Centr-dostavki.ru

Центр Доставки
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое распредвал: устройство, принцип работы, неисправности

Что такое распредвал: устройство, принцип работы, неисправности

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.

Назначение распределительного вала и его место в силовом агрегате

Распределительный вал (РВ, распредвал) — компонент газораспределительного механизма (ГРМ) поршневых четырехтактных двигателей внутреннего сгорания, управляющий процессом газообмена; металлический вал с отформированными кулачками специального профиля, обеспечивающий открытие и закрытие клапанов с целью впуска в цилиндр горючей смеси или воздуха и выпуска отработавших газов в соответствии с движением поршней и работой всех цилиндров.

ГРМ является одной из основных систем поршневого ДВС, благодаря ему обеспечивается подача в цилиндры топливовоздушной смеси (в карбюраторных моторах) или воздуха (в инжекторах и дизелях), и выпуск из цилиндров отработавших газов только в строго определенные моменты. Газообмен осуществляется посредством клапанов, встроенных в каждый цилиндр, а их привод и синхронизация работы с кривошипно-шатунным механизмом и иными системами силового агрегата осуществляется одной деталью — распределительным валом.

На РВ возлагается ряд ключевых функций:

  • Привод (прямой или косвенный через промежуточные детали) впускных и выпускных клапанов;
  • Обеспечение синхронной работы ГРМ с другими системами силового агрегата;
  • Обеспечение открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов в соответствии с заданными фазами газораспределения (для впуска и выпуска газов при определенном угле поворота коленчатого вала относительно ВМТ и начала/конца тактов);
  • В некоторых случаях — привод различных механизмов и узлов, в том числе и работающих синхронно с ГРМ (прерывателя-распределителя зажигания, маслонасоса и др.).

Основная роль, которую играет РВ, сводится к управлению работой клапанов ГРМ в соответствии с расчетными фазами газораспределения данного конкретного силового агрегата. Благодаря особой конструкции распредвал обеспечивает открытие и закрытие всех клапанов только в нужные моменты времени, задает углы их перекрытия на определенных тактах, и т.д. Именно благодаря распредвалу обеспечивается нормальная работа мотора на всех режимах. Изношенный, деформированный или поврежденный распределительный вал нарушает функционирование силового агрегата или полностью выводит его из строя, такой вал требует незамедлительной замены. Но прежде, чем покупать новую деталь, следует разобраться в существующих типах РВ, их устройстве и применяемости.

Принцип работы

Работу газораспределительного механизма сложно рассматривать отдельно, в отрыве от рабочего цикла двигателя. Ведь его основная задача – это вовремя открыть и закрыть клапана на определенный промежуток времени. Соответственно на такте впуска открываются впускные, а на такте выпуска – выпускные. То есть фактически механизм должен реализовывать рассчитанные фазы газораспределения.

Читайте так же:
Какой срок службы батареи электромобиля?

Технически это происходит следующим образом:

  1. Коленчатый вал передает крутящий момент посредством привода на распределительный.
  2. Кулачок на распределительном валу нажимает на толкатель или коромысло.
  3. Клапан перемещается внутрь камеры сгорания, открывая доступ свежему заряду или отработавшим газам.
  4. После того как кулачок проходит активную фазу воздействия, клапан возвращается на место под действием пружины.

Стоит также отметить, что за полный рабочий цикл распредвал совершает 2 оборота, попеременно открывая клапана в каждом цилиндре, в зависимости от порядка их работы. То есть, например, при схеме работы 1-3-4-2 в один и тот же момент времени в первом цилиндре будут открыты впускные клапаны, а в четвертом выпускные. Во втором и третьем клапаны будут закрыты.

Устройство газораспределительного механизма

Устройство газораспределительного механизма двигателя

  1. распределительного вала ;
  2. толкателей ;
  3. клапанов ;
  4. коромысла ;
  5. штанги ;
  6. привода.

