Меню Закрыть

Двигатель с нижним расположением распредвала: Классификация клапанных механизмов газораспределения двигателя внутреннего сгорания

Содержание

1.3 Газораспределительный механизм с нижним расположением распределительного вала. ГРМ грузового автомобиля Skania 114L

Похожие главы из других работ:

Автомобильные двигатели внутреннего сгорания

2.2 Профилирование кулачков распределительного вала

Определение проходных сечений клапанов Проектирование механизма газораспределения начинают с определения проходных сечений в седле клапана Fкл и в горловине Fгор (рис.2)…

Восстановительный ремонт автомобилей

3. Ремонт распределительного вала

ГРМ грузового автомобиля Skania 114L

1.1 Газораспределительный механизм (ГРМ)

ГРМ грузового автомобиля Skania 114L

1.2 Привод распределительного вала

двигатель scania газораспределительный Особенностью привода распределительного вала является применение ременной передачи…

Модернизация системы охлаждения двигателя «Газели»

2.
1 Кривошипно-шатунный механизм и механизм газораспределения

Блок цилиндров отлит из алюминиевого сплава. Отливки блока могут быть выполнены двумя способами: литьем под давлением и литьем в кокиль. В блок цилиндров вставлены отлитые из износостойкого чугуна «мокрые» гильзы цилиндров…

Модернизация системы охлаждения двигателя ЗМЗ

2.1 Кривошипно-шатунный механизм и механизм газораспределения

Блок цилиндров отлит из алюминиевого сплава. Отливки блока могут быть выполнены двумя способами: литьем под давлением и литьем в кокиль. В блок цилиндров вставлены отлитые из износостойкого чугуна «мокрые» гильзы цилиндров…

Проектирование автомобильного двигателя

3.2 Газораспределительный механизм

двигатель поршень давление шатунный Газораспределительный механизм обеспечивает наполнение цилиндров двигателя свежим зарядом горючей смеси и выпуск отработавших газов в соответствии с требованиями рабочего процесса в каждом из цилиндров. ..

Пункт технического обслуживания на участковой станции с разработкой текущего отцепочного ремонта пассажирских вагонов

1.3 Выбор и обоснование типа и схемы участковой станции с расположением основных сооружений и устройств вагонного хозяйства

Для комплексной подготовки пассажирских вагонов и составов в рейс предназначены пассажирские технические станции, которые должны иметь устройства и сооружения необходимые для обработки составов…

Разработка технического процесса ремонта головки блока с заменой распределительного вала автомобиля ВАЗ-2114

4.Технологический процесс ремонта головки блока с заменой распределительного вала автомобиля ВАЗ-2114

1.Снимаем клапанную крышку головки цилиндров 2. На двигателе ВАЗ-2114 ключом на 10 отворачиваем две гайки крепления массовых проводов к шпилькам заглушки головки цилиндров и снимаем провода со шпилек. 3.Ключом на 10 отворачиваем болт… 4……

Расчет автомобильного двигателя

7.
3 Расчет распределительного вала

Из расчета клапанной пружины и клапана имеем массы подвижных деталей механизма газораспределения: =234 г, =80 г, =135; принимаем размеры кулачка =13 мм, =59,2; размеры коромысла =54,7 мм, =35,6 мм, угловая скорость вращения распределительного вала =162,23 рад/с; =32…

Ремонтно-экипировочное депо с разработкой отделения по ремонту гидравлических гасителей колебаний

1.3 Выбор и обоснование типа и схемы пассажирской технической станции с расположением основных сооружений и устройств вагонного хозяйства

Пассажирскими техническими станциями называют одно- или многопарковые станции, оборудованные для подготовки пассажирских составов в рейс. Эти станции должны иметь устройства и сооружения, необходимые для обработки составов…

Системы двигателя автомобиля НИССАН

3. Газораспределительный механизм

В двигателях применен 16-клапанный механизм газораспределения с двумя расположенными в головке блока цилиндров распределительными валами. Привод валов осуществляется от коленчатого вала двумя роликовыми цепями…

Техническое обслуживание и ремонт автомобиля ВАЗ-2106

2. Ремонт газораспределительного механизма. Замена распределительного вала в комплекте с корпусом подшипников на двигателе ВАЗ-2106

Назначение и устройство ГРМ Газораспределительный механизм (сокращенное наименование — ГРМ) предназначен для обеспечения своевременной подачи в цилиндры двигателя воздуха или топливно-воздушной смеси (в зависимости от типа двигателя) и…

Техническое обслуживание и ремонт автомобиля ВАЗ-2106

2.1 Технологическая карта. Замена распределительного вала в комплекте с корпусом подшипников на двигателе ВАЗ-2106

№ п/п Операция Последовательность операций, технологические условия указания Оборудование, приспособления 1 2 3 4 1 Подготовка Снять корпус воздушного фильтра вместе с фильтром…

Технология устранения дефектов распределительного вала автомобиля ЗИЛ-130

2.
2 Условия работы распределительного вала ЗИЛ — 130

В процессе эксплуатации распределительный вал подвергается: периодичным нагрузкам от сил давления газов и инерций движения масс…

Конструкция механизма газораспределения с двумя верхними распредвалами (DOHC). Распределительный вал Главные характеристики распредвала

    В данной статье мы рассмотрим существующие виды газораспределительных механизмов. Эта информация будет очень полезна автолюбителям, особенно тем, кто самостоятельно ремонтируют свои автомобили. Ну, или пытается их ремонтировать.

    Каждый ГРМ приводится в действие от коленвала. Передача усилия может осуществляться ремнем, цепью или шестерней. Каждый из этих трех видов ГРМ имеет как свои преимущества, так и недостатки.

    Рассмотрим более подробно виды привода ГРМ

    1. Ременной привод имеет малую шумность во время работы, но не обладает достаточной прочностью и может порваться. Последствие такого обрыва – загнутые клапана. Помимо этого слабая натяжка ремня приводит к возможности его перескока, а это чревато смещением фаз, осложненным запуском. Помимо этого сбитые фазы дадут нестабильную работу на холостом ходу, а двигатель не сможет работать с полной мощностью.

    2. Цепной привод тоже может сделать «перескок», но вероятность его сильно снижается из-за особого натяжителя, который у цепного привода более мощный, чем у ременного. Цепь более надежна, но обладает некоторой шумностью, поэтому не все производители автомобилей используют ее.

    3. Шестеренчатый тип ГРМ массово применялся давно, в те времена, когда распредвал размещался в блоке ДВС (нижневальный двигатель). Такие моторы сейчас мало распространены. Из их плюсов можно отметить дешевизну изготовления, простоту конструкции, высокую надежность и практический вечный, не требующий замены механизм. Из минусов – малая мощность, увеличить которую можно только увеличением объема и, соответственно, размером конструкции (например – Додж Вайпер с объемом более восьми литров).

    Распределительный вал

    Что это и зачем? Распредвал служит для регулировки момента открытия клапанов, которые на впуске подают топливо в цилиндры, а на фазе выпуска отводят из них выхлопные газы. На распределительном валу для этих целей расположены специальным образом эксцентрики. Работа распределительного вала напрямую связана с работой коленчатого вала , и благодаря этому впрыск топливо осуществляется в максимально полезный момент – когда цилиндр расположен в своем нижнем положении (в нижней мертвой точке), т.е. перед началом впускного тракта.

    Распредвал (один или несколько – неважно) может располагаться в ГБЦ , тогда мотор называется «верхневальным», а может располагаться в самом блоке цилиндров, тогда мотор называется «нижневальным». Выше про это было написано. Обычно ими оснащают мощные американские пикапы, и некоторые дорогие автомобили с гигантским объемом двигателя, как ни странно. В таких силовых агрегатах клапана приводятся в действие штангами, идущими через весь двигатель.

    Эти моторы медлительны и очень инерционны, активно расходуют масло. Нижневальные двигатели – тупиковая ветвь развития моторостроения.

    Виды газораспределительных механизмов

    Выше мы рассмотрели виды приводов ГРМ, а теперь речь пойдет именно о видах самого газораспределительного механизма.

    Механизм SOHC

    Название буквально обозначает «один верхний распределительный вал». Раньше назывался просто «OHC».

    Такой двигатель, как ясно уже из названия, содержит в себе один распределительный вал, расположенный головке блока цилиндров. Такой двигатель может иметь как два, так и четыре клапана в каждом цилиндре. То есть, вопреки различным мнениям, мотор SOHC может быть и шестнадцатиклапанным.

    Какие же сильные и слабые стороны у таких моторов?

    Двигатель функционирует относительно тихо. Тишина именно относительно двухраспредвального мотора. Хотя разница и не большая.

    Простота конструкции. А значит и дешевизна. Это касается также ремонта и обслуживания.

    А вот из минусов (хотя и совсем незначительных) можно отметить слабую вентиляцию мотора, оснащенного двумя клапанами на цилиндр. Из-за это мощность двигателя падает.

    Второй минус есть у всех шестнадцатиклапанных моторов с одним распредвалом. Так как распредвал один, то все 16 клапанов приводятся в действие одним распредвалом, что увеличивает нагрузку на него и делает всю систему относительно хрупкой. Помимо этого из-за низкого угла фазы цилиндры хуже наполняются и вентилируются.

    Механизм DOHC

    Выглядит такая система практически так же, как и SOHC, а отличается вторым распредвалом, установленным рядом с первым. Один распределительный вал отвечает за приведение в действие впускных клапанов, второй, естественно, выпускных. Система не идеальна, и обладает, конечно же, своими недостатками и достоинствами, подробное их описание выходит за рамки этой статьи. Изобрели DOHC в конце прошлого века, и после этого не меняли. Стоит отметить, что вторым распределительным валом существенно усложняется и удорожается конструкция такого двигателя.

    Но за то, такой двигатель расходует меньше топлива за счет лучшего наполнения цилиндров, после которого из них уходят почти все выхлопные газы. Появление такого механизма существенно увеличило КПД двигателя.

    Механизм OHV

    Выше по тексту уже рассматривался такой тип двигателей (нижневальный). Придумали его в начале прошлого века. Распредвал в нем располагают внизу – в блоке, а для приведения действия клапанов используются коромысла. Из преимуществ такого двигателя можно выделить более простое устройство ГБЦ, что позволяет V-образным нижневальным двигателям уменьшить их размеры. Повторим и минусы: малое число оборотов, большая инерционность, малый крутящий момент и слабая мощность, невозможность использовать четыре клапана на цилиндр (за исключением очень дорогих автомобилей).

    Подведем итог

    Описанные выше механизмы не являются исчерпывающим списком. Моторы, раскручивающиеся более чем 9 тысяч оборотов, например, не используют пружины под клапанными тарелками, и в таких двигателях один распредвал отвечает за открытие клапана, а второй – за закрытие, что позволяет системе не зависать на оборотах выше 14 тысяч. В основном такая система используется на мотоциклах с мощностью выше 120 л.с.

    Видео о том как работает ГРМ и из чего он состоит:

    Последствия обрыва ремня ГРМ на Лада Приора:

    Замена ремня ГРМ на примере Форд Фокус 2:

1. Подкатной гидравлический домкрат. Штатный домкрат автомобиля ваз 2107 часто или неудобен, или просто бесполезен при выполнении некоторых работ.

2. Опора под автомобиль, регулируемая по высоте и с допустимой нагрузкой не менее 1т. Желательно иметь четыре такие подставки.

3. Противооткатные упоры (не менее 2шт.).

4. Двухсторонние ключи для штуцеров тормозной системы на 8, 10 и 13мм. Наиболее распространены два типа таких ключей: зажимной ключ и накидной ключ с прорезью. Зажимной ключ позволяет отворачивать штуцеры с изношенными гранями. Чтобы надеть ключ на штуцер тормозной трубки, необходимо вывернуть стяжной болт. Накидной ключ с прорезью позволяет более оперативно выполнять работу, однако такой ключ должен быть изготовлен из качественной стали с соответствующей термической обработкой.

5. Специальные щипцы для снятия стопорных колец. Существует два типа таких щипцов: сдвижные — для извлечения стопорных колец из отверстий, и раздвижные — для снятия стопорных колец с валов, осей, тяг. Щипцы также бывают с прямыми и изогнутыми губками.

6. Съемник масляного фильтра.

7. Универсальный двухзахватный съемник для снятия шкивов, ступиц, шестерней.

8. Универсальные трехзахватные съемники для снятия шкивов, ступиц, шестерен.

9. Съемник карданного шарнира.

10. Съемник и оправка для замены маслосъемных колпачков.

11. Рассухариватель для разборки клапанного механизма головки блока цилиндров.

12. Приспособление для снятия шаровых опор.

13. Приспособление для извлечения поршневого пальца.

14. Приспособление для выпрессовки и запрессовки сайлентблоков рычагов передней подвески.

15. Приспособление для снятия рулевых тяг.

16. Ключ храповика коленчатого вала.

17. Съемник пружин.

18. Ударная отвертка с набором насадок.

19. Цифровой мультиметр для проверки параметров электрических цепей.

20. Специальный щуп или контрольная лампа на 12В для проверки электрических цепей автомобиля ваз 2107, находящихся под напряжением.

21. Манометр для проверки давления в шинах (при отсутствии манометра на шинном насосе).

22. Манометр для измерения давления в топливной рампе двигателя.

23. Компрессометр для проверки давления в цилиндрах двигателя.

24. Нутромер для измерения диаметра цилиндров.

25. Штангенциркуль с глубиномером.

26. Микрометры с пределом измерений 25-50 мм и 50-75 мм.

27. Набор круглых щупов для проверки зазора между электродами свечей зажигания. Можно использовать комбинированный ключ для обслуживания системы зажигания с набором необходимых щупов. Ключ имеет специальные прорези для подгибания бокового электрода свечи зажигания.

28. Набор плоских щупов для измерения зазоров при оценке технического состояния агрегатов.

29. Широкий щуп 0,15мм для проверки зазоров в клапанном механизме.

30. Оправка для центрирования ведомого диска сцепления.

31. Оправка для обжима поршневых колец при установке поршня в цилиндр.

32. Ареометр для измерения плотности жидкости (электролита в аккумуляторной батарее или антифриза в расширительном бачке).

33. Специальное приспособление с металлическими щетками для очистки клемм проводов и выводов аккумуляторной батареи.

34. Масляный шприц для заливки масла в коробку передач и задний мост.

35. Нагнетательный шприц для смазки шлицов карданного вала.

36. Шланг с грушей для перекачки топлива. Шланги можно использовать для удаления топлива из бака перед его снятием.

