Распредвал из чего состоит: Распредвал двигателя

Содержание

Распредвал двигателя

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) для большинства автолюбителей являются механизмом сложным и не совсем понятным. Однако, ДВС это последовательно выстроенная система в понимании работы которой нет ничего сложного. В основе ДВС заключен механизм газораспределения. Рассмотрим его элементы его составляющие, а также принцип работы этих элементов. Работа любого двигателя состоит из циклов.

От правильной цикличности работы двигателя зависит, как он будет работать. Функция газораспределительного механизма состоит в соблюдении правильной цикличности открытия и закрытия клапанов, впускающих рабочую горючую смесь в камеру сгорания двигателя и выпускающих отработанные газы.

 

Основными элементами, из которых состоит распределительный вал являются его кулачки и опорная стойка. Опорная стойка распредвала – это его основа, а кулачки рабочие элементы. Благодаря кулачкам происходит открытие клапанов тогда когда это необходимо.

Распределительный вал двигателя – элемент на котором построен газораспределительный механизм в целом. В зависимости от типа двигателя располагаться распредвал может как в блоке цилиндров, так и в головке блока цилиндров (ГБЦ). Распределительный вал находится в постоянном движении. Двигается распределительный вал благодаря соединению с коленчатым валом. Соединение это может осуществляться с помощью цепи или же с помощью ременной передачи. Коленчатый вал приводимый в движение поршнями приводит в движение распредвал, который двигает клапана, обслуживающие движение поршней. Так как современные двигатели снабжаются большим количеством клапанов на цилиндр, агрегаты с двумя и более распределительными валами не такая уж и редкость. В любом случае для снижения нагрузок на распредвал, его или их, располагают как можно ближе к клапанам.

Пожалуй, самой распространенной схемой расположения распределительных валов является V-образная схема.

Распределительный вал абсолютно обязательная деталь как для инжекторного, так и для карбюраторного двигателя. В связи с особенностями развития ДВС различных типов, датчик положения распределительного вала первым был опробован на карбюраторном двигателе.

Чтобы обеспечить четкую работу двигателя работа распредвала и коленвала должна быть строго синхронизирована. Для этого на шестеренках и звездочках механизма ГРМ, а также на коленчатом валу (обычно со стороны маховика) существуют спец. Метки, сопоставив которые с метками на корпусе двигателя можно быть уверенным в том, что распредвал и коленвал находятся в правильном положении относительно друг друга.

 

Датчик положения распредвала, или датчик Холла, призван оптимизировать положение распределительного вала относительно коленчатого используя для этого магнитное поле. Достигая нужного положения распределительный вал меняет магнитное поле, это дает данные для блока управления двигателя, который рассчитывает необходимую частоту впрыска топлива в камеру сгорания.

 

В случае выхода из строя датчика Холла, блок управления двигателем переключает впрыск рабочей смеси с фазированного на парно-параллельный. Такой режим работы мотора снижает его мощность и увеличивает расход топлива служа лишь для того, чтобы добраться для СТО и устранить неисправность.

Некоторые причины, по которым датчик Холла выходит из строя:

  • Износ зубчатого диска;
  • Неправильное положение в следствии поломки креплений;
  • Износ датчика приведших к возникновению короткого замыкания;
  • Двигатель подвергся перегреву.
Для того, чтобы новый датчик работал стабильно, перед заменой необходимо понять причину выхода из строя старого. Эксплуатация автомобиля с неисправным датчиком, может привести к еще более серьезным неисправностям.

Наглядно посмотреть, принцип работы датчика Холла можно на следующем видео:

 

 

Всё про распредвал двигателя

Устройство распределительного вала (или распредвала, как его чаще всего называют) меняется по форме, но остается неизменным по своей сути. Независимо от того, какие модификации с ним происходят, распредвал остается неизменной деталью двигателей внутреннего сгорания.

 

Функции распредвала

В ДВС распредвал отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, то есть за газораспределение непосредственно в камере сгорания двигателя. От особенностей конструкции мотора и самого распредвала, а также корректной настройки ГРМ, зависит эффективность работы двигателя: мощность, динамика, КПД. Эволюция двигателей влечет за собой и некоторые изменения в форме и функциях распредвала: создаются системы, подстраивающие газораспределение под частоту оборотов, устанавливаются валы на впуск и выпуск по отдельности, и, конечно, меняются материалы и способы обработки металлов.

 

Конструкция распредвала

В большинстве случаев распредвал вытачивается из цельного металлического цилиндра, и только некоторые производители устанавливают накладки с кулачками на ось, делая не цельную, а сборную конструкцию (например, распредвал на Audi Valvelift System (AVS), на котором кулачки перемещаются на оси распредвала). Но пока в большинстве автомобилей используются цельнолитые конструкции распредвалов, изготовленные из чугуна или износостойких слоев стали. Дополнительную твердость готовые валы получают в результате закалки: азотирования, лазерной обработки, отбеливания и т.д.

Основными конструктивными элементами распредвала являются кулачки, которые открывают клапаны напрямую или через толкатели. Опорные элементы (шейки) устанавливаются в подшипники скольжения (вкладыши), на которых распредвал вращается благодаря эффекту масляного клина с минимальным трением.

При вращении вала кулачки в строгой очередности открывают клапаны (как правило, на один клапан – один кулачок, хоть есть и другие варианты конструкции), а закрытие их происходит за счет пружин.

Принцип работы распредвала

Особое внимание конструкторы уделяют форме и размерам кулачков, ведь именно от их параметров зависит, на какую высоту и на какое время откроются клапаны, а значит, насколько эффективно будет подаваться воздух и отводиться выхлопные газы.

Существует закономерность: чем дольше открыт клапан, тем больше воздуха поступает в камеру сгорания, а значит, можно подать больше топлива. С другой стороны, слишком длительное открытие клапана грозит «поцелуем» между ним и поршнем. Это противоречие и пытаются всеми силами решить инженеры.

Для спортивных двигателей разработаны особые распредвалы, с измененной геометрией кулачка, на более длительный срок открывающей клапан. Такая конструкция позволяет мотору развивать максимальную мощность, что и требуется для автогонок. Однако при этом на порядок вырастает потребление топлива даже на холостом ходу, что совершенно не подходит для повседневного вождения.

Сравнение профиля кулачков обычного (слева)
и спортивного (справа) распредвалов

Скорость вращения распределительного вала в два раза меньше, чем у коленвала: за один полный такт двигателя коленвал делает два полных оборота, но каждый из клапанов должен открыться только один раз (на такте сжатия и рабочем такте оба клапана закрыты). Для синхронизации скорости вращения коленвала и ГРМ используется ременная или цепная передача (зубчатый ремень или цепь ГРМ), и самым совершенным на сегодняшний день вариантом является разрезная шестерня, зафиксированная на одном конце распредвала, на которую передается вращение от двигателя. Конструкция шестерни для ремня и цепи отличается.

Разрезная шестерня для цепного (слева)
и ременного (справа) привода

 

Тонкости конструкции

От высоты и профиля кулачков зависит глубина и продолжительность открывания клапана.

На рисунке видно, что кулачок С больше по высоте, чем остальные, D имеет более тонкую ось и за счет этого опускает клапан ниже, а Е дольше всех продержит клапан в открытом положении (только теоретически, на практике такой профиль кулачков не используется).

На распредвалах, независимо, установлен он один на впуск и выпуск, или на разные клапаны ставятся отдельные валы, предусмотрена так называемая фаза перекрытия: момент, когда выпускной клапан еще не закрылся, а впускной уже открывается. Конструкторы называют это продувкой: поток отработанных газов, выходя, создает дополнительное разрежение, облегчающее поступление воздуха в камеру сгорания. Чем меньше угол перекрытия (примерно от 15 градусов), тем экономичней мотор и лучше приемистость на низких оборотах. И наоборот, чем дольше оба клапана остаются открытыми одновременно, тем лучше приемистость мотора на высоких оборотах, но теряется экономия топлива и экологические нормы.

Схема построения фаз на распредвале

 

Типы размещения распредвала в двигателе

В конструкции двигателя может присутствовать один, два или четыре распредвала, в зависимости от компоновки цилиндров и количества клапанов.

При линейном расположении и 2-3 клапанами на цилиндр устанавливается один распредвал, управляющий и впуском, и выпуском (система SOHC).

При 4 клапанах на цилиндр ставится 1 или 2 распредвала (система DOHC – отдельные валы на впуск и выпуск).

Для V-образных или оппозитных двигателей распредвал устанавливается на каждый из блоков цилиндров отдельно (один общий на ряд или по два на ряд), либо один общий распредвал на все цилиндры (ставится по центру, в развале двигателя). Конструкторы предпочитают разделять впускные и выпускные валы, чтобы уменьшить нагрузку на них и сложность конструкции.

Как правило, впускной и выпускной распредвал почти не отличаются: одинаковая длина и диаметр вала, одинаковая высота и профиль кулачков. Разница может заключаться в конструкции крайних опорных шеек и приводных шкивов.

На один из распредвалов устанавливается датчик положения, для которого выделяется отдельное посадочное место.

Расположение распредвала относительно клапанов может различаться в разных конструкциях двигателей. В старых или маломощных моторах вал устанавливают сбоку от клапанов, соединяя их с кулачками через рокеры (Т-образные коромысла) и штанги. Такая система называется боковым или нижним расположением распредвала «Cam-in-Block». Их преимущество в более простой системе смазки (зачастую распредвал устанавливается прямо в картере), а недостаток – в сложной доступности для замены.

Моторы более поздних конструкций делались в распредвалами непосредственно над клапанами, что облегчает обслуживание и ремонт. Такое расположение, когда кулачки вала давят непосредственно на толкатели, называют верхним или «Cam-in-Head». Смазывать верхний распредвал несколько сложней: система подачи масла должна работать бесперебойно, в том числе это касается масляных каналов и отверстий в самом распредвале.

 

Немного о моторном масле

Долгая и бесперебойная работа ГРМ, и в том числе распредвала, напрямую зависит от качества смазки. Подача масла на подшипники скольжения (постели и вкладыши распредвала), а также на поверхность кулачков, должна быть бесперебойной. Отверстия внутри распредвала, предназначенные для подачи смазки к парам трения, достаточно тонкие и рассчитаны на моторное масло определенной вязкости и качества. Несвоевременная замена или неправильный подбор масла приводят к засорению каналов, после чего трение распредвала происходит не по слою жидкости (гидродинамическое планирование), а по поверхности металл-металл. Итог этого процесса печален, но предсказуем: быстрый износ кулачков (иногда до состояния идеальной окружности) и толкателей, а также шеек и вкладышей приводит к сбоям в работе двигателя. От чрезмерного трения распредвал может сломаться, а это уже чревато не только его заменой, но и капремонтом двигателя. Особенность конструкции распредвала в том, что даже минимальная выработка приводит к его вибрации и окончательному выходу из строя. В большинстве случаев основной причиной ремонта распредвалов является именно некачественное масло, несвоевременная его замена или неподходящая вязкость. При нормальном ТО ресурс распредвала будет столь же долгим, как и ресурс самого двигателя.

 

Другие причины неисправности распредвала

Помимо масляного голодания, причинами поломок может стать перегрев, от которого металл «ведет», естественный износ (рано или поздно всё изнашивается, как ни старайся), поломки смежных деталей (шкив, цепь или ремень ГРМ), а также изначально низкое качество распредвала (плохой металл, неточное изготовление). Признаки можно определить визуально или даже на слух: характерным симптомом неисправности именно распредвала будет стук при запуске холодного двигателя (в начале проблемы стук пропадает, когда мотор прогреется, а с ухудшением ситуации двигатель будет стучать постоянно).

Выработка и задиры на шейках, подшипниках, сальниках или кулачках – однозначный сигнал к замене детали.

Некачественный распредвал может искривиться (деформация, как правило, определяется не визуально, а только на специальном оборудовании) из-за прогиба опорных шеек. Для легковых автомобилей допустимая степень искривления распредвала составляет 0,05 мм, если больше – усиливается вибрация, выходят из строя смежные узлы двигателя.

При неправильной установке вала, а также некорректной сборке двигателя (недотянуты крепежные болты ГБЦ, распредвала, шкивов и шестерен) появляется вибрация во время работы. Вал срывает крепеж, после чего двигатель в большинстве случаев отправляется на капремонт. На самом распредвале могут появиться трещины, а пазы под штифты разбиваются под нагрузкой.

Ремонт распредвала проводить нецелесообразно: никакая шлифовка или напыление не вернет его первоначальных свойств. В случае выхода из строя деталь просто заменяют на новую, попутно устанавливая новые крепежные болты и проверяя цепь или ремень ГРМ.

 

Что будет дальше? Эволюция ГРМ

Технологии не стоят на месте, и сегодня можно уже говорить о том, как изменится работа газораспределительного механизма и в частности распредвала. Основные направления работы конструкторов – повышение экономичности двигателей, уменьшение вредных выбросов и увеличение отдачи мощности как на высоких, так и на низких оборотах. Для этой цели разработано несколько концептов, в которых либо используется измененный распредвал, либо не используется вообще.

Условно можно выделить несколько основных направлений работы:

  • изменения в работе распредвала: установка дополнительных кулачков, проворот распредвала для увеличения угла перекрытия и т.д.;
  • использование других систем управления открытием клапанов: электронное управление, магнитные или пневматические толкатели;
  • двигатели без клапанного механизма.

Концерн Honda предложил несколько вариантов улучшения распредвала. Например, это система DOHC i-VTEC, в которой подъемом клапанов управляют кулачки с низким профилем (на малых оборотах) или с высоким профилем (на режиме 5800 об/мин).

 

Очень похожий принцип использован в моторах Mitsubishi Pajero IV – система газораспределения MIVEC, управляющая высотой и продолжительностью открытия клапанов.

Второй вариант управления впуском – система VTEC-E от Honda, при которой на малых оборотах открывается только один впускной клапан, а на больших – оба. Это удалось реализовать с помощью системы VTC, при которой распредвал проворачивается относительно своей нулевой точки под давлением масла.

Похожий способ управления впуском создал и концерн Volkswagen: блок с кулачками крепится на валу с помощью шлицевого соединения, и под действием управляющего механизма может смещаться относительно продольной оси. Таким образом, над клапанами располагаются кулачки либо с низким, либо с высоким профилем, в зависимости от режима работы двигателя.

Разработка Volkswagen открывает широкие возможности: с помощью такого подхода можно управлять системой газораспределения в большом диапазоне, в том числе подключать или отключать цилиндры при необходимости.

Другой вариант предложила шведская компания Koenigsegg: управлять работой клапанов с помощью пневматических механизмов, а не распредвала, что в теории может дать прибавку мощности до 30% и увеличение крутящего момента до 20 тыс. об/мин. В 2015 году компания представила и реализацию этого принципа: автомобиль Regera с гибридным двигателем мощностью 1500 л.с. Насколько успешной будет эта разработка, покажет только время.

Двигатели без клапанов – тоже возможно! Это доказали в компании EcoMotors, которую возглавляет Петер Хофбауэр, бывший моторист концерна Volkswagen. В компании разработан двухцилиндровый оппозитный двигатель, превосходящий по своей мощности и экономичности современные турбодизели. Экспериментальный образец двигателя развивает мощность 325 л.с., а крутящий момент при 2100 об/мин составляет 900 Нм. Легкий, компактный и мощный мотор пока не запущен в серийное производство и находится в стадии доработки.

Несмотря на постоянно появляющиеся идеи и новинки, самым распространенным механизмом газораспределения остается старый-добрый распредвал, который может меняться по форме, но остается неизменным по сути.

 

О том, как выбрать новый распредвал и на что обращать внимание при выборе, читайте наш "Гид покупателя".

 

 

Устройство и принцип работы распредвала

Устройство и принцип работы распредвала

Двигатель автомобиля представляет собой сложнейший механизм, одним из важнейших элементов которого является распределительный вал, входящий в состав ГРМ. От точной и бесперебойной работы распределительного вала во многом зависит нормальная работа двигателя.

Одну из самых важных функций в работе двигателя автомобиля выполняет распределительный вал, который является составной частью газораспределительного механизма (ГРМ). Распредвал обеспечивает впуск-выпуск тактов работы двигателя.

В зависимости от того, каково устройство двигателя, газораспределительный механизм может иметь нижнее или верхнее расположение клапанов. На сегодняшний день чаще встречаются ГРМ с верхним расположением клапанов. Такая конструкция позволяет ускорить и облегчить процесс обслуживания, включающий регулировку и ремонт распределительного вала, для которого потребуются запчасти на распредвал.


Устройство распределительного вала

С конструктивной точки зрения распределительный вал двигателя связан с коленвалом, что обеспечивается благодаря наличию цепи и ремня. Цепь или ремень распределительного вала надеваются на звездочку коленчатого вала или на шкив распредвала. Такой шкив распредвала, как разрезная шестерня, считается наиболее практичным и эффективным вариантом, поэтому достаточно часто используется для тюнинга двигателей с целью увеличения их мощности.

Подшипники, внутри которых происходит вращение опорных шеек распредвала, располагаются на головке блока цилиндров. Если крепления шеек выходят из строя, для их ремонта используют ремонтные вкладыши распределительного вала.

Для того чтобы избежать осевого люфта, в конструкцию распределительного вала входят специальные фиксаторы. Непосредственно по оси вала проходит сквозное отверстие, предназначенное для смазки трущихся деталей. Это отверстие закрывается сзади при помощи специальной заглушки распределительного вала.

Важнейшей составной частью распредвала являются кулачки, количество которых указывает на количество впускных-выпускных клапанов. Кулачки отвечают за выполнение основной функции распределительного вала — регулирование фаз газораспределения двигателя и регулирование порядка работы цилиндров.

Каждый клапан оснащен кулачком. Кулачок набегает на толкатель, способствуя открыванию клапана. После того, как кулачок сходит с толкателя, мощная возвратная пружина обеспечивает закрывание клапана.

Кулачки распределительного вала находятся между опорными шейками. Газораспределительную фазу распредвала, зависящую от числа оборотов двигателя и от конструкции впускных-выпускных клапанов, определяют опытным путем. Подобные данные для конкретной модели двигателя можно найти в специальных таблицах и диаграммах, которые специально составляет производитель.


Как работает распределительный вал?

Конструктивно распредвал располагается в развале блока цилиндров. Зубчатая или цепная передача коленвала приводит в действие распредвал. Когда распределительный вал вращается, кулачки оказывают воздействие на работу клапанов. Данный процесс будет происходить правильно только в случае строгого соответствия с порядком работы цилиндров двигателя и с фазами газораспределения.

Для того чтобы были установлены соответствующие фазы газораспределения, на приводной шкив или на распределительные шестерни наносятся специальные установочные метки. Кроме этого, необходимо, чтобы кулачки распределительного вала и кривошипы коленчатого вала находились в строго определенном положении по отношению друг к другу.

Когда установка производится по меткам, удается достичь соблюдения правильной последовательности тактов — порядка работы цилиндров двигателя, который, в свою очередь, зависит от расположения самих цилиндров, а также от особенности конструкции коленчатого и распределительного валов.


Рабочий цикл двигателя

Рабочим циклом двигателя называется период, за время которого впускной и выпускной клапаны открываются по одному разу. Как правило, период проходит за два оборота коленвала. За это время распределительный вал, шестерня которого имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня коленчатого вала, делает один оборот.


Количество распределительных валов в двигателе

На количество распредвалов непосредственно влияет конфигурация двигателя. Двигатели, которые отличаются рядной конфигурацией, а также имеют одну пару клапанов на цилиндр, оснащаются одним распределительным валом. Если для каждого цилиндра предусмотрено по четыре клапана, двигатель оборудуется двумя распредвалами.

Двигатели оппозитные и V-образные отличаются наличием одного распредвала в развале либо имеют два распределительных вала, каждый из которых находится в головке блока. Бывают и исключения из общепринятых правил, связанные в первую очередь с конструктивными особенностями двигателя.

Другие статьи

#Бачок ГЦС

Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления

14.10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Распредвал: устройство и принцип работы

Распределительный вал входит в состав ГРМ двигателя. Бесперебойная и точная работа запчасти позволяет мотору правильно функционировать. Именно распредвал обеспечивает впуск-выпуск тактов работы мотора.

Газораспределительный механизм может иметь верхнее или нижнее расположение клапанов – это зависит от устройства двигателя. ГРМ с верхним расположением клапанов встречается чаще, потому что такое строение ускоряет и облегчает регулировку, ремонт и обслуживание распредвала.

Устройство

При помощи ремня или цепи распределительный вал конструктивно взаимосвязан с коленчатым валом. Ремень или цепь распредвала натягивается на звездочку коленвала или шкив распредвала (выглядит как разрезная шестерня – это более практичный вариант, зачастую применяют для тюнинга мотора, чтобы увеличить скорость).

Подшипники расположены на головке блока цилиндров. Внутри них вращаются опорные шейки распределительного вала. Когда ломается крепление шеек, то для ремонта используют вкладыши.

Не допустить осевой люфт помогают фиксаторы, входящие в конструкцию детали. По оси вала проходит сквозное отверстие необходимое для смазки трущихся запчастей. С помощью заглушки отверстие закрывается сзади распредвала.

Важная составная часть детали – это кулачки. Их количество зависит от количества впускных-выпускных клапанов. Кулачки регулируют фазы газораспределения двигателя и порядок работы цилиндров – это является главной функцией распредвала.

Все клапана имеют кулачки. Кулачок заходит на толкатель и так открывает клапан. Как только кулачок возвращается в начальное положение, мощная возвратная пружина закрывает клапан.

Кулачки располагаются между опорными шейками. Газораспределительная фаза зависит от числа оборотов мотора и конструкции впускных-выпускных клапанов. Такие данные нужно искать для конкретной модели в диаграммах и таблицах составленные производителем.

Работа распредвала

Распредвал по конструкции находится в развале блока цилиндров. Цепная или зубчатая передача коленчатого вала заставляет работать распределительный вал.

Когда вращается распредвал, то в этот же момент кулачки воздействуют на работу клапанов. Правильный процесс полного цикла осуществляется, когда всё строго соответствует порядку работе цилиндров мотора и фазам газораспределения.

На распределительные шестерни или приводной шкив наносят установочные метки с целью определить соответствующие фазы газораспределения. Кулачки распредвала и кривошипы коленвала в этот момент должны находится в конкретном положении.

