2015-10-11 Распределительный вал (распредвал)

Особенности функционирования распределительного вала в современных транспортных средствах

Четырехтактные поршневые двигатели внутреннего сгорания сейчас в преобладающем числе случаев оборудуются клапанным газораспределительным механизмом (далее ГРМ). Другие схемы, например, с золотниковым или поршневым (система Найта) ГРМ в настоящее время практически не применяются. Один из основных компонентов клапанного ГРМ – распределительный вал (зачастую используют термин распредвал, иногда кулачковый вал). Есть двигатели с электромагнитным приводом клапанов. В такой схеме распредвал отсутствует. В настоящее время на серийные легковые автомобили такие моторы не ставятся, но, например, у BMW они есть.

В ходе эксплуатации распределительный вал (их бывает несколько, об этом ниже) подвергается значительным нагрузкам, износу, иногда механической деформации по самым разным причинам. Например, появляются трещины, прогибы кулачкового вала, задиры, царапины на опорных шейках и кулачках, накапливается усталость металла. Возникает необходимость выполнения такого вида работ как замена распредвала. Деталь (иногда узел) неремонтопригодный, хотя порой некоторые виды ремонтных работ выполнить возможно. Все зависит от характера и степени повреждений. Поэтому в большинстве случаев необходимо купить распредвал.

Помимо распредвала зачастую ремонта и замены требуют другие элементы ГРМ, такие как:

сальник распредвала, бывает задний, бывает передний, учитывайте это когда проводится замена сальника распредвала;
датчик положения распредвала или просто датчик распредвала;
подшипники скольжения;
клапан распредвала и другие детали клапанной группы (маслосъемные колпачки, элементы привода, втулки направляющие);
компоненты привода ГРМ (шкив (сейчас такое решение практически не используется), шестерни, ведущие звездочки, цепь или ремень).

Это, конечно, далеко не все детали, которые требуют обслуживания, замены (а иногда и ремонта) в клапанном ГРМ. Но неизменно одно – если не поддерживать газораспределительный механизм в исправном состоянии, не проводить вовремя работы, определенные регламентом, то ремонт двигателя гарантирован. Без исправного ГРМ мотор работать не будет. А если и будет работать, то нарушение фаз газораспределения вещь крайне неприятная в плане того что повышается расход топлива, снижаются эксплуатационные характеристики двигателя, особенно это касается мощности. А еще выходят из строя компоненты взаимосвязанных систем, зажигания, питания (впрыска топлива), отвода отработавших газов (выхлопная). Да и сам силовой агрегат от этого страдает не в меньшей мере.

Поэтому следите за ГРМ. Вовремя выполняйте работы, предписанные в регламенте ТО своего автомобиля. Автопортал Avto.Tatar поможет в этом. У нас представлена информация об автосервисах в Казани, которые занимаются обслуживанием ГРМ, а также восстановлением его работоспособности, выполняют такие виды работ как замена распредвала, а еще замена сальника распредвала, капитальный или текущий ремонт двигателя, его ГРМ.

Также у нас представлена информация и о продавцах, у которых в столице Татарстана есть возможность купить распредвал, прочие элементы ГРМ, востребованные при проведении обслуживания и восстановлении работоспособности двигателя. Причем на все детали силового агрегата, в том числе и распредвал цена в нашем каталоге одна из самых доступных.

Основное назначение и функции распредвала

Распредвал – базовый компонент, деталь клапанного ГРМ четырехтактного поршневого силового агрегата. Его основная, можно сказать первостепенная, задача – открывать и закрывать в строго заданный момент выпускной, а также впускной клапан распредвала. Клапанов в цилиндре бывает и более двух. Соответственно распредвалов встречается несколько, одни отвечают за выпускные клапаны, другие – за впускные.

На ряде моторов используются системы, изменяющие фазы газораспределения, что позволяет менять фазы открытия и закрытия впускных клапанов, а иногда одновременно и выпускных клапанов, период открывания и параметры подъема, что оптимизирует работу мотора и взаимосвязанных систем в общем.

