что это и зачем он нужен?
Распределительный вал является ключевым функциональным элементом газораспределительного механизма автомобильного двигателя. Принцип работы распредвала заключается в механическом воздействии на клапаны цилиндров в строго определенные моменты времени, тем самым обеспечивая синхронность работы элементов топливной системы, системы зажигания и кривошипно-шатунного механизма. Поэтому малейшее отклонение в работе распредвала от оптимального может стать причиной изменения характеристик двигателя, таких как отдаваемая мощность, расход топлива и привести к снижению ресурса других элементов.
Зачем нужен распределительный вал
Рабочий цикл автомобильного двигателя включает в себя четыре такта, связанных с движением поршня между верхней и нижней мертвыми точками. Последовательность тактов следующая: впуск — сжатие — рабочий ход — выпуск. Исходя из обозначения тактов несложно догадаться, что во время впуска должен быть открыт впускной клапан, осуществляя подачу топливно-воздушной смеси в цилиндр. Такты сжатия и рабочего хода предполагают полную герметичность полости цилиндра для наиболее эффективного преобразования энергии взрыва в поступательное движение поршня. А выпуск сопровождается открытием выпускного клапана для освобождения цилиндра от отработавших газов.
Периоды времени, на протяжении которых впускные и выпускные клапаны цилиндра остаются открытыми, получили название фаз газораспределения, измеряемых в градусах угла поворота коленчатого вала. Следует отметить, что фазы газораспределения, наложенные на рабочий цикл, совершенно не обязаны совпадать с одноименными тактами. Для обеспечения лучшей наполняемости цилиндра топливной смесью и его освобождения от отработанных газов требуется упреждающее открытие или запаздывающее закрытие клапана. А при увеличении частоты оборотов двигателя оптимальным будет перекрытие клапанов — то есть одновременное открытие выпускного и впускного клапана для улучшения продувки цилиндра.
Управление фазами газораспределения и является основной задачей распредвала. Благодаря своим конструктивным особенностям и жесткой связи с коленвалом, распредвал позволяет с высокой точностью регулировать положение клапанов во время работы двигателя. А благодаря некоторым конструкторским решениям в небольших пределах изменять фазы газораспределения, реагируя на условия работы.
Конструкция
Распредвалы изготавливаются методом литья из чугуна или штамповки из стали и представляют собой комбинацию из следующих функциональных элементов:
- опорные шейки;
- кулачки.
Опорные шейки служат для установки распредвала в корпус двигателя и работают в паре с подшипниками скольжения, функцию которых могут выполнять вкладыши или втулки, изготовленные из антифрикционных сплавов.
Основными рабочими элементами являются кулачки, которые непосредственно взаимодействуют с приводом клапана, выполненного в виде толкателя или гидрокомпенсатора. От профиля кулачка зависит время, скорость, а также высота подъема клапана.
Для обеспечения смазкой трущихся деталей, а также для создания масляного клина в парах скольжения, внутри распредвала выполняется полость, называемая масляным каналом. Через отверстия в кулачках масло поступает из полости, обеспечивая смазкой и сами кулачки и элементы привода клапана.
Поскольку фазы газораспределения связаны с рабочими тактами, привод распредвала производится непосредственно от коленчатого вала двигателя с использованием зубчатой, цепной или ременной передачи. Передаточное число выбирается таким образом, чтобы на два оборота коленвала приходился один оборот распредвала. Синхронизация обеспечивается на этапе сборки путем выставления приводных шестерен коленчатого и распределительного валов согласно меткам на блоке двигателя.
Устройство и конструкция конкретного двигателя определяет место установки распредвала. Так различают двигатели со следующими положениями распредвала:
- нижнее;
- среднее;
- верхнее.
От того, где находится распредвал, зависит устройство и состав всего газораспределительного механизма. Однако, чем дальше распредвал располагается от клапанов, тем больше деталей используется для их привода, тем самым увеличивая общую инерционность системы. Поэтому в современных двигателях используется верхнее расположение распредвала, что обеспечивает снижение масс и увеличение жесткости всей конструкции.
Отличаются двигатели и по количеству распредвалов. Так при использовании одной пары клапанов на цилиндр достаточно одного вала в ГБЦ рядного двигателя или в развале V-образного двигателя. Тогда как использование двух пар клапанов уже предполагает установку двух распредвалов в рядном или четырех в V-образном двигателе.
Основные неисправности
Технология производства распредвалов ориентирована на весь срок службы автомобиля, и выход его из строя явление достаточно редкое. Более того симптомы, свидетельствующие о повреждении распредвала, зачастую перекликаются с неисправностями других систем двигателя. А поскольку даже визуальная оценка его состояния требует финансовых затрат, следует предварительно убедится в корректной работе топливной системы и системы зажигания.
Читайте также: Зачем и как часто нужно менять ремень ГРМ?
К основным дефектам распредвала помимо полного разрушения следует отнести износ его рабочих элементов. Несмотря на закалку кулачков и опорных шеек их поверхности могут со временем изнашиваться в результате повышенных нагрузок или масляного голодания, вызванного неисправностями системы смазки двигателя. В этом случае возникают поперечные люфты, изменяется форма кулачков, что, в свою очередь, влияет на изменение фаз газораспределения и появление стуков из под клапанной крышки. Сокращение фаз газораспределения и уменьшение высоты подъема клапанов негативным образом сказывается на мощности двигателя.
Ремонт распредвала крайне трудоемок и экономически нецелесообразен, поскольку предполагает наплавление отсутствующего металла для восстановления формы кулачков с последующей его закалкой. Поэтому поврежденную деталь просто меняют на новую.
Однако, помимо износа распредвала существует ряд проблем, сопутствующих его работе и поддающихся ремонту. К ним можно отнести:
- течь масла через сальник распредвала;
- износ вкладышей;
- смещение шестерни привода относительно метки в результате вытягивания цепи или повреждения ремня ГРМ.
Обнаружить течь масла можно при визуальном осмотре, об износе вкладышей может свидетельствовать стук в районе распредвала, а о перескакивании ремня ГРМ следует подумать при появлении выстрелов во впускной коллектор. Любая из этих неисправностей должна быть устранена в кратчайшие сроки, поскольку дальнейшая эксплуатация двигателя может привести к серьезным повреждениям и, как следствие, внушительным финансовым вложениям.
Перспективы развития
Несмотря на элегантность и простоту решения задачи управления газораспределительным механизмом, предложенную инженерами еще полторы сотни лет назад, дальнейшее развитие двигателей внутреннего сгорания наталкивается на серьезные ограничения. Дело в том, что распредвал, являясь элементом механической системы не обеспечивает должной гибкости регулирования. Жестко заданные фазы газораспределения подбираются опытным путем на заводе-изготовителе и являются неким компромиссным вариантом, рассчитанным на усредненный режим работы двигателя.
Читайте также: Как притереть клапана в домашних условиях
На деле, в различных условиях работы двигателя оптимальными являются разные алгоритмы управления клапанами
. Так, в режиме холостого хода узкие фазы более приемлемы, а при увеличении оборотов фазам следует расширяться, входя в перекрытие. Высота подъема клапана также ограничена высотой кулачка и влечет за собой использование «костыля» в виде дроссельной заслонки.Крупные производители постоянно разрабатывают и патентуют различные системы, позволяющие адаптировать работу ГРМ к внешним условиям. В большинстве своем такие доработки касаются совершенствования формы распредвала и систем его привода. Однако, наиболее вероятным является полный отказ от распредвала и возложение функции управления клапанами на независимые системы линейного перемещения, управляемые электронным блоком управления. Один из опытных образцов такого двигателя был установлен на серийный автомобиль Saab, продемонстрировав увеличение мощности с одновременных снижением расхода топлива.
Понравилась статья? Поделитесь в соц. сетях:
Распределительный вал — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Распределительный вал (или распредвал) — вал двигателя внутреннего сгорания, управляющий открытием и закрытием клапанов двигателя. Основная деталь газораспределительного механизма (ГРМ), служащего для синхронизации тактов работы двигателя и впуска-выпуска топливной смеси/воздуха и отработанных газов.
В современных автомобильных двигателях, как правило, расположен в верхней части головки блока цилиндров и соединён со шкивом или зубчатой звёздочкой коленвала ремнём или цепью ГРМ соответственно, и вращается с вдвое меньшей частотой, чем последний (на 4-тактных двигателях). Составной частью распредвала являются его кулачки, количество которых традиционно соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Таким образом, каждому клапану соответствует индивидуальный кулачок, который и открывает клапан, набегая на рычаг толкателя клапана. Когда кулачок «сбегает» с рычага, клапан закрывается под действием мощной возвратной пружины.
По расположению относительно блока цилиндров двигателя, распредвалы делятся на нижние и верхние:
Нижние расположены в самом блоке и в английской литературе обозначаются как «Cam-in-Block», могут управлять клапанами как с боковым, так и верхним расположением. Применялись широко в прошлом, а также и поныне для ряда малооборотистых двигателей, либо там где требуется малая высота мотора.
Верхнее расположение распредвала достигается его размещением в головке блока цилиндров, и в английской терминологии обозначается как «OHC» или «Cam-in-Head». Позволяет создавать моторы с высокими рабочими оборотами и мощностью. Двигатели с единственным верхним распредвалом на головку блока цилиндров в английской терминологии обозначаются «SOHC», с двумя распредвалами — «DOHC».
Часть двигателей вовсе лишена распредвала в механизме ГРМ.
Далее описываются варианты для верхнего расположения распредвала:
Двигатели с рядной конфигурацией цилиндров и 2 клапанами на цилиндр обычно имеют один распределительный вал, с 3 клапанами (как правило 2 впускных и один выпускной) — также один распредвал, с 4 клапанами — как один, так и два распредвала, хотя преобладают решения с двумя валами. V-образные и оппозитные двигатели — либо один распредвал в развале блока, либо два — по одному на каждую головку блока.
Использование одного распредвала упрощает конструкцию, удешевляет её, делает компактнее и дешевле в обслуживании. Применяется как правило в бюджетных моторах, либо там где использование двух распредвалов не рационально или технически затруднительно.
Использование двух распредвалов позволяет проще организовать независимую работу впускных и выпускных клапанов, увеличить наполняемость цилиндров смесью, организовать сдвиг фаз газораспределения. Это один из обязательных пунктов в увеличении мощности и эффективности мотора. Современные двигатели всё чаще имеют системы регулировки фаз газораспределения, то есть механизмы, которые позволяют проворачивать распредвал относительно приводной звездочки, тем самым изменяя момент открытия и закрытия (фазу) клапанов, что позволяет более эффективно наполнять рабочей смесью цилиндры на разных оборотах. Также применяются системы изменения хода клапанов, имеющие большее количество кулачков распредвала нежели самих клапанов.
4-цилиндровый двигатель Volkswagen, тип RP, объёмом 1,8 л. со снятой клапанной крышкой. Хорошо виден распределительный вал на 8 клапанов.См. также
Распределительный вал — это… Что такое Распределительный вал?
Распределительный вал — основная деталь газораспределительного механизма (ГРМ), служащего для синхронизации впуска или выпуска и тактов работы двигателя.
В современных автомобильных двигателях, как правило, расположен в верхней части головки блока цилиндров и соединён со шкивом или зубчатой звёздочкой коленвала ремнём или цепью ГРМ соответственно и вращается с вдвое меньшей частотой, чем последний (на 4-тактных двигателях). В прошлом была широко распространена схема с нижним расположением распределительного вала. Составной частью распредвала являются его кулачки, количество которых соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Таким образом, каждому клапану соответствует индивидуальный кулачок, который и открывает клапан, набегая на рычаг толкателя клапана. Когда кулачок «сбегает» с рычага, клапан закрывается под действием мощной возвратной пружины.
Двигатели с рядной конфигурацией цилиндров и одной парой клапанов на цилиндр обычно имеют один распределительный вал (в случае четырёх клапанов на каждый цилиндр, два), а V-образные и оппозитные — либо один в развале блока, либо два, по одному на каждый полублок (в каждой головке блока). Двигатели, имеющие 3 клапана на цилиндр (чаще всего два впускных и один выпускной), обычно имеют один распредвал на головку блока, а имеющие 4 клапана на цилиндр (2 впускных и 2 выпускных) имеют 2 распредвала в каждой головке блока. Но бывают и исключения, к примеру, двигатель Mitsubishi Lancer модели 4G18 (с рядным расположением 4-ех цилиндров) имеет 4 клапана на цилиндр и 1 распределительный вал.
Современные двигатели иногда имеют системы регулировки фаз газораспределения, то есть механизмы, которые позволяют проворачивать распредвал относительно приводной звездочки, тем самым изменяя момент открытия и закрытия (фазу) клапанов, что позволяет более эффективно наполнять рабочей смесью цилиндры на разных оборотах.
4-цилиндровый двигатель объёмом 1,8 л. с распределительным валом на 8 клапанов, от Volkswagen, тип RP.См. также
Вал — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Вал (ВАЛ) — многозначный термин и аббревиатура:
- Земляной вал — искусственная насыпь, оборонительное сооружение.
- Змиевы валы — древние оборонительные валы по берегам притоков Днепра.
- Траяновы валы — система древних валов на Украине, в Молдавии и Румынии.
- Перекопский вал — вал на севере Крыма, отделяющий от материковой Украины.
- Петров вал — на территории Волгоградской области.
- Вал Анны Иоановны (Царицынская сторожевая линия) — комплекс оборонительных сооружений, перекрывавший перешеек между реками Дон и Волга от набегов кочевников Поволжья. Использовался с 1720 по 1776 год.
- Вал Адриана — укрепление из камня и торфа поперёк острова Великобритания.
- Вал Антонина — укрепление из камня и торфа поперёк Шотландии.
- Вал Оффы — земляное укрепление на границе между Англией и Уэльсом.
- Вал Чингисхана — древние оборонительные валы на юге Восточной Сибири (Забайкалье).
- Атлантический вал — система долговременных укреплений вдоль европейского побережья Атлантического океана.
- Восточный вал — стратегический оборонительный рубеж немецких войск на советско-германском фронте, построенный к осени 1943.
- Альпийский вал — итальянская система укреплений вдоль северной границе Италии.
- Вал (ЕСДП) — термин, условно применяемый в Единой системе допусков и посадок для обозначения наружных элементов деталей, включая и нецилиндрические элементы
- Вал (деталь машин) — деталь, предназначенная для передачи механической энергии:
- Гибкий вал — конструкция, передающая крутящий момент между осями значительно меняющими ориентацию друг относительно друга.
- Коленчатый вал — деталь сложной формы, имеющая консоли для крепления шатунов.
- Карданный вал — конструкция, передающая крутящий момент между осями, находящимися в разных плоскостях.
- Распределительный вал — основная деталь газораспределительного механизма, служащего для синхронизации тактов работы двигателя.
- «Вал» — российское автоматическое стрелковое оружие.
- ПРП-3 «Вал» — советский подвижный пункт ракетно-артиллерийской разведки.
- «Вал» — малый разведывательный корабль (МРЗК) проекта 393А ВМФ СССР, электроход.
- Вал (также валик) — архитектурный облом, полукруглый в поперечном сечении
- Вал — деревня в Чашникском районе Витебской области, Белоруссия.
- Вал — деревня в Борисовском районе Минской области, Белоруссия.
- Вал — деревня в Собинском районе Владимирской области, Россия.
- Вал — село в Ногликском районе Сахалинской области, Россия.
- Вал — древнерусское городище в Луцком районе Волынской области, Украина.
- Девятый Вал — посёлок в Надеждинском районе Приморского края.
- Петров Вал — город в Камышинском районе Волгоградской области, Россия.
- Вал-Верде — округ штата Техас Соединённых Штатов Америки.
- Вал-ди-Канс — бразильский аэропорт в бразильском городе Белен.
- Вал-Руда — село в Польше, находящееся в гмине Радлув Тарнувского повята Малопольского воеводства.
- Вал-Сюзон — коммуна во Франции, находится в регионе Бургундия.
- Вал ( в геоморфологии) — узкая, длинная и невысокая форма рельефа;
- Вал (в тектонике и структурной геологии) — вытянутая положительная платформенная структура;
- Вал — комбинированные военные учения стран Варшавского договора, проводившиеся летом 1977 года.
- Снежный вал — протяжённая насыпь из снега.
- Береговой вал — естественная насыпь на берегу реки.