Распределительный вал — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 31 марта 2016; проверки требуют 13 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 31 марта 2016; проверки требуют 13 правок.
Распределительный вал (или распредвал) — вал двигателя внутреннего сгорания, управляющий открытием и закрытием клапанов двигателя. Основная деталь газораспределительного механизма (ГРМ), служащего для синхронизации тактов работы двигателя и впуска-выпуска топливной смеси/воздуха и отработанных газов.
В современных автомобильных двигателях, как правило, расположен в верхней части головки блока цилиндров и соединён со шкивом или зубчатой звёздочкой коленвала ремнём или цепью ГРМ соответственно, и вращается с вдвое меньшей частотой, чем последний (на 4-тактных двигателях). Составной частью распредвала являются его кулачки, количество которых традиционно соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Таким образом, каждому клапану соответствует индивидуальный кулачок, который и открывает клапан, набегая на рычаг толкателя клапана. Когда кулачок «сбегает» с рычага, клапан закрывается под действием мощной
возвратной пружины.
По расположению относительно блока цилиндров двигателя, распредвалы делятся на нижние и верхние:
Нижние расположены в самом блоке и в английской литературе обозначаются как «Cam-in-Block», могут управлять клапанами как с боковым, так и верхним расположением. Применялись широко в прошлом, а также и поныне для ряда тихоходных двигателей, либо там где требуется малая высота мотора.
Верхнее расположение распредвала достигается его размещением в головке блока цилиндров, и в английской терминологии обозначается как «OHC» или «Cam-in-Head». Позволяет создавать моторы с высокими рабочими оборотами и мощностью. Двигатели с единственным верхним распредвалом на головку блока цилиндров в английской терминологии обозначаются «SOHC», с двумя распредвалами — «DOHC». Часть двигателей вовсе лишена распредвала в механизме ГРМ (поршневой либо золотниковое газораспределение). Ниже описаны варианты верхнего расположения распредвала:
Двигатели с рядной конфигурацией цилиндров и 2 клапанами на цилиндр обычно имеют один распределительный вал, с 3 клапанами (как правило 2 впускных и один выпускной) — также один распредвал, с 4 клапанами — как один, так и два распредвала, хотя преобладают решения с двумя валами. V-образные и оппозитные двигатели — либо один распредвал в развале блока, либо два — по одному на каждую головку блока.
Использование одного распредвала упрощает конструкцию, удешевляет её, делает компактнее и дешевле в обслуживании. Применяется как правило в бюджетных моторах, либо там где использование двух распредвалов нерационально или технически затруднено.
Использование двух распредвалов позволяет проще организовать привод 4-х клапанов на цилиндр (это необходимо для увеличения наполнения цилиндров), уменьшить инерционные нагрузки в ГРМ, легко организовать сдвиг фаз газораспределения. Это один из обязательных пунктов в увеличении мощности и эффективности мотора. Современные двигатели всё чаще имеют системы регулировки фаз газораспределения, то есть механизмы, которые позволяют проворачивать распредвал относительно приводной звездочки, тем самым изменяя момент открытия и закрытия (фазу) клапанов, и тем самым увеличить наполнение цилиндров. Также применяются системы изменения хода клапанов, имеющие большее количество кулачков распредвала, чем самих клапанов.
что это и зачем он нужен?
Распределительный вал является ключевым функциональным элементом газораспределительного механизма автомобильного двигателя. Принцип работы распредвала заключается в механическом воздействии на клапаны цилиндров в строго определенные моменты времени, тем самым обеспечивая синхронность работы элементов топливной системы, системы зажигания и кривошипно-шатунного механизма. Поэтому малейшее отклонение в работе распредвала от оптимального может стать причиной изменения характеристик двигателя, таких как отдаваемая мощность, расход топлива и привести к снижению ресурса других элементов.