1. Распределительный вал. Вращение распределительного вала приводит к своевременному открытию и закрытию клапанов газораспределительного механизма в зависимости от последовательности работы цилиндров двигателя, учитывая фазы газораспределения газов в механизме. Изготавливают распределительный вал из высокопрочной закаленной стали или чугуна. На валу ГРМ имеются опорные шейки и кулачки. Форма кулачков влияет на рабочие процессы распределения горючей смеси и газов, частоту и время открытия, закрытия клапанов. В торце распределительного вала ГРМ крепится звездочка (на которую устанавливается цепь) или шкив привода вала (на которую одевается ремень). Вал устанавливается в корпусе на подшипниках. В целях предотвращения осевых смещений распределительный вал имеет упорный фланец.

2. Толкатели. Толкатели – это детали газораспределительного механизма, которые служат для передачи усилий от кулачков распределительного вала к штангам коромысел. Толкатели изготавливают из высокопрочной стали или чугуна.

Виды толкателей: роликовые, цилиндрические, грибовидные.

Движение толкателей происходит в корпусах, закрепленных на блоке цилиндров или по направляющим.

3. Клапаны. Клапаны служат для подачи горючей смеси в цилиндры двигателя и вывода отработанных газов. Различают впускные и выпускные клапаны. Впускные служат для впуска горючей смеси, а выпускные клапаны служат для выпуска отработавших газов.

Конструкция клапана. Клапан состоит из стержня и головки. НА клапанной головке имеется кромка под 45 градусов для лучшего прилегания клапана. Впускной клапан отличается от выпускного диаметром. Выпускной клапан значительно больше по диаметру, чем впускной, так как объем отработавших газов превышает объем подающейся горючей смеси. Клапаны ГРМ установлены в головке блока цилиндров. Место их соединения называется седлом и имеет конусную форму. Для герметизации цилиндра предназначен клапанный механизм. Для улучшения герметизации цилиндра проводят процесс под названием притирка клапанов.

Впускные клапаны изготавливают из стали с хромистым покрытием, а выпускные клапаны из жаропрочной стали. Седла клапанов изготавливают из жаропрочного чугуна.

Движение стержней клапанов осуществляется по направляющим втулкам, которые изготавливаются из чугуна или стали. Направляющие соединены с головкой блока цилиндров . Клапаны оснащены внутренней и наружной пружинами. Пружины же крепятся с помощью тарелок, сухарей и шайб.

Читайте так же:
Где находится датчик масла Калина?

Открытие клапанов осуществляется через усилие, которое передается от распределительного вала на клапан.

Газораспределительный механизм современных двигателей устроен таким образом, что на каждый цилиндр двигателя имеется по два клапана впуска и два клапана выпуска. Для снятия клапанов используют рассухариватели клапанов.

4. Штанги

Штанги служат для передачи усилия от толкателей к коромыслам. Штанги толкателей могут иметь форму полых цилиндрических стержней со стальными наконечниками.

Штанги изготавливают из износостойкого алюминиевого сплава, крепятся с одной стороны к коромыслу, а с другой – к толкателю.

5. Коромысло

Коромысло служит для передачи усилия от штанги к клапанам. Коромысло выполнено в виде рычага с двумя плечами, который крепится на оси. При этом одно плечо длиннее, чем другое (возле штанги).

Коромысла изготавливают из прочной стали. Устанавливают коромысло на оси, которая крепится к головке цилиндров, на специальных втулках. Втулки предназначены для уменьшения трения между осью и коромыслом.

6. Привод распределительного вала

Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала при помощи привода, который может быть, как мы говорили цепной, шестеренчатый, ременной.

Скорость вращения распределительного вала в 2 раза меньше, чем скорость вращения коленчатого вала, что обеспечивается передаточным числом звездочки, либо размером шкива.

Таким образом, за два вращения коленчатого вала, распределительный вал совершит только одно вращение, что необходимо для осуществления одного рабочего цикла.

