Распредвал: устройство, принцип работы

Принцип работы

Распределительный вал двигателя, располагаемый в блоке цилиндров, приводится в движение зубчатой или цепной передачей от коленвала.

Вращаясь, распредвал проворачивает располагающиеся на на нем кулачки, которые попеременно воздействуют на впускные и выпускные клапана цилиндров, обеспечивая их открывание-закрывание в определенном порядке, уникальном для каждой модели ДВС.

Рабочий цикл двигателя (поочередное движение каждого из клапанов цилиндров) осуществляется за 2 оборота коленвала. За это время распределительный вал должен выполнить только один оборот, поэтому его шестерня имеет вдвое больше зубьев.

В одном ДВС может быть больше одного распределительного вала. Их точное количество определяется конфигурацией двигателя. Наиболее распространенные бюджетные рядные моторы, имеющие по паре клапанов для каждого цилиндра, оборудуются только одним распредвалом. Для систем с двумя парами клапанов нужно использовать уже два распределительных вала. Например, силовые агрегаты с другим расположением цилиндров имеют или единственный распределительный вал, установленный в развале, или пару – для каждой головки блока отдельно.

Ремонт распредвала

Обычно распределительный вал в двигателе автомобиля может служить весь срок службы автомобиля. Это означает, что распредвал может прослужить примерно 200 000-300 000 километров пробега автомобиля (именно такой средний срок службы устанавливают сегодня для большинства автомобилей многие автопроизводители). Тем не менее существуют случаи, когда распредвал выходит из строя намного раньше. Например, при заводском браке распредвала. Или же когда автовладелец использовал автомобиль в экстремальных условиях или часто ездил на высоких оборотах (как говорится, постоянно «винтил» свою машину).

Естественно, при появлении дефекта распредвала требуется его восстановительный ремонт или покупка нового компонента. Кстати, в прошлом восстановительный ремонт был популярным средством. Ведь помимо некоторой экономии денежных средств ремонт распредвала в некоторых автомобилях давал небольшой прирост мощности. Дело в том, что в свое время было модно растачивать распределительные валы, проводя их шлифовку и т. п. Сегодня же расточка и ремонт распредвала менее популярны.

Видео: диагностика износа распредвала

В ролике подробно описан износ кулачков распредвала. Как всё начинается, какие признаки возникают. Мастер показывает на примере распределительного вала Фольксваген, как определять износ элементов по фаске, в зависимости от степени тяжести — слабый, средний и полный.

Количество распредвалов в двигателе

Эта величина, как правило, зависит от конфигурации двигателя. Двигатели с рядной конфигурацией и одной парой клапанов на цилиндр имеют один распредвал. Если на цилиндр предусмотрено 4-е клапана, то два распредвала.

Оппозитные и V-образные двигатели имеют один распредвал в развале, либо два, по одному распредвалу в каждой головке блока. Существуют также исключения, связанные с конструктивными особенностями модели двигателя. (например, рядное расположение четырех цилиндров – один распредвал при 4-х клапанах на цилиндр, как у Мицубиси Лансер 4G18).

Современный рынок предлагает потребителю разные двигатели с разными  системами изменения фаз газораспределения. Наиболее характерные из них:

VTEC – технологическая разработка компании Honda. Регулировка фаз происходит посредством использования для регулируемого клапана 2 кулачков.

VVT-i — от фирмы Toyota. Регулировка фаз  производится поворотом распредвала относительно его приводной звёздочки.

Valvetronic — технологическая разработка компани BMW. Регулировка высоты подъёма клапанов происходит за счёт изменения положения оси вращения коромысел.

Мнение эксперта:

Современные двигатели редко имеют один распредвал, чаще всего их два, что обеспечивает более тихую работу двигателя, повышается КПД и увеличивается мощность за счёт большего количества клапанов (ускоряется цикл впуск-выпуск). Один распредвал отвечает за работу впускных, а другой выпускных клапанов. Для более мощных автомобилей с V-образными моторами используется четыре распределительных вала из-за конструктивных особенностей силовой установки. Газораспределительный механизм с одним распределительным валом получил название Single OverHead Camshaft (SOCH), система с двумя валами называется Double OverHead Camshaft (DOCH). При правильной эксплуатации распределительные валы редко выходят из строя, основная их неисправность это естественный износ трущихся деталей или деформация узла из-за трещин. Износ значительно ускоряется в следующих случаях:

  • низкое давление масла (недостаточный уровень);
  • попадание в масло антифриза или топлива;
  • прогар клапанов или неисправности гидрокомпенсаторов;
  • нарушение фаз газораспределения.

Виды

Что же касается разновидностей распределительных валов двигателя, то их классифицируют в зависимости от расположения и количества на двигателе внутреннего сгорания. Распредвал является ключевым компонентом газораспределительного механизма и всего двигателя. В зависимости от того, как располагается этот элемент, выделяют 2 варианта:

  • с нижним расположением;
  • с верхним размещением.

Отсюда и разделение моторов внутреннего сгорания с верхним и нижним распредвалов. Когда-то нижнее расположение считалось лучшим и самым оптимальным для автомобильных двигателей. Но они были актуальными до 50-х годов прошлого века. Именно тогда все моторы создавались нижнеклапанного типа. Потому и распределительный вал находился снизу силовой установки. Тарелки клапанов размещались так, что они смотрели вверх. Подобная схема изготовления моторов объяснялась тем, что это проще и дешевле в плане производства. При этом страдал фактор производительности, о чём инженеры догадались несколько позже, когда появился новый вариант размещения распределительного вала. Учитывая объективные недостатки, от старой схемы с нижним расположением постепенно начали отказываться. Ему на смену пришла уже классическая и привычная схема с головкой блока цилиндров и установленными в ней клапанами и распределительным валом. Теперь клапана начали открываться вниз, а схема получила верхнее расположение распредвала.

Хотя нельзя отрицать тот факт, что даже на некоторых современных двигателях продолжают использовать нижневальную систему, где клапана располагаются сверху. Только она значительно усовершенствовалась по сравнению с предшественниками, а потому имеет полное право на существование при грамотной реализации. Двигатели с нижним расположением распределительного вала отличаются тем, что здесь дополнительно предусматривается установка специальных штанг. Они применяются для компенсации расстояния, которое имеется между кулачками распредвала и толкателями клапанов, находящихся в головках цилиндров. Даже несмотря на наличие современных нижневальных двигателей внутреннего сгорания, они считаются устаревшей схемой, а потому большинство автопроизводителей уже давно не используют её в производстве своих силовых агрегатов. Такие методы размещения требуют дополнительных мер, они характеризуются внушительными технологическими ограничениями, не позволяют развивать высокие обороты.

Если же применять принцип верхнего расположения распределительного вала, это позволяет эффективно выжимать весь потенциал из двигателя внутреннего сгорания. В настоящее время это оптимальный вариант для силовых установок, который используют автокомпании.

Количество валов

Отдельно рассматриваются виды двигателей в зависимости от того, сколько распределительных валов предусмотрено в их конструкции. Если заглянуть в подкапотное пространство современного силового агрегата, можно встретить несколько вариантов:

  • Газораспределительные механизмы (ГРМ), оснащённые только одним распредвалом;
  • ГРМ, конструкция которых включает пару распределительных валов;
  • Двигатели, где используется более 2 распредвалов.

Именно первые два типа двигателей внутреннего сгорания, где газораспределительный механизм включает 1 или 2 распредвала, являются наиболее популярными и распространёнными. Зачастую количество распредвалов зависит напрямую от количества клапанов на цилиндр. Если у двигателя конструкция предусматривает от 3 и более клапанов, которые приходятся на 1 цилиндр, то здесь скорее всего будет использовать двухраспредвальная схема. Несмотря на наличие таких правил и закономерностей, исключения встречаются всегда и везде. Компания Mitsubishi из Японии выпускает модель Lancer, под капотом которого может размещаться рядный четырёхцилиндровый двигатель, именуемый как 4G18. На каждом цилиндре здесь сразу 4 клапана, но распределительный вал используется всего один. А если взять в качестве примера модель гиперкара Veyron производства компании Bugatti, то есть конструкторы предусмотрели сразу 4 распределительных вала на двигателе.