Зачем нужен распределительный вал
Рабочий цикл автомобильного двигателя включает в себя четыре такта, связанных с движением поршня между верхней и нижней мертвыми точками. Последовательность тактов следующая: впуск — сжатие — рабочий ход — выпуск. Исходя из обозначения тактов несложно догадаться, что во время впуска должен быть открыт впускной клапан, осуществляя подачу топливно-воздушной смеси в цилиндр. Такты сжатия и рабочего хода предполагают полную герметичность полости цилиндра для наиболее эффективного преобразования энергии взрыва в поступательное движение поршня. А выпуск сопровождается открытием выпускного клапана для освобождения цилиндра от отработавших газов.
Периоды времени, на протяжении которых впускные и выпускные клапаны цилиндра остаются открытыми, получили название фаз газораспределения, измеряемых в градусах угла поворота коленчатого вала. Следует отметить, что фазы газораспределения, наложенные на рабочий цикл, совершенно не обязаны совпадать с одноименными тактами. Для обеспечения лучшей наполняемости цилиндра топливной смесью и его освобождения от отработанных газов требуется упреждающее открытие или запаздывающее закрытие клапана. А при увеличении частоты оборотов двигателя оптимальным будет перекрытие клапанов — то есть одновременное открытие выпускного и впускного клапана для улучшения продувки цилиндра.
Управление фазами газораспределения и является основной задачей распредвала. Благодаря своим конструктивным особенностям и жесткой связи с коленвалом, распредвал позволяет с высокой точностью регулировать положение клапанов во время работы двигателя. А благодаря некоторым конструкторским решениям в небольших пределах изменять фазы газораспределения, реагируя на условия работы.
Конструкция
Распредвалы изготавливаются методом литья из чугуна или штамповки из стали и представляют собой комбинацию из следующих функциональных элементов:
- опорные шейки;
- кулачки.
Опорные шейки служат для установки распредвала в корпус двигателя и работают в паре с подшипниками скольжения, функцию которых могут выполнять вкладыши или втулки, изготовленные из антифрикционных сплавов.
Основными рабочими элементами являются кулачки, которые непосредственно взаимодействуют с приводом клапана, выполненного в виде толкателя или гидрокомпенсатора. От профиля кулачка зависит время, скорость, а также высота подъема клапана.
Для обеспечения смазкой трущихся деталей, а также для создания масляного клина в парах скольжения, внутри распредвала выполняется полость, называемая масляным каналом. Через отверстия в кулачках масло поступает из полости, обеспечивая смазкой и сами кулачки и элементы привода клапана.
Поскольку фазы газораспределения связаны с рабочими тактами, привод распредвала производится непосредственно от коленчатого вала двигателя с использованием зубчатой, цепной или ременной передачи. Передаточное число выбирается таким образом, чтобы на два оборота коленвала приходился один оборот распредвала. Синхронизация обеспечивается на этапе сборки путем выставления приводных шестерен коленчатого и распределительного валов согласно меткам на блоке двигателя.
Устройство и конструкция
- нижнее;
- среднее;
- верхнее.
От того, где находится распредвал, зависит устройство и состав всего газораспределительного механизма. Однако, чем дальше распредвал располагается от клапанов, тем больше деталей используется для их привода, тем самым увеличивая общую инерционность системы. Поэтому в современных двигателях используется верхнее расположение распредвала, что обеспечивает снижение масс и увеличение жесткости всей конструкции.
Отличаются двигатели и по количеству распредвалов. Так при использовании одной пары клапанов на цилиндр достаточно одного вала в ГБЦ рядного двигателя или в развале V-образного двигателя. Тогда как использование двух пар клапанов уже предполагает установку двух распредвалов в рядном или четырех в V-образном двигателе.
Основные неисправности
Технология производства распредвалов ориентирована на весь срок службы автомобиля, и выход его из строя явление достаточно редкое. Более того симптомы, свидетельствующие о повреждении распредвала, зачастую перекликаются с неисправностями других систем двигателя. А поскольку даже визуальная оценка его состояния требует финансовых затрат, следует предварительно убедится в корректной работе топливной системы и системы зажигания.
Читайте также: Зачем и как часто нужно менять ремень ГРМ?