Часто встречается в обиходе автомобилистов такой термин, как тепловой зазор.

Зачем нужен датчик распредвала

depositphotos

Расположение данного датчика будет зависеть от конструктивных особенностей конкретного автомобиля. Основная задача датчика распредвала – определение положения ГРМ по отношению к коленчатому валу.

В зависимости от того, какие сигналы получает ЭБУ двигателя от датчика, в автоматическом режиме идет корректировка впрыска топлива и зажигания. Если этот датчик выходит из строя, то на бензиновых двигателях становится просто невозможно завести мотор. С дизельными моторами ситуация похожая, просто запуск двигателя тут сильно затруднен.

Датчик распредвала работает по принципу Холла – магнитное поле в приборе изменяется при замыкании магнитного зазора специальным зубцом, который находится на валу или задающем диске. Таким образом, частота импульсов будет напрямую зависеть от темпа вращения распредвала и исходя из этого ЭБУ будет соответствующим образом подстраивать работу двигателя.

Распредвал

Работа ремня грм связана прежде всего с распредвалом. Цепь или ремень надевается на колесо распредвала, и приводится в действие маховиком коленвала. Специальные ролики или «башмаки» предназначены для натяжения ремня (цепи).

Распределительный вал

Как правило, в системе современных авто применяется схема: два ремня или ремень+цепь. Основной ремень или цепь отвечают за привод в действие механизма грм, а второй – решает дополнительные задачи.

Получается, что ремено-цепная передача приводит в действие распредвал. Последний являет собой ось с выточенными элементами. В процессе вращения распредвал, а вернее его выточенные элементы (кулачки), своевременно оказывают действие на клапаны моторы или другими словами, способствуют их открытию или закрытию. Понятно, что когда моторные клапаны открываются/закрываются, идет приток воздуха или выходят отработанные газы. Таким образом, ремень грм и распредвал управляют процессом газообмена в самом главном узле машины – его двигателе.

Читайте так же:
Как можно вернуть права раньше срока?

Из-за того чтобы уменьшить нагрузки инерционного свойства и увеличить жесткость грм, распредвал устанавливают как можно ближе к клапанам. Именно по этой причине расположение распредвала на современных автодвигателях находится в ГБЦ сверху.

Полезно будет также знать, что в грм может использоваться не один, а два распредвала. Если вал один, схема грм подразумевает единое обслуживание впускных/выпускных клапанов. Если валов два, то один обслуживает впуск, другой – выпуск.

Два распредвала

Как и было сказано выше, ремень грм является связующим звеном, расположенным на пути коленвал-распредвал. Благодаря ременной передаче обеспечивается воздействие на распредвал. В действие приводится все маховиком коленвала. Так вот, для лучшего понимания роли и значения ремня, полезно будет знать, что в 4-тактном двигателе передача также снижает скорость вращения. Другими словами, коленвал вращается с определенной скоростью, а ремень обеспечивает передачу вращения со скоростью в два раза меньше.

Система изменения фаз газораспределения — предназначение, виды систем и принцип работы

Общепринятое название системы изменения фаз газораспределения — Variable Valve Timing.

Зачем она нужна

С ее помощью регулируют параметры работы газораспределительного механизма для различных режимов работы двигателя. Это повышает крутящий момент и мощность двигателя, экономит топливо и снижает вредные выбросы.

Необходимо регулировать следующие параметры газораспределительного механизма:

  • момент открытия и закрытия клапанов;
  • продолжительность их открытия:
  • высоту подъема клапанов.

Совокупность этих параметров составляет фазы газораспределения, выраженные в продолжительности тактов впуска и выпуска, которая характеризуется углом поворота коленвала относительно «мертвой» точки. На фазу газораспределения влияет форма кулачка распределительного вала, который воздействует на клапан.

Величину фаз необходимо регулировать для разных режимов работы двигателя. При низких оборотах они должны быть минимальными («узкие» фазы). Наоборот, при высоких оборотах двигателя фазы газораспределения — максимально широкие, но при этом они должны полностью перекрывать такты впуска и выпуска (естественная рециркуляция отработавших газов).

Но кулачок распредвала имеет форму, которая одновременно не может обеспечивать максимальные параметры узких и широких фаз газораспределения. Поэтому на практике сделана форма кулачка, обеспечивающая компромисс между большой мощностью на высоких оборотах и большим крутящим моментом на малых оборотах коленчатого вала. Именно для оптимального разрешения этого противоречия и создана система изменения фаз газораспределения.

Различают несколько способов изменяемых фаз, которые зависят от регулируемых параметров газораспределительного механизма. Они характеризуются:

  • поворотом распределительного вала;
  • применением кулачков с разными профилями:
  • изменением высоты подъема клапанов.

Среди систем изменения фаз газораспределения наибольшее распространение получили системы, в которых используется поворот распределительного вала. Наиболее известны следующие:

  1. VANOS (Double VANOS) фирмы BMW;
  2. VTC, Variable Timing Control от Honda;
  3. VVT-i (Dual VVT-i), Variable Valve Timing with intelligence компании Toyota;
  4. CVVT, Continuous Variable Valve Timing, установленных на автомобилях General Motors; Volvo, Hyundai и Kia;
  5. VVT, Variable Valve Timing фирмы Volkswagen;
  6. VCP, Variable Cam Phases, применяемых на автомобилях Renault.
Читайте так же:
Где находится щуп на акпп форд Мондео 4?

Все эти системы работают по принципу, основанному на повороте распредвала по ходу вращения. Этим достигается открытие клапанов раньше их исходного положения.

Газораспределительные системы данного типа имеют общую систему управления и гидроуправляемую муфту (фазовращатель).

система изменения фаз газораспределения

Система автоматического изменения фаз газораспределения:
1 — датчик Холла впускного распределительного вала; 2 — гидроуправляемая муфта впускного вала (фазовращатель); 3 — впускной распределительный вал; 4 — датчик Холла выпускного распределительного вала; 5 — гидроуправляемая муфта выпускного вала (фазовращатель); 6 — выпускной распределительный вал; 7 — электрогидравлический распределитель впускного вала (электромагнитный клапан); 8 — электрогидравлический распределитель выпускного вала (электромагнитный клапан); 9 — блок управления двигателем; 10 — сигнал от датчика температуры охлаждающей жидкости; 11 — сигнал расходомера воздуха; 12 — сигнал датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя; 13 — масляный насос.

Гидроуправляемая муфта

Эта муфта используется для поворота распределительного вала и состоит из ротора и корпуса, которым является шкив привода распредвала. Полости между корпусом и ротором заполнены моторным маслом, которое обеспечивает свободное вращение ротора относительно корпуса и, соответственно, поворот распределительного вала на необходимый угол.

Почти во всех видах газораспределительных систем гидроуправляемую муфту устанавливают на распределительном вале впускных клапанов. Чтобы расширить параметры регулирования, на некоторых конструкциях муфты устанавливают на впускном и выпускном распределительных валах.

Система управления

Для автоматического регулирования работы гидроуправляемой муфты используются система управления. Она состоят из электронного блока управления, входных датчиков и исполнительного устройства. Для работы системы управления применяют датчики Холла, которые оценивают положение распределительных валов. Также используются другие датчики, которые измеряют:

  • частоту вращения коленчатого вала;
  • расход воздуха;
  • температуру жидкости охлаждения.

Датчики передают сигналы на блок управления, который управляет исполнительным устройством – электрогидравлическим распределителем в виде электромагнитного клапана. Его задача – обеспечить подвод моторного масла к гидроуправляемой муфте и отводить его от муфты в соответствии с режимом работы двигателя.

Применяются следующие режимы работы системы изменения фаз газораспределения:

  • холостой ход (при минимальных оборотах коленчатого вала);
  • максимальная мощность;
  • максимальный крутящий момент.

В другой разновидности систем изменения фаз газораспределения применяются кулачки различной формы. За счет этого продолжительность открытия и высота подъема клапанов изменяются ступенчато. Отмечают следующие известные системы этого типа:

  1. VVTL-i, Variable Valve Timing and Lift with intelligence компании Toyota;
  2. VTEC, Variable Valve Timing and Lift Electronic Control фирмы Honda;
  3. Valvelift System от Audi;
  4. MIVEC, Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control компании Mitsubishi.
Читайте так же:
Можно ли получить банковскую карту за другого человека?

Исключая Valvelift System, эти системы, в основном, схожи по конструкции и принципу действия.

Принцип работы рассмотрим на примере системы VTEC

VTEC система

Принцип работы системы VTEC:
А — режим низких оборотов двигателя; Б — переход с одного режима на другой; В — режим высоких оборотов двигателя.
1 — блокирующий механизм (стопорный штифт); 2 — малые кулачки (кулачки низких оборотов); 3 — впускной клапан; 4 — коромысло (рокер) первого впускного клапана; 5 — промежуточное коромысло; 6 — коромысло второго впускного клапана; 7 — большой кулачок (кулачок высоких оборотов).

На ее распределительном валу находятся один большой и два малых кулачка, которые соединяются с двумя впускными клапанами через коромысла (рокеры), а большой кулачок перемещает свободное коромысло.

При помощи блокирующего механизма, имеющего гидравлический привод, система управления обеспечивает переключение режимов. Впускные клапана при малых оборотах двигателя работают от малых кулачков. В этом режиме фазы газораспределения имеют малую продолжительность. При увеличении оборотов срабатывает блокирующий механизм. Стопорный штифт соединяет коромысла большого и малых кулачков в одно целое, и на впускные клапана усилие начинает передаваться от большого кулачка.

В другой модификации системы VTEC работают три режима регулирования. При малых оборотах двигателя работает один малый кулачок, при средних оборотах – два (открытие 2-х впускных клапанов), при высоких оборотах работает большой кулачок.

Современные системы способны поворачивать распределительные валы впускных и выпускных клапанов на разный угол. У Honda это I-VTEC, у Toyota — VVTL-i (приставка «i» от слова intelligent – «умный»). Этот вариант значительно расширяет параметры регулирования двигателя.

Система Valvetronic

Конструктивно наиболее совершенной разновидностью систем изменения фаз газораспределения считается система, в которой регулируется высота подъема клапанов. Она позволяет почти на всех режимах работы двигателя отказаться от дроссельной заслонки.

Пионером в этом направлении стала компания BMW со своей системой Valvetronic.

Valvetronic система

Система Valvetronic:
1 — сервопривод (электродвигатель); 2 — червячный вал; 3 — возвратная пружина; 4 — кулисный блок; 5 — впускной распределительный вал; 6 — наклонная часть промежуточного рычага; 7 — гидрокомпенсатор впускного клапана; 8 — червячное колесо; 9 — эксцентриковый вал; 10 — промежуточный рычаг; 11 — коромысло впускного клапана; 12 — выпускной распределительный вал; 13 — гидрокомпенсатор выпускного клапана; 14 — коромысло выпускного клапана; 15 — выпускной клапан; 16 — впускной клапан.

В ней высота подъема клапанов изменяется за счет схемы, в которой к связке (кулачок – коромысло – клапан) добавлены эксцентриковый вал и промежуточный рычаг. Она устанавливается только на впускные клапана.

Видео:

В настоящее время плюсы подобной системы очевидны для многих. Одни наслаждаются мощным мотором, работа которого сбалансирована на разных режимах, другие могут экономить на топливе, третьи видят преимущества в сохранении природы, так как такие системы значительно снижают выброс вредных веществ.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector