Краткое руководство по распределительному валу

Для плавной работы двигателя внутреннего сгорания распределительный вал является одним из критически важных компонентов. Распределительный вал и коленчатый вал должны работать синхронно, обеспечивая надлежащее механическое управление системами зажигания. Ввиду своей ключевой роли распределительный вал всегда изготавливают с жёсткими допусками.

Но знаете ли вы, что именно представляет собой распределительный вал? И какие функции он выполняет? Существуют ли разные типы распределительных валов?

Мы подготовили краткое руководство по распределительному валу, чтобы дать вам все необходимые ответы. Начнём.

Что такое распределительный вал?

Распределительный вал двигателя внутреннего сгорания — это часть газораспределительного механизма, которая регулирует подачу топлива и выпуск или отвод отработавших газов. Распределительный вал обычно расположен в верхней части двигателя (над цилиндром). Распределительный вал соединён с коленчатым валом ремнём и цепью.

Одна из самых основных и главных функций распределительного вала — приводить в действие открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов.

Распределительный вал изготавливают из различных видов металла; он имеет форму цилиндрического вала или стержня с кулачками овальной формы, которые вращаются, создавая усилие. В значительной степени распределительные валы влияют на работу двигателя при разгоне.

Какова функция распределительного вала?

Распределительный вал как компонент используется в двигателях внутреннего сгорания. Его основная функция — открывать и закрывать клапаны двигателя с помощью множества кулачков (кулачков овальной формы).

Распределительный вал имеет несколько применений и областей использования — в двигателях внутреннего сгорания, механически управляемых системах зажигания, а также в ранних регуляторах скорости двигателя.

Кроме того, распределительный вал состоит из четырёх различных частей — кулачков, коренных шеек, торцов и подшипников распределительного вала. Каждая из этих частей важна для изготовления распределительного вала с исключительно высоким пиковым крутящим моментом.

Типы приводов распределительного вала

В целом существует три типа приводов распределительного вала: одинарный верхний распределительный вал (SOHC), двойной верхний распределительный вал (DOHC) и привод со штангами или верхними клапанами (OHV). Рассмотрим каждый из них.

Одинарный верхний распределительный вал (SOHC)

Двигатель с одинарным верхним распределительным валом имеет один распределительный вал на головку (блок цилиндров). Это самая старая конструкция двигателей с верхним распределительным валом. Большинство двигателей SOHC имеют два клапана на каждый цилиндр.

Коленчатый вал приводит в действие SOHC через соединённую с ним цепь привода газораспределения. Эту цепь или ремень необходимо регулярно проверять и выставлять по меткам. Повреждённый или смещённый ремень привода газораспределения может порваться и вызвать серьёзные проблемы.

Двойной верхний распределительный вал (DOHC)

Как следует из самого названия, двигатели DOHC имеют два распределительных вала на каждый блок. Двойные верхние распределительные валы также называют двигателями с двумя распредвалами. Двигатели с более чем четырьмя клапанами на цилиндр обычно используют двойные верхние распределительные валы.

Использование двойного верхнего вала вместо одинарного позволяет получить большую мощность двигателя. Логика здесь проста — с DOHC можно использовать больше впускных и выпускных клапанов, а значит, будут больше проходные сечения для потока газов. В начале 2000-х большинство автомобилей уже использовали двигатели DOHC.

Распределительные валы с верхними клапанами (OHV)

Распределительные валы двигателей OHV также называют двигателями со штангами. Как и в DOHC и SOHC, в двигателе OHV клапаны расположены над цилиндром, в головке двигателя. Но в отличие от DOHC и SOHC, где распределительный вал находится в головке, в двигателе OHV распределительный вал расположен внутри блока двигателя.

В двигателях со штангами распределительный вал приводится через зубчатую передачу. Благодаря таким зубчатым приводам двигатели со штангами менее склонны к поломкам. Однако у них ограниченный потенциал по скорости.

Как работает распределительный вал в двигателе?

Распределительный вал расположен в верхней части двигателя, над цилиндром. Обычно распределительный вал соединён с коленчатым валом в нижней части с помощью ремня привода газораспределения. Для надлежащего управления процессом сгорания производитель должен синхронизировать шестерни распределительного и коленчатого валов. Эта процедура называется фазировкой газораспределения.

Приводимый в действие коленчатым валом, цилиндрический распределительный вал начинает вращаться, и кулачки по всей его длине начинают давить на рычаги, которые открывают клапаны двигателя.

Что вращается быстрее — распределительный вал или коленчатый вал?

Чтобы объяснить, как соотносятся скорости распределительного и коленчатого валов и как они работают вместе, нужно начать с описания рабочего цикла двигателя. Типичный цикл состоит из четырёх тактов: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Чтобы этот четырёхтактный цикл работал, распределительный и коленчатый валы, соединённые цепью ГРМ, начинают взаимодействовать.

За один рабочий цикл коленчатый вал совершает два полных оборота, а распределительный — один. Это значит, что коленчатый вал вращается быстрее — вдвое. По сравнению с поршнем каждый клапан открывается один раз на каждые два оборота коленчатого вала.

Из какого материала изготавливают распределительный вал?

Из-за требований к прочности, долговечности и термостойкости распределительные валы обычно изготавливают из определённых видов металла. Чаще всего производители используют два типа материалов — чугун и кованую сталь.

Чугун

Будучи одним из самых распространённых материалов для изготовления распределительных валов, чугун обычно является первым выбором для крупносерийных заказов.

Чугун обычно применяют для распределительных валов благодаря его долговечности и износостойкости. Чугунные распределительные валы изготавливают с применением процесса закалки, который придаёт им необходимую твёрдость. Обычно перед отливкой чугуна производители добавляют другие элементы. Это позволяет получить требуемые свойства в зависимости от назначения распределительного вала.

Кованая сталь

Кованые стальные распределительные валы, также известные как валы из сортового проката, могут быть более высокого качества, но обычно лучше подходят для мелкосерийного производства. Однако благодаря превосходному качеству кованые стальные распределительные валы часто более оптимальны для специфических применений.

Для производства кованых стальных распределительных валов производители используют ковку или обработку на фрезерном станке. Обычно для изготовления распределительных валов применяют стальные прутки разных марок. При использовании стали, например EN40b, распределительный вал также должен пройти термическую обработку.

Что вызывает неисправности распределительного вала?

Как неотъемлемый компонент двигателя, распределительный вал всегда должен быть в отличном состоянии. Да, конечно, можно эксплуатировать двигатель с повреждённым распределительным валом, но это может привести к более серьёзной проблеме. Существует несколько распространённых неисправностей распределительного вала:

Износ кулачков

Одной из самых частых проблем, требующих ремонта или замены распределительного вала, является износ кулачков. Как движущиеся компоненты, кулачки часто контактируют с загрязнениями, грязью и при неправильной смазке. Со временем они могут повредиться и потребовать замены.

Неисправный датчик распределительного вала

Вторая причина проблем с распределительным валом — неисправный датчик распределительного вала. Задача датчика распределительного вала — контролировать синхронизацию вращения распределительного и коленчатого валов. На основе показаний этого датчика мы управляем системами зажигания и впрыска топлива. Разумеется, если этот датчик неисправен, автомобиль может испытывать различные проблемы с работой или зажиганием.

Нарушение синхронизации ремня ГРМ

И наконец, третья и самая серьёзная причина проблем с распределительным валом — разбалансировка движения распределительного и коленчатого валов, обычно вызванная неисправным ремнём ГРМ.

Повреждённый или рассинхронизированный ремень ГРМ может нанести вред распределительному валу и всему двигателю. Например, он может повредить поршни, клапаны, кулачки, коромысла или даже сломать весь распределительный вал.

Что заменить при замене распределительного вала?

Если вам нужно заменить распределительный вал двигателя, есть несколько других деталей, которые стоит заменить заодно.

Например, проверьте и при необходимости замените следующие компоненты: пружины клапанов, маслосъёмные колпачки, цепь или шестерни ГРМ, прокладку распределителя, прокладку коллектора, демпфер крутильных колебаний, болты распределительного вала, прокладку карбюратора, прокладку водяного насоса, прокладку термостата, прокладку топливного насоса, болт коленчатого вала, прокладку масляного поддона, штифты и т. д.

Помимо перечисленных компонентов, мы рекомендуем заменить масло и провести полную проверку двигателя.

Сколько стоит распределительный вал?

Замена распределительного вала — финансово затратная услуга. Конечно, стоимость замены или ремонта распределительного вала зависит от типа вала и характера повреждений.

Например, если вы заменяете только датчик распределительного вала, это может стоить от 150 до 250 долларов. Однако если вы заменяете весь распределительный вал, стоимость работ плюс материалы может составить от 1500 до 3000 долларов.

Распредвалы рассчитаны на срок службы двигателя, поэтому обычно они не должны вызывать краткосрочных проблем. Однако если вы заметите признаки повреждения распредвала, такие как трудности с ускорением, мигающий индикатор «check engine» или снижение расхода топлива, — необходима замена распредвала.

Можете ли вы изготовить распредвалы на заказ?

Да! Раньше процессы производства распредвалов были не настолько развиты, поэтому высококачественное изготовление было доступно только для мелкосерийных и дорогостоящих заказов. Сегодня наши высокотехнологичные, передовые технологии механообработки и фрезерования позволяют предлагать распредвалы на заказ без минимальной партии.

Если вам нужен определённый тип распредвалов, не стесняйтесь обращаться. Наши качественные, оперативные услуги обработки на станках с ЧПУ позволяют выделить специальную производственную команду и изготавливать распредвалы на заказ в любом количестве.

Заключение

В целом мы искренне надеемся, что наше руководство по распредвалам и их функциям было практичным и ответило на все ваши вопросы по этой теме. Зная, что распредвал является неотъемлемой частью двигателей внутреннего сгорания, становится очевидной важность его точного изготовления и долговечности.

Если вам нужна помощь в проектировании распредвала на заказ, свяжитесь с нами, и мы создадим прототип вашего распредвала. Независимо от типа распредвала, принцип остаётся неизменным — качество и безопасность прежде всего! Надеемся, это подробное руководство по распредвалу и его функциям помогло вам узнать много нового.