К основным дефектам распредвала помимо полного разрушения следует отнести износ его рабочих элементов. Несмотря на закалку кулачков и опорных шеек их поверхности могут со временем изнашиваться в результате повышенных нагрузок или масляного голодания, вызванного неисправностями системы смазки двигателя. В этом случае возникают поперечные люфты, изменяется форма кулачков, что, в свою очередь, влияет на изменение фаз газораспределения и появление стуков из под клапанной крышки. Сокращение фаз газораспределения и уменьшение высоты подъема клапанов негативным образом сказывается на мощности двигателя.
Ремонт распредвала крайне трудоемок и экономически нецелесообразен, поскольку предполагает наплавление отсутствующего металла для восстановления формы кулачков с последующей его закалкой. Поэтому поврежденную деталь просто меняют на новую.
Однако, помимо износа распредвала существует ряд проблем, сопутствующих его работе и поддающихся ремонту. К ним можно отнести:
- течь масла через сальник распредвала;
- износ вкладышей;
- смещение шестерни привода относительно метки в результате вытягивания цепи или повреждения ремня ГРМ.
Обнаружить течь масла можно при визуальном осмотре, об износе вкладышей может свидетельствовать стук в районе распредвала, а о перескакивании ремня ГРМ следует подумать при появлении выстрелов во впускной коллектор. Любая из этих неисправностей должна быть устранена в кратчайшие сроки, поскольку дальнейшая эксплуатация двигателя может привести к серьезным повреждениям и, как следствие, внушительным финансовым вложениям.
Перспективы развития
Несмотря на элегантность и простоту решения задачи управления газораспределительным механизмом, предложенную инженерами еще полторы сотни лет назад, дальнейшее развитие двигателей внутреннего сгорания наталкивается на серьезные ограничения. Дело в том, что распредвал, являясь элементом механической системы не обеспечивает должной гибкости регулирования. Жестко заданные фазы газораспределения подбираются опытным путем на заводе-изготовителе и являются неким компромиссным вариантом, рассчитанным на усредненный режим работы двигателя.
Читайте также: Как притереть клапана в домашних условиях
На деле, в различных условиях работы двигателя оптимальными являются разные алгоритмы управления клапанами. Так, в режиме холостого хода узкие фазы более приемлемы, а при увеличении оборотов фазам следует расширяться, входя в перекрытие. Высота подъема клапана также ограничена высотой кулачка и влечет за собой использование «костыля» в виде дроссельной заслонки.
Крупные производители постоянно разрабатывают и патентуют различные системы, позволяющие адаптировать работу ГРМ к внешним условиям. В большинстве своем такие доработки касаются совершенствования формы распредвала и систем его привода. Однако, наиболее вероятным является полный отказ от распредвала и возложение функции управления клапанами на независимые системы линейного перемещения, управляемые электронным блоком управления. Один из опытных образцов такого двигателя был установлен на серийный автомобиль Saab, продемонстрировав увеличение мощности с одновременных снижением расхода топлива.
Понравилась статья? Поделитесь в соц. сетях:
Спортивный распредвал. Что это такое и для чего нужен?
Установка спортивного распредвала — один из видов тюнинга двигателя. Расскажем что такое валы «верховые» и «низовые», а также для чего нужны.
Для чего нужен?
Распределительный вал — механический «мозг» двигателя, который формирует характер работы мотора. Причина замены стандартного вала на спортивный та же, что других деталей. Штатная деталь слишком усредненная, разработана в соответствии с запросами максимального количества потребителей. Основной характеристикой двигателя считают его мощность. В действительности влияние на характер автомобиля оказывают не только максимальная мощность, но и крутящий момент. Ведь наибольшую мощность можно реализовать только при определенных оборотах, близких к максимальным. «Горячему» водителю нужен приемистый двигатель, который при трогании с места и разгоне, не напрягаясь «идет» за педалью газа. Это обеспечивает крутящий момент, если он достаточно большой и постоянный на низких и средних оборотах.Стандартные двигатели с точки зрения гонщиков имеют существенный недостаток — отсутствие тяги на низких оборотах вращения коленвала.
Гоночный распредвал обеспечивает оптимальную подачу смеси в цилиндр путем увеличения высоты подъема клапанов. Тюнинговые кулачки отличаются плавностью профиля, что обеспечивает надежную работу механизма газораспределения. Особенностью спортивных валов является то, что их применение отодвигает границу детонации (стук пальцев), в особенности на малых оборотах.
Что такое валы верховые и низовые?
Существуют различные спортивные распредвалы, предназначенные для разных целей:- низовой моментный вал для городской езды;
- универсальный вал «город — трасса»;
- верховой вал «трасса».
При подборе вала стараются изменить кривую крутящего момента или мощности в диапазоне рабочих режимов двигателя в зависимости от стиля вождения и пожеланий владельца. Максимальные значения смещают в область низких оборотов — тогда вал называют «низовым», если в область высоких оборотов — «верховым».
Если хотим увеличить эффективность в заданных оборотах, придется жертвовать другими параметрами. Так, «низовые» валы проигрывают в зоне высоких оборотов, а «верховые» — на холостом ходу и при низких оборотах. Отвечает за изменения профиль кулачка. Для увеличения тяги на «низах» его делают более широким и плавным, если требуется мощность на «верхах» — более узким и острым.
Соответственно, если готовите машину к драг-рейсингу, стоит установить вал «низы—середина». Если не устраивает «тупизна» автомобиля на трассе — «верховой».
После установки спортивного распредвала надо отрегулировать клапаны с помощью разрезной шестерни. Если выставить распредвал на «опережение», то впускной клапан будет подниматься больше, чем выпускной, — это даст прирост мощности на высоких оборотах. Установка на «запаздывание» обеспечит больший подъем выпускного клапана, чем впускного, и увеличение тяги в области низких оборотов.
Спортивные валы — это полноценный тюнинг двигателя. Они находят поклонников не только среди любителей езды «погорячей», но и среди обычных автолюбителей.
СПОРТИВНЫЙ РАСПРЕДВАЛ. ДЛЯ ЧЕГО НУЖЕН? — e-fee.ru
СПОРТИВНЫЙ РАСПРЕДВАЛ. ДЛЯ ЧЕГО НУЖЕН?Установка спортивного распредвала — один из видов тюнинга двигателя. Расскажем что такое валы «верховые» и «низовые», а также для чего нужен спортивный распредвал.
ДЛЯ ЧЕГО НУЖЕН СПОРТИВНЫЙ РАСПРЕДВАЛ?
Распределительный вал — это механический «мозг» двигателя, который формирует характер работы мотора. Причина замены стандартного вала на спортивный та же, что и других деталей. Штатная деталь слишком усредненная, разработана в соответствии с запросами максимального количества потребителей.
Основной характеристикой двигателя считают его мощность. В действительности влияние на характер автомобиля оказывают не только максимальная мощность, но и крутящий момент. Ведь наибольшую мощность можно реализовать только при определенных оборотах, близких к максимальным. «Горячему» водителю нужен приемистый двигатель, который при трогании с места и разгоне, не напрягаясь «идет» за педалью газа. Это обеспечивает крутящий момент, если он достаточно большой и постоянный на низких и средних оборотах.
Стандартные двигатели с точки зрения гонщиков имеют существенный недостаток — отсутствие тяги на низких оборотах вращения коленвала.
Спортивный распредвал обеспечивает оптимальную подачу смеси в цилиндр путем увеличения высоты подъема клапанов. Тюнинговые кулачки отличаются плавностью профиля, что обеспечивает надежную работу механизма газораспределения. Особенностью спортивных валов является то, что их применение отодвигает границу детонации (стук пальцев), в особенности на малых оборотах.
ЧТО ТАКОЕ ВАЛЫ ВЕРХОВЫЕ И НИЗОВЫЕ?
Существуют различные спортивные распредвалы, предназначенные для разных целей:
• низовой моментный вал для городской езды;
• универсальный вал «город — трасса»;
• верховой вал «трасса».
Выбирая для двигателя распредвал с меньшим подъемом клапанов, мы в наибольшей степени реализуем положительный эффект на низких оборотах вращения коленвала. Распредвал с большим подъемом кулачков позволяет повысить мощность на высоких частотах.
