Всё про распредвал двигателя

Устройство распределительного вала (или распредвала, как его чаще всего называют) меняется по форме, но остается неизменным по своей сути. Независимо от того, какие модификации с ним происходят, распредвал остается неизменной деталью двигателей внутреннего сгорания.

Функции распредвала

В ДВС распредвал отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, то есть за газораспределение непосредственно в камере сгорания двигателя. От особенностей конструкции мотора и самого распредвала, а также корректной настройки ГРМ, зависит эффективность работы двигателя: мощность, динамика, КПД. Эволюция двигателей влечет за собой и некоторые изменения в форме и функциях распредвала: создаются системы, подстраивающие газораспределение под частоту оборотов, устанавливаются валы на впуск и выпуск по отдельности, и, конечно, меняются материалы и способы обработки металлов.

Конструкция распредвала

В большинстве случаев распредвал вытачивается из цельного металлического цилиндра, и только некоторые производители устанавливают накладки с кулачками на ось, делая не цельную, а сборную конструкцию (например, распредвал на Audi Valvelift System (AVS), на котором кулачки перемещаются на оси распредвала). Но пока в большинстве автомобилей используются цельнолитые конструкции распредвалов, изготовленные из чугуна или износостойких слоев стали. Дополнительную твердость готовые валы получают в результате закалки: азотирования, лазерной обработки, отбеливания и т.д.

Основными конструктивными элементами распредвала являются кулачки, которые открывают клапаны напрямую или через толкатели. Опорные элементы (шейки) устанавливаются в подшипники скольжения (вкладыши), на которых распредвал вращается благодаря эффекту масляного клина с минимальным трением.

При вращении вала кулачки в строгой очередности открывают клапаны (как правило, на один клапан – один кулачок, хоть есть и другие варианты конструкции), а закрытие их происходит за счет пружин.

Принцип работы распредвала

Особое внимание конструкторы уделяют форме и размерам кулачков, ведь именно от их параметров зависит, на какую высоту и на какое время откроются клапаны, а значит, насколько эффективно будет подаваться воздух и отводиться выхлопные газы.

Существует закономерность: чем дольше открыт клапан, тем больше воздуха поступает в камеру сгорания, а значит, можно подать больше топлива. С другой стороны, слишком длительное открытие клапана грозит «поцелуем» между ним и поршнем. Это противоречие и пытаются всеми силами решить инженеры.

Для спортивных двигателей разработаны особые распредвалы, с измененной геометрией кулачка, на более длительный срок открывающей клапан. Такая конструкция позволяет мотору развивать максимальную мощность, что и требуется для автогонок. Однако при этом на порядок вырастает потребление топлива даже на холостом ходу, что совершенно не подходит для повседневного вождения.

Сравнение профиля кулачков обычного (слева)
и спортивного (справа) распредвалов

Скорость вращения распределительного вала в два раза меньше, чем у коленвала: за один полный такт двигателя коленвал делает два полных оборота, но каждый из клапанов должен открыться только один раз (на такте сжатия и рабочем такте оба клапана закрыты). Для синхронизации скорости вращения коленвала и ГРМ используется ременная или цепная передача (зубчатый ремень или цепь ГРМ), и самым совершенным на сегодняшний день вариантом является разрезная шестерня, зафиксированная на одном конце распредвала, на которую передается вращение от двигателя. Конструкция шестерни для ремня и цепи отличается.

Разрезная шестерня для цепного (слева)
и ременного (справа) привода

Тонкости конструкции

От высоты и профиля кулачков зависит глубина и продолжительность открывания клапана.

На рисунке видно, что кулачок С больше по высоте, чем остальные, D имеет более тонкую ось и за счет этого опускает клапан ниже, а Е дольше всех продержит клапан в открытом положении (только теоретически, на практике такой профиль кулачков не используется).

На распредвалах, независимо, установлен он один на впуск и выпуск, или на разные клапаны ставятся отдельные валы, предусмотрена так называемая фаза перекрытия: момент, когда выпускной клапан еще не закрылся, а впускной уже открывается. Конструкторы называют это продувкой: поток отработанных газов, выходя, создает дополнительное разрежение, облегчающее поступление воздуха в камеру сгорания. Чем меньше угол перекрытия (примерно от 15 градусов), тем экономичней мотор и лучше приемистость на низких оборотах. И наоборот, чем дольше оба клапана остаются открытыми одновременно, тем лучше приемистость мотора на высоких оборотах, но теряется экономия топлива и экологические нормы.

Схема построения фаз на распредвале

Типы размещения распредвала в двигателе

В конструкции двигателя может присутствовать один, два или четыре распредвала, в зависимости от компоновки цилиндров и количества клапанов.

При линейном расположении и 2-3 клапанами на цилиндр устанавливается один распредвал, управляющий и впуском, и выпуском (система SOHC).

При 4 клапанах на цилиндр ставится 1 или 2 распредвала (система DOHC – отдельные валы на впуск и выпуск).

Для V-образных или оппозитных двигателей распредвал устанавливается на каждый из блоков цилиндров отдельно (один общий на ряд или по два на ряд), либо один общий распредвал на все цилиндры (ставится по центру, в развале двигателя). Конструкторы предпочитают разделять впускные и выпускные валы, чтобы уменьшить нагрузку на них и сложность конструкции.

Как правило, впускной и выпускной распредвал почти не отличаются: одинаковая длина и диаметр вала, одинаковая высота и профиль кулачков. Разница может заключаться в конструкции крайних опорных шеек и приводных шкивов.