37. Медицинский шприц или груша для отбора жидкостей (например, при необходимости снятия бачка главного тормозного цилиндра без слива всей тормозной жидкости из системы). Шприц также незаменим для чистки деталей карбюратора.При выполнении ремонтных работ на автомобиле ваз 2107 могут также потребоваться: технический фен (термопистолет), электродрель с набором сверл по металлу, струбцина, пинцет, шило, рулетка, широкая слесарная линейка, бытовой безмен, широкая емкость для слива масла и охлаждающей жидкости объемом не менее 10л.

Что такое распредвал в автомобиле

Распределительный вал – это функциональный элемент топливной системы автомобиля, ответственный за правильное последовательное открывание и закрывание клапанов мотора. От правильности его функционирования зависят расход топлива, развиваемая мощность, стабильность его работы, другие ездовые характеристики. Давайте рассмотрим, что такое распредвал в автомобиле, в чём заключается его принцип действия и как неправильная работа сказывается на машине.

Что такое распредвал

Как выглядит распредвал.

Распределительный вал представляет собой стержень, на котором располагается несколько так называемых кулачков. Это детали неправильной формы, вращающиеся на оси вала. Они соответствуют количеству впускных клапанов цилиндров и располагаются точно напротив них. Комплект кулачков подобран так, что вращение гарантирует стабильное и равномерное сжигание топлива в цилиндрах. А работа всего распредвала чётко синхронизирована с другими механизмами двигателя.

По обеим сторонам от кулачков на вал надеты опорные шейки, удерживающие его в подшипниках. Одним из важнейших узлов вала являются масляные каналы. От их состояния зависит физический износ деталей, мощностные характеристики мотора и стабильность его работы. Для подвода масла в оси распредвала сделано сквозное отверстие с выводами к опорным подшипникам и кулачкам.

Как устроен распредвал


Распредвалы в головке блока цилиндров.

Распределительный вал – это ключевой функциональный компонент газораспределительного механизма, который определяет порядок открытия клапанов для запуска воздушно-топливной смеси внутрь цилиндров. Синхронная работа этого механизма обеспечивает непрерывное поочерёдное сгорание порций топлива в камерах двигателя. В некоторых моделях автомобилей газораспределительный механизм имеет несколько распредвалов.

Конструкция, расположение, состав и характеристики кулачков распределительного вала полностью зависят от модели двигателя. В некоторых машинах распредвал размещается в головке блока цилиндров, а в других – в его основании. Верхнее расположение на данный момент считается оптимальным, так как облегчает ремонт и обслуживание. Распредвал ремённой или цепной передачей связывается с коленчатым валом двигателя, потому что именно им приводится в движение.

Как работает распредвал

Как работает распредвал.

При поперечном рассмотрении кулачок имеет форму капли. При вращении вытянутая часть кулачка наживает на толкатель клапана и приводит к открыванию клапана. Это провоцирует подачу воздушно-топливной смеси для сжигания. При дальнейшем вращении кулачок «отпускает» толкатель, и тот под действием пружинного механизма возвращает клапан в закрытое положение.

В шестерне распределительного вала располагается в два раза больше зубьев, чем у коленчатого. Это связано с тем, что за один рабочий циклы двигателя коленвал совершает 2 оборота, а распредвал – 1.

Конфигурация двигателя может включать два распределительных вала. Компоновка газораспределительного механизма с одним валом применяется в бюджетных машинах, где цилиндры имеют по 1 паре клапанов. Два распредвала нужны в моделях с двумя парами клапанов на цилиндрах.

За что отвечает датчик распредвала

Датчик положения распределительного вала определяет угловые положения ГРМ относительно коленчатого вала и генерирует соответствующие сигналы в системе электронного управления двигателем. В результате корректируются зажигание и впрыск топлива. На бензиновых автомобилях сбой в работе данного прибора блокирует работу ЭБУ и не позволяет завести мотор. В дизельных моделях пуск возможен, но все равно сложен.

Как и датчик коленвала, датчик распредвала работает на основе принципа Холла – магнитное поле в приборе изменяется при замыкании магнитного зазора специальным зубцом, который находится на валу или задающем диске. Когда зубец проходит рядом с датчиком, формируется сигнал, отправляемый в электронный блок управления. Частота импульсов напрямую связана с темпом вращения распредвала, исходя из чего ЭБУ и вносит корректировки в работу двигателя. За счёт постоянного получения данных о позиции поршня первого цилиндра обеспечивается последовательный и своевременный впрыск.

Поломки и их причины

Неисправный распределительный вал чаще всего выдаёт своё состояние характерным стуком, который возникает из-за износа подшипников или кулачков, деформации вала, механической поломке одного из элементов. Такие поломки возникают, как по причине заводского брака, так и в результате естественного износа.

Стук распредвала также возникает при использовании плохого моторного масла или из-за неотрегулированной подачи топлива. Из-за этого клапана цилиндров и кулачки работают несинхронно – двигатель теряет мощность, расходует слишком много топлива и работает нестабильно.

Видео на тему

Avtonov.com

Всё про распредвал (распределительный вал) » АвтоНоватор

Доброго времени суток, уважаемые автолюбители! Давайте мы с вами вместе попробуем разложить по полкам, в буквальном смысле слова, устройство одной из важных составляющих газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя — распределительный вал.

Устройство распредвала

Распредвал выполняет далеко не последнюю функцию в работе двигателя автомобиля – он синхронизирует впуск и выпуск тактов работы двигателя.

В зависимости от типа двигателя, ГРМ может быть с нижним расположением клапанов (в блоке цилиндров), так и с верхним расположением клапанов (в головке блока цилиндров).

В современном моторостроении предпочтение отдаётся верхнему расположению ГРМ. Это позволяет упростить процесс обслуживания, регулировки и ремонта распредвала, благодаря простоте доступа к деталям ГРМ.

Конструктивно распредвал связан с коленвалом двигателя. Это соединение осуществляется посредством ремня или цепи. Ремень или цепь распредвала надета на шкив распредвала и звездочку коленвала. Привод распределительного вала осуществляется за счет коленчатого вала.

Наиболее эффективным считается шкив распредвала — разрезная шестерня, который применяется для тюнинга рапредвала с целью увеличения мощностных характеристик двигателя.

На головке блока цилиндров расположены подшипники, в которых вращаются опорные шейки распредвала. В случае ремонта для крепления опорных шеек используются ремонтные вкладыши распредвала.

Осевой люфт распредвала предотвращают фиксаторы распредвала. По оси распределительного вала выполняется сквозное отверстие. Через него осуществляется смазка трущихся поверхностей деталей. С задней стороны это отверстие закрывает заглушка распредвала.

Кулачки распредвала – важнейшая составная часть. Их количество соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Именно кулачки и выполняют основное назначение распредвала – регулировка фаз газораспределения двигателя и порядок работы цилиндров.

Каждый клапан имеет свой, индивидуальный кулачок, который его и открывает, «набегая» на толкатель. Когда кулачок сходит с толкателя, под действием мощной возвратной пружины клапан закрывается.

Кулачки распредвала располагаются между опорными шейками. Два кулачка: впускной и выпускной на каждый цилиндр. Кроме того, на вал крепится шестерня для привода прерывателя-распределителя и масляного насоса. Плюс эксцентрик для приведения в действие топливного насоса.

Газораспределительная фаза распредвала подбирается опытным путём, и зависит от конструкции впускных и выпускных клапанов и числа оборотов двигателя. Производители для каждой модели двигателя указывают фазы распредвала в виде диаграмм или таблиц.

На опорах распредвалов устанавливается крышка распредвала. Передняя крышка распредвала – общая. В ней установлены упорные фланцы, входящие в проточки в шейках распредвалов.

Основные детали ГРМ

  • Клапаны: впускные и выпускные. Клапан состоит из стержня и тарельчатой плоскости. Седла клапанов являются вставными для простоты их замены. Головка впускного клапана по диаметру больше, чем выпускного.
  • Коромысло служит для передачи усилия клапану от штанги. В коротком плече коромысла существует винт для регулировки теплового зазора.
  • Штанга предназначена для передачи усилия от толкателя к коромыслу. Одним концом штанга упирается в толкатель, а другим — в регулировочный болт коромысла.

Принцип работы распредвала

Распредвал находится в развале блока цилиндров. С помощью зубчатой или цепной передачи распредвал приводится в действие от коленчатого вала.

Вращение распределительного вала обеспечивает воздействие кулачков на работу впускного и выпускного клапанов. Это происходит в строгом соответствии с фазами газораспределения и порядком работы цилиндров двигателя.

Для правильной установки фаз газораспределения существуют установочные метки, расположенные на распределительных шестернях или на приводном шкиве. С этой же целью кривошипы коленвала и кулачки распредвала должны быть в строго определенном положении, относительно друг друга.

Благодаря установке, производимой по меткам, соблюдается последовательность чередования тактов – порядок работы цилиндров двигателя. Порядок работы цилиндров зависит от их расположения и конструктивных особенностей коленвала и распредвала.

Рабочий цикл двигателя

Период, когда впускной и выпускной клапаны в каждом цилиндре должны открыться один раз — это и есть рабочий цикл двигателя. Он осуществляется за 2 оборота коленвала. В это время распредвал должен сделать один оборот. Именно для этого и шестерня распредвала имеет в два раза больше зубьев.

Количество распредвалов в двигателе

Эта величина, как правило, зависит от конфигурации двигателя. Двигатели с рядной конфигурацией и одной парой клапанов на цилиндр имеют один распредвал. Если на цилиндр предусмотрено 4-е клапана, то два распредвала.

Оппозитные и V-образные двигатели имеют один распредвал в развале, либо два, по одному распредвалу в каждой головке блока. Существуют также исключения, связанные с конструктивными особенностями модели двигателя. (например, рядное расположение четырех цилиндров – один распредвал при 4-х клапанах на цилиндр, как у Мицубиси Лансер 4G18).

Современный рынок предлагает потребителю разные двигатели с разными системами изменения фаз газораспределения. Наиболее характерные из них:

VTEC – технологическая разработка компании Honda. Регулировка фаз происходит посредством использования для регулируемого клапана 2 кулачков.

VVT-i — от фирмы Toyota. Регулировка фаз производится поворотом распредвала относительно его приводной звёздочки.

Valvetronic — технологическая разработка компани BMW. Регулировка высоты подъёма клапанов происходит за счёт изменения положения оси вращения коромысел.

Успехов вам в изучении устройства двигателя своего автомобиля.

carnovato.ru

Распредвал — Словарь автомеханика

Распределительный вал, в сокращенном варианте распредвал – основная часть главного распределительного механизма или ГРМ, важный элемент автомобильного двигателя. Его задача заключается в синхронизации впускного и выпускного тактов работы ДВС.

Конструктивные особенности

Расположение данного механизма целиком зависит от конструкции ДВС, поскольку в некоторых моделях распредвал размещается внизу, в основании блока цилиндров, а в других – вверху, прямо в головке блока цилиндров. На данный момент оптимальным считается верхнее расположение распредвала, поскольку это существенно упрощает сервисный и ремонтный доступ к нему. Распредвал напрямую связан с коленвалом. Они соединяются между собой цепной или ременной передачей посредством обеспечения связи между шкивом на валу ГРМ и звездочкой на коленвале. Это необходимо потому, что приводится в движение распредвал именно коленвалом.

Устанавливается распределительный вал в подшипники, которые в свою очередь надежно закрепляются в блоке цилиндров. Осевой люфт детали не допускается за счет применения в конструкции фиксаторов. Ось любого распредвала имеет сквозной канал внутри, через который осуществляется смазка механизма. Сзади данное отверстие закрыто заглушкой.

Важными элементами являются кулачки распредвала. По количеству они соответствуют числу клапанов в цилиндрах. Именно эти детали выполняют основную функцию ГРМ – регулирование порядка работы цилиндров.

На каждый клапан приходится отдельный кулачок, открывающий его через нажим на толкатель. Освобождая толкатель, кулачок позволяет распрямиться пружине, возвращающей клапан в закрытое состояние. Устройство распределительного вала предполагает наличие двух кулачков для каждого цилиндра – по числу клапанов.

Устройство распределительного вала.

Следует отметить, что от распределительного вала также осуществляется привод топливного насоса и распределителя масляного насоса.

Принцип работы

Распределительный вал двигателя, располагаемый в блоке цилиндров, приводится в движение зубчатой или цепной передачей от коленвала.

Вращаясь, распредвал проворачивает располагающиеся на на нем кулачки, которые попеременно воздействуют на впускные и выпускные клапана цилиндров, обеспечивая их открывание-закрывание в определенном порядке, уникальном для каждой модели ДВС.

Рабочий цикл двигателя (поочередное движение каждого из клапанов цилиндров) осуществляется за 2 оборота коленвала. За это время распределительный вал должен выполнить только один оборот, поэтому его шестерня имеет вдвое больше зубьев.

В одном ДВС может быть больше одного распределительного вала. Их точное количество определяется конфигурацией двигателя. Наиболее распространенные бюджетные рядные моторы, имеющие по паре клапанов для каждого цилиндра, оборудуются только одним распредвалом. Для систем с двумя парами клапанов нужно использовать уже два распределительных вала. Например, силовые агрегаты с другим расположением цилиндров имеют или единственный распределительный вал, установленный в развале, или пару – для каждой головки блока отдельно.

Поломки распредвала

Существует довольно много причин, по которым в работу двигателя вплетается стук распредвала, что свидетельствует о появлении проблем с ним. Вот только наиболее типичные из них:

    Распределительный вал требует должного ухода: замену сальников, подшипников и периодичной дефектовке.

  1. износ кулачков, что ведет к появлению стука сразу только при запуске, а потом и все время работы двигателя;
  2. износ подшипников;
  3. механическая поломка одного из элементов вала;
  4. проблемы с регулировкой подачи топлива, из-за чего возникает асинхронность взаимодействия распредвала и клапанов цилиндров;
  5. деформация вала, ведущая к осевому биению;
  6. некачественное моторное масло, изобилующее примесями;
  7. отсутствие моторного масла.

По утверждениям специалистов при возникновении легкого стука распредвала автомобиль может ездить еще не один месяц, но это ведет к усиленному износу цилиндров и других деталей. Поэтому при обнаружении проблемы следует заняться ее устранением. Распредвал – разборный механизм, поэтому ремонт чаще всего осуществляется методом замены его всего или только некоторых элементов, например, подшипников.

Связанные термины

etlib.ru

Распределительный вал ГРМ


Распределительный вал (распредвал) — ключевой элемент газораспределительного механизма, который отвечает за своевременное открытие и закрытие впускного или выпускного клапана для подачи топливно-воздушной рабочей смеси или выпуска отработавших газов.