При подборе вала стараются изменить кривую крутящего момента или мощности в диапазоне рабочих режимов двигателя в зависимости от стиля вождения и пожеланий владельца.Максимальные значения смещают в область низких оборотов — тогда вал называют «низовым», если в область высоких оборотов — «верховым».
Если хотим увеличить эффективность в заданных оборотах, придется жертвовать другими параметрами. Так, «низовые» валы проигрывают в зоне высоких оборотов, а «верховые» — на холостом ходу и при низких оборотах. Отвечает за изменения профиль кулачка. Для увеличения тяги на «низах» его делают более широким и плавным, если требуется мощность на «верхах» — более узким и острым.
Соответственно, если готовите машину к «драг-рейсингу», стоит установить вал «низы—середина». Если не устраивает «тупизна» автомобиля на трассе — «верховой».
После установки спортивного распредвала надо отрегулировать клапаны с помощью разрезной шестерни. Если выставить распредвал на «опережение», то впускной клапан будет подниматься больше, чем выпускной, — это даст прирост мощности на высоких оборотах. Установка распредвала на «запаздывание» обеспечит больший подъем выпускного клапана, чем впускного, и увеличение тяги в области низких оборотов.
Чтобы ни говорили про спортивные валы — это полноценный тюнинг двигателя. Они находят поклонников не только среди любителей езды «погорячей», но и среди обычных автолюбителей.
Спортивный распредвал (тюнинг): какой выбрать? » АвтоНоватор
Один из основных показателей, на которые обращаются внимание при выборе автомобиля – это мощность двигателя. Соответственно, на мощность двигателя влияет ГРМ (газораспределительный механизм). Вернее, его основная деталь – распредвал.
Какие, и для чего существуют распредвалы
И никогда бы речь не шла о том, как подобрать распредвал, если бы все водители ограничивались тем, что имеют на авто с конвейера – двигатель стандартной комплектации со стандартными показателями мощности.
Но, водители ведь тоже люди, а значит, каждый из нас имеет свой характер, и хочет двигаться на автомобиле, в соответствие с основными чертами своего характера. Кто-то спокойно и без лишней суеты на дороге. А кому-то подавай драйв, резкий уход вперед на светофоре, ветер в лицо на трассе.
Собственно, отсюда и возникает необходимость в тюнинге двигателя, одним из основных факторов которого является замена штатного на спортивный распредвал. И очень часто «горячие» парни задают вопрос о том, как выбрать распредвал из массы предложений на сегодняшнем рынке запасных деталей для ремонта и тюнинга авто.
И если машины импортного производства обладают достаточно мощными двигателями, то на просторах нашей страны чаще всего ищут спортивный распредвал на классику. Даже порой и не для особого драйва, а для улучшения характеристик двигателя.
Ведь замена распредвала, по сути своей формирует характер работы вашего двигателя, определяя скорость подъёма и продолжительность открытия клапанов.
Как правило, распредвал расположен в верхней части головки блока цилиндров. Это сегодня. Ранее на двигателях применялся, так называемый, низовой распредвал. Количество распредвалов зависит от количества цилиндров двигателя и рядности цилиндров двигателя.
Почему возникает такой спрос на спорт распредвал? Ответ прост. Они обеспечивают наиболее оптимальную подачу заряда воздушно-топливной смеси в цилиндры, за счет увеличения высоты подъёма клапанов.
Плавность профиля кулачков у тюнинг распредвала обеспечивает наиболее надёжную работу ГРМ. Кроме того, у спортивного распредвала есть характерная особенность – он увеличивает границу детонации. Т.е это движение без характерного «стука пальцев», так знакомого водителям классических отечественных моделей авто.
Типы спортивных распредвалов
Тюнинговые распредвалы, предлагаемые сегодня потребителю, предназначены для движения авто в разных дорожных условиях. Выбирая распредвал для своего авто, вы должны понимать, для чего он вам нужен, именно такой.
- низовой распредвал для городского цикла. Меняет кривую крутящего момента в пользу низких оборотов;
- распредвал низ – середина (город-трасса). Рекомендуется для участия в «дрэге»;
- верховой распредвал – для трассы. С ним в жертву принесены низкие обороты.