Если установка осуществляется по меткам, то, получается добиться правильной последовательности тактов, а именно порядка работы цилиндров мотора.

Количество распредвалов в моторе

Конфигурация мотора влияет на количество распределительных валов. Моторы с рядной конфигурацией имеющие одну пару клапанов на цилиндр оборудуются одним распредвалом. Если на каждый цилиндр идет по 4 клапана, тогда мотор оснащают двумя распредвалами.

Поршневые и V-образные двигатели имеют 1 распределительный вал в развале, а если 2 распредвала, то каждый располагается в головке блока. Исключения встречаются, но они чаще связанны с особенностями в конструкции двигателя.

Газораспределительный механизм (ГРМ) - назначение и устройство

Газораспределительный механизм (ГРМ) обеспечивает своевременный впуск в цилиндры свежего заряда горючей смеси и выпуск отработавших газов.

Он включает в себя элементы привода, распределительную шестерню, распределительный вал, детали привода клапанов, клапана с пружинами и направляющие втулки.

Распределительный вал служит для открытия клапанов в определенной последовательности в соответствии с порядком работы двигателя. Распредвалы отливают из специального чугуна или отковывают из стали. Трущиеся поверхности распределительных валов для уменьшения износа подвергнуты закалке при помощи нагрева токами высокой частоты.

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

Привод клапанов осуществляется расположенными на распределительном валу кулачками. Количество кулачков зависит от числа клапанов. В разных конструкциях двигателей может быть от двух до пяти клапанов на цилиндр (3 клапана – два впускных, один выпускной; 4 клапана – два впускных, два выпускных; 5 клапанов – три впускных, два выпускных). Форма кулачков определяет моменты открытия и закрытия клапанов, а также высоту их подъема.


Привод распределительного вала от коленчатого вала может осуществляться одним из трех способов: ременной передачей, цепной передачей, а при нижнем расположении распредвала - зубчатыми шестернями. Цепной привод отличается надежностью, но его устройство сложнее и цена выше. Ременной привод существенно проще, но ресурс зубчатого ремня ограничен, а в случае его разрыва могут наступить тяжелые последствия.

При обрыве ремня распредвал останавливается, а коленвал продолжает вращаться. Чем это грозит?

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

 

Еще тяжелее при обрыве ремня приходится дизелям.

Так как камера сгорания у них находится в поршнях, то в ВМТ у клапанов остается очень мало места. Поэтому при зависании открытого клапана разрушаются толкатели, распредвал и его подшипники, велика вероятность деформирования шатунов. А если обрыв ремня произойдет на высоких оборотах, возможно даже повреждение блока цилиндров.

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

Привод клапанов может осуществляться разными способами. При нижнем расположении распредвала, в картере двигателя, усилие от кулачков передается через толкатели, штанги и коромысла. При верхнем расположении возможны три варианта: привод коромыслами, привод рычагами и привод толкателями.

Коромысла (другие названия – роликовый рычаг или рокер) изготавливают из стали.

Коромысло устанавливают на полую ось, закрепленную в стойках на головке цилиндров. Одной стороной коромысла упираются в кулачки распредвала, а другой воздействуют на торцевую часть стержня клапана.

В отверстие коромысла для уменьшения трения запрессовывают бронзовую втулку. От продольного перемещения коромысло удерживается при помощи цилиндрической пружины. Статья опубликована в сообществе Машины. Во время работы двигателя в связи с нагревом клапанов их стержни удлиняются, что может привести к неплотной посадке клапана в седло. Поэтому между стержнем клапана и носком коромысла должен быть определенный тепловой зазор.

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

И, наконец, при третьем варианте привода распределительный вал при вращении воздействует непосредственно на толкатель клапана. Существует три варианта исполнения толкателей – механические (жесткие), гидротолкатели (гидрокомпенсаторы) и роликовые толкатели. Первый тип в современных моторах практически не используется, в связи с большой шумностью работы и необходимостью частой регулировки зазора клапанов. Второй тип наиболее широко применяется, так как не требует настройки и регулировки теплового зазора, а работа отличается мягкостью и гораздо меньшим шумом.

Гидрокомпенсатор состоит из цилиндра, поршня с пружиной, обратного клапана и каналов для подвода масла. Работа гидрокомпенсатора основана на свойстве несжимаемости моторного масла, которое постоянно заполняет его внутреннюю полость и перемещает поршень при появлении зазора в приводе клапана.

Роликовые толкатели чаще всего применяются в спортивных и форсированных двигателях, так как позволяют улучшить динамические характеристики автомобиля за счет снижения трения. В месте контакта с кулачком распредвала у них находится ролик. Поэтому кулачок не трется, а катится по толкателю. Вследствие этого роликовые толкатели выдерживают более высокие нагрузки и обороты, а также позволяют обеспечить более высокий подъем клапанов. Недостатки – большая стоимость и вес, а, значит, и большие нагрузки на детали ГРМ.

Клапаны служат для периодического открытия и закрытия отверстий впускных и выпускных каналов. Клапан состоит из головки и стержня. Головка клапана имеет узкую, скошенную под определенным углом, фаску. Фаска клапана должна плотно прилегать к фаске седла. Для этой цели их взаимно притирают. Головки впускных и выпускных клапанов имеют неодинаковый диаметр. Для лучшего наполнения цилиндров свежей горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают больше. Клапаны во время работы двигателя нагреваются неодинаково.

Выпускные клапаны, контактирующие с отработанными газами, нагреваются больше. Поэтому их изготавливают из жароупорной стали.

 

Стержень клапана цилиндрической формы в верхней части имеет выточку для деталей крепления клапанной пружины. Стержень выпускного клапана - полый, с натриевым наполнением для лучшего охлаждения. Стержни клапанов помещают в направляющих втулках, изготовленных из чугуна или металлокерамики. Втулки запрессовывают в головку цилиндров.

Клапан прижимается к седлу при помощи цилиндрической стальной пружины. Кроме того, пружина не дает возможности клапану отрываться от коромысла. Пружина имеет переменный шаг витков, что необходимо для устранения ее вибрации. Другой вариант борьбы с вибрацией - установка двух пружин меньшей жесткости, имеющих противоположную навивку. Пружина одной стороной упирается в шайбу, расположенную на головке цилиндров, а другой – в упорную тарелку. Упорная тарелка удерживается на стержне клапана при помощи двух конических сухарей, внутренний буртик которых входит в выточку стержня клапана.

Для уменьшения проникновения масла по стержням клапанов в камеру сгорания двигателя на стержни клапанов надеты маслоотражательные колпачки

Понравился материал? Поддержи «ВитебскАвтоСити», поделись с друзьями:

 

 

Конструкция распредвала


Характеристики конструкции

Значительный вклад в мощность двигателя вносит правильный газообмен. При установке нового распредвала можно изменить такие характеристики двигателя как величина подъема клапана и ширина фаз впуска и выпуска. Что касается увеличения подъема клапана, то эта величина достигается благодаря увеличению высоты кулачков распредвала. Правда здесь не стоит слишком увлекаться. Больший подъем клапанов потребует применения более жестких пружин. Это приведет к более сильному износу кулачков распредвала и небольшому торможению двигателя.

Но еще более важной деталью является изменение фаз впуска и выпуска. Благодаря увеличению ширины фаз на впуске в цилиндр попадает большее количество топливовоздушной смеси. Увеличение ширины выпуска позволяет снизить давление выхлопных газов, при движении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю и улучшить продувку цилиндра от выхлопных газов перед свежей порцией топливной смеси.

График мощности и крутящего момента универсальный распредвала

В зависимости от конкретной конструкции распредвала можно выделить универсальные, низовые и спортивнее распредвалы. Низовые валы позволяю сделать двигатель тяговитым при достаточно малых оборотах. Спортивные валы характеризуются резкими кривыми мощности в определенной зоне оборотов. Причем чем более высокая отдача двигателя, тем более низкий диапазон оборотов, в котором она наблюдается. Универсальные распредвалы являются компромиссом между двумя предыдущими типами и позволяют поднимать мощносные характеристики практически во всей зоне оборотов, правда, на небольшую величину.    

Существует три важных характеристики конструкции распредвала, которые управляют кривой мощности двигателя: величина подъёма клапанов, продолжительность открывания клапана и фазы газораспределителя распредвала. Подъём клапана измеряется в миллиметрах и представляет собой максимальное расстояние, на которое клапан отходит от седла. Продолжительность открывания клапанов - это отрезок времени, измеряемый в градусах поворота коленчатого вала.

Продолжительность можно измерить несколькими различными путями, но из-за того, что поток минимален при малом подъёме клапана, продолжительность обычно измеряется после того, как клапан поднялся от седла на малую величину, часто составляющую 0,5 или 1,2 мм. К примеру, конкретный распредвал может иметь продолжительность открывания в 250° поворота при подъёме в 1,27 мм. Таким образом, при использовании подъёма толкателя в 1,27 мм в качестве точек начала и остановки подъёма клапана, распредвал будет удерживать клапан открытым в течение 250° поворота коленчатого вала. Если продолжительность открывания клапана измеряется при нулевом подъёме (когда он находится у седла или только отходит от него), то продолжительность будет составлять 330° или более положения коленчатого вала в моменты, когда определенные клапаны открываются или закрываются, часто называются фазами газораспределения распределительного вала. К примеру, распредвал может открывать впускной клапан при 30° до ВМТ и закрывать - его при 70° после НМТ.

Каждый из этих критериев конструкции связан с другими и модификация одного повлияет на то, как другие улучшат или ухудшат работу двигателя. Но, вообще говоря, увеличение подъёма клапана и продолжительности его открывания или оптимизация фаз газораспределения увеличивают мощность. После небольшого увеличения типичных данных стандартного агрегата кривая мощности смещается выше в область оборотов.

Когда продолжительность открывания и, в меньшей степени подъём увеличиваются еще больше, двигатель может быть даже неспособен работать на низких оборотах. Гоночные распредвалы с большой продолжительностью открывания часто имеют низко-оборотный. предел холостого хода 2000 об/мин или даже выше. Распредвалы с большой продолжительностью открывания можно сделать более цивилизованными путём изменения моментов открывания и закрывания клапанов, но компромиссом будет максимальная мощность.

Из трёх главных критериев конструкции, используемых на распредвале продолжительность открывания клапанов, подъём клапанов и фазы газораспределения, продолжительность открывания наиболее хорошо известна среди конструкторов форсированных двигателей. Такое распространенное понимание происходит из-за непосредственной манеры влияния продолжительности открывания на мощность двигателя. Из общих соображений можно сказать, что чем дольше удерживаются открытыми клапаны (особенно впускной клапан), тем большая максимальная мощность двигателя будет получена. Если продолжительность открывания клапана увеличивается более определённой величины, дополнительная максимальная мощность будет получена ценой качества работы двигателя на низких оборотах. Для гоночных применений максимальная мощность является практически единственной целью, но для обычных автомобилей с форсированными двигателями очень важными являются приемистость и крутящий момент на низких оборотах.

Влияние на характеристики двигателя

Увеличение подъёма клапана может быть полезным вкладом в увеличение мощности, т. к. оно может добавить мощность без существенного влияния на характеристики двигателя на низких оборотах. В теории ответ на вопрос может показаться простым:

Конструкция распредвала с короткой продолжительностью открывания клапанов для увеличения максимальной мощности. Теоретически это будет работать. Однако, механизмы привода клапанов не такие простые. В этом случае высокие скорости движения клапанов, обуславливаемые этими профилями, существенно уменьшают надежность двигателя.

Когда продолжительность открывания клапана уменьшается, то на перемещение клапана из закрытого положения (у седла) до полного подъёма и возвращения обратно остается меньше времени. Когда продолжительность становиться еще короче, потребуются клапанные пружины с увеличенным усилием и часто становится механически невозможным приводить в движение клапаны даже при относительно низких оборотах.

Таким образом, что же является практичным и надежным значением максимального подъёма клапана?

Распредвалы с величиной подъёма, больщей 12,7 мм, находятся в той области, которая непрактична для обычных двигателей (как минимум для двигателей со штангами в приводе клапанов). Распредвалы с продолжительностью такта впуска менее 285°, сочетающейся с величиной подъёма клапана более 12,7 мм, обеспечивают очень высокие скорости открывания и закрывания клапанов. Это создает нагрузки на механизм привода клапанов, что заметно уменьшает надежность кулачков распредвала, клапанных пружин, стержней клапанов, направляющих втулок клапанов.

Хотя вал с высокими скоростями подъёма клапанов может хорошо работать сначала, срок службы его и направляющих втулок клапанов может не превышать 20000 км. К счастью, большинство фирм - производителей распредвалов конструируют валы так, что обеспечивается хороший компромисс между значениями подъема и продолжительности открывания клапанов, при долгом сроке службы и надёжности.

Наиболее подробно обсуждаемые подъём клапанов и продолжительность такта впуска не являются единственными элементами конструкции распредвала, которые влияют на выходную мощность двигателя. Моменты, в которые клапаны открываются и закрываются по отношению к положению распределительного вала, являются такими же важными параметрами для оптимизации характеристик двигателя.

Эти фазы газораспределения распредвала указаны в таблице данных, прилагаемой к любому качественному распредвалу. Эта таблица данных числами и графически иллюстрирует угловые положения распредвала, когда впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются. Они определяются точно в градусах поворота коленчатого вала перед (или после) ВМТ или НМТ.

Продолжительность открывания клапанов можно легко рассчитать из данных по фазам газораспределения, имеющихся в таблице. К примеру, для определения продолжительности открывания впускного клапана сложите момент откоывания (в градусах перед ВМТ), момент закрьшания (в градусах после НМТ) и 180° (продолжительность всего такта впуска). Если распредвал открывает впускной клапан в 27°. до ВМТ и закрывает его в 63° после НМТ, то продолжительность открывания клапана будет составлять 27+63+180=270°.

Соотношения фаз газораспределения распредвала и мощностью

Предположим, что у нас есть два распредвала, валы А и В. Оба вала имеют одинаковую продолжительность открывания клапана в 270° и они оба имеют одинаковую форму впускных и выпускных кулачков. Распредвалы такого типа обычно относят к конструкциям с одним профилем.

Однако распредвалы такого типа А и В не идентичны. Вал А имеет кулачки, расположенные так, что впускной клапан открывается за 270 до ВМТ и закрывается в 63° после НМТ, а выпускной клапан открывается за 71° до НМТ и закрывается в 19° после ВМТ. Для облегчения чтения можно представить эти данные по фазам газораспределения впускных и выпускных клапанов как 27-63-71 - 19. Вал В, однако, имеет фазы газораспределения 23 -67 - 75 -15.

Вопрос состоит в следующем; если установить эти распредвалы на наш испытываемый двигатель, как они повлияют на мощность?

Ответ будет таким: вал А, вероятно обеспечит большую мощность, но двигатель будет иметь более узкую кривую мощности и худшие характеристики в режимах холостого хода/частичного открывания дроссельной заслонки, чем вал В.

Почему? Изменения в работе этих двух распредвалов, очевидно, не связаны с продолжительностью открывания клапанов или величиной их подъема: оба эти параметра остаются одинаковыми. Различия в кривых мощности являются результатом изменений в фазах газораспределения или, что более общее, в углах между центрами кулачков для каждого распредвала.

Угол между центрами кулачков является угловым смещением между центральной линией кулачка впускного клапана (часто называемогo просто впускным кулачком) и центральной линией кулачка выпускного клапана; (называемого выпускным кулачком).

Угол соответствующего цилиндра обычно измеряется в углах Поворота распределительного вала, так как мы обсуждаем смещение кулачков друг относительно друга, которое является одним из нескольких моментов, когда характеристика распредвала указывается в градусах поворота распредвала, а не в градусах поворота коленчатого вала. За исключением двигателей, использующих два распредвала в головке блока цилиндрoв.

Угол непосредственно влияет на перекрытие клапанов, т. е. на период, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно. Перекрытие клапанов измеряется SB углах поворота коленчатого вала. Когда угол между центрами кулачков уменьшается, то моменты закрывания выпускного клапана и открывания впускного клапана будут перекрываться больше.

Следует помнить, что на перекрытие клапанов также влияет изменение продолжительности открывания: когда продолжительность открывания увеличивается, перекрытие клапанов тоже увеличивается, обеспечивая отсутствие изменений угла для компенсации этих увеличении.

Для облегчения понимания этой ситуации вернемся к нашим распред-валам А и В и рассмотрим элементы взаимосвязи. Оба распредвала имеют продолжительность открывания 270°. Форма кулачка для вала А (фазы газораспределения: 27 - 63 - 71 - 19) обеспечивает угол между центрами кулачков в 108° с перекрытием клапанов в 460. Вал В (фазы газораспределения: 23 - 67 - 75- 15) имеет угол в 114° и перекрытие клапанов 38° (помните, что когда угол увеличивается, перекрытие уменьшается).

Как ранее указывалось, вал А обеспечивает двигателю хорошую мощность на высоких оборотах, но, вероятно, уменьшает эффективность на низких оборотах. Кулачки на валу В, однако, разведены дальше друг от друга, что характеризуется увеличением угла до 114°. Это уменьшает перекрытие клапанов на 8° и позволяет двигателю плавно работать на холостом ходу, выдавать больший вакуум в коллекторе и при холостом ходе, и вдвижении.

При этом обеспечивается лучшая экономичность и, вероятно, более широкий диапазон мощности. Однако, с другой стороны, увеличение угла (уменьшение перекрытия клапанов) уменьшает эффективность впуска, соответственно и, соответственно, двигатель будет выдавать меньшую максимальную мощность.

Добавить комментарий

Грм с нижним расположением распредвала

Что такое газораспределительный механизм (ГРМ)?

Газораспределительный механизм (ГРМ) — это механизм предназначенный для впуска в цилиндры двигателя свежего заряда (горючей смеси в классических бензиновых двигателях или воздуха в дизелях) и выпуска отработавших газов в соответствии с рабочим циклом, а также для обеспечения надежной изоляции камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода.

В зависимости от вида устройств, осуществляющих впуск заряда и выпуск отработавших газов, различают два типа механизмов газораспределения:

Клапанный механизм наиболее широко распространен и используется во всех четырехтактных двигателях. Возможно верхнее и нижнее расположение клапанов. Верхнее расположение в настоящее время применяется чаще, так как в этом случае процесс газообмена протекает эффективнее. Характерные конструкции газораспределительных механизмов с верхним расположением клапанов представлены на рисунке.

Из чего состоит газораспределительный механизм (ГРМ) двигателя?

Основными элементами газораспределительного механизма являются:

  • распределительный вал
  • впускные и выпускные клапаны с пружинами, крепежными деталями и направляющими втулками
  • привод распределительного вала
  • также детали (толкатели, штанги, коромысла и др.), обеспечивающие передачу перемещения от распределительного вала к клапанам

У V-образных двигателей основная деталь рассматриваемого механизма — распределительный вал — может иметь как нижнее, так и верхнее расположение. При нижнем расположении (рис. а) распределительный вал 7, размещенный в блок-картере, приводится во вращение от коленчатого вала двигателя с помощью зубчатой передачи, обычно содержащей одну пару цилиндрических или конических шестерен (возможно применение и нескольких пар шестерен).

У четырехтактного двигателя передаточное отношение привода равно двум, т.е. распределительный вал вращается вдвое медленнее коленчатого. При вращении распределительный вал с помощью кулачков перемещает толкатели 2 и штанги 3. Последние поворачивают коромысла 5 относительно оси 4. В то же время противоположные концы коромысел воздействуют на клапаны 7, перемещая их вниз и преодолевая при этом сопротивление пружин 6. Расположение кулачков на распределительном валу и их форму выбирают так, чтобы впускные и выпускные клапаны открывались и закрывались в строго определенные моменты согласно рабочему циклу двигателя.

Рис. Газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов:
а — с нижним расположением распределительного вала: 1 — распределительный вал; 2 — толкатель; 3 — штанга; 4 — ось коромысел; 5 — коромысло; 6 — пружина; 7 — клапан; б — с верхним расположением распределительного вала: 1 — винт; 2 — контргайка; 3 — коромысла; 4 — распределительный вал

У рядных верхнеклапанных двигателей и V-образных двигателей с четырьмя клапанами на цилиндр распределительный вал (валы) находится в головке блока, в непосредственной близости от клапанов (рис. б). Поскольку при верхнем расположении распределительного вала расстояние между его осью и осью коленчатого вала оказывается значительным, для приведения распределительного вала во вращение обычно используют цепную передачу. У двигателей сравнительно малой мощности можно также применять зубчатый ремень.

Распределительные валы мощных V-образных дизелей приводятся во вращение с помощью зубчатой передачи, у которой число пар конических шестерен может составлять две и более. При верхнем расположении распределительного вала уменьшается число передаточных деталей. Например, в механизме, представленном на рис. б, отсутствуют толкатели и штанги. Распределительный вал 4 непосредственно воздействует на коромысла 3, которые, в свою очередь, перемещают клапаны.

При работе двигателя детали газораспределительного механизма нагреваются (наиболее сильно — клапаны) и, следовательно, расширяются и удлиняются. Чтобы обеспечить возможность удлинения стержня клапана при его нагреве без нарушения плотности посадки головки клапана в седле, между отдельными деталями газораспределительного механизма у непрогретого двигателя должен быть зазор (например, между стержнем клапана и концом коромысла). Регулировать этот зазор можно различными способами, например с помощью винта 1 (см. рис. б), самоотвинчивание которого предотвращает контргайка 2. Чтобы исключить необходимость в регулировке зазора и уменьшить шумность двигателя в газораспределительных механизмах многих современных двигателей используются гидравлические толкатели. В эти толкатели встроены гидрокомпенсаторы, изменяющие их длину под действием давления масла, которое специально подается из смазочной системы двигателя. Клапан, его направляющая втулка, пружина и опорная шайба с деталями ее крепления образуют клапанную группу газораспределительного механизма.

Клапан состоит из головки и стержня, между которыми для уменьшения сопротивления движению газов выполнен плавный переход. Головка клапана имеет шлифованную конусную рабочую поверхность — фаску, по которой клапан плотно прилегает к седлу. Для крепления опорной шайбы пружины конец стержня клапана снабжен канавкой. В некоторых случаях для улучшения отвода теплоты от головки выпускного клапана стержень со стороны головки выполняют полым и вводят в него жидкий металлический натрий.

Клапаны изготавливают высадкой из стального прутка с последующей механической и термической обработкой. Материалом для них служит износо- и жаростойкая сталь. Иногда головку и стержень выпускного клапана выполняют из разных марок стали, а затем соединяют сваркой. Торец стержня клапана дополнительно закаливают для повышения твердости и износостойкости. В некоторых случаях на фаску выпускного клапана для увеличения его долговечности наплавляют особо жаростойкий сплав.

Каждый цилиндр двигателя имеет, как минимум, два клапана — впускной и выпускной. Однако в настоящее время наметилась тенденция к увеличению числа клапанов на цилиндр. Все шире применяются двигатели с тремя (два впускных и один выпускной) и четырьмя (два впускных и два выпускных) клапанами. При наличии одного впускного и одного выпускного клапанов первый имеет большую головку. Это необходимо для лучшего наполнения цилиндра свежим зарядом.

Направляющая втулка, через которую проходит стержень клапана, обеспечивает его точную посадку в седло. Стержень имеет высокоточное сопряжение с втулкой (зазор составляет 0,05… 0,12 мм). Направляющие втулки изготавливают из чугуна или спеченного пористого материала, который может быть пропитан смазочным маслом.

Клапанная пружина удерживает клапан в закрытом положении, обеспечивая его плотную посадку в седле. Пружины изготавливают методом холодной навивки из специальной стальной, термически обработанной проволоки с последующей дробеструйной обработкой, что увеличивает их долговечность. Иногда для предотвращения появления резонансных колебаний используют пружины с переменным шагом витков.

Опорная шайба удерживает пружину в сжатом состоянии. Крепление стержня клапана к опорной шайбе осуществляется с помощью конических разрезных сухарей, входящих в выточку на стержне.

Седло клапана, в которое он садится фаской головки, у верхнеклапанного двигателя расположено в головке цилиндров. Обычно седла выпускных, а иногда и впусковых клапанов, выполняют в виде вставных колец и наглухо запрессовывают в выточки головки цилиндров. Вставные кольца изготавливают из жаростойкой стали, специального чугуна или спеченного материала.

Передаточные детали газораспределительного механизма обеспечивают передачу усилия от распределительного вала к стержням клапанов. К таким деталям относятся:

Толкатели передают осевое усилие от кулачков распределительного вала на штанги или стержни клапанов. Они могут быть плоскими, грибовидными, цилиндрическими или рычажными. Их изготавливают из стали или чугуна. Для повышения твердости и износостойкости рабочие поверхности толкателей упрочняют, а затем шлифуют.

Штанги служат для передачи усилий от толкателей к коромыслам при нижнем расположении распределительного вала в верхнеклапанном двигателе (см. рис. а). Штанги изготавливают из стали или алюминиевого сплава, придавая им форму трубки. На концах штанг крепят стальные наконечники со сферическими поверхностями, имеющими высокую твердость. Нижними концами штанги упираются в гнезда толкателей, а верхними — в регулировочные винты коромысел.

Коромысла предназначены для изменения направления и величины усилий, передаваемых на стержни клапанов. Коромысла шарнирно устанавливают на осях, которые крепятся к головке цилиндров. На одном конце коромысла может быть установлен регулировочный винт, который позволяет изменять зазор в газораспределительном механизме. Материалом для коромысла служит сталь или ковкий чугун. Рабочие поверхности коромысла закаливают, а затем шлифуют.

Распределительный вал служит для своевременного открытия и закрытия клапанов при помощи кулачков. Конструкция распределительного вала зависит от типа двигателя, числа цилиндров и клапанов, а также типа привода. Характерные конструкции распределительных валов представлены на рисунке. Любой распределительный вал имеет кулачки впускных 2 и выпускных 4 клапанов, а также опорные шейки 2. Распределительный вал бензинового карбюраторного двигателя снабжен также винтовой шестерней 5 привода масляного насоса и распределителя зажигания и эксцентриком 3, приводящим в действие топливный насос. Число кулачков соответствует общему числу клапанов, которые обслуживаются данным валом. Число опорных шеек чаще всего равно числу коренных шеек коленчатого вала. В рядном четырех- цилиндровом двигателе вершины одноименных кулачков располагаются под углом 90° (рис. а), в рядном шестицилиндровом — под углом 60° (рис. б), а в V-образном восьмицилиндровом — под углом 45° (рис. в). Угол установки разноименных кулачков зависит от фаз газораспределения. Вершины кулачков располагают в соответствии с принятым для двигателя порядком работы с учетом направления вращения вала. В качестве подшипников для распределительного вала чаще всего применяют запрессованные в картер (при нижнем расположении) или головку цилиндров (при верхнем расположении) тонкостенные биметалические или триметаллические втулки. Одна из опорных шеек вала (обычно передняя) снабжена фиксирующим устройством для предотвращения его осевых перемещений. Для смазывания опорных шеек к ним подается масло под давлением из общей смазочной системы двигателя. При верхнем расположении распределительного вала в его теле сверлят осевое отверстие, по которому масло поступает ко всем опорным шейкам и кулачкам.

Рис. Распределительные валы рядного четырехцилиндрового (а), рядного шестицилиндрового (б) и V-образного восьмицилиндрового (в) двигателей со схемами расположения кулачков:
1 — опорная шейка; 2, 4 — кулачки впускных и выпускных клапанов; 3 — эксцентрик привода топливного насоса; 5 — винтовая шестерня привода масляного насоса

Назначение. Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для своевремен­ного открытия и закрытия клапанов. Он обеспечивает наполнение цилиндров двигателя го­рючей смесью или воздухом, выпуск отработавших газов и герметичность камер сгорания.

Классификация ГРМ. Газораспределительные механизмы классифицируются по сле­дующим основным признакам:

– по расположению клапанов – с верхним (рис. 96, в) и с нижним (рис. 9а) расположе­нием;

– по расположению распределительного вала с верхним (рис. 9в) и с нижним (рис, 9а, б) расположением;

– по количеству клапанов на один цилиндр 2-, 3-, 4-, 5-клапанные.

Устройство ГРМ (табл. 4). Механизм газораспределения с верхним расположением клапанов и с нижним расположением распределительного вала состоит из следующих эле­ментов (рис. 10): шестерня привода распредвала; втулки опорных шеек распредвала; толкатели; коромысла; регулировочные винты; впускные и выпускные клапаны; тарелки клапанных пружин; седла клапанов; стопорные полукольца клапанов (сухари): распределительный вал; упорный фланец; штанги толкателей; оси коромысел; распорные пружины; клапанные пружины; направляющие втулки; маслосъемные колпачки.

Конструкция ГРМ, имеющего верхнее расположение распределительного вала, отлича­ется от рассмотренного отсутствием толкателей и штанг. Привод распределительного вала осуществляется через цепную передач, поэтому конструкция ГРМ этого типа включает в себя цепь привода, а также натяжное устройство и успокоитель цепи (рис. 11).

В конструкции ГРМ с нижним расположением клапанов отсутствуют коромысла, оси коромысел и распорные пружины (рис. 9а).

Принцип действия ГРМ (рис. 96). Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала через блок шестерен, зубчатоременную или цепную передачи. Передача обеспечивает частоту вращения распределительного вала в два раза меньшую, чем частота вращения коленчатого вала. При вращении распределительного вала кулачок 10, воздейст­вует на толкатель 9 и поднимает его; толкатель передает воздействие через штангу 18 на ко­роткое плечо коромысла 15; это плечо коромысла поднимается, а противоположное опуска­ется (так как коромысло поворачивается на оси) и давит на клапан 2. Клапан под этим воз­действием опускается вниз и открывает впускное или выпускное окно. Закрытие клапана происходит при прекращении воздействия кулачка на толкатель (когда выступ кулачка сбе­гает с толкателя). Закрытие обеспечивается за счет упругости клапанной пружины 4 и проис­ходит в обратном порядке.

Фазы газораспределения. Под фазами газораспределения понимают момента начала открытия и конца закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого ва­ла относительно мертвых точек. Для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов вы­пускной клапан должен открываться до достижения поршнем НМТ, а закрываться после прохождения ВМТ. С целью лучшего наполнения цилиндров смесью впускной клапан дол­жен открываться до достижения поршнем ВМТ, а закрываться после прохождения НМТ. Пе­риод, в течение которого одновременно открыты оба клапана (впускной и выпускной), назы­вают фазой перекрытия клапанов. Фазы газораспределения конкретных двигателей изобра­жают в виде круговой диаграммы (рис. 12) или представляют в виде таблиц.

Детали ГРМ:

Деталь Назначение Устройство Материал
Распределительный вал (рис. 10) Обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов Опорные шейки, кулачки, фланец для уста­новки шестерни привода, эксцентрик при­вода топливного насоса, шестерня привода масляного насоса Легированная сталь или чугун
Привод распредели­тельного вала (рис. 11) Передает вращение от коленчатого вала на распределительный вал

I. Блок шестерен.

II. Ведущая и ведомая звездочки, цепь.

III. Ведущий и ведомый шкивы, зубчатый ремень

Толкатели 9 (рис. 9) Передает усилие от кулачка распредвала к штанге Втулка, рычаг, пята, ролик, ось ролика Сталь или чугун Штанга толкателя 19 (рис. 10) Передает усилие от толкателя на коромыс­ло Полый цилиндр со сферообразными нако­нечниками Сталь или дюралю­миний Коромысло 15 (рис.9) Передает усилие от штанги или распредва­ла к клапану Неравноплечий рычаг со ступицей Чугун Ось коромысел 13 (рис 10), 17 (рис. 9) Поддерживает коромысла Полый стержень с заглушками на торцах и сверлениями для прохода масла к коромыс­лам Сталь Клапаны 2 (рис. 9) Открывает и закрывает впускные и выпу­скные каналы Стержень, тарельчатая головка Жаропрочная сталь Подвеска и уплотне­ние клапанов (рис. 9) Обеспечивает подвижную установку кла­панов в головке блока и предотвращает попадание масла по стержням клапанов в камеры сгорания

Направляющие втулки в головке блока, клапанные пружины, опорные и упорные шайбы, маслосьемные колпачки или кольца, сухари

Дата добавления: 2018-02-15 ; просмотров: 1872 ; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ

Основа нормального функционирования двигателя – это слаженная работа всех его механизмов и систем. Одним из таких важных составляющих силового агрегата является газораспределительный механизм, который отвечает за подачу воздуха во все цилиндры машины и вывод выхлопных газов.

Назначение и принцип действия ГРМ

Газораспределительный механизм в двигателе внутреннего сгорания предназначается для своевременной подачи воздушно-топливной смеси или воздуха в цилиндры и выпуска оттуда отработанных газов. Работа механизма осуществляется за счет своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

Рабочий процесс ГРМ основывается на синхронном движении распределительного и коленчатого вала, что обуславливает открытие и закрытие клапанов в нужный момент моторного цикла. Во время вращательного движения распредвала, кулачки надавливают на рычаги, а те на стержни клапанов, открывая их. Следующий поворот распредвала поворачивает кулачек, который занимает исходную позицию и закрывает клапан.

Классификация газораспределительных механизмов

Двигатели на современных автомобилях оснащаются разными газораспределительными механизмами, которые имеют следующую классификацию:

  1. В зависимости от расположения распределительного вала – нижнее или верхнее.
  2. В зависимости от числа распределительных валов – один или SONC (Single OverHead Camshaft), либо два вала – DOHC (Double OverHead Camshaft).
  3. В зависимости от количества клапанов – от 2 до 5.
  4. От разновидности привода вала – шестеренчатый, цепной или с зубчатым ремнем.

Двигатели с верхним расположением вала считаются наиболее эффективными, и получили самое широкое распространение. В них клапана приводятся в движение распредвалом через рычаги толкателей. Это упрощает всю конструкцию, снижает массу двигателя и уменьшает силу инерции. В такой компоновке вал монтируется в головке, рядом с клапанами. Движение с коленчатого вала передается при помощи роликовой цепи или зубчатого ремня.

При нижнем положении вала ГРМ, он монтируется рядом с коленчатым валом в блоке цилиндров. Передача усилия на клапана происходит при помощи толкателей через коромысла. Распредвал входит в зацепление с коленвалом при помощи шестерни. Такая конструкция двигателя считается усложненной, к тому же инерция двигающихся частей механизма возрастет.

Количество распределительных валов механизма и клапанов на каждый цилиндр зависит от варианта двигателя. Чем больше в нем клапанов предусмотрено, тем лучше цилиндры заполняются воздухом или горючей смесью, и очищаются от газов. Благодаря этому, двигатель в состоянии развить больший крутящий момент и мощность. Нечетное количество клапанов означает большее число впускных в сравнении с выпускными.

Устройство ГРМ

Газораспределительный механизм имеет следующие основные элементы:

1. Распределительный вал. Открывает клапаны в определенной последовательности в зависимости от порядка работы цилиндров. Его изготавливают из чугуна или стали, и подвергают закалке токами высокой частоты трущиеся поверхности. Он может быть смонтирован в головке блока цилиндров или в картере. В многоклапанных двигателях расположено два распределительных вала, один из которых управляет впускными клапанами, а другой выпускными. Вращение вала происходит на цилиндрических опорных шейках. Прямое или непрямое воздействие на клапана осуществляется кулачками, расположенными на валу. Каждый кулачек соответствует одному клапану.

2. Привод клапанов. Клапаны приводятся в движение различными способами: при расположении распредвала в картере, усилие от кулачков передается на толкатели, штанги и коромысла.

Коромысло (рокер или роликовый рычаг) выполнено из стали, его устанавливают на полую ось, зафиксированную в стойках головки цилиндров. Одна его сторона упирается в кулачек вала, а другая давит на торец стержня клапана. При работе двигателя клапаны нагреваются и удлиняются, что грозит им неполной посадкой в седло. Поэтому между клапаном и коромыслом обязательно соблюдают тепловой зазор.

Также кулачек может воздействовать на клапан через рычаг или непосредственно на его толкатель. Толкатели могут быть выполнены в механическом (жестком), роликовом варианте или в виде гидрокомпенсатора. Первый вид из-за шумности почти не используется, а последний отличается мягкостью и отсутствием необходимости осуществления регулировок. Роликовые толкатели используют в форсированных и спортивных двигателях.

3. Механизм привода распределительного вала. Осуществляется цепной, ременной или шестеренной передачей. Цепная отличается надежностью, до сложна в устройстве и дорога, ременная дешевле, но менее надежна, и в случае порыва ремня может повлечь за собой повреждение двигателя за счет удара клапанов о поршни.

4. Клапаны. Предназначены для открытия и закрытия впускного и выпускного канала. Состоят из стержня и головки, на которой имеется узкая, скошенная под углом фаска, плотно прилегающая к фаске седла, для чего их взаимно притирают. Головки впускных клапанов делают большими, чем выпускных. Но выпускные сильнее нагреваются, поэтому изготавливаются из жаропрочной стали и внутри наполнены натрием для лучшего охлаждения.

Цилиндрический стержень клапана сверху выточен для крепления пружины, не дающей ему оторваться от коромысла, которая упирается в шайбу на головке, и фиксируется упорной тарелкой. Стержень помещается в направляющую втулку, запрессованную в головку цилиндров, чтобы масло не попадало в камеру сгорания, на него надевают маслоотражающий колпачок.

Фазы газораспределения

Фазами газораспределения принято считать начало открытия и момент закрытия клапана, выраженный в градусах угла поворота коленвала относительно мертвых точек. Лучшая очистка цилиндра от выхлопных газов достигается при открытии выпускного клапана до наступления нижней мертвой точки (НМТ), и закрытии после ВМТ. Наполнение цилиндров воздухом или горючей смесью происходит при открытии впускного клапана до прохождения им ВМТ, и закрытии после НМТ. Период одновременного открытия обоих клапанов называется их перекрытием.

Фазы подбираются на заводе-изготовителе двигателя экспериментальным путем, и зависят от его конструкции и быстроходности. При этом колебание газов используется таким образом, что перед закрытием впускного клапана перед ним находится волна давления, а перед закрытием выпускного – волна разрежения. Такой подбор фаз обеспечивает одновременное улучшение заполнения цилиндров воздухом или смесью, а также их очистку от выхлопных газов.

Установка механизма газораспределения осуществляется при помощи меток на шестернях. Отклонение от нормы на пару зубов или звездочек может привести к удару клапана о поршень и поломке двигателя. Постоянство фаз сохраняется при наличии теплового зазора в клапанном механизме, нарушения которого вызывают уменьшение или увеличение продолжительности открытия.

Для каждого двигателя завод-изготовитель указывает фазы газораспределения в виде диаграммы, где показаны моменты открытия, закрытия, и перекрытия клапанов.

Возможные неисправности ГРМ

Судить о неисправности газораспределительной системы можно по следующим внешним признакам:

  1. Уменьшение компрессии, хлопки в трубопроводах. Происходит по причине неплотного прилегания клапанов к седлам из-за образовавшегося нагара, раковин на рабочей поверхности, при деформации головок клапанов, прогорании клапана, поломке пружин, заедании стержня во втулке или отсутствием зазора между клапаном и коромыслом.
  2. Падение мощности и резкие металлические стуки происходят из-за неполного открытия клапанов. Причиной неполадки выступает большой тепловой зазор или отказ гидрокомпенсатора.
  3. Износ шестерни распредвала, втулок и осей коромысел, направляющих втулок клапанов, заметное осевое смещение распределительного вала.
  4. Выход из строя цепи, зубчатого ремня, а также успокоителя для цепи, и натяжителя для зубчатого ремня.

Что такое распределительный вал и как он работает?

Распределительные валы - еще один из многих критических компонентов, необходимых для работы двигателя внутреннего сгорания, но что такое распределительный вал и почему его роль так важна?

Старая техника

Предположим, вы знакомы с основной функцией двигателя внутреннего сгорания - топливо и воздух воспламеняются внутри цилиндра, производя взрывную энергию, которая преобразуется в движение поршнями, коленчатым валом и трансмиссией.

Звучит достаточно просто, но, как мы знаем, внутреннее сгорание претерпело больше усовершенствований и усовершенствований, чем любой другой механизм на планете, так что теперь это чрезвычайно сложная система частей.

Распределительный вал, однако, является одной из самых старых частей и исправно работает с первых дней изобретения и развития двигателей. Это потому, что кулачок сам по себе является невероятно древней идеей, восходящей к Турции 13 веками, где он использовался в различных механизмах легендарным Исмаилом аль-Джазари и описан в его «Книге знаний об изобретательной механике». Устройств ».

Перенесемся в 21 век, год, год, и его принципы работы остались такими же, как и тогда.

Синхронность и форма

Распределительный вал является относительно основным компонентом - это простой стержень или вал с фигурными выступами, расположенными вдоль него, они были названы « кулачков ». Когда вал вращается, форма кулачка позволяет ему воздействовать на клапан или переключаться в степени, соответствующей жесткости его формы - со скоростью вращения, контролирующей скорость действия.

В современном двигателе внутреннего сгорания они обычно, но не обязательно, располагаются непосредственно над рядами цилиндров, где они управляют клапанами. Их калибровка точно контролирует количество топливовоздушной смеси, поступающей в камеру, и насколько эффективно отработанные отработавшие газы от предыдущего зажигания могут выходить из камеры, уступая место следующей зарядке.

Это делает их критически важными не только для работы двигателя, но и потому, что открытие и закрытие клапанов должно быть тщательно и идеально синхронизировано с движениями поршней, они также сильно влияют на производительность.

Для обеспечения такой синхронизации распределительные валы через ремень или цепь ГРМ соединяются с вращением коленчатого вала, который непосредственно перемещает поршни внутри цилиндра. Кроме того, форма самих кулачков также тщательно продумана, чтобы контролировать скорость, с которой клапаны открываются и закрываются. Это более известно как с регулируемыми фазами газораспределения .



Основное действие кулачка.

Преимущества в цифрах

В двигателе может быть различное количество распределительных валов в зависимости от расположения цилиндров и работы клапана.Поскольку вам нужен как минимум один распределительный вал на ряд цилиндров, рядным двигателям требуется всего один распределительный вал, тогда как для V-образного расположения потребуется как минимум два. В некоторых двигателях используются двойные верхние распредвалы (DOHC), поэтому их может быть до четырех на двух рядах цилиндров.

Использование дополнительного вала на каждый ряд обеспечивает многочисленные преимущества по сравнению с конструкцией с одним верхним распределительным валом (SOHC) , несмотря на дополнительный вес и стоимость. Идеальное размещение компонентов для повышения эффективности, увеличения максимальной мощности и упрощения работы клапана при использовании более двух клапанов на цилиндр

Четыре клапана на цилиндр - это обычная конфигурация с точки зрения эффективности, так как она использует максимальное пространство головки блока цилиндров.Хотя SOHC может управлять четырьмя клапанами на цилиндр, для этого требуется сложная система штоков и кулачков, поэтому вместо этого предпочтительнее DOHC.


Вся система в действии.

Изменение на горизонте

В значительной степени DOHC позволяет использовать более сложную клапанную технологию, которая работает для изменения времени, продолжительности и подъема клапанов. Этот контроль может улучшить топливную эффективность, увеличить мощность и уменьшить выбросы при необходимости, в зависимости от ситуации.

Это было главным нововведением в конструкции двигателей за последние годы, и почти каждый производитель автомобилей имеет свою собственную версию, работающую над множеством различных элементов системы газораспределения двигателя.

Некоторые используют несколько профилей кулачков и переключаются между ними в зависимости от нагрузки двигателя; другие изменяют синхронизацию между коленчатым валом и распределительными валами, чтобы изменить производительность. Одна из первых систем использовала давление масла для изменения работы клапана.

Лучшая система еще не определена, но вы можете быть уверены, что все больше этих систем найдут свое применение в двигателях, поскольку нескончаемый поиск эффективности и мощности продолжается - и скромный распределительный вал становится еще одной его частью. переосмысление дизайна и роли.

MAT FOUNDRY GROUP ЯВЛЯЕТСЯ ВЕДУЩИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ СЕРЫХ И ЧУГУННЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ. ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О НАС ПРОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ИЛИ СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ СЕГОДНЯ

Что такое датчик положения распределительного вала и для чего он нужен?

