Что такое распределительный вал


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

В двигателе внутреннего сгорания распределительный вал (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 распределительного вала:

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.

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 «встречей» между ним и поршнем. Это противоречие и пытаются всеми силами решить инженеры.

Типы распределительных валов:

«Классический» распределительный вал

Данный распределительный вал приводит в действие впускные и выпускные клапаны

Впускной распределительный вал

Если используются два распределительных вала, то впускной распределительный вал приводит в действие исключительно только впускные клапаны. Для обеспечения максимального наполнения ход кулачка впускного распределительного вала, как правило, больше хода выпускного распределительного вала.

Выпускной распределительный вал

Аналогично впускному распределительному валу выпускной распределительный вал приводит в действие выпускные клапаны. Часто уменьшенный ход кулачка по сравнению с впускным распределительным валом объясняется более высокой разностью давлений на выпуске с целью отвода сгоревших газов.

Комбинированный распределительный вал

3 кулачка для систем впрыска PLD:

-впускной кулачок

-выпускной кулачок

-кулачок для привода насосного узла или насос-форсунок

Так же распределительные валы различаются по расположению в двигателе

Верхнее расположение распределительного вала

У верхних распределительных валов клапаны открываются непосредственно кулачками или через тарельчатые толкатели, коромысла или балансиры.

Нижнее расположение распределительного вала

При нижнем расположении распределительных валов, толкатели и штанги толкателей передают ход распределительного вала на коромысла. Коромысла открывают клапаны, преодолевая усилие пружин клапанов.

1) пружина клапана

2) клапан

3) коромысло клапана

4) штанга толкателя

5) толкатель клапана

6) распределительный вал

Что такое распределительный вал и для чего он нужен?

  • двигатель

Обновлено 9 окт. 2019 г.

Джейсон Унрау

Средний двигатель внутреннего сгорания состоит из тысяч деталей, из которых более 200 движущихся частей.

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 вращаться распределительный вал, 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 в себя:

  • Выхлоп или хлопки из выхлопной трубы или впуска
  • Постукивание в 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, для точной диагностики и устранения проблемы требуется опытный механик.

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 экономично или практично для среднего автомобиля на дороге.

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

Сколько стоит замена распределительного вала?

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, является самой дорогой частью сметы ремонта.

Стоимость рабочей силы составляет 1000 долларов или более, а стоимость ремонта большинства моделей составляет от 1200 до 1500 долларов.

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

Вас порадуют быстрая смета, прозрачные цены и удобство онлайн-бронирования!

Автор:

Джейсон Унрау

Джейсон — канадский автор автомобильных статей, работавший в сфере автосервиса, но с детства увлеченный автомобилями и механикой.

Одной из его первых машин была Mazda RX-7 80-го года выпуска, которой очень не хватает до сих пор. Ford Torino GT 68-го года, универсал Ford Country Squire Woodie 1966-го и Suzuki GSX-R 750 1996-го года побывали в его парке автомобилей, мотоциклов и грузовиков за последние два десятилетия.

Гордость и радость Джейсона находится в стадии сборки — кабриолет Mazda RX-7 88 года выпуска с турбонаддувом. Также в его резюме есть официальная сертификация CASCAR.

Распределительный вал — обучение энергетике

Обучение энергетике

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1. Вращающийся кулачок. [1]

А распределительный вал представляет собой стержень, который вращается и скользит по механизму, чтобы превратить вращательное движение в поступательное движение. Это изменение движения достигается за счет того, что распределительный вал перемещается все дальше и ближе от оси вращения по мере того, как механизм толкает распределительный вал. [2] Эти движущиеся части вала представляют собой кулачки. Пройденное линейное расстояние называется «броском», и его можно увидеть на рисунке 1.


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

Рис. 2. Схема 4-тактного двигателя внутреннего сгорания. Кулачки вверху рисунка 2, обратите внимание, как они превращают свое вращательное движение в линейное движение клапанов. [4]


Работа 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. рис. 2). Головка закрывает форсунку, которая обеспечивает впуск топлива или выпускной поток и требует линейного движения. [5] Кулачок, в его простейшем определении, представляет собой механическое звено, которое преобразует вращательное движение в поступательное или наоборот. [2] Кулачки распределительного вала достигают этого смещения за счет вращения радиальной схемы и толкателя, который перемещается перпендикулярно оси вращения. Рисунок кулачка на распределительном валу некруглый с одним кулачком. Толкатель соответствует смещению кулачка при его вращении. Затем это смещение передается штоку клапана, позволяя головке подниматься, когда выступы кулачка проходят через толкатель. [5]

Поскольку автомобильный двигатель имеет несколько поршней, таких как поршень на рис. 2, одного кулачка недостаточно для всех этих поршней. Необходимо использовать весь стержень, покрытый кулачками. Это распределительный вал, показанный на рис. 3. Обратите внимание, что точное расположение кулачков вдоль вала обеспечивает точную синхронизацию открытия и закрытия соответствующих клапанов. Это точное время необходимо, поскольку двигатель автомобиля работает на тысячах оборотов в минуту. [3] Обеспечение правильного газораспределения в двигателе автомобиля — один из самых простых способов сэкономить деньги и энергию.

Рис. 3. Распределительный вал рядного четырехцилиндрового двигателя. Обратите внимание, как каждый набор из четырех кулачков разделен, что делает это для 16-клапанного двигателя. [6]

Для дальнейшего чтения

  • Кулачок
  • Поршневой двигатель
  • Двигатель внутреннего сгорания
  • Энергия вращения
  • Бензиновый двигатель
  • Или просмотрите случайную страницу

Ссылки

  1. ↑ MsC Technology. (2011). Эксцентриковый кулачок [Онлайн]. Доступно: http://msc-technology.wikispaces.com/Mechanical+Design#Cams
  2. 2.0 2.1 MsC Technology. (2011). Механический дизайн [Онлайн]. Доступно на http://msc-technology.wikispaces.com/Mechanical+Design#Cams
  3. 3.0 3.1 Основы двигателя. (2009). Общие сведения о распределительных валах [онлайн]. Доступно: http://www.enginebasics.com/Engine%20Basics%20Root%20Folder/Basic%20Camshaft%20Understanding.html
  4. ↑ Зефирис. (2010). 4-тактный двигатель [Онлайн]. Доступно: http://en.wikipedia.org/wiki/Internal_combustion_engine#mediaviewer/File:4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif
  5. 5.0 5.1 Д. Фюллер. (2014). Часто задаваемые вопросы о распределительном валу: что такое разделение лепестков? Что такое осевые линии впуска и выпуска? (и многое другое) [онлайн]. Доступно: http://www.onallcylinders.com/2014/02/07/camshaft-faqs-lobe-separation-intake-exhaust-centerlines/
  6. ↑ Д.

    Learn more

    
Оцените статьюПлохая статьяСредненькая статьяНормальная статьяНеплохая статьяОтличная статья (проголосовало 13 средний балл: 5,00 из 5)