Распредвал служит для синхронизации впуска и выпуска на тактах работы ДВС. Деталь обеспечивает функционирование всего газораспределительного механизма с учетом порядка работы цилиндров и фаз газораспределения применительно к тому или иному конкретному двигателю.

Распределительный вал представляет собой вал с расположенными на нем кулачками. Распредвал вращается в подшипниках скольжения, которые выполнены в виде опор. К опорам распредвала по каналам поступает моторное масло под давлением из системы смазки. Количество кулачков на распредвале соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Один клапан получает свой кулачок, который осуществляет его открытие путем нажатия на толкатель. В тот момент, когда кулачок распредвала сходит с толкателя, тогда клапан закрывается под мощным воздействием возвратной пружины.

От формы кулачков распределительного вала зависят фазы газораспределения. Под такими фазами понимаются моменты открытия и закрытия клапанов, а также продолжительность пребывания клапана в открытом или закрытом состоянии. Современные силовые агрегаты имеют также систему изменения фаз газораспределения для повышения общей эффективности работы ГРМ и улучшения характеристик ДВС.

В двигателях современных автомобилей распредвал находится в верхней части головки блока цилиндров. Распределительный вал соединяется с зубчатой звездочкой или шкивом коленчатого вала двигателя посредством ремня или цепной передачи. Приводом распредвала выступает коленчатый вал.

На четырехтактных моторах весь ГРМ вращается в два раза медленнее, чем коленвал, так как полный рабочий цикл таких ДВС осуществляется за два оборота коленвала. За указанные два оборота впускной и выпускной клапаны должны открыться только по одному разу. Получается так, что распредвал, управляющий открытием клапанов, должен совершить только один оборот за рабочий цикл.

В конструкции ГРМ может присутствовать не один распредвал. Зачастую это обусловлено количеством клапанов на цилиндр. Сегодня наиболее широко применяется схема четырех клапанов на один цилиндр и двухвального ГРМ (один распредвал является приводом впускных клапанов, а другой взаимодействует с выпускными). Для V-образных ДВС устанавливают четыре распредвала, так как каждый ряд цилиндров имеет отдельную ГБЦ с двумя валами. Система ГРМ с одним валом называется SOHC (англ. Single OverHead Camshaft), двухвальная получила наименование DOHC (англ. Double OverHead Camshaft).

Читайте также

krutimotor.ru

Распределительный вал (распредвал) — деталь сложной формы, снабженная кулачками, которые в нужный момент открывают из закрывают клапана

Двигатель

Основная функция распредвала – синхронизировать впуск и выпуск тактов работы двигателя. Другими словами, этот механизм предназначен для своевременного открытия клапанов и подачи в камеру сгорания топливной смеси. Момент открытия и закрытия клапанов относительно положения коленчатого вала называют фазой распредвала.

Устройство и принцип работы распределительного вала

В современном двигателе распредвал (чаще всего их два) расположен в верхней части головки блока цилиндров.

Распределительный вал связан с коленчатым валом двигателя автомобиля. Соединение осуществляется за счет цепи (или ремня) ГРМ. Для надежности передачи усилия к торцевой части распредвала присоединена ведомая шестерня, напоминающая «звездочку» на заднем колесе велосипеда.

За регулировку фаз газораспределения и порядок срабатывания цилиндров отвечают кулачки распредвала – их ровно столько, сколько впускных и выпускных клапанов используется в механизме ГРМ. Работа организована так: кулачок распредвала «набегает» на толкатель клапана, надавливает на него и открывает клапан. После того как кулачок сходит с толкателя, клапан закрывается под действием тугой возвратной пружины.

Чем больше клапанов в газораспределительном механизме, тем больше в нем установлено распредвалов. У Bugatti Veyron четыре распредвала и 64 клапана

Итак, распределительный вал вращается, благодаря чему обеспечивается воздействие кулачков на работу впускного и выпускного клапанов. Расположение кулачков относительно друг друга тщательно рассчитано в строгом соответствии с фазами газораспределения и порядком срабатывания цилиндров. Иными словами, пока открыт впускной клапан (или два клапана) одного цилиндра, все остальные впускные клапана находятся в состоянии покоя.


Количество распредвалов в двигателе определяется конфигурацией самого мотора: если двигатель имеет рядную конструкцию и одну пару клапанов на цилиндр, то достаточно одного распредвала. Если на один цилиндр приходится 4 клапана, целесообразно применение 2-х распредвалов — один из них обслуживает только впускные клапана, другой — только выпускные. Помимо прочего у системы с парными валами есть еще один плюс — быстродействие.

Что касается V-образных и оппозитных моторов, то они могут иметь либо один распределительный вал в месте так называемого «развала» цилиндров (основание воображаемой буквы V), либо два – по одному на каждой головке блока цилиндров. Попытаться реализовать сложную схему открытия и закрытия 16 клапанов при помощи одного распредвала можно, но не рационально — деталь получится слишком уж сложной. Такие схемы редки, но компания Honda все-таки решилась взять одну из них на вооружение: рядный мотор с четырьмя цилиндрами и одним распредвалом установлен, например, на популярной модели Honda Fit/Jazz. Безусловное достоинство такой системы — возможность сделать двигатель компактным и легким.

Характеристики распредвала

Обычно принято выделять три важные характеристики распредвала: это величина подъема клапанов, продолжительность открывания клапанов и фазы распредвала.

Ради максимального периода открытия клапанов при конструировании спортивных моторов инженеры жертвуют холостым ходом. У гоночных болидов он редко бывает ниже 2000 оборотов в минуту

Подъем клапана измеряется в миллиметрах. Этой величиной измеряют максимальное расстояние, на которое клапан отходит от так называемого «седла», в котором он находится в момент закрытия. Продолжительность открывания клапанов – это отрезок времени, в течение которого клапана остаются в открытом состоянии. Измерять эту величину принято в градусах поворота коленчатого вала. При этом каждый из перечисленных критериев способен повлиять на работу двигателя: при увеличении подъема клапана, продолжительности его открытия или оптимизации фаз газораспределения мощность мотора увеличивается. Стоит отметить, что именно продолжительность открывания является основным параметром, с которым работают конструкторы форсированных моторов.

Так, например, распределительные валы, используемые на спортивных автомобилях, обеспечивают большую продолжительность открытия клапанов, по сравнению со стандартными. Это значит, что клапана остаются открытыми так долго, как это возможно, позволяя сжечь максимальную при таком объеме камеры сгорания дозу топлива за один такт. К сожалению, в технике для достижения одного приходится жертвовать чем-то другим: установка спортивных распредвалов не позволяет держать обороты холостого хода ниже 2000 об/мин. Естественно, при такой работе двигатель потребляет огромное количество топлива.

Если же говорить о фазах распределительного вала (моменты, когда клапаны открываются и закрываются по отношению к положению распредвала), то вся информация о них обычно содержится в таблице данных, которая прилагается к распределительному валу. В таблице указаны угловые положения распределительного вала, а также информация о том, когда открываются и закрываются впускные и выпускные клапаны.

Современные двигатели часто оборудуют системами изменяемых фаз газораспределения. Так, например, некоторые автомобили марки Toyota имеют систему VVT-i. регулировка фаз газораспределения происходит посредством поворота распределительного вала относительно его приводной звездочки. Другой пример – разработка японского производителя Honda, получившая обозначение VTEC – она позволяет изменять фазы, используя для регулируемого клапана два кулачка.

blamper.ru

Что такое распределительный вал (распредвал)?

Распределительный вал в двигателе — это пальцеобразный осевой механизм, движимый коленчатым валом и имеющий на своей поверхности несколько эллиптических выступов (кулачков) — по одному для каждого впускного и выпускного клапана, находящийся в двигателе. В то время как распределительный вал вращается (под действием коленчатого вала), эти эллиптические выступы регулируют открытие и закрытие клапанов, толкая их в определённой очерёдности.

Первые симптомы выхода из строя распределительного вала:

  • Ненормальный шум при работе клапанов
  • Осечки двигателя.

Обслуживание распределительного вала заключается в регулярной проверке и, при необходимости, замене его сальников. Так, замена обычно проводится, когда заменяется ремень ГРМ.

Что такое распределительный вал (распредвал)? Видео

howcarworks.ru

Распределительный вал двигателя

При всей своей внешней сложности и кажущейся недоступности для понимания, ДВС удивительно рациональное и целесообразно сконструированное устройство. Назначение любой его детали – обеспечение правильной работы и максимальной отдачи от двигателя. При этом, буквально все его элементы взаимосвязаны между собой, но тем не менее, работу ГРМ (газораспределительного механизма), а также его основу – распределительный вал стоит рассмотреть отдельно.

О циклах и работе ДВС

ДВС является четырехтактным силовым агрегатом, это значит, что все процессы, связанные с его работой, осуществляются за четыре такта. Их последовательность строго определена, и при ее нарушении работа такого мотора невозможна. Последовательность, т.е. открытие клапанов в нужное время для вывода отработанных газов и запуска горючей смеси, определяет распределительный вал, который можно видеть на приведенном рисунке.
Его основным рабочим элементом необходимо считать кулачки. Именно они через систему привода, включающую в себя толкатели, коромысло, пружины и прочие детали, определяемые конструкцией ГРМ, осуществляют открытие клапанов в нужное время. На каждый клапан работает свой кулачок, когда он имеющимся выступом, через толкатель надавливает на клапан, тот приподнимается, и в цилиндр либо может поступать свежая смесь, либо выводятся продукты ее сгорания. Когда выступ уходит с толкателя, то под действием пружины клапан закрывается.

Опорная шейка распределительного вала предназначена для его установки на заданные места, на них он вращается в процессе работы. Трущиеся детали закаливаются при помощи токов высокой частоты и смазываются в процессе.

О конструктивном исполнении распредвала

Устройство и чертеж ГРМ, в том числе и распределительного вала, приведены ниже.
Конструктивно распределительный вал может располагаться либо в блоке цилиндров, либо в головке блока силового агрегата. В зависимости от его месторасположения меняется и привод, благодаря которому передается усилие от кулачков на клапан. Привод распределительного вала связан с коленвалом. Привод может быть выполнен как с помощью цепной передачи (см. чертеж выше), так и с помощью гибкой ременной. Кроме того, могут быть иные способы передачи управляющего усилия к клапанам, но это уже определяет чертеж и документация мотора.

Какой лучше использовать привод распределительного вала, определяет устройство двигателя. В тех случаях, когда распределительный вал располагается в блоке цилиндров, (так называемое нижнее расположение), то может быть даже задействован шестеренчатый привод. Последний, правда, в последнее время не применяется из-за своей громоздкости и повышенного шума при работе. Что цепной, что ременный привод отличаются достаточной надежностью, но у каждого из них есть свои особенности эксплуатации, которые надо учитывать при обслуживании двигателя.
Его устройство может предусматривать, что распределительный вал в моторе может быть не один. Как правило, в современных многоклапанных двигателях его располагают по возможности ближе к клапанам для уменьшения на нем нагрузки. Конструкция и чертеж, например, V-образного двигателя, предусматривает как минимум два вала, тогда как в обычном рядном, как правило, один распределительный вал. Хотя для многоклапанных двигателей определяющим будет их назначение – может быть отдельно выпускной и впускной распределительные валы, т.е. они управляют работой выпускных или впускных клапанов.

О совместной работе с коленвалом

Не стоит забывать, что для распределительного вала основное назначение – обеспечение правильного газораспределения при работе двигателя. Для этого работа распределительного и коленчатого валов должна быть согласована, т.е. открытие и закрытие клапанов обязано происходить в нужные моменты – в положении ВМТ или НМТ поршня, или в соответствии с опережением, которое устанавливает чертеж или конструкторская документация.

Для выполнения такой связи на шестернях ГРМ делают специальные метки, совпадение которых означает обеспечение нужного положения распределительного и коленчатого валов. Чтобы добиться этого, используется специальная методика регулировки их положения.

Датчик положения распредвала

С переходом на инжекторные двигатели для этих целей стали применять специальный датчик положения распределительного вала. Так, на автомобилях ВАЗ для этого служит датчик Холла. Его работа основана на изменении магнитного поля, для создания которого устройство датчика предусматривает магнит. При изменении магнитного поля, которое происходит, когда распределительный вал находится в нужном положении, датчик определяет, что в первом цилиндре поршень располагается в положении ВМТ, и передает эти данные в контроллер. Он в соответствии с ними обеспечивает впрыск топлива и его сгорание, как предусматривает порядок работы отдельных цилиндров двигателя чертеж или документация.

Техническое обслуживание распредвала

В первую очередь при проведении регламентных работ, затрагивающих распределительный вал, необходимо обратить внимание на состояние ремней или цепи его привода. Дело даже не столько в том, что нарушится весь механизм газораспределения, который обеспечивает распредвал, а в том, что возможно механическое повреждение как клапанов, так и поршня.

Порой причиной отказа или неправильной работы двигателя является датчик положения. Проявлением этого может быть плохая динамика машины и значительный расход топлива, а также загорание контрольной лампочки исправности двигателя на панели приборов. Дефектация неисправности и определение ее источника – датчик это или нет, выполняется с помощью мультиметра. Часто возможной причиной служит не сам датчик, а проводка. В случае, если дефектация показывает, что неисправен датчик, то его надо менять.

Причинами отказа датчика могут быть:

  • выход из строя зубчатого диска датчика импульсов;
  • его смещение из-за нарушения крепления;
  • замыкание во внутренней схеме датчика;
  • воздействие повышенной температуры от перегрева двигателя.

Правильно выполненная дефектация позволит избежать отказа нового датчика, устанавливаемого вместо старого.

Распределительный вал является основным узлом, обеспечивающим правильное газораспределение при работе двигателя, и зачастую в основном обеспечивает его эффективную работу. Его своевременное обслуживание и контроль технического состояния позволят правильно и без дополнительных затрат эксплуатировать автомобиль.

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

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 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.

Распределительный вал и его привод

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Вал имеет впускные Г и выпускные Б кулачки, опорные шейки Л, шестерню Д для привода масляного насоса и распределителя системы зажигания и эксцентрик В для привода топливного насоса в карбюраторных двигателях.

Рис. 1. Типы распределительных валов

Вал штампуют из стали; кулачки и шейки его подвергают термической обработке для получения повышенной износостойкости, после чего шлифуют. Кулачки изготовляют как одно целое с валом. Применяют также литые чугунные распределительные валы.