На один из распредвалов устанавливается датчик положения, для которого выделяется отдельное посадочное место.

Расположение распредвала относительно клапанов может различаться в разных конструкциях двигателей. В старых или маломощных моторах вал устанавливают сбоку от клапанов, соединяя их с кулачками через рокеры (Т-образные коромысла) и штанги. Такая система называется боковым или нижним расположением распредвала «Cam-in-Block». Их преимущество в более простой системе смазки (зачастую распредвал устанавливается прямо в картере), а недостаток – в сложной доступности для замены.

Моторы более поздних конструкций делались в распредвалами непосредственно над клапанами, что облегчает обслуживание и ремонт. Такое расположение, когда кулачки вала давят непосредственно на толкатели, называют верхним или «Cam-in-Head». Смазывать верхний распредвал несколько сложней: система подачи масла должна работать бесперебойно, в том числе это касается масляных каналов и отверстий в самом распредвале.

Немного о моторном масле

Долгая и бесперебойная работа ГРМ, и в том числе распредвала, напрямую зависит от качества смазки. Подача масла на подшипники скольжения (постели и вкладыши распредвала), а также на поверхность кулачков, должна быть бесперебойной. Отверстия внутри распредвала, предназначенные для подачи смазки к парам трения, достаточно тонкие и рассчитаны на моторное масло определенной вязкости и качества. Несвоевременная замена или неправильный подбор масла приводят к засорению каналов, после чего трение распредвала происходит не по слою жидкости (гидродинамическое планирование), а по поверхности металл-металл. Итог этого процесса печален, но предсказуем: быстрый износ кулачков (иногда до состояния идеальной окружности) и толкателей, а также шеек и вкладышей приводит к сбоям в работе двигателя. От чрезмерного трения распредвал может сломаться, а это уже чревато не только его заменой, но и капремонтом двигателя. Особенность конструкции распредвала в том, что даже минимальная выработка приводит к его вибрации и окончательному выходу из строя. В большинстве случаев основной причиной ремонта распредвалов является именно некачественное масло, несвоевременная его замена или неподходящая вязкость. При нормальном ТО ресурс распредвала будет столь же долгим, как и ресурс самого двигателя.

Другие причины неисправности распредвала

Помимо масляного голодания, причинами поломок может стать перегрев, от которого металл «ведет», естественный износ (рано или поздно всё изнашивается, как ни старайся), поломки смежных деталей (шкив, цепь или ремень ГРМ), а также изначально низкое качество распредвала (плохой металл, неточное изготовление). Признаки можно определить визуально или даже на слух: характерным симптомом неисправности именно распредвала будет стук при запуске холодного двигателя (в начале проблемы стук пропадает, когда мотор прогреется, а с ухудшением ситуации двигатель будет стучать постоянно).

Выработка и задиры на шейках, подшипниках, сальниках или кулачках – однозначный сигнал к замене детали.

Некачественный распредвал может искривиться (деформация, как правило, определяется не визуально, а только на специальном оборудовании) из-за прогиба опорных шеек. Для легковых автомобилей допустимая степень искривления распредвала составляет 0,05 мм, если больше – усиливается вибрация, выходят из строя смежные узлы двигателя.

При неправильной установке вала, а также некорректной сборке двигателя (недотянуты крепежные болты ГБЦ, распредвала, шкивов и шестерен) появляется вибрация во время работы. Вал срывает крепеж, после чего двигатель в большинстве случаев отправляется на капремонт. На самом распредвале могут появиться трещины, а пазы под штифты разбиваются под нагрузкой.

Ремонт распредвала проводить нецелесообразно: никакая шлифовка или напыление не вернет его первоначальных свойств. В случае выхода из строя деталь просто заменяют на новую, попутно устанавливая новые крепежные болты и проверяя цепь или ремень ГРМ.

Что будет дальше? Эволюция ГРМ

Технологии не стоят на месте, и сегодня можно уже говорить о том, как изменится работа газораспределительного механизма и в частности распредвала. Основные направления работы конструкторов – повышение экономичности двигателей, уменьшение вредных выбросов и увеличение отдачи мощности как на высоких, так и на низких оборотах. Для этой цели разработано несколько концептов, в которых либо используется измененный распредвал, либо не используется вообще.

Условно можно выделить несколько основных направлений работы:

• изменения в работе распредвала: установка дополнительных кулачков, проворот распредвала для увеличения угла перекрытия и т.д.;
• использование других систем управления открытием клапанов: электронное управление, магнитные или пневматические толкатели;
• двигатели без клапанного механизма.

Концерн Honda предложил несколько вариантов улучшения распредвала. Например, это система DOHC i-VTEC, в которой подъемом клапанов управляют кулачки с низким профилем (на малых оборотах) или с высоким профилем (на режиме 5800 об/мин).

Очень похожий принцип использован в моторах Mitsubishi Pajero IV – система газораспределения MIVEC, управляющая высотой и продолжительностью открытия клапанов.

Второй вариант управления впуском – система VTEC-E от Honda, при которой на малых оборотах открывается только один впускной клапан, а на больших – оба. Это удалось реализовать с помощью системы VTC, при которой распредвал проворачивается относительно своей нулевой точки под давлением масла.

Похожий способ управления впуском создал и концерн Volkswagen: блок с кулачками крепится на валу с помощью шлицевого соединения, и под действием управляющего механизма может смещаться относительно продольной оси. Таким образом, над клапанами располагаются кулачки либо с низким, либо с высоким профилем, в зависимости от режима работы двигателя.

Разработка Volkswagen открывает широкие возможности: с помощью такого подхода можно управлять системой газораспределения в большом диапазоне, в том числе подключать или отключать цилиндры при необходимости.

Другой вариант предложила шведская компания Koenigsegg: управлять работой клапанов с помощью пневматических механизмов, а не распредвала, что в теории может дать прибавку мощности до 30% и увеличение крутящего момента до 20 тыс. об/мин. В 2015 году компания представила и реализацию этого принципа: автомобиль Regera с гибридным двигателем мощностью 1500 л.с. Насколько успешной будет эта разработка, покажет только время.

Двигатели без клапанов – тоже возможно! Это доказали в компании EcoMotors, которую возглавляет Петер Хофбауэр, бывший моторист концерна Volkswagen. В компании разработан двухцилиндровый оппозитный двигатель, превосходящий по своей мощности и экономичности современные турбодизели. Экспериментальный образец двигателя развивает мощность 325 л.с., а крутящий момент при 2100 об/мин составляет 900 Нм. Легкий, компактный и мощный мотор пока не запущен в серийное производство и находится в стадии доработки.

Несмотря на постоянно появляющиеся идеи и новинки, самым распространенным механизмом газораспределения остается старый-добрый распредвал, который может меняться по форме, но остается неизменным по сути.

О том, как выбрать новый распредвал и на что обращать внимание при выборе, читайте наш «Гид покупателя».

Дефектовка распределительного вала

27.10.2014 /
25.04.2018

  •  

35876 /
16181

Среди деталей двигателя именно распределительный вал Имеет кулачки, которые при вращении вала взаимодействуют с толкателями и обеспечивают выполнение машиной (двигателем) операций (процессов) по заданному циклу. является своеобразным «диспетчером» – он отвечает за порядок и продолжительность открывания клапанов. Если распредвал окажется сильно изношенным, двигатель не будет развивать полную мощность. А выход распредвала из строя, как правило, приводит к дорогому ремонту, вплоть до замены головки блока, клапанов и даже ремонта блока цилиндров. Грамотная дефектовка распределительного вала сбережёт немало времени и сил при ремонте.

Дефект 1. Сильный износ, задиры и царапины на поверхностях опорных шеек распределительного вала.

Причины:

• Работа двигателя с недостаточным давлением в системе смазки.
• Работа двигателя с недостаточным уровнем масла в картере.
• Работа двигателя на некачественном масле.
• Сильный перегрев, приводящий к разжижению масла.
• Попадание в масло топлива (бензина или дизтоплива), приводящее к разжижению масла.
• Работа двигателя с засоренным масляным фильтром.
• Работа двигателя на грязном масле.
• Большой пробег двигателя.

Действия:

• Капитальный ремонт двигателя. Замена распределительного вала. В некоторых случаях — шлифовка шеек распределительного вала в ремонтный размер и установка утолщённых (ремонтного размера) вкладышей или втулок. Проверка посадочных мест под распределительный вал в головке блока цилиндров или в блоке цилиндров. В некоторых случаях — ремонт посадочных мест под распредвал. Проверка системы смазки, масляного насоса и при необходимости ремонт или замена масляного насоса. Чистка, промывка и продувка масляных каналов блока цилиндров и головки блока. Применение моторного масла надлежащего качества и регулярная, в предписанные производителем сроки, замена моторного масла и фильтра. Проверка системы охлаждения и при необходимости её ремонт. Проверка и при необходимости ремонт системы питания.

Дефект 2. Сильный износ и задиры на рабочих поверхностях кулачков распределительного вала.

Фото и видео

Износ кулачков распределительного вала

Проверка геометрии кулачкового профиля распредвала

Восстановление распредвала

01:4616.12.2016

Износ распредвала — как определить визуально?

На глаз износ кулачков распредвала можно определить по величине фаски, которая осталась на конце кулачка.

02:1111.04.2018

Хронический износ распредвала на Hyundai Tucson I 2.0d D4EA

Причины:

• Работа двигателя с недостаточным давлением в системе смазки.
• Работа двигателя с недостаточным уровнем масла в картере.
• Работа двигателя на некачественном масле.
• Сильный перегрев, приводящий к разжижению масла.
• Попадание в масло топлива (бензина или дизтоплива), приводящее к разжижению масла.
• Работа двигателя с засорённым масляным фильтром.
• Работа двигателя на грязном масле.
• Большой пробег двигателя.
• Неотрегулированный зазор в клапанном механизме.
• Дефекты гидрокомпенсаторов.
• Дефекты и повреждения деталей привода клапанов (толкателей, штанг, коромысел).
• Неверно установленные фазы газораспределения.

Действия:

• Замена распределительного вала. Проверка, регулировка и при необходимости ремонт клапанного механизма. Замена гидрокомпенсаторов. Проверка системы смазки, масляного насоса и при необходимости ремонт или замена масляного насоса. Чистка, промывка и продувка масляных каналов блока цилиндров и головки блока. Применение моторного масла надлежащего качества и регулярная, в предписанные производителем сроки, замена моторного масла и фильтра. Проверка системы охлаждения и при необходимости её ремонт. Проверка и при необходимости ремонт системы питания.

Дефект 3. Прогиб распределительного вала.

Во всех вышеизложенных случаях обязательно проверяйте изгиб распределительного вала. Распределительный вал укладывается на призмы, установленные на металлической плите. С помощью стрелочного индикатора, установленного на стойке, проверяем прогиб опорных шеек, вращая распред вал рукой. Изгиб не должен превышать: для легковых моторов 0,05 мм; для грузовых моторов 0,1 мм. При большем прогибе распредвал подлежит замене!

