Майже всі чотиритактні поршневі двигуни внутрішнього згоряння мають газорозподільний механізм на основі розподільного вала.Все про розподільних валах, їх існуючих видах, конструкції та особливості роботи, а також про правильний вибір і заміну валів читайте в запропонованій статті.
Призначення розподільного вала і його місце в силовому агрегаті
Розподільний вал (РВ, camshaft) — складова частина газорозподільного механізму (ГРМ) поршневих чотиритактних двигунів внутрішнього згоряння, що керує процесом газообміну;Металевий вал з литими кулачками спеціального профілю, який забезпечує відкриття і закриття клапанів для введення в циліндр горючої суміші або повітря і випуску вихлопних газів відповідно до руху поршнів і роботи всіх циліндри.
ГРМ є однією з основних систем поршневого двигуна внутрішнього згоряння, завдяки їй забезпечується подача в циліндри паливоповітряної суміші (в карбюраторних двигунах) або повітря (в інжекторних і дизельних двигунах), а відпрацьовані гази - вивільняються з циліндрів тільки в строго певні моменти.Газообмін здійснюється за допомогою вбудованих в кожен циліндр клапанів, а їх привід і синхронізацію роботи з кривошипно-шатунним механізмом та іншими системами силового агрегату здійснює одна деталь - розподільний вал.
Автофургону покладено ряд ключових функцій:
● Привід (прямий або непрямий через проміжні частини) впускних і випускних клапанів;
● забезпечення синхронної роботи ГРМ з іншими системами енергоблоку;
● Забезпечення відкриття і закриття впускних і випускних клапанів відповідно до заданих фаз газорозподілу (для впуску і випуску газів при певному куті повороту колінчастого вала відносно ВМТ і початку / кінця тактів);
● В окремих випадках привід різних механізмів і вузлів, у тому числі працюючих синхронно з ГРМ (переривник-розподільник запалювання, масляний насос тощо).
Основна роль РВ полягає в управлінні роботою ГРМ відповідно до проектних фаз газорозподілу даного енергоблока.Завдяки особливій конструкції розподільний вал забезпечує відкриття і закриття всіх клапанів тільки в потрібний момент, задає кути їх перекриття при певних ходах і т. д. Зношений, деформований або пошкоджений розподільний вал порушує роботу силового агрегату або зовсім виводить його з ладу, такий вал вимагає негайної заміни.Але перш ніж купувати нову деталь, слід розібратися в існуючих типах РВ, їх будові та можливості застосування.
Типи, будова та характеристики розподільних валів
В основному РВ виконується у вигляді металевого вала невеликого діаметру, на якому формуються кілька елементів:
● Кулачки;
● Опорні горловини;
● Редукторний та/або ексцентричний привід різних механізмів;
● Носок для кріплення ведучого шківа/шестерні.
Основними елементами розподільного вала є кулачки, кількість яких у двигуні без механізму перемикання фаз відповідає загальній кількості клапанів (як на впуску, так і на випуску).Кулачки мають складний каплеподібний профіль, при обертанні РВ кулачки набігають і збігають з штовхачів, забезпечуючи тим самим привід клапана.Завдяки особливостям профілю кулачка досягається не тільки відкриття і закриття клапанів, але і утримання їх у відкритому стані протягом певного часу, перекриття по фазах і т.д.
Вершини всіх кулачків зсунуті відносно один одного, що забезпечує послідовну роботу всіх циліндрів у порядку, визначеному для конкретного силового агрегату.У РВ для чотирициліндрових двигунів вершини кулачків одного циліндра зміщені на 90 градусів, для шестициліндрових двигунів - на 60 градусів, для восьмициліндрових V-подібних двигунів - на 45 градусів і т.д. часто можна зустріти винятки, пов'язані з конструктивними особливостями мотора.
RV встановлюється в блок або головку двигуна за допомогою опорних цапф в спеціально призначені отвори або ложа.РВ опирається на роз'ємні (вкладиші) або нероз'ємні (втулки) підшипники кочення зі спеціальних сплавів з низьким коефіцієнтом тертя.У підшипниках зроблені отвори для підведення моторного масла до цапф із загальної системи змащення двигуна.В підшипнику однієї з цапф (зазвичай передньої або задньої) виконано упорне кільце або інший стопорний пристрій, що запобігає осьовим переміщенням РВ.
У будь-якому зручному місці РВ може бути сформована косозубая передача або ексцентрик для приводу різних вузлів.За допомогою шестерні зазвичай реалізується привід масляного насоса або розподільника, а за допомогою ексцентрика - привід масляного насоса.На деяких типах РВ присутні обидва ці елементи, на сучасних моторах, навпаки, цих елементів немає зовсім.
Перед валом є носок, на якому за допомогою шпонки і болта кріпиться ведучий шків або шестерня.Тут також може розташовуватися знімна противага, що забезпечує балансування розподільного вала при наявності на ньому ексцентрика приводу насоса або інших несиметричних деталей.
За способом установки і кількості в одному двигуні, типу приводу, застосовності в різних видах ГРМ і деяким конструктивним особливостям РВ поділяються на кілька груп.
За способом установки розподільні вали діляться на дві основні групи:
● Установка безпосередньо в блок двигуна (мотори з нижнім валом);
● Установка в головку блоку (двигуни з верхнім валом).
Зазвичай в нижніх валах немає додаткових елементів, їх мастило здійснюється за рахунок масляного туману в картері і подачі масла під тиском на опорні шийки через втулки.У верхніх валах часто є поздовжній канал, а в опорних цапфах виконується поперечне свердління - це забезпечує змащування цапф шляхом подачі масла під тиском.
Розподільні вали різних типів двигунів
Двигун може мати один або два РВ, в першому випадку один вал забезпечує привід всіх клапанів, у другому випадку один вал забезпечує привід тільки впускних клапанів, другий тільки випускних клапанів.Відповідно, на загальному РВ кількість кулачків відповідає кількості всіх клапанів, а на кожному окремому РВ число кулачків становить половину загальної кількості клапанів.
Автофургон може приводитися в рух ременем, ланцюгом або шестернею, безпосередньо з’єднаною з шестернею колінчастого вала.Сьогодні найчастіше використовуються перші два типи виконавчих механізмів, так як зубчаста передача менш надійна і складна в регулюванні (вимагає значного розбирання вузла для налаштування фаз або для ремонту).
Нарешті, всі РВ можна розділити на дві групи за типом газорозподільного механізму, в якому вони можуть функціонувати:
● Для двигунів із звичайним ГРМ;
● Для агрегатів із ГРМ зі змінним газорозподілом.
У розподільних валах другого типу можуть бути додаткові кулачки, зсунуті на невеликий кут щодо основного кулачка - з їх допомогою відбувається привід клапанів при зміні фази.Також ці вали можуть мати спеціальні елементи для повороту, зсуву всієї деталі по осі і т.д.
РВ всіх типів і конструкцій виготовляють із сталі або чавуну, поверхні кулачків сталевих РВ додатково піддають термічній обробці (загартування струмами високої частоти), кулачки чавунних РВ відбілюють (відбілювання шляхом збільшення швидкості охолодження). виливка) - цим досягається підвищення зносостійкості деталей.Готові вали балансують для зменшення биття і лише потім встановлюють на двигун або відправляють у торгові мережі.
Як правильно вибрати і замінити розподільний вал
Розподільний вал з часом зношується, на його кулачках утворюються відколи та затвердіння, а за певних умов деталь частково або повністю руйнується.У всіх цих випадках вал слід замінити на новий.Ця робота вимагає значного розбирання двигуна і додаткових налагоджувальних операцій, тому її краще довірити фахівцеві або автосервісу.
Розподільний вал і його місце в ГРМ
Для заміни необхідно брати розподільний вал тільки того типу і моделі, який був встановлений на двигун раніше.Часто з метою тюнінгу або поліпшення роботи мотора використовуються вали з іншим профілем і розташуванням кулачків, але така заміна повинна проводитися тільки після проведення необхідних розрахунків.Також разом з валом необхідно купувати нові втулки або вкладиші, іноді потрібно міняти шків, шестерню приводу розподільника та інші деталі.Роботи по заміні валу повинні проводитися тільки згідно з інструкцією з ремонту двигуна, після чого проводиться обкатка.
При правильному виборі і заміні розподільного вала, весь ГРМ двигуна буде працювати надійно і впевнено, забезпечуючи роботу силового агрегату на всіх режимах.
Час публікації: 13 липня 2023 р