Для каждого цилиндра у четырехтактных двигателей имеются два кулачка: впускной и выпускной. Форма (профиль) кулачка обеспечивает плавный подъем и опускание клапана и соответствующую продолжительность его открытия. Одноименные кулачки располагают в рядном четырехцилиндровом двигателе под углом 90° (рис. 1, а), в шестицилиндровом — под углом 60° (рис. 1, б). Разноименные кулачки устанавливают под углом, величина которого зависит от фаз газораспределения. Вершины кулачков располагаются в принятом для двигателя порядке работы с учетом направления вращения вала. По длине вала впускные и выпускные кулачки чередуются в соответствии с расположением клапанов.

В V-образных двигателях расположение кулачков на общем для обеих секций блока распределительном валу зависит от чередования тактов в цилиндрах, угла развала и принятых фаз газораспределения. Распределительный вал У-образного восьмицилиндрового карбюраторного двигателя показан на рис. 1, в.

В двухтактных дизелях (ЯАЗ -М204 и ЯАЗ -М206) для каждого цилиндра имеется по два выпускных кулачка, обращенных вершинами в одну сторону, и по одному кулачку, управляющему работой насос-форсунки.

При нижнем расположении распределительного вала его устанавливают в картере на опорах, представляющих собой отверстия в стенках и перегородках картера, в которые запрессованы стальные тонкостенные биметаллические или триметаллические втулки. Вал устанавливают иногда также в специальных вкладышах. Число опор распределительного вала для двигателей разных типов различно.

Осевые перемещения распределительного вала у большинства двигателей ограничиваются упорным фланцем (рис. 2), закрепленным на блоке и расположенным с определенным зазором между торцом передней шейки вала и ступицы шестерни; зазор между опорным фланцем и торцом шейки вала устанавливают для двигателей разных марок в пределах 0,05- 0,2 мм; величина этого зазора определяется толщиной распорного кольца, закрепленного на валу между торцом шейки и ступицей шестерни. У двухтактных дизелей ЯМЗ осевые перемещения вала ограничиваются бронзовыми упорными шайбами, установленными по обеим сторонам переднего подшипника.

Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала с помощью зубчатой или цепной передачи. При зубчатой передаче на конце коленчатого и распределительного валов закрепляют распределительные шестерни.

Для повышения бесшумности и плавности работы шестерни изготовляют с косыми зубьями; шестерню распределительного вала обычно делают из пластмассы — текстолита, а шестерню коленчатого вала — из стали.

При цепной передаче, обеспечивающей большую бесшумность работы (автомобили ЗИЛ -111), на конце коленчатого вала и на конце распределительного вала закрепляются звездочки, соединенные стальной гибкой бесшумной цепью. Зубья цепи входят в зацепление с зубьями звездочек.

Рис. 2. Типы приводов распределительного вала: а — зубчатая передача; б — цепная передача

Распределительные шестерни или звездочки при сборке устанавливают одну относительно другой по меткам, имеющимся на их зубьях.

На новых моделях двигателей получает применение верхнее расположение распределительного вала (на головке блока). Привод вала осуществляется цепной передачей (автомобиль «Москвич-412»).

Газораспределительный механизм обеспечивает своевременное поступление в цилиндры двигателя горючей смеси (или воздуха) и выпуск отработавших газов.

Двигатели могут иметь нижнее расположение клапанов (ГАЗ -52, ЗИЛ -157К, ЗИЛ -1Э0К), при котором клапаны размещены в блоке цилиндров, и верхнее (ЗМЗ -24, 3M3-S3, ЗИЛ -130, ЯМЗ -740 и др.), когда они расположены в головке цилиндров.

При нижнем расположении клапанов усилие от кулачка распределительного вала передается клапану или через толкатель. Клапан перемещается в направляющей втулке, запрессованной в блок цилиндров. Закрытие клапана осуществляется пружиной, упирающейся в блок и шайбу, закрепленную двумя сухариками на конце стержня клапана.

При верхнем расположении клапанов усилие от кулачка распределительного вала передается толкателю, штанге, коромыслу и клапану. Преимущественно применяется верхнее расположение клапанов, так как такая конструкция позволяет получить компактную камеру сгорания, обеспечивает лучшее наполнение цилиндров, уменьшает потери тепла с охлаждающей жидкостью и упрощает регулировку клапанных зазоров.

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Изготовляют его из стали или чугуна.

При сборке распределительный вал вставляют в отверстие торца картера двигателя, поэтому диаметры опорных шеек последовательно уменьшаются, начиная с передней шейки. Количество опорных шеек обычно равно количеству коренных подшипников коленчатого вала. Втулки 8 опорных шеек изготовляют из стали, бронзы (ЯМЗ -740) или из металлокерамики.

Внутреннюю поверхность стальных втулок заливают слоем баббита или сплава СОС -6-6.

На распределительном валу расположены кулачки, воздействующие на толкатели; шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя; эксцентрик привода топливного насоса. Кулачков имеется по два на каждый цилиндр. Углы их взаимного расположения зависят для одноименных кулачков — от числа цилиндров и чередования рабочих ходов в разных цилиндрах, для разноименных — от фаз газораспределения. Кулачки и шейки стальных распределительных валов подвергают закалке токами высокой частоты, а чугунных — отбеливанию. Кулачкам при шлифовании придают небольшую конусность, что в сочетании со сферической формой торца толкателей обеспечивает поворот толкателя во время работы.

Рис. 3. Газораспределительный механизм с нижним расположением клапанов: а-схема, 6—детали; 1-распределительный вал, 2 — толкатель, 3- контргайка, 4- регулировочный болт, 5-сухарики, б — упорная. шайба пружины, 7- пружина клапана, 8—выпускной клапан, 9- направляющая втулка клапана, 10 — вставное седло выпускного клапана, 11 — впускной клапан

Между шестерней распределительного вала и передней опорной шейкой установлены распорная шайба и упорный фланец, который привертывается болтами к блоку цилиндров и удерживает вал от осевых перемещений.

Распределительный вал получает вращение от коленчатого вала. В четырехтактных двигателях рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала. За этот период впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра должны открываться один раз, а следовательно, распределительный вал должен повернуться на один оборот. Таким образом, распределительный вал должен вращаться в два раза медленнее коленчатого вала. Поэтому шестерня распределительного вала имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня на переднем конце коленчатого вала. Шестерня коленчатого вала стальная, шестерня на распределительном валу чугунная (ЗИЛ -130) или текстолитовая (ЗМЗ -24, 3M3-53). Зубья у шестерен косые.

Рис. 4. Газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов (ЗИГМЗО ): 1 — шестерня распределительного вала, 2 — упорный фланец, 3 — распорное кольцо, 4-опорные шейки, 5-эксцентрик привода топливного насоса, 6 — кулачки выпускных клапанов, 7 — кулачки впускных клапанов, 8- втул-ки, 9 — впускной клапан, 10 — направляющая втулка, 11-упорная шайба, 12 — пружина, 13 — ось коромысел, 14 — коромысло, 15 — регулировочный винт, 16-стойка оси коромысел, 17 — механизм поворота выпускного клапана, 18 — выпускной клапан, 19 — штанга, 20-толкатели, 21 — шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя

Распределительные шестерни двигателя ЯМЗ -740 расположены на заднем торце блока цилиндров.

Распределительные шестерни входят в зацепление между собой при строго определенном положении коленчатого и распределительного валов. Это достигается совмещением меток на зубе одной шестерни и впадине между зубьями другой шестерни.

В высокооборотных двигателях («Москвич-412», ВАЗ -2101 «Жигули») распределительный вал располагается в головке цилиндров и его кулачки воздействуют непосредственно на коромысла, которые, поворачиваясь на осях, открывают клапаны. В таком клапанном механизме нет толкателей и штанг, упрощается отливка блока цилиндров, снижается шум при работе.

Ведомая звездочка распределительного вала приводится во вращение втулочно-роликовой цепью от ведущей звездочки коленчатого вала. Устройство для натяжения цепи имеет звездочку и рычаг.

Рис. 5. Газораспределительный механизм с верхним расположением распределительного вала («Москвич-412»): а- газораспределительный механизм, б — привод газораспределительного механизма; 1 — наконечник клапана, 2 — ось коромысел выпускных клапанов, 3,6 — коромысла, 4 — распределительный вал, 5 — ось коромысел впускных клапанов, 7 — контргайка, 8 — регулировочный винт, 9 — головка цилиндров, 10 — клапаны, 11 — ведущая звездочка, 12-звездочка натяжного устройства, 13 — рычаг, 14 — ведомая звездочка, 15 — цепь, 16 — коленчатый вал

К атегория: — Устройство и работа двигателя

Гидрокомпенсаторы

Большое значение для надежной работы клапанного механизма имеет выполнение своих функций толкателями клапанов.

Толкатели клапанов предназначены для непосредственной передачи движения клапанам или штангам механизма газораспределения. Толкатели воспринимают передающиеся от кулачка боковые усилия, вследствие чего стержни и направляющие втулки как боковых, так и подвесных клапанов от этих усилий разгружаются.
В процессе работы двигателя детали клапанного механизма нагреваются, что приводит к увеличению их в размерах. Это ведет к тому, что клапан перестанет плотно закрываться и появится пространство между седлом и тарелкой клапана. Для того чтобы обеспечить бесперебойную работу двигателя, в клапанном механизме предусмотрен тепловой зазор (для впускных клапанов — от 0,15 до 0,25 мм, для выпускных — от 0,20 до 0,35 мм и более).

Величина и характер изменения зазора зависят от температурного режима двигателя, конструкции механизма газораспределения и материалов его деталей. Зазоры между клапаном и толкателем с увеличением температуры уменьшаются. Это происходит по тому, что при нагреве длина клапана увеличивается на большую величину, чем высота головки блока. На двигателях с нижним расположением распределительного вала, зазор между клапаном и ударником коромысла клапана при повышении температуры деталей наоборот, увеличивается. Это объясняется, тем, что при нагреве двигателя увеличение высоты цилиндра и головки блока оказывается большим, чем удлинение штанги толкателей.

При эксплуатации двигателя происходит естественный износ деталей газораспределительного механизма, приводящий к увеличению теплового зазора. Наличие повышенных зазоров отрицательно сказывается на работе механизма газораспределения, вызывая стук при подъеме и посадке клапана и повышенный износ соприкасающихся поверхностей. Возникают опасные удары клапана о седло, приводящие к разрушению опорной поверхности, потери компрессии, а выпускных клапанах — к обгоранию тарелки и седла клапана. С увеличением зазоров ухудшается также наполнение двигателя.

Для обеспечения плотности посадки клапана в седло в двигателях предусматривается устройство для регулировки зазора между клапаном и затылком кулачка или между клапаном и толкателем, или между клапаном и ударником коромысла. Зазор обычно регулируют при помощи ввертываемого в верхнюю часть толкателя и закрепляемого с помощью контр гайки болта.

Регулировка зазоров является регулярной процедурой при техническом обслуживании автомобиля.
В современном двигателе строении получили большое распространение гидравлические толкатели. Они автоматически выбирают зазор между стержнем клапана и толкателем (или коромыслом).Гидравлические компенсаторы (гидрокомпенсаторы) зазоров в клапанном механизме обеспечивают его безударную работу и полное закрытие клапанов.

Принцип действия гидрокомпенсатора заключается в автоматическом изменении длины гидрокомпенсатора на величину равную зазору в ГРМ. Это происходит за счет перемещения его деталей под действием пружины и подачей масла из системы смазки двигателя.

Гидравлический толкатель состоит из: корпуса, пружины плунжера, плунжерной пары, и обратного клапана.

  • Корпус — в зависимости от конструкции привода клапанов, это коромысло, цилиндрический толкатель, или часть головки блока цилиндров.
  • Плунжерная пара состоит из: втулки (обеспечивающей движение плунжера в строго заданном направлении) и плунжера — стального подвижного цилиндра с отверстием в нижней части. Зазор между этими двумя деталями составляет 0,005 — 0,008 мм.
  • Пружина плунжера расположена между ним и втулкой, удерживает обратный клапан.
  • Обратный клапан , как правило, представляет собой стальной шарик, прижимаемый пружиной.

Гидрокомпенсатор в толкателе с верхним распредвалом работает следующим образом:

Кулачок распредвала, повернутый к толкателю тыльной стороной, не передает на него усилие, и плунжерная пружина свободно выдвигает плунжер из втулки, выбирая тем самым необходимый зазор. Образовавшаяся полость под плунжером, через шариковый клапан вбирает в себя масло. После того как масло заполнит полость, срабатывает шариковый клапан, который под действием своей пружины, закрывая появившуюся полость.
Поворачиваясь выпуклым профилем к толкателю, кулачок нажимает на него и перемещает его вниз. В течении этого воздействия гидравлический толкатель передает усилие на клапан как «жесткий» узел, так как обратный клапан закрыт, и масло в замкнутой полости не сжимается. Во время нижнего перемещение толкателя и плунжерной пары, небольшая часть масла выдавливается через зазоры из полости под плунжером. Длина гидрокомпенсатора незначительно уменьшается и образуется тепловой зазор между кулачком и толкателем. Ушедшее масло вновь восстанавливается из системы смазки двигателя.

Тепловое расширение деталей клапанного механизма приводит к изменению объема «восстанавливающей» порции масла и длину гидрокомпенсатора, то есть он автоматически восстанавливает зазор, как от теплового расширения материала, так и от естественного износа деталей газораспределительного механизма.
Гидравлические толкатели работают надежно лишь при применении масла высокого качества, сохраняющего при изменении температуры примерно постоянную вязкость.

Расположение гидрокомпенсаторов в толкателе с нижним распредвалом, в коромысле и в опоре рычага привода клапана ГРМ:

Где: 1 — кулачок; 2 — плунжер; 3 — втулка плунжера; 4 — полость под плунжером; 5 — плунжерная пружина; 6 — пружина обратного клапана; 7 — фиксирующее кольцо; 8 — рычаг привода клапана; 9 — сливное отверстие.

Источник: motorzona.ru

Газораспределительный механизм ВАЗ 21081 (Реферат)

Лабораторная работа №2

Газораспределительный механизм

  1. Назначение ГРМ

ГРМ служит для управления процессами наполнения цилиндров воздухом или топливно-воздушной смесью и выпуска отработавших газов из цилиндров.

Управление процессами выпуска и впуска осуществляется путем открытия и закрытия отверстий в цилиндре двигателя от угла поворота кривошипа коленчатого вала.

  1. Типы и виды ГРМ

а) Двигатели с распредвалом в блоке цилиндров

Нижнеклапанные

Нижнеклапанный двигатель (L-Head, Flathead, Side-Valve) — двигатель, у которого распредвал расположен в блоке и клапана расположены также в блоке, в ряд сбоку от цилиндров, тарелками вверх. Привод непосредственно от расположенного под ними распредвала.

