внутри, через который осуществляется смазка механизма. Сзади данное отверстие закрыто заглушкой.

Важными элементами являются кулачки распредвала. По количеству они соответствуют числу клапанов в цилиндрах. Именно эти детали выполняют основную функцию ГРМ – регулирование порядка работы цилиндров.

На каждый клапан приходится отдельный кулачок, открывающий его через нажим на толкатель. Освобождая толкатель, кулачок позволяет распрямиться пружине, возвращающей клапан в закрытое состояние. Устройство распределительного вала предполагает наличие двух кулачков для каждого цилиндра – по числу клапанов.

Устройство распределительного вала.

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

---

Принцип работы

Распределительный вал двигателя, располагаемый в блоке цилиндров, приводится в движение зубчатой или цепной передачей от коленвала.

Вращаясь, распредвал проворачивает располагающиеся на на нем кулачки, которые попеременно воздействуют на впускные и выпускные клапана цилиндров, обеспечивая их открывание-закрывание в определенном порядке, уникальном для каждой модели ДВС.

Рабочий цикл двигателя (поочередное движение каждого из клапанов цилиндров) осуществляется за 2 оборота коленвала. За это время распределительный вал должен выполнить только один оборот, поэтому его шестерня имеет вдвое больше зубьев.

В одном ДВС может быть больше одного распределительного вала. Их точное количество определяется конфигурацией двигателя. Наиболее распространенные бюджетные рядные моторы, имеющие по паре клапанов для каждого цилиндра, оборудуются только одним распредвалом. Для систем с двумя парами клапанов нужно использовать уже два распределительных вала. Например, силовые агрегаты с другим расположением цилиндров имеют или единственный распределительный вал, установленный в развале, или пару – для каждой головки блока отдельно.

---

Поломки распредвала

Существует довольно много причин, по которым в работу двигателя вплетается стук распредвала, что свидетельствует о появлении проблем с ним. Вот только наиболее типичные из них:

Распределительный вал требует должного ухода: замену сальников, подшипников и периодичной дефектовке.

1. износ кулачков, что ведет к появлению стука сразу только при запуске, а потом и все время работы двигателя;
2. износ подшипников;
3. механическая поломка одного из элементов вала;
4. проблемы с регулировкой подачи топлива, из-за чего возникает асинхронность взаимодействия распредвала и клапанов цилиндров;
5. деформация вала, ведущая к осевому биению;
6. некачественное моторное масло, изобилующее примесями;
7. отсутствие моторного масла.

По утверждениям специалистов при возникновении легкого стука распредвала автомобиль может ездить еще не один месяц, но это ведет к усиленному износу цилиндров и других деталей. Поэтому при обнаружении проблемы следует заняться ее устранением. Распредвал – разборный механизм, поэтому ремонт чаще всего осуществляется методом замены его всего или только некоторых элементов, например, подшипников.

Связанные термины

• Ремень ГРМ
• Головка блока цилиндров
• Коленвал

Основы распредвала

Webster’s Словарь определяет «распределительный вал» как «вал, несущий встроенные кулачки». Вебстер определяет «кулачок» как диск или цилиндр неправильной формы. таким образом, чтобы его вращательное движение давало части или частям, соприкасающимся с ней определенное колебательное или возвратно-поступательное движение. В двигателе внутреннего сгорания кулачковый вал приводит в действие впускной и выпускные клапаны, которые подают и удаляют воздушно-топливную смесь из камеры сгорания камера. В случае двигателя с верхним расположением клапанов (OHV), такого как показанный V-8. справа красный распределительный вал заставляет желтый подъемник совершать возвратно-поступательные движения вверх и вниз. Подъемник активирует синий коромысло, что приводит к срабатыванию зеленого клапана. и шток, чтобы открываться и закрываться возвратно-поступательным образом. Когда двигатель описывается как OHV (для верхнего клапана), это означает что клапаны расположены в верхней части камеры сгорания, что часть головки блока цилиндров. В более ранних конструкциях двигателей клапаны располагались в блоке цилиндров рядом с цилиндрами. Их называли боковыми клапанами. или двигатели с клапаном в головке (также известные как плоские головки) и уже не очень распространены. Иногда к описанию добавляется термин «кулачок в блоке», чтобы уточнить расположение кулачка в двигателе с верхним расположением клапанов. Это используется для дифференциации другая конфигурация распределительного вала — OHC — которая также имеет свои клапаны в крышка цилиндра. Если двигатель имеет обозначение OHC (верхний распределительный вал), он означает, что распределительный вал расположен в головке блока цилиндров. Если двигатель имеет два верхних распределительных вала, один для управления впускными клапанами, а другой для выхлоп, он называется двигателем DOHC (Double OverHead Camshaft). это принято, что обозначение OHC также означает, что двигатель имеет одинарную распределительный вал, но более формальным термином для него является SOHC (Single OverHead Camshaft). В двигателях с верхним расположением распредвала (OHC) распределительный вал установлен над клапаном. и шток, а выступ кулачка непосредственно приводит в действие шток, вызывая клапан открывается и закрывается в то время и со скоростью, определяемой «профилем» камера. Кулачки в двигателях с верхним расположением распредвала приводятся в движение зубчатым ремнем ГРМ. между распредвалом и коленвалом. Поток воздуха в камеру сгорания и из нее синхронизируется работу его клапанного механизма, состоящего из одного или нескольких распределительных валов, нажимайте толкающие механизмы, чтобы открыть подпружиненные клапаны, которые останутся нормально закрываются без срабатывания от распределительного вала. Каждый цилиндр четырехтактного двигатель будет иметь как минимум один впускной и один выпускной клапан. Распределительный вал вращается один раз за каждые два оборота двигателя или один раз за каждый четырехтактный цикл (помните, что один цикл занимает два оборота, чтобы полный). На этом стержне имеются кулачки или лопасти — яйцевидные утолщения, которые, поскольку их вращение концентрично валу, может выполнять функцию перемещения механизма, называемого кулачковым толкателем, вверх или вниз по его поверхности когда он вращается. Толкатель последовательно перемещает клапаны двигателя, пружину загружен, чтобы оставаться нормально закрытым, вверх и вниз, а также. Как правило, несмотря на перекрытие во время работы, клапаны будет следовать следующему циклу: Intake Stroke — выпускной клапан закрыт, впускной клапан открыт чтобы воздух попал в цилиндр. Такт сжатия — оба клапана закрыты, чтобы не было утечек воздуха из цилиндра, снижая давление. Power Stroke — оба клапана все еще закрыты, так что расширение воздух может полностью передать свою силу на поршень. Exhaust Stroke — впускной клапан закрыт, выпускной клапан открывается до выпускать выхлоп из цилиндра. Работа впускных и выпускных клапанов перекрывается ближе к концу такта выпуска, потому что впускной клапан фактически начинает открываться до поршень завершил свое перемещение в верхнюю часть цилиндра. Перекрытие предполагается воспользоваться эффектом очистки, при котором внезапный порыв воздушно-топливной смеси, внезапно поступающей в камеру сгорания сил больше выхлопных газов из него. Перекрытие впуска и выпуска ходы также делают двигатель работать более плавно. Фазы газораспределения — Последовательность открытия и закрытия клапана клапаны, перекрытие и подъем (насколько они открывают клапан) имеют большое влияние от работы двигателя на заданной скорости. Эти параметры контролируются по конструкции кулачка (т.е. — высота лепестков, угол, под которым они расположены на кулачковом валу), но до недавнего времени они фиксировались для данный двигатель работает на всех скоростях. В результате меняется КПД двигателя. и вывод с разной скоростью. Поздние модели автомобилей, в первую очередь Honda, теперь имеют переменную синхронизацию кулачка, которая пытается поддерживать оптимальный двигатель производительность и эффективность за счет компенсации различных фаз газораспределения требуется при различных оборотах двигателя и нагрузках. Еще одна недавняя разработка в конструкции клапанного механизма используется более одного впускного и/или выпускного клапана на цилиндр, потому что общее открытие доступно для одного и того же подъема клапана больше, что приводит к лучшему «дыханию» двигателя. Немного многоклапанные двигатели имеют по 3 клапана на цилиндр — один выпускной и два впускных (делает 12 клапанов на 4-цилиндровом двигателе). У других по 4 клапана на цилиндр. — по два каждого (что делает 16 клапанов на 4-х цилиндровом двигателе). у Тойоты есть даже выпустил 20-клапанный четырехцилиндровый двигатель с 3 впускными и 2 выпускными клапанов на цилиндр. Увеличение количества клапанов на цилиндр ограничено сложностью изготовления распределительных валов и толкателей для тех конструкции, повышенная ненадежность, вызванная введением стольких движущиеся части в двигателе и трудности, с которыми придется столкнуться сделать клапаны достаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузки двигателя, когда они становятся меньше по мере увеличения их количества. В автомобилях распределительный вал является внутренней частью двигателя, приводимой в движение. по коленчатому валу. В типичном двигателе внутреннего сгорания один и тот же поршень используемый при сжатии воздуха, поглощает энергию расширения и превращает его в в линейное движение. Когда он движется по цилиндру, он толкает через соединительную стержень, соединенный штифтами, с соответствующим кривошипом на коленчатом валу, который, подобно велосипеду, преобразует прямолинейное движение во вращательное. Отсюда в, легко использовать механическую энергию на маховике и коленчатом валу шкив (расположен сзади и спереди двигателя соответственно) для передачи к различным компонентам автомобиля, нуждающимся в этом — самое главное, к трансмиссии и трансмиссия, которые в конечном итоге преобразуют движение обратно в линейное при колеса и толкают машину вперед.

Как прочитать карту распредвала, чтобы понять характеристики распределительного вала не имеет смысла. Но так же, как и при изучении нового языка, если вы разбиваете каждый на более мелкие части, все становится легче понять.

Что такое карта синхронизации распределительного вала или карта кулачка?

Одной из областей путаницы, безусловно, является карта синхронизации распределительного вала. Все послепродажное обслуживание и производство 9Распредвалы 0055 используют ряд терминов и спецификаций для определения их рабочих характеристик. Это может показаться неясным и даже, возможно, сбивающим с толку, но на самом деле эти спецификации кулачка излагают простой способ точно определить, как конкретный распределительный вал будет работать в двигателе. Это жизненно важно, когда дело доходит до выбора правильного распределительного вала .

Распределительный вал называют «мозгом двигателя», поэтому давайте разберем каждую из этих характеристик, чтобы понять, как кулачок контролирует двигатель.

В качестве примера мы будем использовать карту синхронизации одного из распредвалов Summit Racing серии Pro LS , но те же самые числа и соотношения применимы к любому распредвалу любого производителя для любого четырехтактного двигателя.

Кулачковая карта распределительного вала серии Summit Racing Pro LS. (Изображение/Summit Racing)

Что делает распределительный вал?

Начнем с описания того, что делает распределительный вал. Распределительный вал — это устройство, используемое для преобразования вращательного движения в линейное движение (вверх и вниз). Это достигается за счет использования кулачкового толкателя или подъемника, который начинается с круглой части эксцентрика, которая называется базовой окружностью. Когда выступ кулачка поворачивается, а подъемник следует за подъемом эксцентрика, подъемник движется вверх, преобразуя это вращательное движение в движение вверх, связанное толкателем с коромыслом.

У Summit Racing есть удобный калькулятор фаз газораспределения , который поможет вам определить правильные характеристики распредвала для ваших потребностей в производительности.

Чтение карты кулачка: подъем кулачка

Это простое движение кулачка вверх можно измерить в дюймах (или миллиметрах) подъема кулачка. На приведенном выше образце кулачковой карты Summit Racing Pro LS первая строка называется Lift и подробно описана как подъем впускного или выпускного лепестка на распределительном валу. Обратите внимание, что в этом конкретном случае и впускные, и выпускные кулачки создают подъемную силу кулачков одинаковой величины: 0,321 дюйма. Вы часто будете видеть, где подъемная сила будет отличаться для впуска и выпуска.

Чтение карты кулачка: передаточное отношение коромысла (коэффициент коромысла)

В той же строке на этой карте кулачка подъем на клапане увеличился с 0,321 дюйма на выступе до 0,545 дюйма на клапане. Это достигается за счет передаточного числа коромысла. Обратите внимание, что карта называет это соотношение равным 1,7:1. Если мы умножим 0,321 х 1,7 = 0,545 дюйма . Это подъемная сила, которую двигатель увидит на клапанах.

Чтение карты камеры: продолжительность и объявленная продолжительность

Следующая спецификация, с которой мы будем иметь дело, это продолжительность. Это определяется как число градусов поворота коленчатого вала, которое отрабатывает каждый клапан сиденье. Все характеристики распределительного вала выражены в градусах поворота коленчатого вала. Градусы коленчатого вала используются, потому что это самый простой способ измерить эти точки на реальном двигателе. Имейте в виду, что распределительный вал поворачивается наполовину. скорость двигателя, потому что кулачковая шестерня в два раза больше коленчатого вала механизм. Это означает, что коленчатый вал должен провернуться дважды, чтобы кулачок повернулся на один раз. революция. Эта ориентация предназначена для всех четырехтактных двигателей.

Вы увидите, что этот кулачок Summit Racing предлагает продолжительность в двух различных спецификациях подъема толкателя: 0,006 дюйма и 0,050 дюйма. На заре разработки распределительных валов производитель определял начальное и конечное положения с точки зрения подъема толкателя. Некоторые компании используют 0,004 дюйма, а другие — 0,006 дюйма.

Возникла большая проблема, когда использование этих разных спецификаций затрудняло сравнение длительности видеокамер разных компаний. В 1960-х годах поздний Harvey Crane назвал 0,050-дюймовый подъем толкателя универсальным стандартом, который быстро был принят всеми производителями кулачков послепродажного обслуживания.

Спецификация 0,004 или 0,006 дюйма теперь называется объявленной продолжительностью. В примере с кулачком Summit Racing это количество оборотов коленчатого вала, которое начинается, когда толкатель находится на расстоянии 0,006 дюйма от окружности основания, и продолжается до тех пор, пока толкатель не окажется на расстоянии 0,006 дюйма от окружности основания на замыкающей стороне. Следующие два столбца в характеристиках длительности 0,006 дюйма указывают на точку открытия впускного лепестка: 30 градусов до верхней мертвой точки (BTDC) и 68 градусов после нижней мертвой точки (ABDC).

Это означает, что впускной клапан открывается на 30 градусов раньше, чем поршень достигает верхней точки своего хода. Учитывая, что между Top и Top 180 градусов Мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ), тогда кривошип повернется еще 68 градусов, прежде чем впускной клапан достигнет 0,006 дюйма от основания окружность доли. Если сложить эти три цифры вместе: 30 + 180 + 68 = 278. градусов. Это общее число градусов коленчатого вала, которое впускной клапан открыт.

Мы можем выполнить ту же математику для выпускной стороны, за исключением того, что выпускной клапан открывается на 76 градусов до нижней мертвой точки (ВМТ), поворачивается на 180 градусов между НМТ и ВМТ и закрывается на 26 градусов после верхней мертвой точки (ВМТ). Подсчет цифр дает нам: 76 + 180 + 26 = 282 градуса заявленной продолжительности.

Чтение карты кулачка: продолжительность при подъеме 0,050″

В следующей строке представлены технические характеристики этого кулачка в отрасли стандарт подъема толкателя на 0,050 дюйма. Так как коленвал будет меньше крутиться градусов между точкой подъема 0,050 дюйма как при открытии, так и при закрытии стороны, характеристики продолжительности будут меньше в градусах, чем рекламируемые характеристики. Это подкреплено фактическими спецификациями открытия впускного отверстия под углом 5 градусов. до ВМТ и закрытие 41 градус после НМТ. Длительность изменяется на 226 градусов на на впуске и 230 градусов на стороне выпуска.

На распределительных валах меньшей продолжительности, таких как этот конкретный кулачок, происходит интересное явление, которое стоит описать. Обратите внимание, что сторона закрытия выхлопной трубы при подъеме толкателя 0,050 дюйма выражается как минус один (-1) градус. Это означает, что точка измерения, обычно выражаемая в градусах ВМТ, действительно закрыта перед ВМТ. Во избежание путаницы в спецификации написано -1 градус. Это делает математику простой: 51 + 180 + (-1) = 230 градусов, как указано в правом столбце карты под заголовком «Продолжительность».

Чтение карты кулачка: центральная линия лепестка (Lobe CL)

Колонка непосредственно перед Duration на этой карте распредвала Summit Racing называется Lobe CL или Lobe Center Line. Это центральные линии впускных и выпускных кулачков, выраженные в градусах коленчатого вала. Осевая линия впуска расположена на 108 градусов после ВМТ, а центральная линия выпуска расположена на 116 градусов перед ВМТ. Осевая линия впуска часто используется в качестве основной точки для градуировки распределительного вала.

Чтение карты кулачка: угол разделения лепестков (LSA)

Еще одна важная характеристика распределительного вала — это то, что называется лепестком. Угол разделения (LSA). Это число степеней разделения коленчатого вала. между центральными линиями впускной и выпускной кулачков. На этой видео-карте вы см. LSA составляет 112 градусов. Эта цифра получается путем добавления центра впуска линия плюс центральная линия выхлопа и деление на два. В данном случае: 108 + 116 = 224 градуса / 2 = 112 градусов.

Чтение кулачковой карты: предварительный

Это поднимает интересный момент, который также поможет при выборе распределительного вала. Обратите внимание, что в нижнем правом углу карты кулачка указано, что Summit Racing определяет этот кулачок как +4 Advance. Это означает, что когда этот распределительный вал был обработан, спецификации требовали смещения впускного лепестка на четыре градуса. Это часто выполняется на уличных распределительных валах, чтобы улучшить характеристики на низких скоростях.

Все это стоит отметить, так как лучше всего знать, что кулачковая шлифовальная машина уже продвинула распределительный вал за вас, поэтому нет необходимости в дополнительных продвигать. Давайте посмотрим, как это происходит. Если центральная линия впуска и лепесток угол разделения одинаков, тогда кулачок не будет отшлифован передовой. Таким образом, в этом случае, если осевая линия впуска составляла 112 градусов, а LSA был также 112 градусов, то кулачок не будет отшлифован. Делать математической работы, это также будет означать, что центральная линия выхлопного патрубка будет также должно быть 112. Получается 112 + 112 = 224/2 = 112 градусов.

В качестве другого примера, если LSA составлял 114 градусов, а центральная линия впуска составляла 110 градусов, это означало бы, что кулачок был отшлифован на 4 градуса вперед, а центральная линия выпускного патрубка тогда составляла бы 118 градусов: (110 + 118 = 228 / 2 = 114 градусов LSA).

Чтение карты кулачка: механическая защелка клапана

Одна спецификация, не описанная в этой карте кулачка, относится к спецификации, называемой механической зазором клапана. Это зазор между коромыслом и наконечником клапана, измеренный набором щупов, когда двигатель прогрет до полной рабочей температуры. Механический зазор необходимо измерять, когда выступ кулачка находится на базовой окружности.

***

Мы довольно быстро прошлись по этой карте камеры, так что вы можете хотим пересмотреть то, что мы установили, пока цифры не обретут смысл. Как только вы довольны цифрами и их отношением к характеристикам двигателя, вы обнаружите, что каждая видео-карта является источником значительного количества полезных Информация.

Это вид в разрезе типичного кулачка кулачка. Базовая окружность определяется как нижняя неэкцентричная часть лепестка (1). Когда кулачок вращается по часовой стрелке, открытая часть кулачка будет толкать подъемник (соприкасающийся с кулачком) вверх. Величина подъема лепестка представляет собой разницу между расстоянием ниже центральной линии и выше. Например, если расстояние от центральной линии до базовой окружности составляет 0,500 дюйма, а расстояние от центральной линии до пика лепестка составляет 0,850 дюйма, то подъемная сила лепестка составляет 0,850–0,500 = 0,350 дюйма. (Изображение/Джефф Смит) Независимо от того, является ли кулачок плоским толкателем или роликом, карты синхронизации кулачка предоставят всю важную информацию. Хотя фактические характеристики могут измениться, такие соотношения, как подъем клапана, продолжительность, центральная линия впуска и угол разделения кулачков, остаются неизменными от плоского толкателя до механического ролика. (Изображение/Джефф Смит) Выбор распределительного вала может быть непростой задачей и выходит за рамки этой истории, но большинство семейств распределительных валов переходят от относительно коротких кулачков, которые хорошо работают на улице, к кулачкам длительного действия, которые нацелены на создание мощности на более высоком двигателе. скорости в жертву низкоскоростному крутящему моменту. Понимание того, что означают все цифры, очень поможет в выборе правильной камеры для вашего приложения. (Изображение/Summit Racing)Большая часть информации с карты кулачка используется для проверки правильности установки кулачка в двигатель. Легко не совместить метки на кулачке и кривошипе, что может привести к ухудшению работы двигателя или полному повреждению двигателя из-за столкновения поршня с клапаном. Всегда целесообразно проверить установку, выровняв кулачок. (Изображение/Джефф Смит) Важной частью уравнения подъема клапана является передаточное отношение коромысла. Это не соответствует между различными семействами двигателей. Соотношение запасов для мелкоблочного Chevy составляет 1,5: 1, но для LS и крупноблочных Chevy соотношение составляет 1,7: 1, как и для мелкоблочного Ford. Коромысел вторичного рынка тоже повсюду, поэтому важно знать соотношение коромысла. (Изображение/Джефф Смит)

8 ОБЩИЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ВАЛОВ И КАК ОНИ МОГУТ ПОВЛИЯТЬ НА ВАШ АВТОМОБИЛЬ

На прошлой неделе мы опубликовали наше руководство по распредвалам для автомобилей с высокими эксплуатационными характеристиками. Это было довольно тяжело и довольно глубоко, особенно для новичков в мире автомобильного тюнинга.

Итак, на этой неделе мы решили опубликовать краткое руководство по общепринятой терминологии автомобильных распределительных валов и тому, как они могут повлиять на ваш автомобиль.

1. ПОДЪЕМ РАСПРЕДВАЛА
Подъем описывает (обычно в миллиметрах), насколько далеко открываются клапаны – чем выше подъем, тем выше должны быть кулачки распределительного вала для достижения этого. Большая подъемная сила дает больший поток, который, в свою очередь, обычно дает большую мощность и лишь с очень незначительными негативными последствиями для производительности в другом диапазоне оборотов.

К сожалению, существуют ограничения по подъему из-за надежности и общей конструкции двигателя. Невероятно высокая подъемная сила без большой продолжительности означала бы, что лепестки кулачков были бы почти вертикальными, и это создало бы огромную нагрузку на кулачки и весь клапанный механизм. Вам нужно либо серьезно усилить свой клапанный механизм, чтобы справиться с этим, либо сохранить разумный угол наклона лепестков, ограничив подъемную силу или одновременно увеличив продолжительность, что также влияет на диапазон мощности.

Форма лепестков — не единственная проблема, так как подъемная сила также ограничена длиной стержней клапанов и тем, насколько далеко клапаны могут выступать в камеру сгорания, прежде чем они столкнутся с поршнями, стенками цилиндров или даже с каждым Другой!

2. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВАЛА
Продолжительность — это то, как долго клапан открыт, и это определяется шириной кулачка кулачка, выраженной в градусах. Однако продолжительность не описывает, как долго он полностью открыт. Это может означать либо расстояние, на которое клапан вообще поднимается от своего седла, либо, в некоторых случаях, как долго он поднимается на определенную величину, часто на 1 мм или 0,050 дюйма.

Этот второй показатель длительности гораздо полезнее, потому что ниже этого значения поток, проходящий через клапаны, в любом случае не оказывает заметного влияния на производительность. Дополнительная продолжительность увеличивает поток в двигатель и из него, что обычно дает дополнительную пиковую мощность, часто в большей степени, чем увеличение подъемной силы. В отличие от подъемной силы, это обычно также влияет на диапазон мощности автомобиля. В целом, чем дольше работают кулачки, тем меньше создается низкая мощность и тем выше мощность высокого уровня.

Это может быть чрезвычайно сложным вопросом, так как даже если распредвал сам по себе обеспечивает огромные потенциальные характеристики на высоких оборотах, любая другая часть, которая ограничивает автомобиль в этой точке диапазона оборотов, может привести к тому, что автомобиль потеряет мощность на низких оборотах без особого прибавления. дополнительная мощность наверху. Это чаще всего встречается с двигателями с турбонаддувом, где турбокомпрессор недостаточно велик, чтобы использовать увеличенный поток, который обеспечивают более длительные кулачки, что приводит к потерям прямо во всем диапазоне оборотов. Увеличение продолжительности также увеличит (или вызовет, если его нет в стандартной комплектации) перекрытие, но мы рассмотрим это в отдельном разделе.

3. ФАЗЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВАЛА
Синхронизация фаз газораспределения в основном происходит, когда клапаны открываются и закрываются по сравнению с положением поршня. Помимо необходимости соблюдения определенных параметров, чтобы автомобиль работал — или, по крайней мере, работал без столкновения клапанов с другими частями двигателя — момент в цикле сгорания, когда клапаны начинают открываться или закрываться, оказывает большое влияние на производительность и диапазон мощности.

Синхронизация кулачка может использоваться для увеличения или уменьшения перекрытия, чтобы влиять на мощность, и, как мы поговорим в отдельном разделе, с использованием регулируемых кулачковых шкивов, синхронизация кулачка может быть изменена экспертом, поскольку автомобиль настроен на получение максимальные выигрыши.

4. РЕГУЛИРУЕМЫЕ ШКИВЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ВАЛОВ
Чтобы настроить синхронизацию кулачков двигателя для достижения максимальной производительности при настройке двигателя на динамометрическом стенде или на катке, вам необходимо установить регулируемые шкивы распределительных валов. Это позволяет вам открутить несколько болтов и опережать или замедлять синхронизацию каждого кулачка без необходимости снимать камремет. Поскольку все двигатели и их характеристики различаются, это идеальный способ сделать готовый кулачок идеально подходящим для вашего приложения.

5. ПЕРЕКРЫТИЕ
Это когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно, что может иметь как положительное, так и отрицательное влияние на характеристики автомобиля, в зависимости от степени перекрытия и применения, в котором он используется. Большинство двигателей имеют некоторое перекрытие, поскольку стандарт, и это может быть полезно для производительности, поскольку выхлопные газы, выходящие из двигателя, могут всасывать больше впускного воздуха, но, как и во всех других вариантах, если вы слишком переусердствуете со спецификацией вашего двигателя, это может повредить производительности, а не улучшить ее.

Большое количество перекрытий может быть особенно вредным для двигателей с наддувом из-за того, что сжатый воздух выдувается прямо из выхлопной трубы до того, как он сгорит, а на некоторых двигателях с турбонаддувом ситуация может быть аналогичной, в зависимости от спецификации двигателя и ожидаемых результатов. двигателя. Сказав это, также верно, что некоторые характеристики турбодвигателя могут выиграть от увеличения перекрытия. Это сложная тема!

6. ПРУЖИНЫ КЛАПАНОВ
При замене кулачков часто возникает необходимость обновить и пружины клапанов. Это элементы, которые заставляют ваши клапаны закрываться, как только кулачок кулачка позволяет им это сделать. Кулачки с более высоким подъемом могут открываться слишком далеко, чтобы с ними справились стандартные пружины, а многим более диким кулачкам нужны более сильные пружины, чтобы заставить клапаны закрываться достаточно быстро, чтобы избежать столкновения с чем-либо.

Еще одна причина более сильных пружин клапанов заключается в том, что высокое давление наддува или противодавления может фактически преодолеть давление пружины, в результате чего они не закрываются должным образом. Это называется поплавком клапана и может либо серьезно ограничить мощность двигателя, либо фактически привести к столкновению клапанов с поднимающимся поршнем.

7. НЕРАВНЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ВАЛЫ
Распределительные валы обычно имеют одинаковую подъемную силу и продолжительность как на стороне впуска, так и на стороне выпуска, но это не всегда означает, что это лучший способ сделать это. На автомобилях с турбонаддувом, особенно с меньшими турбинами, работающими с высоким наддувом, выпускной кулачок с меньшей продолжительностью действия по сравнению с впускным кулачком полезен, потому что противодавление до турбонаддува заставляет выхлопные газы с трудом покидать двигатель, если вы оставляете клапаны открытыми слишком долго. , что приведет к снижению производительности.

8. ОБЛАСТЬ ПОД КРИВОЙ
Иногда вы слышите фразу «Площадь под кривой», и это относится к кривым мощности и крутящего момента на катящейся дороге двигателя или показаниям динамометрического стенда.