Современные двигатели - это впечатляющие машины, состоящие из отдельных частей, взаимодействующих с точностью, что необходимо для максимальной производительности, эффективности и безопасности. Без этого многого не добьешься. Многие компоненты отвечают за то, чтобы все гудело, но важным является датчик распределительного вала.Но что такое датчик положения распределительного вала и почему он так важен?

Время рассчитывать

Бензиновые двигатели внутреннего сгорания имеют очень специфические потребности в воздухе, топливе и искре, чтобы работать в соответствии с конструкцией. Эти три элемента должны быть доступны в нужное время и в нужном количестве для эффективного сгорания. Если время слишком велико или если одна деталь отсутствует, вы можете не получить никакого возгорания.

Точность двигателя обеспечивается системой автомобильных датчиков, которые контролируют компоненты и состояние и взаимодействуют с электронным блоком управления (ЭБУ), главным компьютером автомобиля.ЭБУ получает данные от датчиков и немедленно выполняет вызов на основе программирования. Затем он отправляет сигнал на исполнительный механизм, который изменяет или поддерживает состояние, включая воздух, топливо и искру, для отражения информации от датчиков. Если есть механическая проблема и один из компонентов неисправен или сломан, датчики сообщат ЭБУ, чтобы он либо отрегулировал, либо предупредил вас.

Smart Cams

Распределительный вал и коленчатый вал являются двумя из этих важных компонентов. Распределительный вал контролирует положение впускных и выпускных клапанов, а коленчатый вал контролирует расположение самих поршней.

Если распределительный вал управляет этими клапанами, что такое датчик положения распределительного вала и зачем он нужен? Датчики положения распределительного вала контролируют положение распределительного вала и отправляют в ЭБУ информацию о том, когда каждый клапан на конкретном цилиндре открыт. Они работают в тесном контакте с датчиками положения коленчатого вала, чтобы составить более полную картину для ЭБУ.

Вместе информация от этих двух датчиков показывает, когда поршень находится в верхнем центре для потенциального такта впуска, и подтверждает, что клапаны выровнены для подачи воздуха и топлива.По сути, датчики положения распредвала и коленчатого вала работают вместе, чтобы показать компьютеру, когда условия подходят для впуска, сжатия, сгорания и выпуска.

Сенсорная депривация

Проблема с датчиком распредвала обычно приводит к срабатыванию контрольной лампы двигателя. Оттуда вы можете выполнить диагностическое сканирование, чтобы выяснить проблему с распределительным валом, но оно не скажет вам, связана ли проблема с датчиком или компонентом, который он отслеживает. Это потребует дальнейшего изучения.

Дополнительно могут возникнуть проблемы с управляемостью автомобиля.Двигатель может работать с перебоями или скачками, расходовать больше топлива, чем обычно, иметь плохое ускорение, глохнуть или вообще не запускаться. Все это признаки проблемы с распределительным валом, но, опять же, вам нужно будет присмотреться. Неисправный датчик или неисправный ЭБУ также могут вызвать эти проблемы, а датчики намного проще заменить, чем распредвалы, поэтому попросите механика проверить это, если вы не уверены.

Ваш ECU должен сообщать вам, когда что-то не так, но если вы заметили проблемы, проверьте это раньше, чем позже.Проблемы с распределительным валом со временем только усугубляются и могут вызвать более серьезные проблемы с двигателем в будущем.

Проверьте все реле, датчики и переключатели , доступные в NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для текущего обслуживания и ремонта. Для получения дополнительной информации о распределительных валах поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фото любезно предоставлено Flickr.

Что такое распредвал и для чего он нужен?

Средний двигатель внутреннего сгорания состоит из тысяч деталей, из которых более 200 являются движущимися частями.

Из этих компонентов распределительный вал является одним из самых важных.

Автомобильный двигатель просто не работает без него и не работает должным образом, если распредвал поврежден.

Поскольку большинство людей никогда не разбирают двигатель автомобиля, трудно понять, что это такое и для чего он нужен.

Давайте посмотрим, что такое распредвал, что он делает и что происходит, если что-то не так.

Что такое распредвал?

В буквальном смысле распредвал представляет собой вал с прикрепленными к нему кулачками.

Кулачки представляют собой выступы овальной формы, расположенные точно вдоль вала.

Длина вала и количество кулачков или кулачков напрямую связаны с количеством клапанов и цилиндров, составляющих двигатель.

Распредвалы изготавливаются из закаленной стали или сплава чугуна.

Это достаточно просто, но что он делает?

Распределительный вал открывает и закрывает клапаны в головке блока цилиндров.

При вращении распределительного вала выступы кулачков давят на толкатели клапана.

Это движение заставляет клапаны открываться, и пружины клапана возвращают клапан в положение седла, как только кулачок проходит мимо.

Но что заставляет вращаться распределительный вал, спросите вы?

Вы наверняка слышали о ремне (или цепи) ГРМ.

Ремень ГРМ соединяет звездочки на передней части коленчатого вала и распределительного вала, поэтому они работают синхронно.

Коленчатый вал передает энергию распределительному валу для его вращения, в результате чего впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются.

Как мне узнать, есть ли проблема с распределительным валом?

Как и все движущиеся части двигателя, распределительный вал может иметь проблемы.

Это не частая проблема для большинства новых автомобилей, но время от времени все же случается.

Как выглядит выход из строя распределительного вала?

В большинстве случаев загорается индикатор Check Engine.

Коды неисправностей, относящиеся к проблемам с распределительным валом, включают код пропуска зажигания для определенного цилиндра и возможные коды датчика положения распределительного вала.Другие симптомы включают:

  • Возгорание или треск из выхлопной трубы или впуска
  • Стук из верхней части двигателя
  • Полный промах в двигателе
  • Потеря мощности двигателя

Поскольку ни один из этих симптомов не является уникальным только для проблем с распределительным валом, требуется опытный механик, чтобы точно диагностировать и исправить это.

Можно ли отремонтировать распределительный вал?

Из-за производственных процессов ремонт распредвала не рекомендуется.

В то время как в некоторых высокопроизводительных двигателях используются ремонтируемые распредвалы, это не совсем экономично или практично для обычного автомобиля в дороге.

Вместо этого, если вашему автомобилю нужен новый распредвал, замена его на новый - лучший выбор.

Сколько стоит замена распредвала?

Детали для замены распредвала для большинства моделей будут стоить от 200 до 500 долларов за распредвал, плюс соответствующие уплотнения и прокладки.

Работа по замене распредвала, безусловно, самая дорогая часть сметы ремонта.

Ожидаемые затраты на рабочую силу составляют 1 000 долларов США или более, в сумме от 1 200 до 1 500 долларов США на ремонт большинства моделей.

Если вам нужна замена распредвала, узнайте расценки у опытного механика через AutoGuru.

Вы получите быстрое предложение, прозрачные цены и удобство онлайн-бронирования!

Распредвал - Energy Education

Рис. 1. Вращающийся кулачок. [1]

Распределительный вал представляет собой шток, который вращается и скользит по механизму, чтобы преобразовать вращательное движение в линейное движение.Это изменение движения достигается за счет того, что распределительный вал перемещается все дальше и ближе от оси вращения, когда распределительный вал толкается механизмами. [2] Эти подвижные части вала являются кулачками. Перемещенное линейное расстояние называется «броском», и его можно увидеть на Рисунке 1.


Распределительный вал теплового двигателя внутреннего сгорания - это устройство, которое контролирует как подачу топлива, так и отвод выхлопных газов. Он состоит из нескольких радиальных кулачков, каждый из которых перемещает впускные или выпускные клапаны.Этот распределительный вал соединен с коленчатым валом через ремень, цепь или шестерни. Это обеспечивает согласованную синхронизацию клапанов по отношению к движению поршней. [3]

Рисунок 2. Схема четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. Кулачки находятся в верхней части рисунка 2, обратите внимание, как они превращают свое вращательное движение в линейное движение для клапанов. [4]


Функция распределительного вала зависит от того, как работает клапан, и от функции самого кулачка. Клапан на головке блока цилиндров состоит из двух основных частей: штока и головки (см. Рисунок 2).Головка закрывает форсунку, которая позволяет впускать или выпускать топливо и требует линейного движения. [5] Кулачок, в его простейшем определении, - это механическое звено, которое преобразует вращательное движение в линейное или наоборот. [2] Кулачки на распределительном валу достигают этого смещения за счет вращения радиального шаблона и толкателя, который перемещается перпендикулярно оси вращения. Распределительный вал имеет некруглую форму с одним выступом. Толкатель соответствует перемещению кулачка при его вращении.Затем это смещение передается на шток клапана, позволяя головке подниматься, когда выступы кулачка проходят через толкатель. [5]

Поскольку автомобильный двигатель имеет несколько поршней, как поршень на Рисунке 2, одного кулачка недостаточно для всех этих поршней. Необходимо использовать весь стержень, покрытый кулачками. Это распределительный вал, показанный на Рисунке 3. Обратите внимание, что точное размещение кулачков вдоль вала позволяет точно определить время открытия и закрытия клапанов.Это точное время необходимо, поскольку двигатель автомобиля работает со скоростью тысячи оборотов в минуту. [3] Обеспечение правильного выбора времени в двигателе автомобиля - один из более простых способов сэкономить деньги и энергию.

Рисунок 3. Распределительный вал рядного четырехцилиндрового двигателя. Обратите внимание, как каждый набор из четырех кулачков разделен, что соответствует 16-клапанному двигателю. [6]

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Что такое распредвал? Узнайте об этой важной части двигателя

Распределительный вал, расположенный под двигателем, является еще одной важной частью любого автомобиля и имеет множество конфигураций, каждая из которых работает с небольшими отличиями.В дополнение к стандартной конструкции есть верхний распределительный вал и версия с двумя верхними головками.

Распределительный вал вращается вместе с коленчатым валом автомобиля. Он выполняет функцию, которая включает смесь воздуха и топлива, поступающую в цилиндры, и выходящих из них газов, причем действие повторяется много тысяч раз.

К распределительному валу прикреплены выступающие продолговатые лопасти, по одному на каждый клапан. Лепестки оказывают давление на клапаны или переходный механизм, заставляющий их открываться при вращении.Форма этих лепестков может влиять на работу двигателя на разных оборотах! Впускной клапан начинает процесс открытия с выступа, когда поршень начинает такт сгорания вниз. Эта сила подъема поршня вытесняет газы, и когда поршень достигает вершины своего цикла, клапан закрывается.

Получить расценки на ремонт двигателя

Если в автомобиле все цилиндры расположены на одной линии, он оснащен верхним распределительным валом, причем для каждой линии цилиндров требуется по одному распределительному валу.Если ваш автомобиль оснащен двигателем, на котором перед числом цилиндров отображается буква «V», например «V8», два распределительных вала будут обслуживать две линии цилиндров. Работа этой версии с распределительным валом отличается от работы стандартного компонента: выступы в верхней модели перемещают коромысла в верхней части цилиндра, что приводит к открытию и закрытию клапанов. Действие на этой модели осуществляется мощными пружинами, но оба типа распределительных валов приводятся в движение коленчатым валом, через ремень ГРМ или цепь ГРМ.