На современных силовых агрегатах используется электронная система управления. Ставится датчик положения распредвала. Отсюда и вспомогательная задача – оптимизировать функционирование систем зажигания и впрыска.

Все остальное напрямую зависит от особенностей конструкции отдельно взятого силового агрегата. Обозначим лишь некоторые возможные варианты.

Итак, в ряде случаев распредвал отвечает за работу масляного насоса в системе смазки. Как правило, передача крутящего момента осуществляется посредством промежуточного вала, есть и другие решения.

Второй момент, правда, это больше характерно карбюраторным моторам, а не инжекторным, но все же. Иногда распредвал отвечает и за работу топливного насоса, обеспечивающего подачу топлива в систему впрыска, другого оборудования, например, распределителя зажигания. Это лишь наиболее часто встречающиеся решения, есть и множество других.

Схемы, компоновка, термины

Начнем с основ. Самый важный параметр – место расположения распределительного вала. Когда выполняются ремонт двигателя, замена распредвала, обслуживание ГРМ следует учитывать где распредвал находится. От этого напрямую зависит и конструкция двигателя, и тип привода ГРМ.

В целом наибольшее распространение получили две схемы. Первая – это когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, нижнее расположение, нижневальная компоновка. Сейчас встречается, но редко.

Вторая – это когда распредвал находится в головке блока цилиндров (далее будем использовать термин ГБЦ), так называемая верхневальная компоновка, сейчас встречается наиболее часто. Поэтому на ней акцентируем повышенное внимание.

Есть и другие схемы, например, боковое расположение распредвалов в ГБЦ оппозитных двигателей.

И это еще не все. Важно понимать где и как работает клапан распредвала. Вариантов снова несколько, основных два.

Сейчас на преобладающем числе двигателей используется верхнее расположение клапанов (отличается по углу наклона, строго вертикально под углом в 90° или другие варианты, от компоновки цилиндров двигателя зависит R-,VR-,V-, W-образная). То есть используются две основные схемы. Самая распространенная – это OHC. И клапан распредвала, и сам распредвал находятся в верхней части двигателя. Вторая менее распространенная схема OHV. Это когда клапан распредвала вверху, а сам распредвал внизу. Третья схема – это когда клапаны располагаются не вертикально, а горизонтально под углом. Оппозитные двигатели, в которых цилиндры находятся под углом друг к другу в 180°, частный случай.

Теперь о второй схеме. Нижнее размещение клапанов, практически не встречается, распредвал также внизу, схема SV. Ранее использовалась довольно часто.

И последний важный момент. Схема OHC достаточно вариативная. В зависимости от компоновки двигателя и количества клапанов распредвалов бывает не один. Чтобы обозначить их число к OHC добавляют определенную букву. Например:

S + OHC, получается SOHC (один распредвал), как правило, клапанов на цилиндр два, иногда, крайне редко, и четыре;
D + OHC, получается DOHC (два распредвала), клапанов на цилиндр от трех, зачастую четыре, бывает и больше;
Q + OHC, получается QOHC (четыре распредвала), очень редкая схема на двигателях с V-, W- образной компоновкой, клапанов на цилиндр от трех.

Используя эту информацию, теперь по терминам легко сможете понять, сколько распредвалов в двигателе, как они расположены и где искать клапана распредвала. Если брать современные силовые агрегаты, то наиболее часто используются схемы DOHC и SOHC.

Конструкционные особенности

Теперь о конструкции. Распредвал состоит из двух основных элементов, первый – кулачки (их еще называют эксцентриками), второй – опорные шейки, как понятно из названия служат для опоры распредвала в посадочном месте. Как правило, одна из опорных шеек снабжается фиксирующим устройством, которое предотвращает осевое смещение распредвала. Способов фиксации распределительного вала существует несколько. Иногда используются бугели, иногда опорные подшипники скольжения (втулки, вкладыши).

