Распределительный вал

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

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

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

).

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

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

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

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

• поворот распределительного вала на различных режимах работы;
• использования нескольких кулачков с различным профилем на один клапан;
• изменение положения оси коромысла.

Привод распределительного вала

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

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

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

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

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

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

 

 

Распределительный вал двигателя внутреннего сгорания: назначение, устройство, принцип действия — Autodromo

Основной функцией распределительного вала (распредвала) является обеспечение открытия/закрытия впускных и выпускных клапанов, при помощи которых осуществляется подача  ТВС (топливовоздушной смеси) и вывод образовавшихся газов. Распредвал является главной деталью ГРМ (газораспределительного механизма), принимающей участие в сложном процессе газообмена в автомобильном двигателе.

Современный ГРМ может оснащаться одним или двумя распредвалами. В механизме с одним валом сразу обслуживаются все клапаны впуска и выпуска (по 1 клапану впуска и выпуска на цилиндр). В механизме, оснащенном двумя валами, один распредвал запускает клапаны впуска, другой вал – клапаны выпуска (по 2 клапана впуска и выпуска на цилиндр).

Расположение газораспределительного механизма напрямую зависит от типа автомобильного двигателя. Различают ГРМ с верхним клапанным расположением (в цилиндровом блоке) и с нижним клапанным расположением (в головке цилиндрового блока).

Наиболее распространенным вариантом является верхнее расположение, благодаря чему возможно осуществить эффективную настройку и обслуживание распределительного вала.

Принцип действия и устройство распредвала

Распределительный вал соединяется с коленвалом при помощи цепи или ремня, надетого на шкив распредвала и звездочку коленчатого вала. Вращательные движения вала в опорах обеспечивают специальные подшипники скольжения, благодаря этому вал воздействует на клапана, запускающие работу клапанов цилиндров. Этот процесс происходит в соответствии с фазами образования и распределения газов, а также рабочим циклом двигателя.

Установка фаз распределения газов происходит согласно установочным меткам, которые имеются на шестернях или шкиве. Правильная установка обеспечивает соблюдение последовательности наступления рабочих циклов двигателя.

Основной деталью распредвала являются кулачки. При этом количество кулачков, которыми оснащается распредвал, зависит от количества клапанов. Основное назначение кулачков – осуществление регулировки фаз процесса газообразования. В зависимости от типа конструкции ГРМ кулачки могут взаимодействовать с коромыслом или толкателем.

«Nockenwelle ani». Под лицензией Public domain с сайта Викисклада — https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nockenwelle_ani.gif#mediaviewer/File:Nockenwelle_ani. gif

Кулачки устанавливаются между опорными шейками, по два на каждый цилиндр двигателя. Распредвалу во время работы приходится преодолевать сопротивление пружин клапанов, которые служат возвратным механизмом, приводя клапана в исходное (закрытое) положение.

На преодоление этих усилий расходуется полезная мощность двигателя, поэтому конструкторы постоянно думают, как можно уменьшить потери мощности.

Для того чтобы уменьшить трение между толкателем и кулачком, толкатель может оснащаться специальным роликом.

Помимо этого, разработан специальный десмодромный механизм, в котором реализована беспружинная система.

Опоры распределительных валов оснащены крышками, при этом передняя крышка является общей. Она имеет упорные фланцы, которые соединяются с шейками валов.

Распредвал изготавливается одним из двух способов – ковкой из стали или литьем из чугуна.

Системы фаз газораспределения

Как уже было сказано выше, количество распредвалов соответствует типу двигателя.

В рядных двигателях с одной парой клапанов (по одному клапану впуска и выпуска) цилиндр оснащается только одним валом. В рядных двигателях с двумя парами клапанов установлено два вала.

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

В настоящее время современные двигатели могут быть оснащены различными системами фаз газораспределения:

• VVT-i. В подобной технологии фазы регулируются поворотом распределительного вала по отношению к звездочке на приводе
• Valvetronic. Технология позволяет регулировать высоту подъема клапанов за счет смещения оси вращения коромысла
• VTEC. Данная технология предполагает регулирование фаз распределения газов за счет использования кулачков на регулируемом клапане

Итак, подытожим… распредвал, являясь основным звеном газораспределительного механизма, обеспечивает своевременное и точное открытие клапанов двигателя. Это обеспечивается точной подгонкой формы кулачков, которые надавливая на толкатели, заставляют клапана двигаться.

Описание распределительного вала двигателя

— saVRee

Введение

Для работы двигателя внутреннего сгорания (IC) все его компоненты должны выполнять свои функции с очень точными интервалами относительно движения поршня. Для этого используется компонент, называемый распределительным валом . На изображении ниже показаны распределительный вал и ведущая шестерня распределительного вала.

Примечание. Распредвалы обычно устанавливаются только на четырехтактные двигатели и очень большие двухтактные двигатели.

Распределительный вал двигателя

Распределительный вал представляет собой длинный стержень с яйцевидными эксцентриками кулачками (кулачками) , по одному кулачку на каждый клапан и не имеет топливного клапана 0 система впрыска топлива Common Rail). Каждый лепесток имеет повторителя . Когда распределительный вал вращается, толкатель вынужден подниматься и опускаться, следуя профилю кулачка. Толкатели соединены с клапанами двигателя и топливными форсунками через различные типы соединений, называемых 9.0003 толкатели и коромысла . Толкатели и коромысла передают возвратно-поступательное движение, создаваемое кулачками распределительного вала, на клапаны и форсунки, открывая и закрывая их по мере необходимости. После того, как клапаны были принудительно открыты коромыслами, клапаны снова закрываются пружинами.

Клапанный механизм двигателя (толкатели, клапаны, клапанные пружины, распределительный вал)

 

Клапанный механизм

Аналогично клапану открывается распределительным валом , он сжимает пружину клапана . Энергия, накопленная в пружине клапана, затем используется для закрытия клапана по мере того, как кулачок распределительного вала поворачивается из-под толкателя . Поскольку двигатель испытывает довольно большие изменения температуры (например, от температуры окружающей среды до нормальной рабочей температуры около 190°F), его компоненты должны быть спроектированы с учетом теплового расширения. Следовательно, клапаны , толкатели клапанов и коромысла должны иметь какой-либо метод компенсации теплового расширения. Это достигается за счет использования зазора клапана . Зазор клапана — это термин, обозначающий « бросок » или « дает » в клапанном механизме до того, как кулачок фактически начнет открывать клапан.

 

Промежуточные и синхронизирующие шестерни

Распределительный вал приводится в движение коленчатым валом двигателя через ряд шестерен, называемых промежуточными шестернями и зубчатые колеса . Шестерни позволяют вращению распределительного вала соответствовать вращению коленчатого вала. Таким образом, шестерни позволяют открывать и закрывать клапаны и впрыск топлива по времени, чтобы они происходили через точные интервалы хода поршня. Чтобы повысить гибкость синхронизации открытия и закрытия клапана и впрыска топлива, а также увеличить мощность или снизить стоимость, двигатель может иметь один или несколько распределительных валов. Как правило, в средних и больших двигателях V-образного типа каждый ряд будет иметь один или несколько распределительных валов на головку. В более крупных двигателях впускные клапаны, выпускные клапаны и топливные форсунки могут иметь общий распределительный вал или иметь независимые распределительные валы.

 

Количество и расположение распределительных валов

В зависимости от типа и марки двигателя расположение распределительного вала или валов различается. Распределительный вал (ы) рядного двигателя обычно находится либо в головке двигателя, либо в верхней части блока, спускающегося с одной стороны ряда цилиндров. На малых или средних двигателях V-образного типа распределительный вал обычно расположен в блоке в центре буквы «V» между двумя рядами цилиндров. В более крупных или многокамерных V-образных двигателях распределительные валы обычно располагаются в головках.

Один распределительный вал (кулачок) для двигателя V-образного типа

 

Дополнительные ресурсы /camshaft.htm

https://energyeducation.ca/encyclopedia/Camshaft

Что такое распределительный вал и для чего он нужен?

• Двигатель

Обновлено 9 окт. 2019 г.

Среди этих компонентов распределительный вал является одним из самых важных.

Автомобильный двигатель просто не работает без него и плохо работает при повреждении распределительного вала.

Поскольку большинство людей никогда не разбирают автомобильный двигатель, трудно понять, что это такое и для чего оно предназначено.

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

Что такое распределительный вал?

В буквальном смысле распределительный вал 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, из которых состоит двигатель.

Распределительные валы изготавливаются из закаленной стали или сплава чугуна.

Это достаточно просто, но что это делает?

Распределительный вал открывает и закрывает клапаны в головке блока цилиндров.

При вращении распределительного вала выступы на кулачках давят на толкатели клапанов.

Это движение заставляет клапаны открываться, а пружины клапанов возвращают клапан в сидячее положение, как только кулачок кулачка проходит мимо.

Но что заставляет распредвал вращаться, спросите вы?

Вы наверняка слышали о ремне ГРМ (или цепи).

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

Коленчатый вал передает энергию распределительному валу, заставляя его вращаться, в результате чего впускной и выпускной клапаны открываются и закрываются.

Как узнать, есть ли проблема с распределительным валом?

Как и у всех движущихся частей двигателя, у распределительного вала могут возникнуть проблемы.

Это не частая проблема на большинстве новых автомобилей, но время от времени все же случается.

Как выглядит неисправность распределительного вала?

В большинстве случаев загорается индикатор Check Engine.

Коды неисправностей, связанные с проблемами распредвала, включают код пропусков зажигания для определенного цилиндра и возможные коды датчика положения распредвала. Другие симптомы включают:

• Выхлоп или хлопки из выхлопной трубы или впускного коллектора
• Постукивание в верхней части двигателя
• Полный провал в двигателе
• Потеря мощности двигателя

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

Можно ли отремонтировать распределительный вал?

Из-за производственных процессов ремонт распределительного вала часто нецелесообразен.

Хотя в некоторых высокопроизводительных двигателях используются ремонтопригодные распределительные валы, это не очень рентабельно или практично для среднего автомобиля на дороге.

Вместо этого, если вашему автомобилю нужен новый распределительный вал, лучше всего заменить его новым.

Сколько стоит замена распредвала?

Детали для замены распределительного вала для большинства моделей будут стоить от 200 до 500 долларов США за распределительный вал, а также соответствующие уплотнения и прокладки.

Работа по замене распределительного вала, безусловно, самая дорогая часть сметы на ремонт.

Ожидайте 1000 долларов или более на оплату труда, в сумме от 1200 до 1500 долларов на ремонт большинства моделей.

Если вам нужна замена распределительного вала, получите предложение от опытного механика через AutoGuru.