Есть и другие примеры несколько иного подхода к использованию распредвала и его конструкции. Японские инженеры из компании Honda для своей системы под названием VTEC придумали оригинальный ход. Здесь сразу несколько кулачков отвечают за регулировку высоты поднятия только одного клапана. То есть на каждый из клапанов приходится по несколько рабочих кулачков. Инженеры постоянно работают над усовершенствованием систем газораспределения, повышают эффективность работы ГРМ, меняют фазы. Всё это позволяет повысить производительность двигателя, поднять его максимальную скорость, обеспечить лучшее ускорение. При этом не забывают о вопросах экономии топлива.

Распределительный вал ; главный дирижёр ГРМ

Как выяснилось, распредвал отыгрывает далеко не второстепенную роль в моторе автомобиля. Давайте познакомимся немного ближе с устройством и видами этого элемента.

Кулачки

По сути, распределительный вал представляет собой толстый металлический стержень, на который «нанизаны» так называемые кулачки, имеющие в поперечном разрезе форму капли.

Каждый кулачок отвечает за работу одного клапана. Взаимодействие этих элементов происходит следующим образом: во время вращения кулачок за счёт своей сложной формы через систему толкателей или коромысел надавливает на клапан и открывает его – происходит выпуск отработанных газов или впуск свежей порции воздуха (воздушно-топливной смеси).

Момент открытия клапана чётко синхронизирован с положением поршня в цилиндре. Реализовано это в современных двигателях при помощи ременной или цепной связи распределительного и коленчатого валов. Кстати, эти же привода зачастую раскручивают и масляные насосы, управляют распределителями зажигания и прочим.

Опорные шейки распредвала

Помимо кулачков в конструкции распредвала необходимо выделить опорные шейки, на которые одеты подшипники – посредники между валом и его местом крепления в двигателе.

Как правило, в современных моторах распределительный вал располагается в непосредственной близости с клапанами, в головке блока цилиндров.

Масляные каналы

Есть у распредвала и своя система смазки – крайне важный узел, предотвращающий износ трущихся деталей. Масло к валу подводится через сделанное в нём же сквозное отверстие по оси, которое имеет выходы наружу в критичных зонах – кулачках и опорных подшипниках.

Распредвал двигателя автомобиля: особенности, причины и верные признаки износа


Из статьи вы узнаете, что такое распредвалдвигателя автомобиля, какими особенностями обладает этот компонент силового агрегата, а также, какие существуютпричины иверные признаки , помогающие точно определитьдефекты илиизнос распределительного вала. Кроме того, расскажем о том, какиеспособы восстановления распредвала рекомендуют использовать профессиональные автомеханики и, как можнозащитить данный компонент мотора от ускоренного износа.

Рекомендуем ознакомиться со статьей: “

,снижающие ресурс приводной цепи ГРМ ”. {banner_adsensetext} Современные транспортные средства состоят из большого количества разнообразных компонентов, входящих в состав тех или иных узлов, синхронная работа которых отвечает за правильную работу отдельных систем и всего транспортного средства в целом. Одним из самых важных механизмов является система газораспределения, в состав которой входит распределительный вал(ы), в зависимости от типа клапанного привода (DOHC – два распредвала илиSOHC – один распредвал). Именно распредвалу мы посвятили сегодняшнюю статью, чтобы помочь вам узнать, какие симптомы указывают на изношенный распределительный вал и, в каких двигателях он особенно уязвим.

Инструкция: снятие и установка распредвала

Перед демонтажем распредвал проверяется на осевое смещение. Надо не очень сильно стукнуть по постели и прислушаться. Если деталь стучит, неисправность подтверждается. Снимается деталь в следующей последовательности:

  • ослабить хомут, отделить трубку сапуна от воздушного фильтра;
  • вытащить шланг воздушного фильтра;
  • скинуть трос подсоса;
  • изъять привод газовой заслонки;
  • вытащить клапанную крышку, открутив восемь гаек — они соединяют деталь с блоком цилиндров;
  • установить распределительный вал в конец сжатия цилиндра номер 4;
  • ослабить гайку натяжителя цепи распредвала, уперев монтировочную лопатку в башмак и крепко зафиксировав шток — если ослабить не получается, натяжной механизм полностью снять; 

ослабление цепи распредвала

ослабление цепи распредвала

  • отогнуть контршайбу и вывернуть болт крепления шестерни, освободить звёздочку распределительного вала — перед этим рычаг коробку передач поставить на четвёртую передачу, чтобы избежать проворачивания распредвала;
  • снять цепь, подвесить её на проволоку;
  • открутить фиксаторы постели к головке блока цилиндров, действуя в шахматном порядке;

откручивание болтов постели распредвала

откручивание болтов постели распредвала

  • снять распредвал.

Постель может сниматься вместе с распредвалом, как на Вазах или отдельно. Если она вытаскивается одновременно, то далее вытаскивается упорный фланец. Держится он на гайке под номером «10». После снятия фланца, вал извлекается из постели — надо немного приподнять кулачок, тем самым, освободив его от давления пружины.

Старый распредвал обязательно подвергается дефектовке. Как и говорилось выше, если уровень повреждений значительный, ремонтировать не имеет смысла. В ходе снятия распределительного вала проверяются одновременно другие части ГРМ — коромысла, пружины, маслосъёмные колпачки.

Установка нового или отремонтированного распредвала проводится строго по инструкции. Одно из главных правил — закручивать болты в определённом порядке и с нужным усилием. Например, для Жигулей момент затяжки составляет 18,3 Н/м.

Далее по монтажу:

  • поставить пружину кулачка;
  • смазать постель чистым маслом;
  • установить новый распредвал так, чтобы кулачки не опирались на шайбу толкателя клапана верхней частью носика;
  • завернуть болты упорного фланца, используя ключ на «10»;
  • закрутить фиксаторы, действуя по той же схеме — через один;
  • поставить на место разрезную шестерню, цепь, шайбы — цепь рекомендуется соединять с шестернёй ниткой, чтобы не было перескока по зубьям;
  • затянуть крепёжный болт звёздочки, используя ключ на «17»;
  • установить стопорную шайбу;
  • задействовать механизм натяжения, уперев монтировку в башмак и крепко зажав шток распредвала.

Также замену вала любой уважающий себя автомеханик проведёт одновременно с установкой новых рокеров. Их ещё называют коромыслами. Делается это потому, что выработка деталей приводит к преждевременному износу самого распредвала.

Как заменить сальник распредвала?

Замена сальника распредвала входит в обязательный перечень работ. Сальник или манжета представляет собой уплотнительное кольцо из эластичного материала, не позволяющее маслу вытекать из распределительного вала. Основная причина изнашивания этой прокладки — банальное устаревание. На распредвал устанавливаются 2 сальника — передний и задний.

Неисправность элемента проявляется любым способом — изменение формы, разбухание, разрыв, появление трещин. Часто сальник просто выпадает из своего посадочного места. Неисправность уплотнителя диагностируется визуально — появление следов масла на крышке ГРМ, перескок ремня и т. д.

Заменить передний сальник куда легче, чем задний. Достаточно скинуть клапанную крышку, ремень ГРМ тоже снять, и зафиксировать шкив от проворота монтировкой. Также демонтируется шкив с хвостовика распредвала и шпонка, расположенная за ним. Затем сальник выковыривается отвёрткой или пинцетом.

Замена сальника распредвала

Замена сальника распредвала

Как заменить цепь распредвалов?

Если газораспределительный механизм автомобиля оснащён цепным приводом, то может потребоваться замена цепи распредвалов. Несмотря на конструктивную прочность, данный элемент обрывается по причине эксплуатационного износа, низкого качества металла, заедания распредвала и других сопутствующих причин. Спровоцировать обрыв может также резкое торможение автомобиля или интенсивное наращивание оборотов.

Процедура замены цепи также не вызовет особой сложности. Надо снять металлическую клапанную крышку, провернуть коленвал до совпадения меток и зафиксировать валы. Старая цепь снимается без демонтажа шестерни коленвала. Особое внимание уделяется натяжению ведущей ветви. Она должна проводится с учётом совпадения меток на шестернях распредвалов и подшипниках.

Зачем нужен распределительный вал

Рабочий цикл автомобильного двигателя включает в себя четыре такта, связанных с движением поршня между верхней и нижней мертвыми точками. Последовательность тактов следующая: впуск — сжатие — рабочий ход — выпуск. Исходя из обозначения тактов несложно догадаться, что во время впуска должен быть открыт впускной клапан, осуществляя подачу топливно-воздушной смеси в цилиндр. Такты сжатия и рабочего хода предполагают полную герметичность полости цилиндра для наиболее эффективного преобразования энергии взрыва в поступательное движение поршня. А выпуск сопровождается открытием выпускного клапана для освобождения цилиндра от отработавших газов.

Периоды времени, на протяжении которых впускные и выпускные клапаны цилиндра остаются открытыми, получили название фаз газораспределения, измеряемых в градусах угла поворота коленчатого вала. Следует отметить, что фазы газораспределения, наложенные на рабочий цикл, совершенно не обязаны совпадать с одноименными тактами. Для обеспечения лучшей наполняемости цилиндра топливной смесью и его освобождения от отработанных газов требуется упреждающее открытие или запаздывающее закрытие клапана. А при увеличении частоты оборотов двигателя оптимальным будет перекрытие клапанов — то есть одновременное открытие выпускного и впускного клапана для улучшения продувки цилиндра.

Управление фазами газораспределения и является основной задачей распредвала. Благодаря своим конструктивным особенностям и жесткой связи с коленвалом, распредвал позволяет с высокой точностью регулировать положение клапанов во время работы двигателя. А благодаря некоторым конструкторским решениям в небольших пределах изменять фазы газораспределения, реагируя на условия работы.

За что отвечает датчик распредвала

Датчик положения распределительного вала определяет угловые положения ГРМ относительно коленчатого вала и генерирует соответствующие сигналы в системе электронного управления двигателем. В результате корректируются зажигание и впрыск топлива. На бензиновых автомобилях сбой в работе данного прибора блокирует работу ЭБУ и не позволяет завести мотор. В дизельных моделях пуск возможен, но все равно сложен.

Как и датчик коленвала, датчик распредвала работает на основе принципа Холла – магнитное поле в приборе изменяется при замыкании магнитного зазора специальным зубцом, который находится на валу или задающем диске. Когда зубец проходит рядом с датчиком, формируется сигнал, отправляемый в электронный блок управления. Частота импульсов напрямую связана с темпом вращения распредвала, исходя из чего ЭБУ и вносит корректировки в работу двигателя. За счёт постоянного получения данных о позиции поршня первого цилиндра обеспечивается последовательный и своевременный впрыск.

Стоимость нового распределительного вала

В зависимости от типа и марки двигателя новые распредвалы стоят по-разному. Цены варьируются от 15 000 до 30 000 рублей. Естественно, это средняя стоимость оригинальных распредвалов для авто средней ценовой категории иностранного производства.

Но стоимость распредвала – это только половины истории при его неисправности. Ведь его еще предстоит заменить. Вот здесь разброс цен действительно не имеет границ. Все, конечно, зависит от марки, модели, года выпуска автомобиля и места, где будут проводиться работы. Сами понимаете, что у официалов замена распредвала влетит в огромные деньги. У частника в гараже эта работа может стоить в 5 раз дешевле. Но в этом случае есть риски по качеству предоставленных услуг.

Так что если вашей машине нужна замена распредвала, вы должны тщательно подходить к вопросу выбора места ремонта, поскольку это касается двигателя вашего автомобиля, который может быть серьезно поврежден в случае неправильной замены распределительного вала.

Кроме того, не забывайте, что во многих автомобилях добраться до распредвала очень тяжело из-за конструктивных особенностей транспортного средства. Именно поэтому в таких авто стоимость замены распредвала не может быть низкой, поскольку для этого необходимо слишком много времени. И если вы владелец такого авто и вам объявляют недорогой ценник по замене, то стоит призадуматься, будет ли в таком сервисе оказана действительно качественная услуга.

Может быть, не стоит рисковать? Ведь в итоге ваша экономия может выйти вам боком. Согласитесь, мы же не настолько богаты, чтобы экономить. Сами знаете, скупой обычно платит дважды. Особенно когда речь идет о сложном устройстве, которым является автомобиль.