Количество кулачков не меньше количества клапанов. В преобладающем числе случаев их количество равно, на один клапан один кулачок. Но есть варианты, когда на один клапан работает несколько кулачков, таким образом меняют фазы газораспределения, например, у Honda система i-VTEC. Учитывайте, что профиль кулачка отличается, как правило, он каплеобразный, бывает круглый, «квадратный» и более экзотических форм.

Количество опорных шеек распредвала, как правило, равно количеству коренных шеек коленвала, хотя это не аксиома, бывают и другие варианты.

В распределительном вале есть свои пары трения, детали, взаимодействующие между собой, это постель распредвала (или вкладыши) и опорная шейка (вал), а также кулачки распредвала и элементы привода клапанов или сами клапана (об этом ниже). Поэтому возникает необходимость смазки кулачков и опорных шеек. Если вал располагается в блоке цилиндров, то с этим особых проблем нет. Когда распредвал вверху, то смазка проводится под давлением и в конструкции предусматриваются масляные каналы. А за герметичность контура смазки в такой ситуации отвечает сальник распредвала. В зависимости от конструкции двигателя ставится передний сальник распредвала и задний сальник распредвала. Это расходный материал и периодически требуется замена сальника распредвала. Также используются и крышки распредвала, ряд других деталей в зависимости от конструкции.

Современные двигатели отличаются наличием системы управления. Поэтому в обязательном порядке ставится еще и датчик положения распредвала (он же на английском CMP, датчик фаз, на русском ДПРВ или просто датчик распредвала). Он определяет угловое положение распредвала в определенный момент времени. Эта информация требуется для оптимальной работы систем зажигания, а также впрыска топлива.

Датчик распредвала по принципу работы бывает:

индуктивным;
магнитоэлектрическим, работающим на принципе эффекта Холла;
оптическим.

Учитывайте что датчик положения распредвала бывает не один, а несколько, причем на одном двигателе различных типов. Наиболее часто встречаются первые два типа, оптический датчик распредвала – большая редкость, например, используется японской Mazda.

На распредвал цена зависит не только от его конструкции, но и материала изготовления. В большинстве случаев это либо чугун, либо определенные марки стали. По технологии производства преобладающее число валов кованные, есть также литые полые (с масляным каналом) и сборные (кулачки и опорные шейки соединяются между собой определенным образом). Отдельно отметим еще и трубчатые распредвалы, но встречаются они пока что редко.

Конструкция распредвала во многом определяется видом привода ГРМ, вариантов несколько:

ременной, ставится ремень ГРМ, соединяющий шкивы или зубчатые шестерни (регулируемые, разрезные или нерегулируемые, неразрезные) верхнего распредвала и коленвала, дополнительно иногда есть натяжитель, опорные и натяжные ролики;
цепной, используется цепь ГРМ (одно-, двухрядная, зубчатая или роликовая), соединяющая ведущие звездочки верхнего распределительного вала и коленчатого вала, дополнительно ставятся натяжитель, успокоитель и прочие компоненты;
шестеренчатый, в этой схеме задействуются шестерни распредвала и коленвала, если распредвал внизу, то применяется прямая зубчатая передача крутящего момента от коленвала, они ведь находятся рядом, если распредвал вверху, то устанавливаются дополнительные промежуточные шестерни;
комбинированный.

Если говорить о комбинированном приводе, то вариантов масса. Например, ременно-цепной, коленвал и распредвал соединяются ремнем, а цепь используется, чтобы от одного распредвала передать крутящий момент другому. Или шестеренчато-цепной. На коленвале шестерня, она соединена с промежуточной шестернью, та с зубчатой звездочкой, на которую надета цепь, обеспечивающая связь с зубчатой звездочкой на распредвале. Есть множество других схем. Но в основном привод ГРМ либо цепной, либо ременной. Остальное экзотика.

И последний момент – расположение распредвала, особенно важно, когда осуществляется ремонт двигателя, его ГРМ. Отметим две особенности. В нижневальной схеме с верхним размещением клапанов распредвал и привод клапанов не имеют прямой связи, промежуточный элемент называется штангой. В нижневальной схеме с нижним размещением клапанов, а также наиболее распространенной верхневальной, верхнеклапанной схеме связь между кулачками и приводом клапанов прямая.

Принцип работы

Исходя из конструкционных особенностей принцип работы распредвала следующий. Коленчатый вал вращается и задействует привод ГРМ, передавая крутящий момент на распределительный вал. Тот также начинает вращаться, кулачки задействуют либо толкатели, затем штанги и привод клапанов, либо непосредственно привод клапанов, либо сами клапана, их штоки.

Используем термин «привод клапанов» и не объяснили что это такое. Все дело в том, что в большинстве случаев (есть исключения) кулачки распредвала взаимодействуют со штоками клапанов не напрямую, а через определенное устройство.

В современных двигателях устанавливаются либо чашечные толкатели, либо коромысла. Один важный момент. С целью автоматической регулировки существующих тепловых зазоров клапанов, то есть расстояния между кулачками и компонентами привода клапанов, на ряде двигателей используются гидрокомпенсаторы. Иногда, очень редко, применяются и другие решения. В нижневальной верхнеклапанной схеме кулачки воздействуют на толкатели, те на штангу, она на коромысла или рокеры.

Если привод непосредственный, без штанги, то отметим, что иногда используются коромысла с регулировочным эксцентриком или четырьмя опорными поверхностями, специальные рычаги, в ряде случаев два коромысла отвечают за один кулачок.

Немножко отвлеклись. Усилие от кулачков передается на привод клапанов (толкатели или коромысла). Те воздействуют на штоки и заставляют впускной или выпускной клапан распредвала двигаться в цилиндре в зависимости от такта. Тем самым обеспечивается поступление топливно-воздушной смеси в цилиндры (впускной клапан распредвала) и отвод отработавших газов (выпускной клапан распредвала). О том что количество клапанов отличается уже говорили. Самая простая схема – по одному впускному и выпускному клапану. Бывает два впускных, один выпускной, по паре впускных и выпускных, иногда встречается три впускных и два выпускных. Инженерная мысль на месте не стоит, могут придумать и другие схемы. А все это сказывается на количестве установленных распредвалов, их конструкции и размещении.

Характеристики работы распредвала находятся в зависимости от профиля кулачков. Так кулачки с широким и плавным профилем применяются на низовых распредвалах, а с узким и заостренным профилем – в верховых распределительных валах. Это характерно для двигателей спортивных автомобилей и является элементом их тюнинга. На серийные модели ставятся распредвалы с кулачками со стандартным профилем.

Самые важные характеристики работы распредвала:

параметры подъема клапанов (измеряют в миллиметрах);
фазы закрытия, а также открытия клапанов;
время открытия клапанов, измеряется в градусах поворота коленвала.

Это что касается принципа работы и основных рабочих параметров распредвала.

Обслуживание, тюнинг, поломки и ремонт

Распредвал может выходить из строя. Очень часто причиной поломки становится привод ГРМ, особенно если он ременной и происходит обрыв ремня. Поршни встречаются с клапанами, может достаться цилиндрам, распредвалу и коленвалу. Необходим будет капитальный ремонт двигателя, а иногда и его замена. Поэтому за приводом ГРМ надо следить и ремень ГРМ заменять по регламенту.

Обслуживание помимо замены ремня, иногда цепи ГРМ, подразумевает регулировку теплового зазора клапанов (если нет гидрокомпенсаторов), в ряде ситуаций мойку и очистку от загрязнений (в верхневальной компоновке достаточно снять клапанную крышку), прочие работы.

