Распределительный вал в автомобиле что это и зачем он нужен

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.

  1. Что такое распредвал, для чего он нужен
  2. Устройство и принцип работы распредвала
  3. Что такое датчик распредвала?
  4. Основные неисправности и их причины

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.

Расположение распредвала в двигателе

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

Принцип работы распредвала в ГРМ

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.

Читайте также:  Грузоподъемность датсун он до Авто Брянск

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.

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.

Читайте также: Что такое газораспределительный механизм в автомобиле и как он работает.

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

Замена распредвала.

Замена распредвала может понадобиться в двух случаях — или он изношен и его необходимо заменить новым, или штатный распределительный вал меняют на спортивный (тюнинговый — с более высоким профилем кулачков). В этой статье мы рассмотрим, как заменить своими руками распределительный вал на другой, новый или спортивный и что для этого понадобится.

Читайте также:  Strange Car Saturday The $1 Millon Lagonda Taraf Revived One of Aston Martin; s Most Weird and Signi

Замена штатного распредвала новым.

Какой бы твёрдой (цементированной) не была бы поверхность кулачков и шеек распредвала, и каким бы качественным не было бы моторное масло, но после достаточно долгой эксплуатации двигателя, трущиеся детали распределительного вала, такие как кулачки и шейки — см. фото слева, всё равно постепенно изнашиваются и двигатель начинает очень плохо работать (пример плохой работы мотора с изношенным распредвалом, показан в видеоролике под этой статьёй) и вал приходится заменять новым.

Но при желании можно немного доработать новый распределительный вал, и его ресурс увеличится почти вдвое. Как это сделать, советую почитать вот в этой статье.

Чтобы заменить изношенный распредвал, потребуется новый распредвал и некоторый набор инструмента: набор гаечных рожковых ключей, накидных головок и динамометрический ключ.

Конечно же сейчас есть фирмы, которые восстанавливают износ распредвалов напылением, но они есть не везде и поэтому многие просто покупают новый распредвал, взамен изношенного. Что и будет описано ниже.

Для начала снимаем кожух ремня (или цепи ГРМ) и поставив коробку передач машины на нейтральную передачу, прокручиваем коленвал двигателя (ключом за болт шкива коленвала) по часовой стрелке, пока метка на шкиве (звёздочке) распредвала не сойдётся с меткой на внутреннем кожухе ремня (советую уточнить в мануале вашего двигателя, где находятся метки на вашем моторе). Шкив коненвала тоже установится по метке на блоке двигателя . Это означает, что поршень первого цилиндра находится в ВМТ и это выставление по меткам поможет новичкам избежать проблем при сборке.

То есть после замены распредвала, на него нужно будет надеть шкив и затем прокрутив распредвал и выставив его по меткам, только после этого нужно будет надевать ремень. И так, чтобы произвести замену распредвала, следует сделать следующее:

  • Снимаем клапанную крышку.
  • Ослабляем натяжитель ремня, а если цепь, то снимаем натяжитель.
  • Снимаем ремень с шкива распредвала (если цепь, то снимаем звёздочку вместе с цепью и привязываем проволокой, чтобы цепь не соскочила с зубьев).
  • Снимаем шкив распределительного вала, окрутив удерживающий его болт (используем съёмник). Чтобы открутить болт, ставим машину на первую передачу и используем накидную головку (обычно на 17 мм). Не забываем, что на многих машинах, перед откручиванием болта шкива, нужно отогнуть с помощью отвёртки фиксирующую гайку шайбу.
  • Откручиваем на пол оборота болты корпусов постелей распредвала: сначала болты крайних постелей (подшипников скольжения), затем средних.
  • Полностью откручиваем болты постелей распредвала и снимаем верхние крышки постелей, укладывая их вместе с болтами на картон (картон с отверстиями для болтов), на котором заранее помечены номера постелей и болтов — это важно и это поможет собрать всё как было до разборки.
  • Извлекаем распределительный вал из корпусов постелей (подшипников скольжения).
  • Перед установкой нового распредвала, советую установить новые вкладыши распредвала (если они съёмные). Но на многих иномарках вкладыши не используют, так как корпус постелей сам является подшипником скольжения.

Установив новый распредвал, советую замерить зазор между шейками распредвала и подшипниками скольжения и затем сверить его с допустимыми зазорами, описанными в мануале именно вашего двигателя. Чтобы замерить зазор, нужно вставить между шейкой вала и корпусом подшипника (или вкладышем если он есть) специальную пластиковую калибровочную проволоку (типа рыболовной лески) — она бывает в продаже, а затем сжать постели распредвала с помощью динамометрического ключа, с требуемым в мануале моментом.

Далее откручиваются болты постелей, и сплющенная проволока извлекается и замеряется микрометром — это и будет зазор между шейкой распредвала и подшипником скольжения. И этот зазор далее сверяется с допустимыми зазорами, описанными в мануале именно вашего мотора.

Если зазоры будут больше допустимых значений, то нужно будет или заменить распредвал на деталь с шейками чуть большего диаметра (бывают такие ремонтные валы) или установить новые корпуса подшипников (или вкладыши, если конечно они есть на вашей машине). Лучше конечно заменить постели (подшипники скольжения) новыми, так как изнашиваются они неравномерно (в виде овала).

В итоге, если после установки нового распредвала, вы добьётесь нужных зазоров между его шейками и подшипниками скольжения, то отремонтированный вами узел будет такой же как и на новом автомобиле и с давлением масла будет всё в порядке (это же касается и вкладышей коленвала).

Кстати, сальник распредвала тоже желательно заменить новым, подробнее об этом вот тут. Всё собирается в обратной последовательности. Болты постелей затягиваются постепенно, в четыре приёма, согласно рисунку слева. Разумеется используем при затяжке динамометрический ключ и затягиваем болты с требуемым моментом, который указан в мануале вашего двигателя (на некоторых машинах момент затяжки отличается, поэтому изучите мануал именно вашего двигателя).

После замены распредвала новым (и его подшипников, если это необходимо), следует надеть на распредвал шкив, на шкив ремень и затем правильно натянуть его (с помощью чего правильно натягивается ремень ГРМ, советую почитать вот здесь) и обязательно следует отрегулировать зазоры клапанов.

Читайте также:  10 самых дорогих серийных автомобилей в мире

Кстати, на более свежих моторах, у которых имеется два распределительных вала, всё делается аналогично, только деталей в два раза больше.

Замена распредвала на спортивный.

Многие автолюбители, пытаясь поднять мощность своего мотора, вместе с другими комплексными мероприятиями по тюнингу двигателя, покупают и устанавливают распредвал с более высоким и острым профилем кулачков (острые кулачки хорошо видны на фото слева).

Клапана от этого поднимаются чуть выше, зазор между тарелками клапанов и сёдлами становится больше, время, при котором клапан находится в открытом состоянии увеличивается, продувка улучшается, мотор начинает «дышать» полнее и мощность возрастает.

К тому же после замены штатного распредвала спортивным, как бы отодвигается граница стука пальцев при резком разгоне (на малых и средних оборотах двигателя).

Но здесь есть ряд некоторых нюансов. Во первых для некоторых машин, сейчас можно приобрести даже три вида распредвалов, каждый из которых имеет разную высоту кулачков: малую, среднюю и самую высокую высоту (различие по высоте кулачков всего в пару мм, а то и меньше).

К тому же к спортивному распредвалу следует купить так называемую разрезную шестерню или шкив (см. фото слева), у которой отверстия её крепления не круглые, а овальные. И благодаря этому можно «играться» с фазами, то есть выбирать регулировками (сдвигом фаз) шестерни наиболее приемлемый вариант для разных распредвалов.

Низовой распредвал. Распредвал с самой малой высотой кулачков (так называемый низовой, у него почти такие же кулачки, как у штатного вала, но чуть выше) рассчитан для самого спокойного движения, то есть для поездок по городу.

Низовым такой распредвал назван потому, что двигатель автомобиля не нужно будет постоянно раскручивать до высоких оборотов, и мощность мотора будет повышена даже на низких оборотах, да и рычагом переключения можно будет работать реже, чем с распредвалами с более высоким профилем кулачков.

То есть например при снижении скорости автомобиля, нужно резко ускориться, и при этом не нужно будет переходить на пониженную передачу, так как мощность мотора на низах с низовым распредвалом достаточная для уверенного разгона. К тому же у низового распредвала отсутствует (или совсем маленькая) зона перекрытия клапанов.

Средний распредвал. Распредвал с средней высотой профиля кулачков — это так называемый универсальный распредвал, который подходит и для спокойного темпа движения и для не слишком спортивного. Мотор с таким распредвалом самый гибкий по оборотам.

Верховой распредвал. Ну и распредвал с самым высоким (острым) профилем кулачков, рассчитан для гонок на треке и с ним мощность мотора будет самой большой. Фазы газораспределения расширятся и появится зона перекрытия клапанов.

Но мотор нужно будет хорошо раскручивать, так как пик мощности будет на самых высоких оборотах. После установки такого распредвала, нагрузки на детали двигателя возрастут, поэтому нужно будет хорошо отюнинговать двигатель, заменив подшипники на самые качественные, установить кованые поршни , облегчённые шатуны и прямоточный глушитель. И это далеко не всё.

Клапана начнут открываться ощутимо больше, и возможна их встреча с поршнями. Поэтому и поршни устанавливают с большей глубиной выемок под клапана, а если купить такие нет возможности, а толщина донышек достаточно толстая, то в поршнях нужно будет фрезернуть выемки под клапана чуть глубже, то есть ровно на столько мм глубже, на сколько больше стали открываться клапана с тюнинговым распредвалом.

И еще — работать рычагом коробки передач придётся чаще, но на больших оборотах мощность будет поболее, чем с другими валами. Зато на средних оборотах и на низах, с таким распредвалом мощность будет недостаточной. Будет проявляться так называемый провал на низах, так как фаза газораспределения станет более широкой и на низких оборотах горючая смесь будет выталкиваться назад в впускной тракт. Но зато на высоких оборотах, как я уже говорил, мощность будет ощутимо больше, чем с другими распредвалами (с более низким профилем кулачков).

Такие распредвалы кроме того, что добавят провалов на низах двигателю, ещё и мотор станет работать не устойчиво на холостых оборотах. К тому же постоянное раскручивание мотора до высоких оборотов, снизит ресурс двигателя (особенно не усиленного дорогими и более качественными деталями).

Спортивные верховые распредвалы как правило устанавливают для гонок, или для рекордов скорости (скоростных заездов), а для машины, рассчитанной для каждодневных поездок, лучше сделать замену распредвала на средний вариант (то есть универсальный распредвал с средней высотой профиля кулачков).

Разумеется каждый водитель выбирает для себя нужный распредвал в зависимости от того, где и в каких условиях будет впоследствии эксплуатироваться автомобиль. И замена распредвала на нужный вариант, будет конечно же одним из видов полной (комплексной) доводки двигателя, ведь только так можно заметно увеличить мощность любого мотора, успехов всем.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector