Распредвалы: что это и зачем он нужен?

Крупные производители постоянно разрабатывают и патентуют различные системы, позволяющие адаптировать работу ГРМ к внешним условиям. В большинстве своем такие доработки касаются совершенствования формы распредвала и систем его привода. Однако, наиболее вероятным является полный отказ от распредвала и возложение функции управления клапанами на независимые системы линейного перемещения, управляемые электронным блоком управления. Один из опытных образцов такого двигателя был установлен на серийный автомобиль Saab, продемонстрировав увеличение мощности с одновременных снижением расхода топлива.

Понравилась статья? Поделитесь в соц. сетях:

Распредвал: устройство, принцип работы

Распредвал – такая же неизменная часть двигателя, как поршень или клапан. И хоть инженеры пытаются видоизменить эту деталь, пока что все их усилия направлены на ее доработку, поскольку ничего более простого и удобного для ДВС еще не придумали.

По своей конструкции распределительный вал – штука достаточно надежная, но только до тех пор, пока двигатель нормально работает и регулярно обслуживается. Лучше знать заранее, от чего зависит продолжительность его жизни и как предупредить неисправности.

Что такое распредвал, для чего он нужен

Распредвал представляет собой длинный цилиндр из прочного металла, на котором расположены кулачковые рычажки. Поворотом вокруг своей оси распредвал закрывает и открывает клапаны, тем самым обеспечивает подачу воздуха или топливной смеси и отвод выхлопных газов.

Поскольку скорость двигателя может достигать значительных показателей, оптимальным вариантом управления клапанами становится именно такой вот механический элемент. Да, инженеры пытаются придумать, как удалить распредвал из автомобиля, заменив его электронными толкателями клапанов, но пока отказаться от него не удалось.

Задача распредвала – нажимать на коромысла или толкатели клапанов, открывая каждый из них в нужный момент и на строго определенное время. Через одни клапаны идет закачка воздуха или топливной смеси в камеры сгорания двигателя, через другие отводятся выхлопные газы. Сбой в работе мотора, когда клапана встречаются с поршнями – один из самых страшных снов автовладельца. Капремонт двигателя – это вам не шутки.

Устройство и принцип работы распредвала

1 – распредвал для впускных клапанов; 2 – распредвал для выпускных клапанов; 3 – упор; 4 – рабочая (верхняя) часть кулачка; 5 – шейка распредвала; 6 – нижняя часть кулачка.

Конструкция распредвала обычно цельная, весь он выточен из одной металлической заготовки. Можно выделить несколько важных элементов:

1. Кулачки. Так называют выступы в форме капли, «нанизанные» на ось вала. Их функция – постоянный контакт с толкателями клапанов, причем для каждого клапана предназначен свой отдельный кулачок. При повороте вала выступ «капли» нажимает на толкатель, открывая клапан в строго определенный момент на заданное время.
2. Опорные шейки. Это участки вала, оснащенные подшипниками, на которые он, собственно, и опирается при установке на двигатель. Торцы вала оснащены сальниками для герметизации стыка с корпусом двигателя.
3. Масляные каналы. Это отверстия, через которые моторное масло подходит к элементам распредвала, испытывающим самое большое трение: опорным подшипниками и кулачкам. Без моторного масла в таком режиме работы распредвал прослужил бы совсем недолго.

В редких случаях кулачки «нанизаны» на вал, так что получается не цельная, выточенная из одной болванки конструкция, а сборная система. В настоящее время такие распредвалы встречаются редко.

Принцип работы

Распредвал – компонент системы ГРМ (газораспределительного механизма) двигателя. Он приводится в движение ременной, цепной или зубчатой передачей от коленвала двигателя, а значит, работает синхронно с поршнями и другими элементами мотора.

Существует закономерность: на два полных оборота коленвала приходится один оборот распредвала. Причина – в механизме открытия клапанов. В двигателе два цикла из четырех проходят при закрытых клапанах, поэтому нужен один оборот распредвала для их открытия.

Вращаясь синхронно с оборотами двигателя, распредвал открывает клапана подачи воздуха и выхода выхлопных газов на определенное время, которое зависит от настроек двигателя. Дополнительные регулировки того, как работает двигатель, реализуются с помощью дроссельной заслонки, управления системой впрыска и т.д.

Ниже, на видео-уроке, детально описано принцип работы газораспределительного механизма (ГРМ) и роль распредвала в нем.

Что такое датчик распредвала?