Основные причины поломки распредвала:

износ, изнашиваются как кулачки и шейки опорные, так и взаимосвязанные компоненты, те же сальник распредвала, в результате востребована замена сальника распредвала, а еще вкладыши (подшипники, при наличии), бугеля (если используются);
механическая деформация, обрыв ремня ГРМ отметили, бывает и цепь перескакивает, растягивается, постель распределительного вала повреждается из-за попадания различных предметов, люфта распредвала («осевого биения»), есть множество иных причин;
текущие условия использования автомобиля, особенно если они тяжелые;
стиль вождения, если он спортивный, агрессивный, с резкими ускорениями и торможениями, то это снижает ресурс двигателя в целом;
особенности конструкции двигателя, ГРМ и распредвала;
низкое качество моторного масла, отсутствие смазки пар трения, неправильно подобрано масло, нарушение работы системы смазки в целом, неисправны бывают масляные фильтр и насос, нарушается герметичность контура смазки;
использование некачественных контрафактных деталей;
отсутствие или непрофессиональное обслуживание, ГРМ ошибок не прощает и требует ухода;
небрежно, плохо продуманный тюнинг, одним словом неквалифицированное вмешательство и изменение конструкционной схемы.

Причин, свидетельствующих о том, что распредвал или связанные с ним компоненты, тот же датчик распредвала, сальник распредвала, бугели или подшипники скольжения, элементы системы изменения фаз газораспределения, клапанного привода, существует множество, среди них:

снижение эксплуатационных параметров двигателя (повышается расход топлива, уменьшается мощность, понижаются динамические характеристики);
появление посторонних стуков и шумов;
отсутствие возможности запустить мотор, он попросту не заводится, это уже критические поломки, среди которых разрушение коленвала, загиб клапанов, пробитые цилиндры и поршни, тут уже либо капитальный ремонт двигателя, либо его замена;
ряд других.

Что касается самого распредвала, то характерных для этой детали (узла) ГРМ поломок несколько, среди них:

деформация рабочей поверхности кулачков и опорных шеек (трещины, сколы, задиры, царапины);
нарушение герметичности соединений (обращайте внимание на сальник распредвала, лучше меняйте, хотя это и дорого, несмотря на то что деталь копеечная, замена сальника распредвала очень важна, иначе проблемы с распредвалом и приводом гарантированы, да и мало ли куда еще масло попадет в моторном отсеке, бывает большая беда);
прогиб распредвала;
критический износ резьбовых типов соединений, посадочных мест, шпоночных пазов;
прочие поломки.

Чтобы определить неисправности требуется комплексная диагностика, в том числе путем дефектовки и последующей инструментальной, визуальной диагностики. Датчик положения распредвала, другая электроника проверяются путем компьютерной диагностики. Используются и иные диагностические методы.

Ремонт распредвала больше экзотика. Все зависит от характера и сложности повреждений. Иногда выполняются:

выравнивание существующего прогиба с применением рихтовки или на прессе;
восстановление рабочей поверхности кулачков и опорных шеек (шлифовка под следующий ремонтный размер);
замена бугелей или опорных подшипников, иногда восстановление постели;
иные работы (проточка, напыление, наплавка).

Но в большинстве ситуаций выполняется замена распредвала. Также меняются и расходные запасные части при поломках. Например, осуществляется замена сальника распредвала, подлежат замене поврежденные вкладыши (при наличии), неисправный датчик распредвала.

На нашем автопортале сможете выбрать в Казани автомагазин где на распредвал цена в разумных пределах. После выполнения ремонта проводятся:

проверка геометрических параметров монтажа распределительного вала;
настройка работы ГРМ, выставляются фазы газораспределения, проверяются тепловые зазоры клапанов;
прочие работы.

Также помимо обслуживания и ремонта иногда по желанию автовладельца осуществляется и тюнинг, замена серийного распредвала на тюнингованный (низовой, универсальный (низ-средина), верховой) или спортивный. Но делать надо это вдумчиво.

Требуется в Казани обслуживание, ремонт, тюнинг распредвала? Обращайтесь на наш автопортал Avto.Tatar! Поможем выбрать автосервис, где окажут все необходимые услуги, и продавцов, которые предлагают все востребованные при проведении данного вида работ запчасти, в том числе купить распредвал и прочие детали.

2015-10-11 Распределительный вал (распредвал)

Похожие новости

Новости партнёров