02:2329.09.2017

Причина исчезновения компрессии — кривой распредвал. Fiat Fiorino III 1.3d

Дефект 4. Трещины распредвала.

Причины:

• Попадание в цилиндр посторонних предметов.
• Разрушение ремня или цепи привода газораспределительного механизма.
• Неверно установленные фазы газораспределения.

Действия:

• При наличии трещин распределительный вал ремонту не подлежит! Замена распредвала.

Примечание: Как правило, в результате описанных причин происходит соударение поршней и клапанов. Через детали привода клапанов энергия ударов передается распредвалу, что может привести к образованию трещин. В большинстве случаев трещины приводят к поломке распредвала прямо во время работы двигателя.

Дефект 5. Выработка и царапины на поверхности под сальники распределительного вала.

Причины:

• Длительная работа двигателя.
• Попадание посторонних частиц в моторное масло.
• Неаккуратное обращение с распредвалом при замене сальников на двигателе.

Действия:

• При наличии незначительных царапин возможна шлифовка поверхностей под сальники. При наличии незначительной выработки устанавливаются новые сальники с небольшим осевым смещением. В противном случае — замена распредвала.

Дефект 6. Разрушение шпоночных пазов и посадочных мест под установочные штифты, а также под шкивы или шестерни привода распредвала.

Причины:

• Неправильная затяжка болтов, крепящих шкивы или шестерни.
• Биение шкивов или шестерён.
• Последствия аварии, при которой произошла деформация моторного отсека.

Действия:

• Замена распредвала.

Дефект 7. Разрушение резьбы в крепёжных отверстиях.

Причины:

• Неправильная затяжка крепёжных болтов.

Действия:

• Замена распредвала.

Распределительный вал — обучение энергетике

Обучение энергетике

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1. Вращающийся кулачок. ^[1]

Распределительный вал представляет собой стержень, который вращается и скользит по механизму для преобразования вращательного движения в поступательное. Это изменение движения достигается за счет того, что распределительный вал перемещается все дальше и ближе от оси вращения по мере того, как механизм толкает распределительный вал. ^[2] Эти движущиеся части вала представляют собой кулачки. Пройденное линейное расстояние называется «броском», и его можно увидеть на рисунке 1.

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

Рис. 2. Схема 4-тактного двигателя внутреннего сгорания. Кулачки вверху рисунка 2, обратите внимание, как они превращают свое вращательное движение в линейное движение клапанов. ^[4]

Работа 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. рис. 2). Головка закрывает форсунку, которая обеспечивает впуск топлива или выпускной поток и требует линейного движения. ^[5] Кулачок, в его простейшем определении, представляет собой механическое звено, которое преобразует вращательное движение в поступательное или наоборот. ^[2] Кулачки на распределительном валу достигают этого смещения за счет вращения радиальной схемы и толкателя, который перемещается перпендикулярно оси вращения. Рисунок кулачка на распределительном валу некруглый с одним кулачком. Толкатель соответствует смещению кулачка при его вращении. Затем это смещение передается штоку клапана, позволяя головке подниматься, когда выступы кулачка проходят через толкатель. ^[5]

Поскольку автомобильный двигатель имеет несколько поршней, таких как поршень на рис. 2, одного кулачка недостаточно для всех этих поршней. Необходимо использовать весь стержень, покрытый кулачками. Это распределительный вал, показанный на рис. 3. Обратите внимание, что точное расположение кулачков вдоль вала обеспечивает точную синхронизацию открытия и закрытия соответствующих клапанов. Это точное время необходимо, поскольку двигатель автомобиля работает на тысячах оборотов в минуту. ^[3] Обеспечение правильного газораспределения в двигателе автомобиля — один из самых простых способов сэкономить деньги и энергию.

Рис. 3. Распределительный вал рядного четырехцилиндрового двигателя. Обратите внимание, как каждый набор из четырех кулачков разделен, что делает это для 16-клапанного двигателя. ^[6]

Для дальнейшего чтения

• Кулачок
• Поршневой двигатель
• Двигатель внутреннего сгорания
• Энергия вращения
• Бензиновый двигатель
• Или просмотрите случайную страницу

Ссылки

1. ↑ MsC Technology. (2011). Эксцентриковый кулачок [Онлайн]. Доступно: http://msc-technology.wikispaces.com/Mechanical+Design#Cams
2. ↑ ^{2.0 2.1} MsC Technology. (2011). Механический дизайн [Онлайн]. Доступно на http://msc-technology.wikispaces.com/Mechanical+Design#Cams
3. ↑ ^{3.0 3.1} Основы двигателя. (2009). Общие сведения о распределительных валах [онлайн]. Доступно: http://www.enginebasics.com/Engine%20Basics%20Root%20Folder/Basic%20Camshaft%20Understanding.html
4. ↑ Зефирис. (2010). 4-тактный двигатель [Онлайн]. Доступно: http://en.wikipedia.org/wiki/Internal_combustion_engine#mediaviewer/File:4StrokeEngine_Ortho_3D_Small.gif
5. ↑ ^{5.0 5.1} Д. Фюллер. (2014). Часто задаваемые вопросы о распределительном валу: что такое разделение лепестков? Что такое осевые линии впуска и выпуска? (и многое другое) [онлайн]. Доступно: http://www.onallcylinders.com/2014/02/07/camshaft-faqs-lobe-separation-intake-exhaust-centerlines/
6. ↑ Д. Фуллер. (2014). Распределительный вал [Онлайн]. Доступно: http://www.onallcylinders.com/2014/02/07/camshaft-faqs-lobe-separation-intake-exhaust-centerlines/

Принцип работы распределительных валов

| Практическое руководство – Двигатель и трансмиссия

События, связанные с распределительным валом и синхронизацией клапанов, на первый взгляд, несомненно, могут показаться кучей обезьяньих движений. Тем не менее, есть мотив и безумие в том, как проектируются распределительные валы и, в частности, в том, как компании, производящие распределительные валы, проектируют и проектируют их. Затем вы, как энтузиаст, должны решить, как правильно выбрать камеру для вашего приложения.