Для контроля за системой ГРМ на распредвале предусмотрен датчик положения, который определяет угол его поворота. Эта информация (так же, как и от датчика коленвала) поступает на электронный блок управления (ЭБУ), где корректируется подача топлива на форсунки и момент зажигания.

Работа датчика основана на принципе Холла: данные поступают от магнитного датчика, который считывает каждый оборот контактного элемента. Таким образом считывается частота вращения распредвала, и на основании этих данных рассчитывается режим работы системы впрыска.

Неисправность или ошибка датчика приводит к блокировке бензинового двигателя и затрудненному пуску дизельного.

Основные неисправности и их причины

Как и любая деталь в двигателе, распредвал может выйти из строя. Однако поломки обычно вызваны не естественным износом (от него должен защищать масляная пленка на поверхностях трения), а другими причинами:

1. Износ кулачков, опорных шеек или подшипников – прямое следствие масляного голодания или некачественного масла. Проблемой может стать и несменяемый масляный фильтр, который забился насмерть, и теперь весь нагар циркулирует в двигателе, засоряя тонкие каналы системы смазки;
2. Осевое биение, которое приводит к деформации и излому распредвала. Причиной часто становится рассинхронизация с системой подачи топлива.

Поскольку распредвал находится внутри двигателя (на двигатель может устанавливаться один или два распредвала, а на мощные V-образные моторы – до четырех), повлиять на его работу можно только опосредованно. Это в первую очередь своевременное ТО с заменой моторного масла и масляного фильтра.

Такая нехитрая процедура убережет все детали двигателя от преждевременного износа.
Замена распредвала обычно обходится недешево: сама деталь дорогая за счет качественного металла и точной обработки, плюс работа мастеров требует времени и денег. Лучше следить за состоянием двигателя и вовремя его обслуживать.

Тюнинговые и спортивные распредвалы

Каждый из нас старается всячески улучшить свой автомобиль, и путей к этому находится великое множество. Когда же речь заходит о двигателе, все в один голос твердят об увеличении его мощности. Хотя, если более серьёзно подойти к вопросу, то прежде надо обратить внимание на его крутящий момент.

Мы знаем, что выжать наибольшую мощность возможно при стабильных максимальных оборотах, но такой режим двигателя применяется редко. Обычному водителю более важна приёмистость автомобиля, который послушно отзывается на педаль газа как в режиме хода с места, так и при его разгоне. Такое поведение машины обеспечивается большим и относительно постоянным крутящим моментом на низких и средних оборотах, чем и «грешат» ВАЗовские двигатели. На низкой частоте вращения коленчатого вала у них отсутствует достаточная «тяга».

Владельцы автомобиля ВАЗ часто жалуются на дёрганье машины в начале движения, заметные провалы при резком нажатии на «газ», у многих быстро «летит» сцепление и практически все отмечают неэффективность пятой передачи. Действительно, при оборотах двигателя менее 3000 об./мин. наблюдается его недостаточная приёмистость. Кривая крутящего момента зависит от параметров газораспределения, так называемых «фаз распредвала», а также «время-сечения» открытия клапанов, которые задаются профилем кулачков распредвала. В зависимости от его угла поворота и получается разная величина открытия клапана. Для лучшего функционирования автомобиля на низких оборотах добиваются быстрой подачи в цилиндр необходимого объёма рабочей смеси, то есть заметно сужают фазу открытия впускного клапана.

В отличие от обычных распредвалов, в спортивных моделях используются кулачки с другими геометрическими размерами. Их более высокая и широкая форма приводит к тому, что клапан поднимается на большую высоту и дольше находится в открытом состоянии, что обеспечивает подачу полноценной смеси. Профиль кулачков отличается плавностью форм, что делает работу механизма газораспределения более надёжной на широких фазах.

Из всего вышесказанного следует, что максимальная мощность двигателя и его крутящий момент могут иметь различные величины. И если использование стандартного распредвала предполагает увеличенный крутящий момент на средних оборотах, то спортивный обеспечивает максимальную отдачу на высоких оборотах двигателя. Спортивный распредвал на автомобили ВАЗ устанавливается с разрезной шестерней (звёздочка или шкив распредвала), с помощью которой становится возможна более точная регулировка и настройка фаз. С её помощью настраивается наибольшая мощность на необходимых оборотах двигателя.

Применением тюнинговых распредвалов можно добиться работы двигателя под нагрузкой без заметных перебоев даже при снижении оборотов до предельного уровня. При этом отодвигается граница детонации, то есть перестают «стучать пальцы» на малых и средних оборотах коленвала. Заметно снижение расхода топлива и уменьшение токсичности выхлопных газов. Как следствие, уменьшается склонность двигателя к детонации, а значит, увеличивается его ресурс.

Распредвалы на ВАЗовских двигателях довольно чувствительны к регулировке зазоров, поэтому на тюнинговых распредвалах заметно увеличен участок сбега кулачков на стороне закрытия клапана. Это облегчает регулировку зазоров и в несколько раз снижает их количество. Проследим этот факт на следующем примере: после установки тюнингового распредвала регулировка клапанных зазоров требуется после 60 000 км пробега двигателя. При использовании обычного распредвала потребовалось бы не менее четырёх регулировок. Это заметно увеличивает срок эксплуатации изделия и экономит средства и время, необходимые на каждую регулировку клапанов. Посчитайте сами: грамотная регулировка занимает не менее 3,5 часов и стоит порядка 20 у.е.

Классификация распредвалов

Низовые распредвалы

Верховые распредвалы

Тюнинговые и спортивные распредвалы

• — Вал распределительный 8V ВАЗ 2108-21099, 2110-2112, 2113-2115, Калина, Приора, Гранта, Калина 2 «TEAM80» (Нуждин) 13,70 мм (287°/284°);
• — Вал распределительный 8V ВАЗ 2108-21099, 2110-2112, 2113-2115, Калина, Приора, Гранта, Калина 2 «TEAM80» (Нуждин) 12,36 мм (286°);
• — Валы распределительные 16V ВАЗ 2108-21099, 2110-2112, 2113-2115, Калина, Приора, Гранта, Калина 2 «TEAM80» (Нуждин) 10,65 мм (306°) ;
• — Валы распределительные 16V ВАЗ 2108-21099, 2110-2112, 2113-2115, Калина, Приора, Гранта, Калина 2 «TEAM80» (Нуждин) 12,00 мм (310°/304°).

Распредвал: описание,характеристики,устройство,принцип действия. | АВТОМАШИНЫ

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.

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

Принцип действия и устройство распредвала

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

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

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

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.

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.свобождение камеры от выхлопных газов, имеет смысл начать открывать впускной клапан. Что и происходит при использовании тюнингового распредвала.

ГЛАВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСПРЕДВАЛА

Известно, что среди главных характеристик распредвала конструкторы форсированных двигателей часто используют понятие продолжительности открывания. Дело в том, что именно этот фактор непосредственно влияет на производимую мощность двигателя. Так, чем клапаны дольше открыты, тем мощнее агрегат. Таким образом, получается максимальная скорость двигателя. Например, когда продолжительность открытия составляет больше стандартного показателя, то двигатель сможет выработать дополнительную максимальную мощность, которая будет получаться от работы агрегата на низких оборотах. Известно, что для гоночных автомобилей максимальная скорость двигателя является приоритетной целью. Что касается классических машин, то при их разработке силы инженеров направлены на крутящий момент при низких оборотах и приемистость.

Увеличение мощности может также зависеть от увеличения подъема клапана, которое может прибавить максимальную скорость. С одной стороны, дополнительная скорость будет получаться при помощи короткой продолжительности открывания клапанов. С другой стороны, приводы клапанов имеют не такой простой механизм. Например, при высоких скоростях движения клапанов у двигателя не получится выработать дополнительную максимальную скорость. В соответствующем разделе нашего сайта вы сможете найти статью про основные особенности системы выпуска выхлопных газов. Так, при низкой продолжительности открывания клапана после закрытого положения клапану остается меньше времени, чтобы добраться до исходной позиции. После продолжительность становится еще меньше, что, главным образом, отражается на выработке дополнительной мощности. Дело в том, что в этот момент требуются клапанные пружины, у которых будет как можно больше усилий, что считается невозможным.

Стоит отметить, что сегодня существует понятие надежного и практичного подъема клапана. В этом случае величина подъема должна быть более 12,7 миллиметров, что обеспечит высокую скорость открывания и закрывания клапанов. Продолжительность такта насчитывает от 2 850 оборотов в минуту. Однако такие показатели создают нагрузку на механизмы клапана, что в итоге приводит к недолгой службе клапанных пружин, стержней клапанов и кулачков распредвала. Известно, что вал с высокими показателями скорости подъема клапанов работают без сбоя первое время, например, до 20 тысяч километров. Все же сегодня автопроизводители разрабатывают такие двигательные системы, где распредвал имеет одинаковые показатели продолжительности открывания клапанов и их подъема, что заметно увеличивает их срок службы.

Кроме того, на мощность двигателя влияет такой фактор, как открывание и закрывание клапанов по отношению к положению распредвала. Так, фазы распределения распредвала можно найти в таблице, которая к нему прилагается. Согласно этим данным, можно узнать об угловых положениях распредвала в момент открытия и закрытия клапанов. Все данные обычно берутся в момент поворота коленчатого вала до и после верхней и нижней мертвых точек, указываются в градусах.

Что касается продолжительности открывания клапанов, то она рассчитывает, согласно фазам распределения газа, которые указаны в таблице. Обычно в этом случае нужно суммировать момент открывания, момент закрывания и прибавить 1 800. Все моменты указываются в градусах.

Теперь стоит разобраться с соотношением фаз распределения газа мощности и распредвала. В этом случае представим, что один распредвал будет А, другой – В. Известно, что оба этих вала имеют аналогичные формы впускных и выпускных клапанов, а также схожую продолжительность открывания клапанов, которая составляет 2 700 оборотов. В данном разделе нашего сайта вы сможете найти статью троит двигатель: причины и методы устранения. Обычно такиераспредвалы называются конструкциями с одним профилем. Все же между этими распредвалами есть некоторые отличия. Например, у вала А кулачки расположены так, что впускной открывается за 270 до верхней мертвой точки, а закрывается в 630 после нижней мертвой точки.

Что касается выпускного клапана вала А, то он открывается в 710 до нижней мертвой точки и закрывается за 190 после верхней мертвой точки. То есть, фазы газораспределения выглядят следующим образом: 27-63-71 – 19. Что касается вала В, то у него прослеживается другая картина: 23 o67 — 75 -15. Вопрос: Как валы А и В могут повлиять на мощность двигателя? Ответ: вал А создаст дополнительную максимальную мощность. Все же стоит отметить, что двигатель будет иметь характеристики хуже, кроме того, у него будет прослеживаться более узкая кривая мощности по сравнению с валом В. Сразу стоит отметить, что на такие показатели никак не влияет продолжительность открывания и закрывания клапанов, так как она, как мы отметили выше, одинакова. На самом деле на такой результат влияют изменения в фазах распределения газа, то есть, в углах, находящихся между центрами кулачков в каждом распределительном вале.

Этот угол представляет собой угловое смещение, которое происходит между впускным и выпускным кулачками. Стоит отметить, что в этом случае данные будут указываться в градусах поворота распределительного вала, а не в градусах поворота коленчатого вала, которые указывались ранее. Так, перекрытие клапанов зависит, главным образом, от угла. Например, в момент уменьшения угла между центрами клапанов впускной и выпускной клапаны будут перекрываться больше. Кроме того, в момент увеличения продолжительности открывания клапанов, их перекрытие тоже повышается.

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

Распредвалы XXI века — My site

   История создания.

   В 2003-м году исполнилось 20 лет изобретению 1237778 «Кулачок привода клапана», положившему начало новой системе проектирования распредвалов.

   Немного истории. После запуска ВАЗа, по мере увеличения количества бегающей по дорогам «классики», обнаружился стойкий дефект — износ распредвала. Неприятность прогрессировала и в 80-х годах ВАЗ производил в запчасти уже около 1,2 миллиона распредвалов в год (при выпуске автомобилей примерно 0,7 … 0,8 миллиона). Различные предприятия разрабатывали способы восстановления кулачков, на ремзаводах организовывали участки перешлифовки распредвалов, придумывались оригинальные системы смазки… ВАЗ экспериментировал и шел по пути изменения термообработки распредвала.
      Но причина оказалась в геометрии кулачка. Итальянский конструктор (вспомним, что ВАЗ — детище ФИАТ), которому очевидно надо было увеличить «время-сечение» клапана, вставил на вершине кулачка цилиндрический участок. При работе, в паре «кулачок — рычаг привода клапана» это вызывало примерно такой же эффект, как если на скорости наехать на кирпич. (См. «За рулем», 1997-5. «Кулачки анфас и в профиль«.)

   Когда причина стала ясна, возник вопрос, а каким вообще должен быть профиль кулачка, чтобы обеспечивать наиболее плавное протекание динамических процессов в механизме привода клапана.

   Немного теории.

   Представим кулачок в виде графика подъема толкателя (см. кривую S на рисунке). Ранее общепринятые методы проектирования профиля кулачков предполагали его задание кривой 2-й производной — ускорения (U), из которой последовательным интегрированием получали скорость подъема (T), а затем и собственно подъем толкателя.
      При этом производные высших порядков вообще не рассматривались, а если их все таки графически изобразить, то на них проявятся «лишние» экстремумы или разрывы — математические признаки негладкости профиля кулачка.

   Принципиально новым в проектировании кулачков по патенту 1237778 является задание профиля кулачка кривой производной 3-го или более высокого порядка, не имеющей «лишних» экстремумов — только необходимое их количество. На примере (см. рисунок) такой исходной кривой является 4-я производная (W), из которой последовательным интегрированием получаем закон подъема кулачка. Такое техническое решение определяет природную гладкость профилей кулачков DynaCAMS. Отметим кстати, что 3-я производная имеет название «пульс» и определяет скорость возрастания нагрузки в механизме.

   Профиль кулачка задает динамические процессы в механизме привода клапана, соответственно математически гладкий кулачок определяет благоприятное их протекание. Даже технологически гладкий кулачок менее трудоемок и более точен в изготовлении. В результате кулачки DynaCAMS как правило менее шумные в работе и более долговечные.
      На вид все кулачки гладкие и, спроектированные по различным методикам, трудно отличимы один от другого. Но достаточно показать эпюры кривизны профилей (см. рисунок), как характер кулачков со всеми его особенностями наглядно проявляется.

   Что это дало.

   В 1983 году выпуск на ВАЗе распредвалов для «классики» 2101-1006015 во всем объеме был переведен на новый профиль кулачков. Позднее новый вид профиля кулачков был использован также для кулачков распредвалов для «Нивы», «Оки» и «Шеви-Нивы». Всего наверное ВАЗ выпустил за 22 года около 20 миллионов распредвалов, спроектированных по патенту 1237778. И мало кто помнит, что когда то каждый владелец «Жигулей» знал, что у его любимца есть такой распредвал и что он может неожиданно «кончиться».

   Два десятилетия практического использования новой методики проектирования кулачков распредвалов показали ее универсальность. Она стала отточенным инструментом, позволяющим решать любые поставленные задачи оптимальным образом — вам нужен кулачок с заданным подъемом и фазой, удовлетворяющий заданным критериям, и вы получаете его. Вся доводка при этом состоит в отладке параметров газораспределения с целью достижения мощностных показателей двигателя, а динамически плавная работа привода клапана, как кинематического механизма, обеспечивается автоматически.

Кто производит распредвалы DynaCAMS.

   В 1994 году в Уфе была образована фирма «МастерМотор», которая стала выпускать распредвалы для двигателя автомобиля «Москвич», так как на родном распредвале двигатель «звенел» и автомобиль с трудом трогался с места. Все, кто хотел, путем замены распредвала получали другой двигатель — столь значительны были изменения. Это позднее двигатели УЗАМ стали выпускаться с объемами 1,7 / 1,8 / 2,0 л. А сначала очень популярной была замена коленвала (1,6 л) и распредвала.
      Постепенно «МастерМотор» освоил выпуск распредвалов для двигателей ВАЗ и ГАЗ. Проектирование распредвалов для их выпуска на «МастерМоторе» продолжалось до 2000 года.
       В настоящее время лицензионный договор на выпуск распредвалов отозван разработчиком у «МастерМотора».

   Фирма «ОКБ Двигатель» образована в Уфе в марте 2005 года ведущими специалистами «МастерМотора». На основе многолетнего накопленного опыта в течение 2005 года уже спроектировано и запущено в производство 36 распредвалов DynaCAMS для двигателей ВАЗ, ГАЗ и УЗАМ. Наше переспективное направление — выпуск распредвалов, спроектированных под RS-толкатели.

Торговая марка DynaCAMS принадлежит фирме «ОКБ Двигатель».

Распредвалы — Как работает автомобиль

Распределительный вал управляет открытием и закрытием клапанов в правильное время для фактического запуска двигателя. Клапаны и распределительный вал вместе составляют клапанная шестерня, или клапанный привод .

[Изображение распределительного вала]

Распределительный вал — это вращающийся вал, состоящий из ряда грушевидных выступов, известных как кулачки . Кулачки прижимаются к клапанам, и выпуклость кулачка заставляет клапан открываться.Распределительный вал — это наиболее точно спроектированная часть всего автомобиля — его можно рассматривать как механическую компьютерную программу, которая сообщает каждому клапану, когда открываться и как далеко перемещаться, когда он открывается.

[Иллюстрация, показывающий ремень ГРМ]

Клапаны должны открываться, открываться и закрываться в нужный момент по отношению к поршням. То есть на такте впуска мы хотим, чтобы впускной клапан был открыт, а на такте выпуска — выпускной клапан. В остальное время клапаны закрыты.Следовательно, клапаны должны быть синхронизированы с поршнями, и это происходит путем соединения распределительного вала с коленчатым валом с помощью зубчатого ремня, цепи привода ГРМ или системы шестерен. Поршни вращают коленчатый вал, который вращает распределительный вал, управляющий клапанами.

Распределительные валы

[макеты OHC и OHV]

Используются два различных механизма, которые определяют, где распредвал расположен в двигателе. В преобладающей конструкции двигателя, известной как верхний кулачок или OHC, распределительный вал находится над клапанами.Другой вариант — верхний клапан (OHV), и в этой компоновке распределительный вал будет установлен в блоке двигателя, ниже клапанов. Затем клапаны приводятся в действие толкателями, которые действуют на коромысла. У обеих систем есть свои преимущества и недостатки, но двигатели с верхним расположением распредвала в настоящее время практически универсальны, за исключением больших двигателей V8, производимых Chevrolet. В этом руководстве мы поговорим в основном о договоренностях OHC, поскольку они более прямые и понятные.

[Двойной кулачок и одиночный кулачок]

Для двигателей OHC в двигателе может быть один распределительный вал или один для впускных клапанов и один для выпускных клапанов — это наиболее распространенная компоновка для современных двигателей, известная как двойной кулачок двигатель или двойной верхний кулачок (DOHC).Если используется один распределительный вал, известный как кулачок верхний одинарный (SOHC), распределительный вал будет действовать через коромысла на каждой группе клапанов.

[V- и W-образные двигатели с головками]

В V-образных и W-образных двигателях с верхним расположением цилиндров будет один или два распределительных вала для каждого ряда цилиндров. В двигателе Bugatti W16, который имеет компоновку DOHC, есть два ряда цилиндров и, следовательно, два распределительных вала на каждый ряд, что в сумме дает четыре распредвала.

Распределительный вал устанавливается в головку блока цилиндров крышками, прикрученными вниз для фиксации распредвала в отверстии. Распределительный вал, как и коленчатый вал, вращается на масляной пленке, которая проталкивается в зазор между шейкой распределительного вала и расточкой через отверстие. Как и в случае с коленчатым валом, зазор между распределительным валом и его отверстием точно указан, чтобы обеспечить соответствующий поток масла для поддержания зазора коленчатого вала.

Конструкция распредвала

Расположение и форма распределительного вала в значительной степени определяют рабочие характеристики двигателя.Профиль кулачка определяет не только то, когда каждый клапан должен открываться и закрываться, но также скорость, с которой он перемещается, и насколько далеко он должен открываться.

Форма лепестка

Форма кулачков задает рабочие параметры двигателя. У нас будет полная статья о геометрии распредвала, включая объяснения профиля кулачка, подъема, продолжительности и времени.

Подъемники клапанов

Как уже говорилось, вращающиеся выступы кулачка давят на клапаны, чтобы управлять их открытием.Распределительный вал вращается, поэтому кулачки при вращении действуют с боковым усилием. Если эта боковая сила воздействует на тонкий стержень клапана, это вызовет изгиб и деформацию. Чтобы избежать этого, между концом штока клапана и кулачком устанавливается цилиндрическая прокладка, называемая подъемником кулачка (также толкатель кулачка, толкатель или толкатель). Последователи используются по нескольким причинам, но главная из них заключается в том, чтобы гарантировать, что сила, действующая на шток клапана, просто толкает его вниз, а не вбок. Более широкая плоская поверхность толкателя позволяет кулачку легче скользить.

Клапанный зазор (зазор)

В закрытом состоянии поверхность клапана должна плотно прижиматься к седлу. Для этого между подъемником и выступом кулачка сохраняется небольшой зазор. Важно, чтобы этот зазор был точным, слишком маленький зазор и существует риск того, что клапан не сядет должным образом. Слишком много, и будет избыточный шум от клапанного механизма, поскольку детали будут дребезжать друг о друга.

[График зазора клапана]

Зазор клапана эффективно срезает нижний профиль выступа кулачка, начиная с самого первого участка от закрытого клапана до начала его открытия.

Сроки передач

Распределительный вал приводится в движение зубчатым колесом, которое получает привод через ремень или цепь ГРМ от коленчатого вала. Четырехтактный цикл требует двух оборотов коленчатого вала для полного цикла, поэтому распределительный вал приводится в движение со скоростью, равной половине скорости коленчатого вала. То есть коленчатый вал поворачивается дважды за каждый оборот распределительного вала.

Поскольку распределительный вал кодирует весь четырехтактный цикл для всех цилиндров, можно определить положение двигателя в цикле по положению распределительного вала.А датчик положения распредвала (также называемый датчик угла поворота распредвала ) используется для считывания этой информации, и данные потребляются управляющим компьютером двигателя, а затем используются для определения времени других операций, таких как впрыск топлива и зажигание. Датчик положения распределительного вала является наиболее важным датчиком в системе управления двигателем — его выход из строя почти гарантирует, что двигатель вообще не будет работать, потому что компьютер не знает, для каких цилиндров в данный момент нужны искры или топливо.

Обновления

Установка распределительного вала с другим профилем может изменить производительность двигателя. Распределительные валы для двигателей, которые часто модифицируются, будут доступны в различных профилях. В зависимости от их назначения они могут увеличивать производительность на высоких скоростях, дольше удерживая клапаны в открытом состоянии, или уменьшать подъем клапана для увеличения крутящего момента на низкой скорости.

ПРИМЕЧАНИЯ:

Профиль лепестка

https://www.enginebuildermag.com/2015/07/camshaft-selection-and-design/

Симметричный — разные аппарели на открывающей и закрывающей сторонах распределительного вала.

Aggressive — быстро открывает клапаны.

Pointy — Высокий подъемник.

Asymetrical будет иметь более крутой наклон для быстрого открытия клапана и более плавную сторону закрытия для смягчения клапана при закрытии.

Распредвалы могут изменить звук двигателя — более длительная продолжительность выхлопа вызывает большее рычание в выхлопе.

Подъемник

Продолжительность

Долевой центр

Перекрытие

Высота подъема клапана по сравнению с подъемом лепестка зависит от соотношения коромысел.

Более высокая продолжительность лучше при высоких оборотах, когда требуется больше времени для попадания газов в цилиндр и выхода из него. На низких оборотах есть время сделать это, поэтому более длительная работа приведет к снижению давления нагнетания.

Распредвал — Energy Education

Распределительный вал представляет собой стержень, который вращается и скользит по механизму, чтобы преобразовать вращательное движение в поступательное. Это изменение движения достигается за счет того, что распределительный вал перемещается все дальше и ближе от оси вращения, когда распределительный вал толкается механизмами. ^[2] Эти подвижные части вала являются кулачками. Перемещенное линейное расстояние называется «броском», и его можно увидеть на рисунке 1.

Распределительный вал теплового двигателя внутреннего сгорания — это устройство, которое контролирует как подачу топлива, так и отвод выхлопных газов. Он состоит из нескольких радиальных кулачков, каждый из которых перемещает впускные или выпускные клапаны. Этот распределительный вал соединен с коленчатым валом через ремень, цепь или шестерни. Это обеспечивает согласованную синхронизацию клапанов по отношению к движению поршней. ^[3]

Функция распределительного вала зависит от того, как работает клапан, и от функции самого кулачка. Клапан на головке блока цилиндров состоит из двух основных частей: штока и головки (см. Рисунок 2). Головка закрывает сопло, которое позволяет впускать или выпускать топливо и требует линейного движения. ^[5] Кулачок, в его простейшем определении, — это механическое звено, которое преобразует вращательное движение в линейное или наоборот. ^[2] Кулачки на распределительном валу достигают этого смещения за счет вращения радиального шаблона и толкателя, который перемещается перпендикулярно оси вращения.Распределительный вал имеет некруглую форму с одним выступом. Толкатель соответствует перемещению кулачка при его вращении. Затем это смещение передается на шток клапана, позволяя головке подниматься, когда выступы кулачка проходят через толкатель. ^[5]

Поскольку автомобильный двигатель имеет несколько поршней, как поршень на Рисунке 2, одного кулачка недостаточно для всех этих поршней. Необходимо использовать весь стержень с кулачками. Это распределительный вал, показанный на рисунке 3.Обратите внимание, что точное расположение кулачков вдоль вала позволяет точно определить время открытия и закрытия клапанов. Это точное время необходимо, поскольку двигатель автомобиля работает со скоростью тысячи оборотов в минуту. ^[3] Обеспечение правильного выбора времени в двигателе автомобиля — один из самых простых способов сэкономить деньги и энергию.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

определение распределительного вала по The Free Dictionary

Eagle Racing

О распределительных валах Eagle Racing

ДИНОПРОВЕРЕННЫЙ, КАЧЕСТВЕННЫЙ ПРОДУКТ!

Мы проектируем и шлифуем распределительные валы Eagle Racing в собственном магазине. Каждый Eagle Cam производится из новой высококачественной чугунной заготовки Proferal. Наши профили обеспечивают мощность и возможность увеличения оборотов при умеренном давлении пружины. Выберите свой следующий распредвал из самого большого ассортимента распредвалов, испытанных на 100% на динамометрических станциях и в гонках в индустрии VW.

ГОНКА РАСПРЕДВАЛА

Заготовки гоночного распредвала отлиты из особого чугуна. сплав именуется «Профераль». Лепестки на гоночном распредвале Заготовки намного больше, чем у штатных или заводских кулачков. Больше выступы кулачка позволяют использовать комбинации подъема, продолжительности и профиля невозможно на стандартных кулачках. Большие размеры кулачков позволяют распредвал проектировщик, чтобы использовать стандартные опорные круги и пандусы, пока получение профилей, обеспечивающих высокий подъем.Все распредвалы Eagle заточены на 100% новые заготовки.

Master Cam — это прочный кусок инструментальной стали. Его внешние радиусы отражают окончательная форма выступа кулачка. Это мастер, который контролирует форма распределительного вала при шлифовании шлифовальным кругом. В точная конструкция лепестка является результатом компьютерного построения, измельчения образца, динамометрические тесты и фактическое использование «в дороге».

ТВЕРДОСТЬ ПО РОКВЕЛЛУ

Мы проверяем каждый распределительный вал Eagle, чтобы убедиться в равномерной и точной твердости металла. Это только одна из важных проверок, проводимых в процессе производства. Успех или неудача высокопроизводительного распределительного вала зависит от металлургии и точности изготовления.

ШЛИФОВАЛЬНАЯ МАШИНА STORM VULCAN
Точный, управляемый оператором и последовательный.Шлифовальный станок для кулачков Storm Vulcan — идеальная машина для распредвалов VW. Основные образцы можно быстро изменить, что позволяет производить несколько номеров деталей. По специальному заказу, одноразовые кулачки можно развернуть с минимальной настройкой.

ПРОВЕРКА РАСПРЕДВАЛА

Мы проверяем каждый распределительный вал Eagle, чтобы убедиться, что характеристики центров кулачков и перекрытия соответствуют конструкции главного кулачка. Контур лепестка, конус и соосность проверяются.

PARCO LUBRITE PROCESS

Camshaft Tech Talk

Нужна дополнительная информация о выборе распредвала? Попробуйте нас! Мы единственная компания VW, которая занимается разработкой, тестированием и шлифовкой распредвалов VW.Мы занимаемся этим почти 50 лет! CB Performance — это производитель распредвалов, а не только их продавец. Перед выпуском нового дизайна мы создаем собственные мастер-образцы, дино и дорожные испытания. Затем мы шлифуем наши собственные кулачки из 100% новых гоночных заготовок. Наши кулачки проходят полную термообработку с использованием запатентованного процесса Parkerizing, чтобы снизить опасность сплющенных кулачков. Другие марки просто распыляются графитом. Если вам нужно узнать о центрах долей, лифте, продолжительности, смоге или турбо-кулачках, позвоните нам.Никто не делает кулачки VW с воздушным охлаждением так, как CB Performance!

Фактический подъем на распределительном валу можно проверить, сначала измерив базовую окружность распределительного вала. Затем измерьте расстояние от средней линии пятки до средней линии носа. Вычтите размер базовой окружности из размера от пятки до носа, и вы точно узнаете, сколько у вас осталось жизни на кулачке.

Общий подъем клапана определяется путем умножения фактического подъема на соотношение коромысел. Коромысла 40л.с. — 1.1, 1500 и 1600 рокеры — 1,1: 1. Распределительный вал с подъемом 0,429 дюйма, соответствующий комплекту штатных коромысел 1600, будет производить подъем на клапанах 0,472 дюйма. Тот же кулачок в сочетании с коромыслами 1,25: 1 обеспечивает подъемную силу 0,536 дюйма.

Полное описание кулачков

** Кулачки требуют специальных модификаций головки блока цилиндров для использования с коромыслами высокого подъема.

*** # 2228 шлифовка по центрам лепестков 112 °.