Плюсы схемы — малая шумность, простота изготовления. Минусы — из-за сложного пути бензовоздушной смеси значительно ухудшается наполнение цилиндров, как следствие — достигается ощутимо меньшая мощность по сравнению с остальными конфигурациями. Кроме того, долгий путь выхлопных газов может способствовать перегреву двигателей, работающих в тяжёлых условиях.

Вплоть до 1950-х годов, благодаря своей простоте и дешевизне двигатели с таким ГРМ были наиболее распространены на легковых (кроме спортивных) и грузовых автомобилях. В 1950-х годах стали массово внедрять верхнеклапанные двигатели, лишённые присущих нижнеклапанной схеме недостатков. На грузовых автомобилях эта схема использовалась намного дольше, например, грузовик ГАЗ-52 выпускался до 1990-х годов. Двигатель получался громоздким, дорогим, поэтому схема не получила особого распространения.

Со смешанным расположением клапанов

У такого двигателя обычно впускные клапана находятся в головке блока, как у верхнеклапанного мотора, и приводятся в действие при помощи штанг-толкателей, а выпускные — в блоке, как у нижнеклапанного двигателя. Распредвал был один и был расположен в блоке, как у обычного нижнеклапанного мотора.

Эта схема обладает тем преимуществом, что её мощность ощутимо выше, чем у «чистого» нижнеклапанного. Как правило, такие двигатели переделывались из нижнеклапанных.

Верхнеклапанные

У этих двигателей клапана расположены в головке цилиндров, а распредвал — в блоке. Привод клапанов — штангами-толкателями через коромысла.

Плюс такой схемы — относительно простая конструкция. Минус — очень большая инерционность механизма газораспределения, что сильно ограничивает максимальные обороты коленчатого вала двигателя и, следовательно, мощность. Кроме того, такая схема в большинстве случаев не даёт использовать больше двух клапанов на цилиндр, усложняет проектирование впускных и выпускных окоон в головке цилиндров с высокоэффективной конфигурацией. Двигатели этой схемы как правило низкооборотные, относительно тихоходные, но с гибкой моментной характеристикой. Если не используются гидравлические толкатели, такой двигатель будет одним из наиболее шумных по сравнению с остальными схемами.

В СССР первым массовым верхнеклапанным мотором стал двигатель «Волги» ГАЗ-21. Из отечественных, такой механизм газораспределения имели такие автомобили, как «Волга» (все карбюраторные модели), «Москвич» всех моделей от —407 до —408 включительно, все грузовики с двигателями конфигурации V8.

б) Двигатели с распредвалом в головке цилиндров

Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке

В зависимости от конкретной конфигурации привода клапанов, выделяют двигатели с:

  • Приводом клапанов коромыслами (Москвич-412, старые модели BMW, Honda) — клапана расположены по бокам от распредвала (обычно, V-образно), приводятся в движение насаженными на общую ось коромыслами, которые кулачки вала толкают с одного конца, а другой приводит в движение стержни клапанов;

  • Приводом клапанов рычагами (ВАЗ-2101, −06, …) — распредвал над расположенными в ряд клапанами, приводит их посредством рычагов, опирающихся на шаровую опору, толкая их кулачками примерно посередине; минус — повышенная шумность, высокие нагрузки в месте контакта кулачков вала и рычагов, сложная регулировка клапанного зазора.

  • Приводом клапанов толкателями (ВАЗ-2108, многие высокооборотные двигатели) — очень простой механизм с минимальной инерцией деталей, в котором распредвал расположен прямо над клапанами, расположенными тарелками вниз, и приводит их в движение через цилиндрические толкатели; минус — меньшая эластичность характеристики двигателя, сложная регулировка клапанного зазора.

Двигатель с двумя распредвалами в головке цилиндров

При этом существуют две серьёзно различающиеся разновидности этого механизма, отличающиеся количеством клапанов.

С двумя клапанами на цилиндр

В головке цилиндров расположены два распредвала, один из которых приводит впускные клапана, второй — выпускные. Эта схема применялась в 1960-х — 1970-х годах на высокопотенциальных двигателях таких автомобилей, как Fiat 125, Jaguar, Alfa-Romeo, а так же опытном двигателе гоночных автомобилей Москвич-412Р, Москвич-Г4. В настоящее время не применяется.

Схема позволяет значительно увеличить количество оборотов коленчатого вала без вредных последствий для ГРМ за счёт уменьшения его инерции, следовательно, увеличить мощность, снимаемую с двигателя. Например, мощность спортивной модификации двигателя Москвича-412 развивала более 100 л.с.

С четырьмя клапанами на цилиндр

Два распредвала, каждый из которых приводит свой ряд клапанов, в котором есть и впускные, и выпускные. Привод клапанов, как правило, толкателями. Схема даёт большое преимущество по мощностной отдаче. Применяется на большей части современных автомобилях.

в) По количеству клапанов: одноклапанные, двухклапанные, трехклапанные, четырехклапанные, пятиклапанные.

Рис. 1.

г) По типу привода: шестеренчатый от коленчатого вала, ременный, цепной.

д) По типу расположения распределительного вала.

Рис. 2. Газораспределительные механизмы: а — с нижним расположением распредвала; б и в — с верхним расположением распредвала; 1 — кулачок; 2 — толкатель; 3 — штанга; 4 — коромысло; 5 — одноплечий рычаг.

При нижнем расположении распредвала усилие, необходимое для открытия клапанов, передаётся к ним от кулачков через толкатели, штанги и коромысла.

В ГРМ с верхним расположением распределительного вала привод клапанов осуществляется кулачком либо непосредственно через толкатели, либо через рычаги или коромысла.

  1. Фазы газораспределения

Фазами газораспределения называется продолжительность открытия клапанов по углу поворота коленчатого вала.

Рис. 3. Круговая диаграмма фаз газораспределения 4-тактного двигателя

ϑвп = ϑовк + 18̊ + ϑзвк

ϑвып = ϑовк +180̊ + ϑзвк

  1. Состав ГРМ

ГРМ состоит из следующих основных элементов (рис. 8): распределительного вала, толкателей, штанг, одно- или двуплечих рычагов (коромысел), клапанов и их пружин.

Рис. 4. Газораспределительный механизм: 1 — кулачок; 2 — толкатель; 3 — штанга; 4 — коромысло.

Распределительный вал — основная деталь газораспределительного механизма (ГРМ), служащего для синхронизации впуска/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). 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.

Каково это — ездить в машине с бескулачковым двигателем будущего

Пока мы едем по дороге, Кристиан фон Кенигсегг смеется. «Несколько лет назад инженер GM сказал, что у нас никогда не будет двигателя без распределительного вала. В то время мы ехали на машине без распределительного вала, поэтому он, должно быть, ошибался». Добро пожаловать в будущее.

(Полное раскрытие информации: в рамках нашего визита в Koenigsegg мы получили одну из первых поездок на бескулачковом двигателе, который разрабатывается Freevalve, дочерней компанией Koenigsegg.Это потрясающе. Так же как и эти фото от GFWilliams .)

Внутри Koenigsegg есть небольшая компания, skunkworks, под названием Freevalve (только что переименованная из Cargine). То, что делает Freevalve, просто невероятно.

Видишь ли, в двигателях есть такая штука, как распределительный вал. У него есть вращающиеся лепестки, которые затем, в свою очередь, открывают и закрывают клапаны двигателя по мере его вращения. Это было в двигателе с самого начала двигателей.

Хорошо, что это работает.Плохо то, что распредвал очень аналоговый. Я имею в виду, что клапаны никогда не будут просто открываться или закрываться, всегда будет промежуточная ступень, которая не так эффективна, как могла бы быть. Переключатель включения / выключения для кулачкового вала можно было бы назвать квадратным профилем кулачка, но на самом деле нет способа сделать это.

Но инженеры решили, что распределительный вал — единственное доступное решение. Почему это? Почему бы не немного поворковать бананы и не подумать о чем-нибудь безумном?

Что-то вроде сжатого воздуха.

Двигатель Freevalve избавлен от распределительного вала и корпуса дроссельной заслонки, заменив их пневматическими приводами в верхней части каждого цилиндра. Это то, с чем также долгое время играли с открывателями электромагнитных клапанов, некоторые корабли используют их сейчас. Это означает, что концепция доказана, но теперь речь идет об уменьшении этого масштаба до чего-то меньшего и более удобного, чем огромный корабль.

Это дает полностью независимый контроль над каждым цилиндром и каждым клапаном.Если у вас четыре клапана, иногда открывается только два. Вы не можете сделать это с обычным распределительным валом, так как кулачки настроены на открытие всех клапанов. Чтобы получить такую ​​вариативность, как у Freevalve, вам пришлось бы полностью менять распредвалы. Freevalve также может отключить один цилиндр, два цилиндра, три цилиндра и т. д. У него квадратный профиль кулачка, от которого у инженеров мокрые штаны.

Что еще удивительно, так это то, что он может работать в нескольких режимах. Они могут запускать его как двухтактный двигатель на более низких оборотах, что эффективно улучшает подачу мощности, заставляя 3000 об/мин ощущаться как 6000 об/мин.Он может запускать цикл Миллера, что звучит сложно, но повышает мощность и эффективность. Mazda сделала это в Millennia S. Он также может работать на нескольких видах топлива. Кристиан сказал, что он может работать на дизельном или газовом топливе. Вы не можете смешивать их вместе и ожидать, что это сработает, но, возможно, два отдельных резервуара в зависимости от того, что вы хотите сделать. Это захватывающая идея.

Но самое впечатляющее: если его применить к нынешнему двигателю, мощность и крутящий момент возрастут на 30 процентов, а экономичность увеличится на 50 процентов.Он также ниже и меньше, чем двигатель с распределительным валом. Таким образом, двигатель меньшего объема, построенный с нуля, может иметь мощность и эффективность, чтобы конкурировать с более крупными двигателями.

Кристиан описал распределительный вал как «игру на пианино метлой», в то время как Freevalve «играет на пианино пальцами. Вы получаете гораздо больший уровень контроля». И поскольку все это независимо, один цилиндр или привод может сломаться, и двигатель может продолжать работать годами.

Во время короткой поездки на Saab 9-5, который Freevalve использует для разработки новой силовой установки, я могу сказать, что он чувствовал себя точно так же, как автомобиль, что действительно является высоким комплиментом для любой технологии, которая претендует на то, чтобы делать то, что это делает.На более низких оборотах двигатель кажется немного дизельным, но по мере движения он сглаживается. Технология работает, то, что все еще находится в зачаточном состоянии, — это программное обеспечение для картографирования двигателя. Им нужно совершенствоваться, но у них есть время. Это также была их технология Поколения V, и Поколение VI уже не за горами.

Кристиан не верит, что это предотвратит устаревание двигателя внутреннего сгорания, но он сказал, что это продлит срок его службы. Но только представьте, если бы эта идея осуществилась десять лет назад. Где было бы внутреннее сгорание сегодня?

Фото: Фотограф GFWilliams

Что делает Camming A Truck?

Термин «кулачковый» относится к модификации распределительного вала грузового автомобиля.Хотя это может показаться оправданно сложным, процесс замены распределительного вала позволяет вам создать собственный двигатель, который лучше работает в определенном диапазоне оборотов.

Но зачем вам это? И даже по уважительной причине, действительно ли это стоит вашего времени? Давайте подробнее рассмотрим кулачок и то, что он делает для вашего грузовика.

Как работает распределительный вал?

Распределительный вал представляет собой металлический стержень, приводящий в движение двигатель. Есть один или несколько кулачков или неправильных выступов, которые приводят в движение части машины вдоль стержня.Когда вал вращается, более крупные части кулачков могут приводить в движение рычаги или поршни.

Самые ранние распределительные валы датируются 13 веком, когда арабы использовали их для работы водяных мельниц. Они быстро распространились по всему цивилизованному миру, но их использование было ограничено вплоть до промышленной революции. С тех пор распределительные валы стали неотъемлемой частью конструкции двигателя.

В двигателе с несколькими поршнями, например в двигателе грузового автомобиля, поршни не срабатывают одновременно. Вместо этого они срабатывают последовательно, один за другим, и распределительный вал двигателя поднимает и опускает поршни, чтобы определить последовательность срабатывания.

Распределительный вал приводит в действие впускной и выпускной клапаны цилиндра. Один лепесток активирует впускной клапан, а второй лепесток активирует выпускной клапан. По мере вращения вала клапаны будут открываться и закрываться в соответствующее время.

Кроме того, распределительный вал определяет продолжительность и характер процесса зажигания. Например, впускной клапан может открываться на более длительный или более короткий период времени во время хода вверх. Небольшое изменение этой продолжительности может существенно повлиять на работу двигателя.

Различные распределительные валы улучшат работу автомобиля при определенных условиях. Например, подача большего количества топлива в цилиндр расточительна при низких оборотах, но обеспечивает большую мощность при более высоких оборотах.

Однако большинство серийных распределительных валов являются универсальными и лучше всего работают при повседневном вождении. Но если у вас большая нагрузка или вы участвуете в гонках, вам может понадобиться вал, разработанный специально для ваших целей.

Зачем устанавливать нестандартный распределительный вал?

Изготовленные на заказ распределительные валы имеют более крупные и широкие кулачки, чем заводские валы.В результате впускные клапаны остаются открытыми в течение длительного времени. Это обеспечивает дополнительную мощность и эффективность при более высоких оборотах двигателя.

Хотя это может показаться простым решением, основанным на преимуществах, кулачковый привод грузовика не лишен недостатков. Хотя повышенный расход топлива полезен на более высоких скоростях, он на самом деле пагубно влияет на вашу производительность на более низких скоростях. В частности, пострадает ваш крутящий момент на низких оборотах, что может оказаться проблематичным для рабочего грузовика или для буксировки, поскольку вам нужен большой крутящий момент, чтобы начать работу с большой нагрузкой.

При этом многие владельцы грузовиков предпочитают нестандартный распредвал просто из эстетических соображений. Да, он неэффективен на низких скоростях, но также обеспечивает отчетливый агрессивный гул, делающий звук двигателя более глубоким и насыщенным.

Недостаток здесь очевиден — расход топлива и тяговые характеристики явно пострадают. Однако, если вам нужен мощный, ревущий двигатель, распредвал может оказаться полезным вариантом.

Часто задаваемые вопросы о Camming для грузовиков

Итак, что вы можете ожидать, если вы кулачковый ваш грузовик? Вот краткий обзор основ видеосъемки грузовиков.

Делает ли кулачковый грузовик быстрее?

В большинстве случаев да, но это зависит от модели грузовика и от того, какую пользовательскую камеру вы используете. С учетом сказанного, распредвалы на вторичном рынке рассчитаны на высокую производительность, поэтому обычно вы можете ожидать более высоких скоростей после распредвала грузовика.

Большие камеры более мощные?

Да. Чем больше кулачок, тем шире открывается впускной клапан, позволяя большему количеству топлива и воздуха попасть в цилиндр. Чем больше кулачок, тем больше топлива впускается.

Имеет ли значение синхронизация кулачка?

Да. Регулировка распределительных валов таким образом, чтобы кулачки были немного впереди или позади, изменит характеристики двигателя.

Увеличение времени опережения зажигания приведет к более раннему открытию и закрытию топливных впусков, что улучшает крутящий момент на низких оборотах. И наоборот, замедление кулачка улучшит высокую мощность за счет низкого крутящего момента.

Что такое лоп?

Рывок — это характерный характерный ритмичный гул , возникающий при работе двигателя на холостом ходу.Это крайне нежелательно для производительности, но звук очень востребован среди тех, кто хочет, чтобы их производительный грузовик звучал как мощный грузовик.

Вибрация вызвана чрезвычайно большими и широкими кулачками. Когда кулачки достаточно широкие, они будут перекрываться, то есть, другими словами, впускное отверстие второго цилиндра откроется раньше, чем впускное отверстие первого цилиндра закроется.

Помимо уникального звука, во время гонок желателен рывок. При очень высоких оборотах более длительное время клапана позволит большому количеству топлива поступать в цилиндры, даже если кулачок быстро вращается.В результате грузовик не теряет мощность при приближении к красной черте.

Почему кулачковые грузовики громче?

Основная причина того, что кулачковые грузовики громче, заключается в том, что в двигатель поступает больше топлива, что означает более громкий холостой ход и большую громкость на любой заданной скорости.

Хотя в основном это правда, дополнительный шум возникает не только из-за повышенного расхода топлива. Это также является результатом большего размера самих кулачков. Более крутые углы и более широкие отверстия клапанов создают больше механического шума.

Почему ломаются распределительные валы?

Распределительные валы обычно ломаются из-за неисправности в другом месте двигателя. Шатуны и другие детали могут оторваться и ударить по валу. Они также могут выйти из строя из-за производственных дефектов, таких как микротрещины. В тех редких случаях, когда это происходит, отказ обычно происходит относительно быстро.

Сколько стоит кулачковый грузовик?

При условии, что вы сами предоставляете новый распределительный вал, большинство магазинов будут взимать от 600 до 1000 долларов за распредвал вашего грузовика.Если вы планируете выполнять работу самостоятельно, убедитесь, что вы выделили целые выходные. Хотя это не так уж сложно, это может занять очень много времени.

Резюме

Несмотря на то, что кулачковый механизм может принести множество преимуществ в плане производительности и внешнего вида, он подходит не всем. На самом деле, в большинстве случаев ваш грузовик будет работать лучше всего при использовании заводского распределительного вала. Однако, если вы используете свой грузовик по причинам, связанным с производительностью, например, в гонках, вы можете рассмотреть возможность установки вторичного вала.Чтобы узнать больше об обслуживании и модификации вашего грузовика, ознакомьтесь с нашими надежными руководствами!

распределительных и коленчатых валов: что они делают и как они работают?

Распредвалы и коленчатые валы — термины, которые вы, вероятно, слышали, если обсуждали двигатели внутреннего сгорания со своим механиком (или другими автолюбителями). Но что такое распределительный вал или коленчатый вал и что они делают?

Хотя поначалу это может показаться немного сложным, это не так сложно, когда вы разбиваете все на части.

В этом руководстве мы рассмотрим все, что вам нужно знать о распределительных и коленчатых валах — от того, что они из себя представляют, до того, как они работают.

Что такое коленчатый вал?

Коленчатый вал является одним из наиболее важных компонентов вашего двигателя.

Коленчатые валы

преобразуют линейную мощность поршней в мощность вращения, которую трансмиссия может передавать на колеса. Он также использует всю эту мощность вращения для активации аксессуаров вашего автомобиля, что делает его одной из самых разнообразных систем распределения энергии в вашем автомобиле.

Проще говоря, ваш коленчатый вал обеспечивает мощность, создаваемую вашими поршнями. Ваш двигатель использует эту мощность для привода поликлинового ремня (или цепи), прикрепленного к передней части двигателя, и этот ремень приводит в движение все ваши аксессуары.

От кондиционера до генератора — все это приводится ремнем. Конечно, ваш коленчатый вал также приводит в движение карданный вал вашего двигателя, который передает мощность на колеса через вашу трансмиссию.

Если поршни — рабочие лошадки — коленвал — служба доставки.

Как работает коленчатый вал

Коленчатый вал — один из самых громоздких компонентов двигателя. Это также один из самых простых. Именно эта механическая изобретательность делает коленчатый вал современным механическим чудом.

Коленчатый вал состоит из нескольких основных компонентов, обеспечивающих его работу.

Во-первых, это смещенные валы (также известные как шатунные шейки), где соединяются шатуны. Эти шатуны соединены непосредственно с поршнем, и когда коленчатый вал вращается, он толкает эти шатунные шейки вверх и вниз, перемещая при этом поршни.

Кроме того, к переднему концу коленчатого вала прикреплена шестерня, и эта шестерня крепится к поликлиновому ремню, который приводит в движение все аксессуары вашего двигателя.

Еще одной особенностью коленчатого вала являются противовесы. Поршни, движущиеся вверх и вниз, создают большую силу, которая в противном случае двигала бы ваш двигатель повсюду.

В то время как опоры двигателя прикручивают ваш двигатель, еще одна вещь, удерживающая ваш двигатель от слишком большого движения и поддерживающая все в равновесии, — это противовесы коленчатого вала.

Это просто более тяжелые части коленчатого вала, которые производитель стратегически разместил, чтобы все было сбалансировано, поскольку коленчатый вал вращается на безумно высоких оборотах.

Что такое распределительный вал?

Прежде чем вы сможете понять, как работает распределительный вал (и чем он отличается от коленчатого вала), вам нужно сначала понять — что такое распределительный вал ?

Простейший способ определить функцию распределительного вала состоит в том, что он превращает вращательное движение в возвратно-поступательное.Звучит запутанно? Давайте сломаем это.

Коленчатый вал вращается, и это вращение вращает ремень или цепь ГРМ, которая вращает распределительный вал. Это ваше вращательное движение.

Ваш распределительный вал принимает все это вращательное движение и использует его для неоднократного подъема и опускания впускных и выпускных клапанов двигателя. Это время должно быть точным; если ваш впускной клапан не открывается, когда это необходимо, не будет воздуха для облегчения воспламенения.

Если выпускной клапан не открывается вовремя, всему сгоревшему топливу и воздуху некуда деваться, что затрудняет поступление нового воздуха в систему.

Может показаться, что это не так уж и много, но распределительный один из самых важных аспектов вашего двигателя. Если вы ищете серьезные улучшения производительности, модернизация распределительного вала и настройка — верный способ добиться этого.

Как работает камера?

Как и коленчатый вал, распределительный вал представляет собой относительно простую для понимания концепцию. Но что делают камеры и, что более важно, что камера делает для производительности?

Распределительный вал представляет собой металлический стержень с прикрепленными смещенными кулачками.Эти смещенные выступы упираются в толкатели, прикрепленные к коромыслам.

Поскольку большая часть выступа давит на толкатель, он поднимает его. Другой конец штока давит на коромысло, которое, в свою очередь, поднимает или опускает соответствующий впускной или выпускной клапан.

Когда нижняя часть лепестка возвращается в исходное положение, толкатель снова опускается вниз, и цикл повторяется.

Поскольку распределительный вал прикреплен к коленчатому валу с помощью зубчатого ремня или цепи, не имеет значения, насколько быстро или медленно работает двигатель; распределительный вал всегда остается в идеальном ритме.

Это важно, чтобы все работало гладко, и настройка на этот раз может отрицательно сказаться на производительности двигателя.

Рабочие распределительные валы

Если вы считаете, что между разными распредвалами нет большой разницы, так как все они должны быть в соотношении 1:2 с коленвалом — остановитесь прямо здесь.

Распредвалы

Performance отличаются от обычных распредвалов, и все сводится к синхронизации.

Чем дольше впускные клапаны открыты, тем больше времени у вас есть, чтобы нагнетать воздух в камеру сгорания.Чем больше воздуха вы туда наберете, тем больше силы вы сможете генерировать при каждом взрыве.

Вот почему рабочие распредвалы имеют большие лепестки по сравнению со стандартными распредвалами. Тем не менее, вы должны настроить свой двигатель, если вы заменяете распределительный вал. Невыполнение этого требования приведет к тому, что вы разрушите свой двигатель, как правило, в течение нескольких минут после его запуска.

Итак, что делает распределительный вал? Он полностью обновляет ваш двигатель и оптимизирует производительность.

Двойные верхние распределительные валы (DOHC) по сравнению с традиционными распределительными валами

Одна из особенностей, о которой производители хвастаются, — это двойные верхние распредвалы или DOHC.Наиболее значительным преимуществом DOHC является то, что вы получаете два впускных и два выпускных клапана на цилиндр.

Это позволяет двигателям работать на более высоких оборотах, в то же время получая необходимый для работы воздух. Хотя это наиболее заметное преимущество систем с двумя распределительными валами по сравнению с одним, существуют и верхнеклапанные системы только с одним распределительным валом.

Обе системы полностью исключают толкатели, и вместо этого коромысла располагаются непосредственно напротив распределительного вала.Это само по себе дает несколько преимуществ и позволяет производителю размещать свечу зажигания в центре камеры сгорания для повышения эффективности.

И DOHC, и системы с одним верхним распредвалом (SOHC) работают по одним и тем же принципам, но двигатели с DOHC обычно имеют более высокие характеристики.

Единственным реальным недостатком DOHC по сравнению с SOHC является то, что системы DOHC немного менее экономичны и немного дороже в ремонте. Однако, если ваш распределительный вал нуждается в ремонте, он не будет дешевым, независимо от того, какая система установлена ​​на вашем автомобиле.

Фактически, если ваш распределительный вал нуждается в ремонте, существует высокая вероятность того, что несколько других компонентов повреждены, и вам может потребоваться новый двигатель.

Распределительный вал против коленчатого вала: реальная разница

Одним из наиболее существенных различий между распределительным валом и коленчатым валом является форма. Распределительные валы длинные и узкие, со смещенными кулачками.

Коленчатые валы

, с другой стороны, большие и громоздкие. Хотя они в основном круглые по своей природе, они имеют смещенные области крепления шатуна, что делает их коренастыми и громоздкими в работе.

Конечно, дело не только во внешнем виде, это два совершенно разных компонента, которые выполняют совершенно разные функции. Не менее важно понять назначение коленчатого и распределительного валов.

В то время как коленчатый вал является инструментом передачи мощности, распределительный вал является ритмом, благодаря которому все работает, когда оно должно работать. Они оба имеют решающее значение для работы двигателя, но это совершенно разные компоненты.

Удивительная хореография между коленчатым валом и распределительным валом

Несмотря на то, что при сравнении распределительных валов и распредвалов есть множество вещей, которые нужно сломать.коленчатых валов, есть интересное соотношение, благодаря которому все работает ровно.

Цепь ГРМ (или ремень) соединяет коленчатый вал с распределительным валом, и распределительный вал всегда будет вращаться в соотношении 1:2 с коленчатым валом.

Когда вы разбираете это, это имеет смысл. Четырехтактные двигатели имеют четыре ступени — на одной ступени открывается впускной клапан, на другой — выпускной. В течение последних двух стадий оба клапана остаются закрытыми.

Но на каждый оборот распределительного вала вы открываете и впускной, и выпускной клапан по одному разу.Оставаясь на половине скорости коленчатого вала, все остается в идеальном времени.

Слишком быстро или слишком медленно, и это время будет полностью сбито, и ваш автомобиль никогда не выедет за пределы проезжей части.

Распределительные и коленчатые валы: чем больше вы знаете

Если вы просто искали лучший ответ на часто задаваемый вопрос о том, что такое распределительный вал или коленчатый вал, или вы пытаетесь лучше понять, как работает волшебная машина на вашей дороге — понимание различий между распределительным валом и коленвал жизненно необходим.

Они оба выполняют уникальные и важные функции для вашего двигателя, и хотя новички часто путают их, у этих двух частей мало общего.

Теперь, когда вы хорошо разбираетесь в основах механики, взгляните на некоторые из наших других руководств, в которых подробно рассматриваются общие компоненты автомобиля.

Вам понравилось то, что вы здесь прочитали, или у вас есть вопросы? Оставьте комментарий ниже, мы будем рады услышать от вас!

Сколько лошадиных сил добавляет распределительный вал? — Автомобиль, грузовик и транспортное средство Как направлять

Требование большей мощности двигателя — это ситуация, в которой мы все были.Независимо от рабочего объема или мощности, которые он уже обеспечивает, выжать немного больше всегда полезно.

Вы, вероятно, пришли к выводу, что вам следует заменить распределительный вал, из обсуждений на форуме и видео на YouTube. Это разумная стратегия, так как доказано, что установка высокопроизводительного распределительного вала увеличивает мощность, но реальный вопрос заключается в том, сколько мощности он добавляет?

Хотя распределительный вал действительно увеличивает мощность, он составляет всего 10-20 лошадиных сил и обычно меньше 10% увеличения.Часто упоминаемый прирост в 50-100 лошадиных сил возможен только с рядом сопутствующих модификаций посредством модов Stage 1 и Stage 2.

В этой статье мы обсудим, как работает распределительный вал и почему переход на высокопроизводительный вариант увеличивает мощность, а также способы дальнейшего увеличения выходной мощности. Продолжайте читать, если хотите узнать больше!

Как работает распределительный вал?

Распределительный вал представляет собой стержень, который может располагаться в нижней или, чаще, в верхней части двигателя.Он имеет набор точно обработанных кулачков, которые точно рассчитаны для открытия и закрытия клапанов.

Распределительный вал, расположенный в нижней части блока цилиндров, является частью кулачковой системы с толкателем. Как следует из названия, распределительный вал толкает набор стержней, которые проходят к клапанам и управляют ими.

Если распределительный вал расположен вверху, мы называем его верхним распределительным валом. Вы слышали о двойном верхнем распределительном вале — это система с двумя распределительными валами, один из которых управляет выпускным клапаном, а другой управляет впускным клапаном.

Когда вы слышите термин «16-клапанный четырехцилиндровый двигатель», это означает, что распределительный вал имеет четыре набора из четырех кулачков, каждый из которых отвечает за работу двух выпускных и двух впускных клапанов. В качестве альтернативы двухкулачковая конструкция будет иметь два распределительных вала с восемью кулачками на каждом.

Влияет ли распределительный вал на мощность?

Двигатель вырабатывает энергию за счет воспламенения топливно-воздушной смеси после ее надлежащего смешивания и повышения давления. Поскольку распределительный вал открывает и закрывает впускной клапан, его модификация может создать смесь, более богатую кислородом, и более мощное зажигание.

Стандартный распределительный вал был точно спроектирован для обеспечения долговечности, оптимальной мощности и экономии топлива. Причина, по которой высокопроизводительный распределительный вал приводит к увеличению мощности всего на 10–20 лошадиных сил, заключается в том, что он не влияет на количество топлива, распыляемого в цилиндр.

Повышение мощности двигателя — это бесконечный цикл улучшений. Новый распределительный вал станет узким местом из-за топливных форсунок. Добавьте лучшие топливные форсунки, и вам понадобятся лучшие клапаны.Поменяйте их местами, и вам понадобится более совершенный впускной и выпускной коллекторы для доставки и удаления всего воздуха. После того, как вы все это сделаете, вы сможете получить прибавку в 50-100 лошадиных сил, но в этот момент возникает вопрос, стоит ли вообще все это обновление своих денег.

Как заменить распределительный вал

Если вы читали руководства, которые я написал, вы, вероятно, многое узнали об обслуживании и ремонте своими руками. Однако вы также заметили, что я не учу тому, чего не знаю, или, по крайней мере, не знаю, как правильно передать.

Замена распределительного вала, безусловно, является одной из таких работ, вдвойне, когда задействован нестандартный распределительный вал. Если вы хотите обновить распределительный вал, найдите надежного механика и спросите его, будет ли хорошо работать найденный вами распределительный вал. Это руководство покажет вам, сколько работы и навыков требуется для замены распределительного вала.

Сколько стоит замена распределительного вала?

Стоимость распределительного вала послепродажного обслуживания зависит от марки и типа автомобиля. Общий диапазон составляет от 200 до 600 долларов, но при выборе лучших вариантов эта сумма легко может достигать нескольких тысяч.Вы также можете приобрести комплекты, включающие все детали, которые можно заменить вместе с распределительным валом. Что касается затрат на оплату труда, механики могут брать 1000-2000 долларов, потому что задача очень трудоемкая и сложная.

Цены взяты из Amazon Product Advertising API по адресу:

Цены и доступность товаров указаны на указанную дату/время и могут быть изменены.Любая информация о цене и доступности, отображаемая на [соответствующих сайтах Amazon, если применимо] во время покупки, будет применяться к покупке этого продукта.

 

Если вы поменяете распределительный вал

Замена распределительного вала исключительно для повышения производительности — очень дорогой и неэффективный способ получить больше лошадиных сил, особенно если вы управляете старым автомобилем.

Со временем силовой агрегат теряет мощность из-за износа и накопления грязи и нагара.Очистка системы вручную, где это возможно, и добавление топливных присадок вернет двигателю больше мощности, чем добавляет новый распределительный вал.

При этом, если вам все равно придется заменить распределительный вал, выбор высокопроизводительного послепродажного варианта вместо дорогих стандартных распределительных валов — неплохая идея.

Если вы нацелились на увеличение мощности двигателя, подумайте о том, чтобы пойти ва-банк и заменить несколько компонентов, от впускного до выпускного. В зависимости от того, что является законным в вашем штате, вы можете начать с удаления каталитического нейтрализатора выхлопных газов и установки нового выпускного коллектора.

Современным автомобилям мешают нормы выбросов, поэтому удаление всего, что можно по закону, позволит двигателю лучше дышать и выдавать больше мощности. Это тема, которую мы подробно рассмотрели в этой статье , поэтому обязательно ознакомьтесь с ней.

Часто задаваемые вопросы

Сколько л.с. добавляет распределительный вал Stage 2?

Этап 2 включает в себя модернизацию распределительного вала, но также требует модернизации впускной и выпускной систем, а также переназначения ЭБУ для завершения этапа 1. Когда оба этапа завершены, вы можете получить на 20-25% больше мощности от двигателя. .

Сколько HP добавляет кулачок Stage 3?

Stage 3 будет иметь на 40% больше мощности по сравнению со стандартной установкой, но для этого вам нужно будет выполнить модификации Stage 1 и 2 и слегка увеличить диаметр двигателя.

Увеличивает ли распределительный вал мощность?

Да, распределительный вал добавляет от 10 до 20 лошадиных сил в зависимости от настройки. Чтобы полностью раскрыть потенциал высокопроизводительного распределительного вала, вам придется заменить дополнительные компоненты, такие как воздухозаборник, выпускной коллектор, форсунки и головки клапанов.

Резюме

Замена распредвала очень дорогая, так как это не просто сделать в домашних условиях, а прирост мощности минимален. По этой причине я рекомендую не обновлять распределительный вал до тех пор, пока вам не понадобится заменить стандартный, а пока вы там, вы можете обновить несколько других деталей и получить прирост мощности, который вы ищете. Сам по себе высокопроизводительный распределительный вал не даст вам увеличения мощности более чем на 10%.

Camshaft Tech 101 — Журнал DSPORT

В то время как рабочие распределительные валы являются наиболее важным компонентом при сборке «All-Motor», многие недооценивают важность правильного выбора распределительного вала для приложений с принудительной индукцией. Однако реальность такова, что правильный набор кулачков может легко добавить 100 или более лошадиных сил на колеса без изменения давления наддува. С наддувом или без него распределительные валы определяют поведение и характер двигателя, устанавливая диапазон максимальной объемной эффективности и наполнения цилиндров. Распределительные валы также определяют профиль выбросов двигателя и качество холостого хода. В то время как OEM-распределительные валы работают гладко и гладко, более агрессивный распредвал послепродажного обслуживания может работать грубо и грубо. Понимание функций, конструкции и научных данных, лежащих в основе правильного выбора распределительного вала, позволит вам максимально увеличить производительность.

Текст Майкла Феррары // Фото DSPORT Staff

DSPORT, выпуск №137


Функция распределительного вала

Четырехтактный процесс, происходящий в двигателе вашего автомобиля, выглядит следующим образом: впуск, сжатие, мощность и выпуск. В то время как длина шатуна, а также положение и ход коленчатого вала в конечном итоге определяют, где поршень будет находиться в цилиндре при любом заданном градусе вращения, именно распределительный вал определяет положение впускных и выпускных клапанов во время всех четырех тактов.

Распределительные валы двигателя отвечают за фазы газораспределения в двигателе. Правильная синхронизация клапанов имеет решающее значение для работы любого четырехтактного двигателя с максимальной эффективностью. Когда клапаны открываются и закрываются (известное как синхронизация кулачка), насколько высоко открываются клапаны (подъем кулачка) и как долго они остаются открытыми (длительность кулачка), все это помогает определить рабочие характеристики двигателя.

В спектакле «Симфония» распределительный вал является проводником клапанных событий. Он определяет, какие инструменты играют (впускные или выпускные клапаны), когда они играют (события открытия и закрытия) и насколько громко они играют (подъем клапана).В то время как распредвалы OEM предлагают классический звук, распредвалы вторичного рынка могут действительно заставить ваш двигатель работать.

Кольцо силы

Как упоминалось ранее, распредвалы определяют характер двигателя. Где двигатель начинает создавать мощность? Где у двигателя начинает отваливаться мощность? Является ли подача мощности ровной и постоянной или агрессивной и пиковой? Ответы на эти вопросы содержатся в описании и понимании диапазона мощности двигателя. Некоторые диапазоны мощности узкие, а другие широкие.Некоторые остроконечные, некоторые плоские. Двигатель, который развивает заметную мощность всего от 6000 до 8000 об / мин (диапазон 2000 об / мин), считается имеющим узкий диапазон мощности. Можно считать, что двигатель сопоставимого размера, который развивает мощность от 3000 до 7000 об/мин (диапазон 4000 об/мин), имеет широкий диапазон мощности. Распределительный вал и дополняющие его компоненты клапанного механизма определяют диапазон мощности двигателя больше, чем любые другие внутренние компоненты двигателя.

Объемная эффективность

[pullquote]РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ВАЛ И ЕГО ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛАПАНОВ ОБЕСПЕЧИВАЮТ ДИАПАЗОН МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ БОЛЬШЕ, ЧЕМ ЛЮБЫЕ ДРУГИЕ ВНУТРЕННИЕ КОМПОНЕНТЫ ДВИГАТЕЛЯ[/pullquote]Даже если вы не очень хорошо разбираетесь в двигателях, вы, вероятно, знаете рабочий объем вашего двигателя.Объем двигателя — это «насколько велик ваш двигатель» на просторечии деревенщины. Например, у вас может быть 1,8-литровый, 2,0-литровый или 3,0-литровый. Это число представляет собой полный объем всех цилиндров в двигателе. Объемный КПД (VE) представляет собой отношение объема воздуха, фактически поступающего в двигатель, к его рабочему объему. Рабочий объем не включает клиренс и объем камеры сгорания. Если объем двигателя составляет 2,0 литра, и при определенной частоте вращения он способен потреблять 80 процентов от 2.0 литров (1,6 литра воздуха), то объемный КПД этого двигателя при таких оборотах составляет 80 процентов. Объемный КПД двигателя зависит от скорости вращения двигателя. Он будет увеличиваться с увеличением оборотов двигателя от холостого хода до тех пор, пока двигатель не достигнет максимального крутящего момента, а при максимальном крутящем моменте объемный КПД будет иметь свое пиковое значение. Когда частота вращения двигателя превышает пиковый крутящий момент, объемный КПД будет уменьшаться до красной черты.

Все об объемной эффективности

Вы наверняка слышали от кого-то, что «автомобильный двигатель внутреннего сгорания — это просто сложный воздушный насос.Вот правда: то, что вам сказали, не совсем верно. Задача двигателя — выполнять преобразования энергии в лошадиные силы. Двигатели внутреннего сгорания превращают химическую энергию топлива в энергию теплового давления в цилиндре посредством сгорания. Наконец, двигатель преобразует эту энергию давления в механическая энергия на маховике. Конечно, даже самые худшие аналогии имеют под собой какое-то основание. Так какова реальная связь между двигателями внутреннего сгорания и воздухом? Это очень просто.Двигатели внутреннего сгорания нуждаются в кислороде воздуха, чтобы сжечь топливо. Когда двигатель может потреблять большую массу воздуха, можно добавить и сжечь больше топлива, а в результате сжигания большего количества топлива вырабатывается больше тепловой энергии. Это означает большую мощность.

Улучшение ВЭ

Когда вы увеличиваете объемный КПД двигателя, вы увеличиваете количество воздуха, попадающего в двигатель, и при добавлении надлежащего количества дополнительного топлива в результате появляется дополнительная мощность.Простейшие способы улучшить объемный КПД включают устранение ограничивающих компонентов на пути потока воздуха в двигатель и выхлопных газов из двигателя. Воздушный фильтр с низким сопротивлением позволяет большему количеству воздуха попадать в цилиндр во время такта впуска двигателя. Что касается выхлопа, то более плавная выхлопная система может обеспечить выход всех выхлопных газов из цилиндра на такте выпуска. В результате на следующем такте впуска доступен больший объем свежего воздуха. В целом, эти базовые улучшения обеспечат дополнительную мощность и объемную эффективность почти на всех оборотах двигателя, от холостого хода до красной зоны.Базовое расположение отверстий в головке блока цилиндров также может обеспечить улучшенную объемную эффективность на всех скоростях двигателя. Однако более агрессивное расположение отверстий в головке цилиндров может обеспечить дополнительную объемную эффективность при более высоких оборотах, в то же время снижая производительность при более низких оборотах. Когда скорость потока снижается, цилиндры могут не наполняться в течение периода, когда клапаны открыты. Следовательно, значения массового расхода и скорости потока будут влиять на выходную мощность.

Взаимосвязь угла разделения кулачков распределительного вала и мощности

Выбор распределительного вала для конкретного двигателя обычно включает в себя компромисс между вариантами низкой или высокой мощности, и угол разделения кулачков (LSA) является одним из тех факторов, при которых производители двигателей должны сделать выбор между этими приоритетами.

«Угол разделения кулачков — это угол в градусах распределительного вала между точками максимального подъема или осевыми линиями впускных и выпускных кулачков», — говорит Эрик Боландер из Erson Cams. «Это влияет на величину перекрытия клапанов; это короткий период времени, когда и впускной, и выпускной клапаны открыты».

Например, малый блок с овальной колеей, который должен мотивировать автомобиль быстро выходить из поворота, может иметь узкий LSA около 106 градусов, что приводит к большему перекрытию.Узкий, более специфический диапазон мощности также является продуктом узкого LSA, как и неравномерное качество холостого хода, часто называемое звуком 106.

«Чем меньше угол разделения лепестков, тем острее будет кривая мощности», — подтверждает Боландер. «Он создает пиковый крутящий момент раньше, быстрее и сильнее, но и падает быстрее. На графике крутящего момента он имеет тенденцию напоминать треугольную форму».

Широкий LSA уменьшает перекрытие клапанов, смягчает холостой ход и улучшает общую управляемость, особенно на улице, где производительность двигателей увеличивается от 112 до 114 LSA.Но это не значит, что высоконагруженные гоночные двигатели также не могут получить прибыль.

Производитель двигателей Pro Stock может предпочесть широкий LSA, чтобы мощность не теряла тягу слишком рано.

«Двигатели с наддувом и закиси азота обычно выигрывают от более широкого LSA, потому что им не требуется столько перекрытий для продувки выхлопных газов, как безнаддувному двигателю», — продолжает Боландер. «Кроме того, более широкий LSA способствует устойчивости шасси в дрэг-рейсинге, позволяя избежать мощного выброса мощности, который может нарушить сцепление шин с дорогой.Таким образом, более широкий LSA вводит более широкий и, следовательно, более длинный диапазон крутящего момента».

«Изменение угла разделения лепестков изменяет степень перекрытия, которое существует в то время, когда впускной и выпускной клапаны открыты», — вторит Дуг Паттон из Pro Line Race Engines. «В безнаддувном двигателе угол разделения кулачков влияет на то, достигает ли двигатель максимального крутящего момента немного раньше или позже в диапазоне оборотов. Как правило, более узкое расстояние между лепестками развивает пиковый крутящий момент при более низких оборотах, а увеличение расстояния приводит к увеличению пикового крутящего момента в более высоком диапазоне оборотов.Двигатели с закисью азота, которые развивают большую мощность и крутящий момент, часто имеют большие углы раскрытия лепестков для умеренных давлений и температур в цилиндрах.

Создатели двигателей Чак Лоуренс (слева) и Дуг Паттон.

«Углы разделения кулачков, — продолжает он, — зависят от притирки распределительного вала. Если у уличного автомобиля меньшие значения подъемной силы и продолжительности, они могут работать со скоростью 112 или 114. Увеличение их угла разделения помогает увеличить выходную мощность на верхних оборотах. В качестве альтернативы, если вы используете распредвал большего размера, чтобы получить максимальную максимальную мощность, производители распредвалов часто предлагают уменьшить угол разделения кулачков, чтобы восстановить мощность, потерянную в более низком диапазоне оборотов.

Возвращаясь к звуку двигателя, не секрет, что хриплые, неровные холостые обороты часто предпочитают стритрейсеры, несмотря на дурные манеры и неэффективность такой настройки двигателя. Именно так хочет работать заказчик, и производители двигателей считают, что поставлять такую ​​силовую установку несложно. Чака Лоуренса из Jon Kaase Racing Engines попросили придать 520ci BBF звук «Pro Stock», поэтому он выбрал 108 LSA вместо более традиционного 112 LSA.

«Результат звучал замечательно, но он не разгонялся с таким воодушевлением и выдавал на 30 лошадиных сил меньше, чем обычно», — говорит Лоуренс.

Подъем клапана будет иметь значение при принятии любого решения относительно LSA.

«Если бы вы изменили разнос лопастей уличного двигателя со 112 градусов на 106 и больше ничего не делали», — добавляет Каасе. «Двигатель будет работать на холостом ходу намного грубее и будет производить более тяжелые выбросы выхлопных газов в основном из-за несгоревшего топлива».

Одним из сегментов, который действительно выигрывает от более широкого LSA, является морской морской рынок. Боландер говорит, что эти кулачки помогают повышать крутящий момент контролируемым и предсказуемым образом, особенно в зонах без следа и вокруг доков.Они также снижают нагрузку на разгон.

«Кроме того, очень важно, чтобы перекрытие клапанов было сведено к минимуму, поскольку система впуска может создавать всасывание, которое втягивает воду в двигатель», — добавляет Боландер.

Опять же, это общепринятые рассуждения. Когда вводятся наддув или закись азота, и производители двигателей рассматривают выбор между распределительными валами с одинарным, двойным или обратным расположением валов, тогда обсуждение становится гораздо более техническим.

Проектирование и проектирование автомобильных распределительных валов

АВТОТЕОРИЯ

Если коленчатый вал часто называют «сердцем» двигателя, то, несомненно, распределительный вал является его «мозгом».» Его работа заключается в том, чтобы открывать и закрывать клапаны в нужное время во время вращения двигателя, чтобы можно было получить максимальную мощность и эффективную очистку выхлопных газов. Распределительный вал приводит в действие распределитель для электрической синхронизации искрового зажигания.

Схема кулачка.


Распределительные валы

выполняют свою работу за счет эксцентричных «лепестков», которые приводят в действие компоненты клапанного механизма. Сам распределительный вал выкован из цельного куска стали, на котором отшлифованы кулачки. В двигателях с одним распределительным валом (самый распространенный двигатель до 1980 года) кулачков вдвое больше, чем цилиндров, плюс кулачок для включения топливного насоса и ведущая шестерня распределителя.Типичный распределительный вал V8 имеет пять опорных шеек, чтобы удерживать его в точном положении во время вращения.

Приводом распределительного вала является коленчатый вал, обычно через набор шестерен, цепь или ремень. Распределительный вал всегда вращается со скоростью половины оборотов коленчатого вала, при этом два полных оборота коленчатого вала завершают один оборот кулачка, чтобы завершить четырехтактный цикл.

Схема клапанного механизма.


Распределительный вал приводит в действие толкатели (также называемые толкателями или толкателями), которые, в свою очередь, приводят в действие остальную часть клапанного механизма.В двигателях с верхним расположением клапанов подъемники перемещают толкатели, которые перемещают коромысла, которые перемещают штоки клапанов. (На двигателях с верхним расположением распредвала нет ни толкателей, ни коромысла, только толкатели. В этой статье мы больше не будем говорить о таких двигателях.)

Подъемники могут быть нескольких типов. Наиболее распространены гидравлические, механические и роликовые подъемники. Гидравлические подъемники заполняются маслом, которое действует как амортизатор, устраняя зазоры в клапанном механизме. Они бесшумны и не требуют периодической регулировки.Механические подъемники изготовлены из цельного металла и требуют плановой регулировки для обеспечения надлежащего зазора клапана. Они используются в высокоскоростных приложениях. Роликовые подъемники используют роликовое устройство на одном конце и могут быть гидравлическими или механическими. Они используются в приложениях, где требуется очень высокая скорость подъема клапана.

Так много об оборудовании, как оно работает?

Есть вещи, которые вы должны знать, чтобы понять работу клапанного механизма, поэтому вот:

Решетка: Зазор между концом коромысла и концом штока клапана, допускающий тепловое расширение компонентов.Механические подъемники обычно имеют регулировку зазора от 0,10 до 0,30 дюйма.

Подъем: Максимальное расстояние, на которое головка клапана поднимается над седлом в головке цилиндра. Поскольку подъемная сила определяется подъемной силой кулачка, умноженной на соотношение коромысла и коромысла, максимальный подъем можно тщательно контролировать или на него может неблагоприятно влиять выбор компонентов. Общий подъем представляет собой произведение подъемной силы кулачка, умноженной на передаточное отношение коромысла. Производители считают стандартным передаточное число коромысла 1,5. Например, подъем кулачка .500 в обычном двигателе приведет к общему подъему клапана 0,750 (коэффициент коромысел 0,500 X 1,5).

Перекрытие клапанов: Состояние, при котором во время вращения коленчатого вала как впускной, так и выпускной клапан в данном цилиндре сдвинуты со своих мест. В некоторой степени это существует во всех двигателях, поскольку было определено, что выпускной клапан должен открываться до того, как поршень достигнет нижней мертвой точки (НМТ). Остаточное давление в цилиндре выталкивает выхлопные газы в отверстия, помогая создать отрицательное давление (вакуум), поскольку поршень продолжает выталкивать газы наружу.Этот вакуум действует, чтобы помочь втянуть немного впускной смеси в выпускной порт (из-за перекрывающихся отверстий клапанов), чтобы очистить цилиндр. Величина перекрытия клапанов определяет, как будет работать конкретный двигатель.

Когда клапан перекрывается при повышенном вакууме в двигателе и снижении давления в цилиндре, что нежелательно для низкой мощности и управляемости.

Угол разделения лепестков: Геометрический угол между центральными линиями впускных и выпускных кулачков.Как только этот угол определен, он напрямую влияет на величину перекрытия клапана. Если лепестки сдвинуты ближе друг к другу (ниже LSA), перекрытие клапанов увеличивается.

Продолжительность: Количество времени (в градусах поворота распределительного вала), в течение которого выступ удерживает клапан над седлом. Продолжительность также влияет на общий подъем клапана из-за внутренних ограничений скорости подъема самого толкателя. Продолжительность, как правило, является наиболее важной вещью, которую следует учитывать при выборе распределительного вала.

Скорость подъема: Форма лепестка, определяющая, насколько быстро открывается клапан или сколько дюймов подъема достигается на один градус вращения коленчатого вала.

Профиль: Общая комбинация подъемной силы, продолжительности и угла разделения кулачков, обеспечиваемая распределительным валом. Это обычно называют кулачковой «шлифовкой».

Запускай!

Установив распределительный вал и клапанный механизм, мы можем запустить двигатель. Когда каждый лепесток касается подъемника, его конец поднимается по передней поверхности лепестка.Это действие «поднимает» подъемник и толкатель, который давит на коромысло. Коромысло «качается» над своим шарнирным креплением, а его другой конец давит на шток клапана, сжимая его пружину и открывая клапан. Клапан полностью открыт, когда толкатель достигает кончика выступа кулачка, после чего он начинает закрываться, когда толкатель скользит вниз по задней кромке выступа, подталкиваемый натяжением пружины клапана. Клапан остается закрытым до тех пор, пока кулачок не вернется в исходное положение при вращении распределительного вала.

Здесь все становится сложнее, потому что не существует такой вещи, как «идеальная» шлифовка или профиль кулачка.Каждая конфигурация двигателя требует своего идеального профиля распределительного вала. Гоночные двигатели отличаются от обычных двигателей легковых автомобилей, как и от двигателей грузовиков или большегрузных двигателей. Именно работа, которую должен выполнять двигатель, определяет, какой профиль кулачка лучше, и вот почему:

Точка открытия впускного клапана имеет решающее значение для правильной работы двигателя. Если он открывается слишком рано, выхлопные газы могут попасть во впускной коллектор (помните перекрытие клапанов?). Это приводит к накоплению сажи на впускных каналах, низкому вакууму в двигателе и низкой мощности.Если клапан открывается слишком поздно, в камеру сгорания попадает меньше топливно-воздушной смеси, и выхлопные газы удаляются не так эффективно.

Если выпускной клапан закрывается слишком рано, желаемый «эффект продувки» будет меньше, и некоторые выхлопные газы могут попасть в цилиндр. Если клапан закроется слишком поздно, чрезмерное количество топливно-воздушной смеси попадет в выпускной канал, и камера сгорания не будет оптимизирована.

«Градус» Кулачок

Теперь будет еще интереснее! В то время как формы лепестков и перекрытие клапанов на конкретном распределительном валу не могут быть изменены, отношение распределительного вала к коленчатому валу может быть изменено.После выбора профиля распределительный вал может быть индивидуально «настроен» в соответствии с общей конфигурацией двигателя. То есть соотношение фаз газораспределения и фаз коленчатого вала можно изменить, установив распределительный вал либо «по центру» (согласно конструкции изготовителя), либо опережая или отставая от установочных меток на кулачке и цепи коленчатого вала (или шестерне). или ременные) приводы.

Что это делает? Хорошо, если распределительный вал опережает, впускные клапаны закрываются раньше в цикле. Это приводит к увеличению давления в цилиндре, поскольку выпускной клапан закрывается раньше во время такта впуска.Это приводит к большему крутящему моменту на низких оборотах, но меньшей эффективности на высоких оборотах.

Замедление распредвала, конечно же, делает обратное. Это приводит к увеличению продувки цилиндров, позволяя двигателю лучше «дышать» при увеличении оборотов. Фактически, это позволяет двигателям работать на более высоких оборотах. Двигатели с запаздыванием фаз газораспределения развивают большую мощность на высоких оборотах, но меньший крутящий момент на низких оборотах. Гоночные двигатели лучше всего выигрывают от этого типа синхронизации кулачка.

Прежде чем бежать в гараж, чтобы отрегулировать распредвал, обратите внимание, что ваш распредвал, вероятно, был установлен «по центру».» На практике вы можете опережать или отставать только примерно на четыре градуса (градусы коленчатого вала) в любом направлении, прежде чем столкнетесь с проблемой, такой как зазор поршня/клапана, предварительная детонация или другие неприемлемые характеристики двигателя.

Как насчет высоких оборотов?

По мере увеличения скорости поршня внутри двигателя становится очень трудно. Допустимое время, в течение которого цилиндр должен заполниться, обеспечить мощность и выхлоп, чрезвычайно мало. Нам нужно что-то сделать с распределительным валом, чтобы компенсировать это состояние, иначе двигатель будет разгоняться до предела на каких-то промежуточных оборотах, скажем, около 4500.Мы не можем увеличить угол разделения лепестков, потому что это приведет к ударам клапанов о поршни.

Единственное, что мы можем сделать, это увеличить время открытия клапанов, чтобы впустить больше топлива/воздуха или выпустить выхлоп. Единственный способ сделать это — увеличить продолжительность и, в некоторой степени, подъемную силу. Чем агрессивнее кулачок, тем больше продолжительность и подъемная сила.

Подъемная сила сильно ограничена геометрией двигателя, особенно тех, в которых используются куполообразные поршни. Кроме того, сами лепестки должны иметь правильную форму (раскладываться), иначе лифтеры не будут правильно на них ездить.

Продолжительность, с другой стороны, можно захватить. Кулачковые шлифовальные станки могут создавать формы лепестков, которые обеспечивают большую продолжительность, позволяя двигателям хорошо разгоняться до диапазона 8-10 000 об / мин, потому что они могут «дышать». Однако эти же двигатели демонстрируют очень плохие рабочие характеристики на низких оборотах из-за низкого давления в цилиндрах и низкого вакуума. Они «тормозят» на холостом ходу и часто вообще не работают на скорости ниже 1000 об/мин.

Это подводит нас к правильному выбору двигателя. Поскольку мы не можем иметь все это, мы должны решить, какая производительность нам нужна и от какой потери управляемости мы готовы отказаться.Распределительные валы, которые изначально были указаны производителем («стандартные» кулачки), были выбраны для обеспечения наилучшего крутящего момента на низких оборотах, легкости запуска и управляемости в самом широком диапазоне условий. Двигатели с более высокими характеристиками были оснащены более агрессивными распределительными валами для отклика дроссельной заслонки и для создания более высокой выходной мощности, создаваемой инерцией на высоких оборотах. Покупатели этих двигателей часто жаловались на проблемы с запуском, высокий расход топлива и необходимость пробуксовки сцепления, чтобы плавно разогнаться с места.

При сборке двигателя, как правило, целесообразно установить «мягкий» распределительный вал, который на один или два шага выше по агрессивности по сравнению со стандартным. Такие профили обеспечивают четкую реакцию дроссельной заслонки, мощность выше стандартной, низкий крутящий момент и плавность хода, и все это за счет высокой выходной мощности.

Переход на распредвалы с высокой продолжительностью и подъемом даст вам большую мощность (при условии, что все остальные компоненты двигателя согласованы с кулачком), но вы столкнетесь с плохим холостым ходом, раздражающими характеристиками движения на низкой скорости, проблемами с вакуумными аксессуарами и преждевременным износом генераторов, водой. насосы и компрессоры кондиционеров.

Все это является причиной того, что в современных двигателях используются устройства изменения фаз газораспределения и почему двигатели с относительно небольшим рабочим объемом выдают впечатляющую мощность.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.