Для автомобилей с более мощными двигателями, возможно, с четырьмя или даже более клапанами в каждом цилиндре, устанавливаются сдвоенные верхние распредвалы. Фактически, есть два распределительных вала для каждой линии цилиндров, разработанные и необходимые для обслуживания ряда клапанов дополнительного воздуха и входа в цилиндр, при этом газы выпускаются с большей силой, что приводит к дополнительной мощности двигателя.

Как правило, автомобильных двигателей работают с одинарным ГРМ; вращение распределительного вала со скоростью, с которой клапаны открываются и закрываются, но есть варианты.В некоторых автомобилях фаза газораспределения может быть отрегулирована или, по крайней мере, предназначена для небольшого движения вперед. Например, он эффективно перемещается при закрытии клапана или при открытии.

Получить расценки на ремонт двигателя

Все о двигателе / ​​моторе

Как работают распредвалы | HowStuffWorks

Если вы читали статью Как работают автомобильные двигатели, вы знаете о клапанах, которые пропускают топливно-воздушную смесь в двигатель, а выхлопные газы - из двигателя. В распределительном валу используются выступы (называемые кулачками ), которые прижимаются к клапанам, открывая их при вращении распределительного вала; пружины на клапанах возвращают их в закрытое положение.Это критически важная работа, которая может сильно повлиять на работу двигателя на разных скоростях. На следующей странице этой статьи вы можете увидеть анимацию, которую мы создали, чтобы действительно показать вам разницу между рабочим распредвалом и стандартным.

Из этой статьи вы узнаете, как распредвал влияет на работу двигателя. У нас есть отличные анимации, которые показывают, как на самом деле работают разные компоновки двигателей, такие как с одинарным верхним кулачком (SOHC) и с двумя верхними распредвалами (DOHC).А затем мы рассмотрим несколько изящных способов, которыми некоторые автомобили регулируют распределительный вал, чтобы он мог более эффективно справляться с разными оборотами двигателя.

Начнем с основ.

Основы распределительного вала

Ключевыми частями любого распределительного вала являются лепестки . При вращении распределительного вала кулачки открывают и закрывают впускной и выпускной клапаны синхронно с движением поршня. Оказывается, существует прямая зависимость между формой кулачков и тем, как двигатель работает в разных диапазонах скоростей.

Чтобы понять, почему это так, представьте, что мы запускаем двигатель очень медленно - всего 10 или 20 оборотов в минуту (об / мин), так что поршню требуется пара секунд, чтобы завершить цикл. Было бы невозможно запустить обычный двигатель так медленно, но давайте представим, что мы могли бы. На этой низкой скорости нам нужно, чтобы выступы кулачка имели такую ​​форму, чтобы:

  • Как только поршень начинает двигаться вниз на такте впуска (так называемая верхняя мертвая точка, или ВМТ ), впускной клапан открывался.Впускной клапан закроется сразу после того, как поршень опустится до дна.
  • Выпускной клапан открывается вправо, когда поршень опускается до дна (так называемая нижняя мертвая точка, или BDC ) в конце такта сгорания, и закрывается, когда поршень завершает такт выпуска.

Эта установка будет очень хорошо работать для двигателя, пока он работает на этой очень низкой скорости. Но что произойдет, если вы увеличите обороты? Давай выясним.

Когда вы увеличиваете число оборотов в минуту, конфигурация распределительного вала от 10 до 20 оборотов в минуту не работает.Если двигатель работает со скоростью 4000 об / мин, клапаны открываются и закрываются 2000 раз в минуту или 33 раза в секунду. На этих скоростях поршень движется очень быстро, поэтому воздушно-топливная смесь, устремившаяся в цилиндр, также движется очень быстро.

Когда впускной клапан открывается и поршень начинает свой ход впуска, топливно-воздушная смесь во впускном желобе начинает ускоряться в цилиндр. К тому времени, когда поршень достигает нижней точки своего такта впуска, воздух / топливо движутся с довольно высокой скоростью.Если бы мы захлопнули впускной клапан, весь этот воздух / топливо остановился бы и не попал в цилиндр. Если впускной клапан остается открытым немного дольше, импульс быстро движущегося воздуха / топлива продолжает нагнетать воздух / топливо в цилиндр, когда поршень начинает свой ход сжатия. Таким образом, чем быстрее работает двигатель, тем быстрее движется воздух / топливо и тем дольше мы хотим, чтобы впускной клапан оставался открытым. Мы также хотим, чтобы клапан открывался шире на более высоких скоростях - этот параметр, называемый подъем клапана , определяется профилем кулачка.

На анимации ниже показано, как обычный кулачок и рабочий кулачок имеют разные фазы газораспределения. Обратите внимание, что циклы выпуска (красный кружок) и впуска (синий кружок) намного больше перекрываются на кулачке производительности. Из-за этого автомобили с этим типом кулачка, как правило, очень грубо работают на холостом ходу.

Этот контент несовместим с этим устройством.

Два разных профиля кулачка: нажмите кнопку под кнопкой воспроизведения, чтобы переключаться между кулачками.Кружки показывают, как долго клапаны остаются открытыми: синий - впускной, красный - выпускной. Перекрытие клапанов (когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно) выделяется в начале каждой анимации.

Любой распределительный вал идеален только при одной частоте вращения двигателя. При любой другой частоте вращения двигатель не будет работать в полную силу. Таким образом, фиксированный распределительный вал - это всегда компромисс. Вот почему автопроизводители разработали схемы изменения профиля кулачка при изменении частоты вращения двигателя.

Существует несколько вариантов расположения распределительных валов на двигателях. Мы поговорим о некоторых из самых распространенных. Вы, наверное, слышали терминологию:

  • Одинарный верхний кулачок (SOHC)
  • Двойной верхний кулачок (DOHC)
  • Толкатель

В следующем разделе мы рассмотрим каждый из них. конфигурации.

Распредвал: определение, работа, детали, проблемы, изготовление

С момента появления двигателей внутреннего сгорания распределительный вал является одним из важных компонентов.До 21 века принцип его работы в автомобильных двигателях остается неизменным.

Распределительные валы представляют собой простые составляющие стержня или вала, вдоль которых расположены отдельные выступы кулачка. Благодаря этим кулачкам вал называется кулачками.

Вал вращается, позволяя кулачку воздействовать на клапан. Он отвечает за прижимание к клапанам, которые открывают и закрывают такт сжатия и выпуска. Скорость вращения контролирует скорость его действий.

Сегодня мы рассмотрим определение, принцип работы, изготовление, детали и проблемы распредвала в автомобильном двигателе.

Что такое распредвал?

Распределительный вал состоит из цилиндрического стержня, проходящего по длине ряда цилиндров. Такая работа распределительного вала достигается за счет количества кулачков по его длине. По одному лепестку на каждый клапан. Эти лепестки заставляют клапан открываться, нажимая на них.

Для закрытия клапана используется какой-то промежуточный механизм. При вращении распределительного вала на место устанавливаются пружины, закрывающие клапан. Это происходит, когда лепестки достигают наивысшей точки на толкателе, когда клапан полностью открыт.Пружина отодвигает клапан, заставляя его закрыться.

Читайте: Понимание бензинового двигателя

Этот принцип работы распредвала отличается на современных автомобилях.

В современных двигателях внутреннего сгорания распредвал не работает. Их калибровка контролирует количество топливовоздушной смеси, поступающей в камеру. Это воздушное топливо поступает на точном уровне. После сгорания отработанный газ выходит из камеры, уступая место следующей смеси.

Эта конструкция влияет не только на эффективность и работу двигателя.Предполагается, что движение поршня двигателя идеально синхронизировано для открытия и закрытия клапанов. Это резко сказывается на характеристиках автомобиля.

Распределительные валы соединяются через ремень или цепь ГРМ, чтобы обеспечить синхронизацию и вращение. Он непосредственно перемещает поршни внутри цилиндра. Рабочая конструкция кулачков распределительного вала также регулирует скорость открытия и закрытия клапанов. Таким образом, это принцип работы распредвала на современных двигателях.

Видео ниже дает дальнейшее объяснение работы распределительных валов:

Материал распределительного вала:

Распредвалы изготовлены из металла для придания жесткости.Используется чугун, поскольку он обладает такой прочностью, что используется для массового производства. Распределительные валы из охлажденного чугуна обладают хорошей износостойкостью, поскольку в процессе охлаждения материал затвердевает.

Некоторые другие элементы добавляются в чугун перед разливкой, чтобы получить более подходящие свойства для его применения.

Стальные заготовки

используются производителями, когда требуется качественное и мелкосерийное производство. хотя это более затратно по времени и дороже, чем другие методы.

Метод изготовления - ковка, литье, механическая обработка (токарный или фрезерный станок).Могут использоваться разные стальные стержни.

Взаимосвязь распредвала и коленчатого вала

Это взаимосвязь двух приводных систем, вращения распредвала и коленчатого вала. Благодаря тому, что клапан управляет потоком всасываемой топливно-воздушной смеси и выхлопных газов. Этот клапан, который управляется распределительным валом для надлежащего времени открытия и закрытия во время хода поршня.

Это причина, по которой распределительный вал соединен с коленчатым валом напрямую через зубчатый механизм.Он также косвенно связан через ремень или цепь, называемую ремнем ГРМ или цепью ГРМ. Процесс с прямым механизмом необычен из-за своей стоимости.

Основные части распредвала

Ниже приведены основные детали распределительного вала:

Основные журналы : Мощность, создаваемая распределительным валом, обеспечивается постоянным вращением. Функция шейки заключается в том, чтобы удерживать распределительный вал на месте, когда он вращается вокруг моторного отсека.

Лопасти : во время вращения лопасти вращаются вместе с движением поршня.Функции лепестков заключаются в открытии и закрытии клапана для впускных и выпускных газов. Скорость кулачков зависит от оборотов двигателя.

Концы : передний конец кулачка предназначен для крепления ремня к коленчатому валу. Задний конец кулачка через специальную шестерню поворачивает распределитель двигателя. Опережение зажигания согласовано с остальной частью двигателя с этой деталью.

Подшипники : монтируется вместе с коренными шейками.Это помогает предотвратить повреждение блока цилиндров распределительным валом при выходе из строя двигателя. Подшипники помогают обеспечить плавное вращение распределительного вала.

Причины выхода из строя распредвала и их предотвращение

Есть несколько проблем, которые могут возникнуть с распределительным валом. Если проблем не заметить, это может привести к полной поломке двигателя. Ниже приведены основные причины выхода из строя распределительного вала:

  • Лепестковый износ.
  • Неправильная обкатка.
  • Маслоподъемники с новым кулачком.
  • Механическое столкновение - происходит при заедании спирали пружины, фиксатора к уплотнению, клапана к поршню. натяжение и прорезь коромысла для натяжения шпильки.
  • Сломан кулачок.
  • Чрезмерный осевой люфт.
  • Сломанные установочные штифты или шпонки.
  • Неправильное давление пружины клапана.

Прочтите: что такое автомобильное шасси и его значение?

Признаки неисправности датчика положения распредвала

Датчик положения в распределительном валу дает информацию о состоянии распределительного вала.Информация отправляется в модуль управления двигателем (ECM) автомобиля. Этот контроллер ЭСУД использует полученные данные для определения момента зажигания. Он также заметил, что двигатель требует впрыска топлива.

Comments |0|

Legend *) Required fields are marked
**) You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>
Category: Разное