Почти все четырехтактные поршневые двигатели внутреннего сгорания имеют газораспределительный механизм на основе распределительного вала.Все о распределительных валах, их существующих типах, конструкции и особенностях работы, а также правильном выборе и замене валов читайте в предлагаемой статье.
Назначение распределительного вала и его место в силовом агрегате
Распределительный вал (РВ, camshaft) — составная часть газораспределительного механизма (ГРМ) поршневых четырёхтактных двигателей внутреннего сгорания, управляющая процессом газообмена;Металлический вал с отлитыми кулачками специального профиля, обеспечивающий открытие и закрытие клапанов с целью ввода в цилиндр горючей смеси или воздуха и выпуска отработавших газов в соответствии с движением поршней и работой всех цилиндры.
ГРМ является одной из основных систем поршневого двигателя внутреннего сгорания, благодаря ему обеспечивается подача топливовоздушной смеси (в карбюраторных двигателях) или воздуха (в инжекторных и дизельных двигателях) в цилиндры, а также выхлопные газы. высвобождается из цилиндров только в строго определенные моменты.Газообмен осуществляется посредством клапанов, встроенных в каждый цилиндр, а их привод и синхронизация работы с кривошипно-шатунным механизмом и другими системами силового агрегата осуществляется одной частью – распределительным валом.
На дом на колесах возложен ряд ключевых функций:
● Привод (прямой или косвенный через промежуточные части) впускных и выпускных клапанов;
● Обеспечение синхронной работы ГРМ с другими системами энергоблока;
● Обеспечение открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов в соответствии с заданными фазами газораспределения (для впуска и выпуска газов при определенном угле поворота коленчатого вала относительно ВМТ и начала/конца тактов);
● В некоторых случаях привод различных механизмов и узлов, в том числе работающих синхронно с газораспределительным механизмом (прерыватель-распределитель зажигания, масляный насос и т.п.).
Основная роль, которую играет РВ, заключается в управлении работой клапанов газораспределения в соответствии с расчетными фазами газораспределения данного конкретного силового агрегата.Благодаря особой конструкции распределительный вал обеспечивает открытие и закрытие всех клапанов только в нужный момент, устанавливает углы их перекрытия при определенных ходах и т. д. Изношенный, деформированный или поврежденный распределительный вал нарушает работу силового агрегата или полностью выводит его из строя, такой вал требует немедленной замены.Но прежде чем покупать новую деталь, следует разобраться в существующих типах автодомов, их устройстве и применимости.
Виды, строение и характеристики распределительных валов
В целом РВ выполнен в виде металлического вала небольшого диаметра, на котором сформировано несколько элементов:
● Камеры;
● Опорные горлышки;
● Шестеренчатый и/или эксцентриковый привод различных механизмов;
● Носок для установки ведущего шкива/шестерни.
Основными элементами распределительного вала являются кулачки, количество которых в двигателе без механизма изменения фаз соответствует общему числу клапанов (как на впуске, так и на выпуске).Кулачки имеют сложный каплевидный профиль, при вращении РВ кулачки набегают и сбегают с толкателей, тем самым обеспечивая привод клапанов.За счет особенностей профиля кулачков достигается не только открытие и закрытие створок, но и удержание их в открытом состоянии в течение определенного времени, перекрытие в соответствии с фазами и т. д.
Вершины всех кулачков смещены друг относительно друга, что обеспечивает последовательную работу всех цилиндров в соответствии с порядком, определенным для конкретного силового агрегата.В РВ для четырехцилиндровых двигателей вершины кулачков одного цилиндра смещены на 90 градусов, для шестицилиндровых двигателей - на 60 градусов, для восьмицилиндровых V-образных двигателей - на 45 градусов и т.д. часто можно встретить исключения из-за конструктивных особенностей мотора.
РВ устанавливается в блок или головку двигателя посредством опорных шеек в специально предназначенных отверстиях или станинах.РВ опирается на разъемные (вкладыши) или цельные (втулки) подшипники качения, изготовленные из специальных сплавов с низким коэффициентом трения.В подшипниках выполнены отверстия для подачи моторного масла к шейкам из общей системы смазки двигателя.В подшипнике одной из шеек (обычно передней или задней) выполнено упорное кольцо или другое стопорное устройство, предотвращающее осевые перемещения РВ.
В любом удобном месте РВ может быть образована косозубая передача или эксцентрик для привода различных агрегатов.С помощью шестерни обычно реализуется привод масляного насоса или распределителя, а с помощью эксцентрика – привод масляного насоса.На некоторых типах РВ присутствуют оба этих элемента, на современных моторах, наоборот, эти элементы отсутствуют вообще.
В передней части вала имеется носок, на котором с помощью шпонки и болта крепится ведущий шкив или шестерня.Здесь же может располагаться съемный противовес, обеспечивающий балансировку распределительного вала при наличии на нем эксцентрика привода насоса или других несимметричных деталей.
Жилые дома делятся на несколько групп по способу установки и количеству в одном моторе, типу привода, применимости в различных типах ГРМ и некоторым конструктивным особенностям.
По способу установки распределительные валы делятся на две основные группы:
● Установка непосредственно в блок двигателя (двигатели с нижним валом);
● Установка в головку блока (двигатели с верхним расположением вала).
Дополнительные элементы в нижних валах обычно отсутствуют, их смазка осуществляется за счет масляного тумана в картере и подачи масла под давлением к опорным шейкам через втулки.В верхних валах часто имеется продольный канал, а в опорных шейках выполняется поперечное сверление – этим обеспечивается смазка шеек путем подачи масла под давлением.
Распределительные валы различных типов двигателей
Двигатель может иметь один или два РВ, в первом случае один вал обеспечивает привод всех клапанов, во втором случае один вал обеспечивает привод только впускных клапанов, второй - только выпускных.Соответственно, на общем РВ количество кулачков соответствует числу всех клапанов, а на каждом из отдельных РВ количество кулачков составляет половину общего числа клапанов.
RV может приводиться в движение ремнем, цепью или шестерней, напрямую соединенной с шестерней коленчатого вала.Сегодня чаще всего используются первые два типа приводов, поскольку зубчатая передача менее надежна и сложна в регулировке (требует значительной разборки агрегата для настройки фаз или ремонта).
Наконец, все РВ можно разделить на две группы по типу газораспределительного механизма, в котором они могут функционировать:
● Для двигателей с обычным ГРМ;
● Для агрегатов с газораспределительным механизмом с регулируемыми фазами газораспределения.
В распредвалах второго типа могут быть дополнительные кулачки, сдвинутые на небольшой угол относительно главного кулачка – с их помощью происходит приведение клапанов при изменении фазы.Также эти валы могут иметь специальные элементы для токарной обработки, перемещения всей детали по оси и т. д.
РВ всех типов и конструкций изготавливаются из стали или чугуна, поверхности кулачков стальных РВ дополнительно подвергаются термообработке (закалке токами высокой частоты), кулачки чугунных РВ отбеливаются (отбеливание путем увеличения скорости охлаждения). отливки) – этим достигается повышение износостойкости деталей.Готовые валы балансируются для уменьшения биений и только потом устанавливаются на двигатель или отправляются в торговые сети.
Как правильно выбрать и заменить распредвал
Распределительный вал со временем подвержен износу, на его кулачках образуются сколы и нагары, а при определенных условиях деталь частично или полностью разрушается.Во всех этих случаях вал следует заменить на новый.Эта работа требует значительной разборки двигателя и дополнительных регулировочных операций, поэтому ее лучше доверить специалисту или автосервису.
Распределительный вал и его место в ГРМ
Для замены необходимо брать распредвал только того типа и модели, который был установлен на двигатель ранее.Часто с целью настройки или улучшения работы мотора используются валы с другим профилем и расположением кулачков, но такую замену следует производить только после выполнения необходимых расчетов.Также вместе с валом необходимо покупать новые втулки или вкладыши, иногда приходится менять шкив, привод распределителя и другие детали.Работы по замене вала следует проводить только в соответствии с инструкцией по ремонту двигателя, после чего проводится обкатка.
При правильном выборе и замене распределительного вала вся ГРМ двигателя будет работать надежно и уверенно, обеспечивая работу силового агрегата во всех режимах.
Время публикации: 13 июля 2023 г.