Распределительный вал представляет собой вал с рядом эксцентриков (кулачков) вдоль его центральной линии в различных положениях, предназначенных для открытия впускных и выпускных клапанов во времени с синхронизацией коленчатого вала и поршня. Есть пружины, которые закрывают клапаны. Старые двигатели с распределителями также будут иметь приводную шестерню распределителя/масляного насоса вдоль распределительного вала на одном или другом конце. Когда распределительный вал открывает клапаны и как долго синхронизация поршня определяет, как будет вести себя двигатель и какую мощность он будет производить. Ничто так не влияет на поведение двигателя, как профиль распределительного вала и синхронизация.

Распределительный и коленчатый валы, проходящие параллельно по центру блока цилиндров, вращаются с разной скоростью. Коленчатый вал вращается ровно в два раза быстрее распределительного вала в четырехтактных двигателях внутреннего сгорания. Четыре цикла: впуск, сжатие, зажигание/мощность и такт выпуска. Для завершения четырех циклов требуется два полных оборота коленчатого вала и один оборот распределительного вала.

На такте впуска с открытым впускным клапаном воздух и топливо всасываются в отверстие цилиндра для сгорания и механического результата тепловой энергии. Когда кривошип поворачивается и поршень начинает свое движение вверх в такт сжатия с обоими закрытыми клапанами, свеча зажигания срабатывает на несколько градусов поворота кривошипа до верхней мертвой точки (ВМТ). К тому времени, когда поршень достигает верхней мертвой точки (ВМТ), в верхней части поршня происходит сгорание и тепловое расширение.

Образовавшийся фронт пламени с ревом проходит через верхнюю часть поршня с высокой скоростью, воздействуя на поршень и камеру сгорания. Тепловая энергия, подаваемая на поршень, воздействует на шатун и шейку коленчатого вала, превращая прямолинейное действие во вращательное движение и мощность. Когда коленчатый вал снова поворачивается, поршень возвращается к ходу вверх, вытесняя горячие выхлопные газы через открытый выпускной клапан.

Действие клапана является прямым результатом действия кулачка на толкатель, толкатель, коромысло и шток клапана. Чтобы понять, что такое распределительный вал, нужно знать всю терминологию.

Базовая окружность: Самая нижняя точка лепестка, когда клапан полностью закрыт.

Рампа: Часть лепестка, где клапан начинает открываться или начинает закрываться. Конструкция рампы определяет, насколько быстро или медленно открывается или закрывается клапан.

Носик: Самая высокая точка лепестка, когда клапан полностью открыт.

Подъем лепестка: Величина подъемной силы, создаваемая самим лепестком.

Подъем клапана: Величина подъема клапана, умноженная на коэффициент коромысла. Если подъем лепестка на кулачке составляет 0,500 дюйма, а передаточное число коромысла составляет 1,6:1, у вас будет подъем клапана на 0,800 дюйма. Соотношение коромысла 1,6:1 означает, что подъемная сила кулисы в 1,6 раза больше, чем у кулисы.

Продолжительность: Это время, в течение которого клапан находится вне седла в градусах поворота коленчатого вала. Рекламируется продолжительность и продолжительность при подъеме на 0,050 дюйма. Существует также продолжительность при подъеме на 0,006 дюйма. У каждого производителя кулачков свой подход к определению продолжительности. Посмотрите на эти цифры для каждой камеры и примите правильное решение.

Центры лепестков: Также известный как разделение кулачков, это взаимосвязь кулачков впускного и выпускного кулачков друг с другом. Другими словами, «расстояние лепестков» — это количество градусов, на которое разнесены пики впускных и выпускных лепестков. Возьмите это число градусов, в которых вершины кулачков разнесены, и разделите его пополам, и вы получите количество градусов коленчатого вала, в которых они разнесены.

Увеличение числа градусов, на которое лепестки отстоят друг от друга, уменьшает перекрытие клапана, а уменьшение числа градусов увеличивает перекрытие клапана. Перекрытие клапанов — это когда оба клапана находятся вне своих седел одновременно между тактами выпуска и впуска. То, что это означает для производительности, зависит от соотношения штоков и времени пребывания поршня в верхней части канала ствола. Вы хотите, чтобы продувка выхлопных газов увеличивала скорость на стороне впуска, где выходящие газы помогают втягивать свежий воздух/топливный заряд. Это также может работать против вас в зависимости от размера камеры и времени, в течение которого впускной клапан открыт.

Асимметричный лепесток: Лепесток с динамикой наклона открытия, отличной от динамики закрытия. Это означает, что клапан открывается с разной скоростью, чем закрывается.

Выбор распределительного вала заключается в понимании множества переменных, происходящих в двигателе. Вы не можете просто зайти в каталог распределительных валов и выбрать шлифовку. Вы должны кое-что знать о двигателе, с которым работаете. Данный профиль распределительного вала будет вести себя по-разному с различными типами архитектуры двигателя.

Итак, как выбрать камеру?

Длинный или короткий стержень? Вы знаете передаточное число тяг двигателя? Что такое степень сжатия? Насколько велики камеры сгорания и какой формы они имеют? Железная голова или алюминий. Что такое поршневой купол или объем тарелки? Какие размеры клапанов? Что у вас есть для индукционной системы? Топливо инжекторное или карбюраторное? Планируется ли установка нагнетателя, турбонаддува или закиси азота? Что такое диаметр отверстия и ход поршня? И самое главное, как вы собираетесь использовать автомобиль большую часть времени?

По мере увеличения оборотов двигателя заполнение цилиндров воздухом/топливом становится все более сложной задачей. Мы решаем эту проблему, увеличивая продолжительность кулачка распределительного вала, то есть, как долго клапан находится вне своего седла. Некоторые кулачковые шлифовальные машины решают эту проблему заполнения цилиндров, открывая выпускной клапан ближе к концу рабочего такта, так что к тому времени, когда кривошип поворачивается до такта выпуска, выпускной клапан полностью открыт. Если учесть эту динамику в перекрытии клапанов, продувка способствует такту впуска воздуха/топлива. События, связанные с увеличением мощности, происходят так быстро на высоких оборотах, что нам приходится думать о следующем энергетическом цикле — намного раньше.

К тому времени, когда поршень приближается к нижней части своего рабочего хода, большая часть тепловой энергии израсходована, и преждевременное открытие выпускного клапана практически не причиняет вреда. Цель состоит в том, чтобы заполнить отверстие цилиндра как можно большим количеством воздушно-топливной смеси, а это означает, что нужно думать заранее о рабочем такте и такте выпуска.

Мы знаем, что клапаны наиболее эффективны, когда они широко открыты. Фактически, наиболее оптимальным сценарием были бы клапаны, открывающиеся мгновенно, а не постепенно. Однако в грубом механическом мире кулачков и толкателей действие клапана не работает таким образом, особенно если вы работаете с уличным кулачком. На самом деле, у двигателей другая работа на улице, чем в гонках.

Гоночные кулачки часто представляют собой другую историю, где агрессивный профиль кулачка обеспечивает быстрое действие мгновенного открытия клапана, особенно с роликовыми кулачками и практически невозможно с плоским толкателем. Если у вас нет щедрого бюджета или приятеля, который является вашим личным кулачковым шлифовщиком, это вряд ли произойдет. Вы должны довольствоваться тем, что есть на полке, или перейти к индивидуальному помолу.

Агрессивные профили кулачков дадут вам больше мощности. Тем не менее, всегда есть определенные потери с точки зрения долговечности, экономии топлива и снижения выбросов. Вы не можете иметь все это, но вы можете приблизиться. Радикальный кулачок с экстремальным подъемом сильно влияет на клапанный механизм. Это забьет пружины, которые будут страдать от циклической усталости. Стержни клапанов, направляющие и держатели тоже будут подвергаться ударам.

Выбор правильного распределительного вала для вашего проекта по сборке двигателя включает в себя домашнюю работу и общение со знающими людьми, которые могут помочь вам принять правильное решение. Вот почему вам захочется пообщаться с технической поддержкой Crower Cams, когда придет время выбирать распределительный вал и соответствующую систему клапанного механизма. Немногие в отрасли могут предложить вам лучшую техническую поддержку и продукт, чем Crower, потому что Crower занимается этим дольше, чем большая часть отрасли. Опыт Кроуэра всегда был сосредоточен на гонках и на том, что гоночный опыт сделал для уличных выступлений.

Если вы строите ежедневный пригородный автомобиль или круизер выходного дня, вам нужен удобный профиль камеры, с которым вы можете жить. Вам нужен цивилизованный холостой ход, но что-то, что сработает, когда придет время сбросить газ. Вот почему роликовые гидравлические распределительные валы имеют больше смысла, чем плоские толкатели, хотя они и дороже. Роликовый кулачок может предложить вам больший подъем, а также продолжительность без жертв, связанных с кулачком с плоским толкателем.

Несмотря на то, что лошадиным силам всегда уделяется большое внимание, крутящий момент — ваш друг на улице, даже если вы планируете участвовать в гонках на выходных. Крутящий момент — это то, что поможет вам начать. А при полностью открытой дроссельной заслонке крутящий момент переходит к лошадиным силам, когда пришло время включить его. На улице вам нужен широкий диапазон мощности, который начинается примерно с 2500 об/мин, а максимальный крутящий момент приходится на 3800 об/мин. После этого все зависит от лошадиных сил.

Если вы среднестатистический энтузиаст, вы будете искать готовую шлифовку, которая, скорее всего, будет хорошо работать с вашим двигателем и вашей техникой вождения. Вы можете иметь все камеры в мире. Однако, если у вас стоковые головы и индукция вместе с ограничительной выхлопной системой, вы просто тратите время и деньги. Кэм, головы и индукция должны работать вместе как одна команда. Если у вас есть стандартные головки, впуск и выпуск, вам нужен кулачок крутящего момента, который предлагает вам скорость впуска и крутящий момент на низких оборотах.

Ранее мы упоминали мощность и крутящий момент, и это было важнее. На улице в диапазоне оборотов от низких до средних, где ваш двигатель проводит большую часть своего времени, вам нужен крутящий момент, а не лошадиные силы. Это означает, что вы должны сосредоточиться на крутящем моменте — хрюканье — для чистой мощности при ускорении, где она вам нужна больше всего. Лошадиная сила — это элемент, который происходит на высоких оборотах. А в гонках крутящий момент и мощность приходят одновременно.

Вы не найдете распределительный вал, который обеспечивает все, что вам нужно. Есть уличные камеры и есть гоночные камеры. И есть камеры, которые предлагают некоторую меру кроссовера. Подумайте о том, как вы большую часть времени водите свой классический грузовик, а затем займитесь покупкой камеры, подходящей для вашего стиля вождения.

Функция распределительного вала связана с заполнением цилиндров, созданием мощности и удалением горячих выхлопных газов. Вам нужно много подъемной силы и продолжительности, чтобы заполнить отверстие. Если вы стремитесь к работе на высоких оборотах, вам нужно перекрытие клапанов, когда выходящие выхлопные газы обеспечивают индукцию здорового заряда воздуха / топлива. Форма и размер камеры сгорания влияют на выбор кулачка. Как и размер клапана. Это современная высоковихревая камера в алюминиевой головке Air Flow Research. Но что, если вы работаете со старинной железной головкой? Алюминий быстрее отводит тепло, чем железо. Какая у вас степень сжатия? Вы можете избежать большего сжатия с алюминиевой головкой, чем с железной. Алюминий по сравнению с железом влияет на выбор кулачка. Этот базовый гидравлический распределительный вал с плоским толкателем для малоблочного Ford демонстрирует, что делают распределительные валы. Каждый из этих эксцентриков (лепестков) работает против давления пружины клапана, чтобы открыть впускной и выпускной клапаны, чтобы завершить четырехтактный процесс мощности. Эти кулачки кулачка (черные стрелки) обеспечивают действие клапана на цилиндры 1 и 5 на противоположных рядах цилиндров. Шестерня (красная стрелка) приводит в движение распределитель и масляный насос. Поскольку это железный распределительный вал с плоским толкателем, он оснащен железной ведущей шестерней распределителя. Здесь показаны два основных типа распределительных валов. Слева находится старомодный распределительный вал с плоскими толкателями. Справа более современный роликовый распределительный вал, хотя роликовые кулачки существуют столько же, сколько и плоский толкатель. Роликовый кулачок обеспечивает большую продолжительность, чем вы могли бы получить с распределительным валом с плоским толкателем. Роликовые кулачки предоставляют больше возможностей. Толкатели с плоскими толкателями располагаются с одной стороны кулачка, где кулачок не только перемещает подъемник вертикально, чтобы открыть клапан, но и вращает подъемник, чтобы поддерживать равномерный износ. Кулачки с плоским толкателем требуют более регламентированного процесса обкатки с использованием обычного моторного масла с высоким содержанием цинка. Если позволяет бюджет, выбор распределительного вала должен учитывать снижение трения и эффективность. Вам нужен не только роликовый кулачок, но и роликовые коромысла с точками опоры на игольчатых подшипниках, чтобы уменьшить трение и высвободить мощность. Цельные толкатели обеспечивают долговечность, а трехкомпонентные толкатели никогда не будут такими. Потратьте деньги вперед и спите лучше. Недавний визит в Crower Cams дал нам возможность увидеть производство роликовых толкателей Endura-Max. Кроуэр делает их прямо здесь, в США. Ни один из них не отдан на откуп, так что не беспокойтесь о качестве. Crower производит эти подъемники на своем собственном заводе, начиная с твердой инструментальной стали (крайний слева), которая обрабатывается шаг за шагом, как вы видите здесь слева направо. Каждая деталь представляет собой процесс обработки, ведущий к готовому изделию (крайний справа). Это готовые роликовые гидравлические толкатели Crower, готовые к упаковке и отправке. Когда вы изучите пристальное внимание к деталям, показанное здесь, легко понять, почему Crower поддерживает свою репутацию как среди гонщиков, так и среди энтузиастов уличного движения. Может быть сложно определить разницу между цельными (механическими) толкателями и гидравлическими. Посмотрите на корпус подъемника, и вы увидите его прочную конструкцию без плунжера и стопорных колец. Это сплошные роликовые толкатели. Это роликовые гидравлические подъемники с плавающими плунжерами, которые фиксируются стопорными кольцами. Давление масла подается на подъемник, позволяя плунжеру захватить зазор толкателя и коромысла. Это частично обработанные стальные кулачковые заготовки, ожидающие окончательной шлифовки. Crower шлифует каждый продаваемый распределительный вал старомодным способом руками человека. Crower шлифует все свои распределительные валы на месте так же, как и на протяжении десятилетий. Каждый кулачок тщательно осматривается и проверяется перед отправкой покупателю. Изучите элементы кулачка, и все начнет понимать, что они делают. Это симметричный распределительный вал с равномерным наклоном с обеих сторон, где скорость открытия и закрытия клапана одинакова. Это типичная метка производителя, на которой показан физический состав распределительного вала, включая рекомендуемый зазор клапана, общий подъем на клапане. , и полную временную диаграмму, включая два полных оборота коленчатого вала. Если ваш распределительный вал произведен известным производителем, он должен иметь все это и многое другое. Эта иллюстрация используется для градуировки распределительного вала после его установки в двигатель. Показанная здесь информация включает общий подъем, измеренный на кулачке кулачка, и моменты времени, когда подъемник поднимается на 0,050 дюйма. Вот пример асимметричного и симметричного кулачков. Это типичный механический распределительный вал с плоским толкателем для Ford 289.Высокопроизводительный V-8 с обычной цепью привода ГРМ и звездочкой. Штампованный противовес коленчатого вала предназначен для 289 High Performance V-8 только для того, чтобы учесть дополнительный вес и массу шатуна. Вот распределительный вал с гидравлическими роликами для большого блока Ford FE со связанными роликовыми подъемниками. Большой блок FE имеет установленные на валу коромысла, которые могут быть как регулируемыми (механические толкатели), так и нерегулируемыми (гидравлические толкатели). Нерегулируемые рокеры имеют соотношение 1,73:1, а регулируемые — 1,76:1. У 1,76:1 нет никаких реальных преимуществ, за исключением того, что они регулируются, что является хорошей особенностью по сравнению с попытками использовать толкатели разной длины. Этот роликовый распределительный вал LS явно имеет агрессивную величину подъемной силы и продолжительности, если внимательно изучить кулачки. Поскольку в LS используются современные технологии, вы получаете настоящую роликовую цепь и подшипник Торрингтона для снижения трения. Это то, что вы хотите даже от винтажного чугунного V-8, если позволяет ваш бюджет. Чем меньше трение, тем больше мощность. Похоже, существует непонимание того, как смазывать распределительные валы. Роликовые распределительные валы смазывают кулачки и шейки двигателя в сборе. Кулачки с плоскими толкателями наносят смазку двигателя на шейки и молибденовую смазку (как показано) на выступы и приводную шестерню распределителя для надлежащей обкатки. Молибденовая смазка помогает упрочнить кулачки во время первоначального розжига. Все двигатели должны разогнаться до 2500 об/мин в течение 30 минут во время первого запуска. Возьмите любой распределительный вал с полки, и вы увидите опознавательные знаки, подобные этому, от Erson Cams. У каждого производителя свой подход, однако маркировка должна рассказать вам что-то о технических характеристиках. Некоторые шлифовальные станки маркируют свои распределительные валы электрическим карандашом или ручным штампом. Каждая сборка двигателя и замена кулачка должны включать градуировку для определения спецификаций на карте кулачка ( белая стрелка). Редко камера соответствует букве карты камеры. Всегда есть какие-то вариации. Пока вы там, проверьте истинную ВМТ (черная стрелка). Истинная ВМТ – это когда шейка и шток находятся в положении 12 часов, а поршень – в ВМТ. Зазоры между клапанами и поршнями необходимо проверять при регулировке кулачка. Замазка используется в клапанных клапанах в качестве оттиска для проверки зазоров. Вам нужен зазор не менее 0,060 дюйма или более между клапанами и поршнем. Регулируемые звездочки синхронизации позволяют изменять синхронизацию кулачка в соответствии с вашим конкретным приложением. В этом используются небольшие эксцентрики, которые изменяют синхронизацию на звездочке кулачка. Вот типичная установка коромысла Chevy с малым или большим блоком. Замена кулачка должна включать проверку геометрии клапанного механизма. Наконечник коромысла должен находиться в мертвой точке на штоке клапана, когда вы поворачиваете рукоятку и наблюдаете за движением клапана. Отметьте наконечник штока клапана маркером и проведите его. Контрольная метка должна находиться в мертвой точке на конце штока клапана. Все, что находится по обе стороны, вызывает ненужные боковые нагрузки и износ. Стрелка указывает, как следует смотреть на геометрию клапанного механизма. Наконечник ролика должен сидеть прямо на штоке клапана в состоянии покоя и до полного открытия. Геометрия регулируется длиной толкателя. Используйте проверочный шток, чтобы получить точную длину. Сделайте это измерение и закажите толкатели в Crower Cams. Это устройство для проверки толкателей, которое позволяет настроить геометрию клапанного механизма, измерить длину толкателя и передать измерения Crower. Толкатели следует выбирать в зависимости от режима работы. Даже в штатных условиях мы предлагаем использовать цельные толстостенные толкатели в интересах долговечности. В двигателях GM V-8 серии LS во всех их формах используются эти коромысла, установленные на валу, которые остаются достаточно устойчивыми при высоких нагрузках. об/мин. Удивительно, сколько нагрузки они могут выдержать и вернуться еще больше. Когда вы работаете с коромыслами на шпильках и механическим толкателем распределительного вала, зазоры клапанов регулируются с помощью толщиномера с обоими выступами кулачка на базовой окружности и обоими клапанами. закрытый. Расстояние между витками клапанной пружины никогда не должно быть меньше 0,060 дюйма, иначе вы рискуете заклинить витки. При полностью открытом клапане проверьте зазоры между катушками. Выбор шестерни распределителя зависит от того, какой тип кулачка у вас есть. Железные кулачки с плоским толкателем требуют железной шестерни, сделанной из того же материала и такой же твердости. Кулачки стальных роликовых толкателей требуют более твердой шестерни из стали, латуни или синтетического материала. Запустите железную шестерню со стальным валом, и вы быстро съедите железную шестерню. Обычная цепь ГРМ и звездочка подходят для стандартных или умеренных дорожных условий. точность тайминга. Вы также получаете регулируемую звездочку синхронизации на кривошипе, которая позволяет вам изменять фазы газораспределения. Мы получаем много вопросов о зазоре гидравлического толкателя клапана и о том, как правильно отрегулировать. Вот что говорят нам производители двигателей. Если вы используете гидравлический кулачок, установите каждое отверстие в такте сжатия с обоими закрытыми клапанами и выступами на базовой окружности. Медленно затягивайте регулировку до тех пор, пока толкатель не сможет поворачиваться кончиками пальцев. Затяните на пол-оборота для уличных двигателей.