Разность параметров и характеристик распредвалов достигается за счет изменения формы профиля кулачков. Широкие и плавные для низовых, узкие и более заострённые для верховых.
После установки тюнингового распредвала, требуется проводить регулировку клапанов. Уж как вы их будете выставлять: на опережение или запаздывание, это зависит от того, чего вы ждёте от своего авто.
Ясно одно. Спортивные распредвалы, установленные на «классические» автомобили – это уже отличный тюнинг двигателя. И, самое главное, не обязательно для каких-либо экстремальных действий. Обычные водители с обычным, нормальным стилем вождения, остаются очень довольны изменениями характеристик двигателя, после замены распредвала.
Распредвалы от отечественных брендов
Кто, как ни мы, знаем, что требуется нашим Нивам, Жигулям, Ладам и Калинам. И неудивительно, что наиболее ходовыми и актуальными являются распредвалы от отечественных производителей.
Их можно оценивать по-разному, можно выискивать недостатки и преимущества. Но… у кого их нет? Поэтому для информации, мы постараемся, коротко осветить наиболее характерные бренды отечественных тюнинговых распредвалов.
Распредвал Нуждин или распредвал Колобок. Выпускаются для разных модификаций классических ВАЗовских двигателей. Установка этих распредвалов, по рекомендации производителя, требует замены верхних тарелок пружин клапанов, заменяя их специально доработанными. Позволяют снижать износ частей ГРМ и расход топлива.
Выпускаемый Опытным Конструкторским Бюро ОКБ Динамика распредвал, идеально подходит для серийных двигателей в режиме среднего и верхнего диапазона. Наибольший эффект пр установке данного типа распредвалов достигается при установке на доработанные серийные двигатели. Увеличение мощности, естественно зависит от типа распредвала.
Распредвалы Мастер Мотор взаимозаменяемы с серийными распредвалами на отечественных авто. Компания выпускает различные типы распредвалов с разными техническими характеристиками. Качество продукции на рынке запасных деталей, оценивается экспертами на твердую отличную оценку.
Любой, представленный брендом Стольников, распредвал в зависимости от типа, устанавливается аналогично штатным распредвалам. В некоторых моделях требуется настройка перекрытия, в некоторых нет. Предназначены для двигателей всей линейки объемов. Некоторые типы распредвала требуют доработки головки блока цилиндров.
Распредвалы СТИ (производство Тольятти) позиционированы, как спортивные, тюнинговые. Предназначаются для форсировки двигателей. При изготовлении распредвала СТИ использует свою методику проектирования кулачка.
Распредвал Тайга применяется для тюнинга двигателя и спортивного стиля. Комплекты идут в развесованом виде. Его называют «резвый» распредвал. Особенно для классических моделей Жигули-ВАЗ. Данный распредвал создан с целью увеличения тяговых характеристик двигателя 1,7. В нем изменены: фаза газораспределения и увеличена высота кулачков впускных клапанов.
Распредвалы УСА в комплекте для установки на различные модификации ВАЗовских двигателей. Установка производится согласно штатным параметрам. Доработки ГБЦ, как правило, не требуют. В некоторых типах, при установке необходима доработка (калибровка) ЭБУ. Позиционированы для режима город-трасса.
Распредвал Эстонец устанавливается по аналогии со штатным распредвалом. Считается легендарным для классических моделей авто, используемых в спортивных соревнованиях. Особенность – основная тяга характерна на высоких оборотах двигателя.
Любой, предлагаемый достаточно известным брендом Брагин распредвал, позиционируется как спортивный тюнинговый распредвал для форсирования двигателя. В основном типы для режима город – трасса.
Естественно, мы не станем характеризовать каждый тип распредвала по подъёму клапанов, ширине фаз или повышению крутящего момента. Для этого существуют специальные табдицы, изучив которые, вы сами сделаете выбор распредвала для тюнинга своего двигателя в зависимости от цели этого самого тюнинга.
Удачи вам при выборе и установке распредвала на свой автомобиль.