Распределительный вал: что такое и как устроен распредвал?

Полезные рекомендации

Запомните, что игнорировать любые признаки неисправностей кардана ни в коем случае нельзя. Если не прислушиваться к этому совету, вы можете столкнуться со следующими последствиями:

1. При обрыве кардана повреждается сам кузов автотранспортного средства. Дополнительно кардан может повредить трубопровод, который проходит по днищу автомобиля.
2. Если будут наблюдаться постоянные вибрации, это негативно отразится на жёсткости креплений подвески и кузова. Также начнут ослабляться все резьбовые соединения, крепления салонных панелей. Машина буквально начнёт разваливаться на ходу.
3. Все детали, непосредственно связанные с карданным валом, будут быстрее и интенсивнее изнашиваться. Это существенно сократит их эксплуатационный срок, потребует ранней замены и дорогостоящего ремонта.

Вряд ли кто-то из автовладельцев осознанно захочет столкнуться с подобными неприятностями.

Но во многом их можно избежать, если придерживаться нескольких простых правил. Все эти рекомендации направлены на увеличение срока службы карданного вала.

Если вы заинтересованы в сохранении ресурса КВ, тогда необходимо:

• постараться минимизировать эксплуатацию автомобиля в условиях пересечённой местности;
• не разгоняться резко;
• плавно трогаться с места;
• длительно не буксовать на машине;
• не экономить на качественных запчастях;
• проводить диагностические мероприятия;
• при возникновении сложных неисправностей обращаться к квалифицированным мастерам.

Карданный вал является во многом важным элементом автотранспортного средства, который хоть и считается промежуточным звеном, но выполняет ключевую роль в работе заднеприводных и полноприводных автомобилей.

Узел не обладает крайне сложным устройством, а его принцип работы понятен многим. Это позволяет самостоятельно решать возникающие проблемы, своевременно обнаруживать неисправности и поддерживать КВ в рабочем состоянии в течение длительного периода времени, просто соблюдая несколько простых правил.

Источник

OHC и DOHC — что это значит

Распределительный вал Volkswagen Beetle: Кулачок (слева) передает движение через длинный плунжер на коромысло клапана

В современных двигателях используются только верхние распределительные валы (OHC = верхний распределительный вал). Часто в современных моторах установлено два распредвала. Один служит для впускных клапанов, второй отвечает за выпускные клапана (DOHC = двойной верхний распределительный вал).

В старых моторах двигатели были сконструированы, как правило, с одним распредвалом. Также в них клапаны в головке блока управлялись плунжерами. Эта конструкция моторов приводит к большому механическому трению, что делает силовые агрегаты этого типа менее эффективными и менее мощными.

Ниже в графической анимации вы можете увидеть, как два распредвала работают в современном четырехцилиндровом двигателе (принцип DOHC).

СНЯТИЕ, ДЕФЕКТОВКА И УСТАНОВКА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВАЛА

СНЯТИЕ, ДЕФЕКТОВКА И УСТАНОВКА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВАЛА

Распределительный вал установлен в отверстии подшипников, выполненных в теле головки блока цилиндров, и зафиксирован упорным фланцем. Распределительный вал воздействует на клапаны через коромысла, установленные на шпильки в верхней части головки блока цилиндров и закрепленные гайками через держатели коромысел.

Вам потребуются: теже инструменты, что и для снятия ремня привода газораспределительного механизма, крышки головки блока цилиндров (см. «Замена прокладки крышки головки блока цилиндров»), а также торцовая головка «на 13», ключ «на 13», динамометрический ключ.

1. Установите поршень 1-го цилиндра в положение ВМТ такта сжатия (см. «Установка поршня первого цилиндра в положение ВМТ такта сжатия»).

2. Снимите зубчатый шкив распределительного вала (см. «Замена сальника распределительного вала»).

ПРИМЕЧАНИЕ

Распределительный вал можно заменить, не снимая головку блока цилиндров. В данном подразделе замена распределительного вала для наглядности показана на снятой головке блока цилиндров.

3. Отверните гайку крепления…

4. …снимите со шпильки коромысло с держателем…

5. …и извлеките гидрокомпенсатор.

6. Аналогично снимите остальные коромысла и извлеките гирокомпенсаторы.

7. Выверните два болта крепления…

8. …снимите упорный фланец…

9. …и извлеките распределительный вал из тела головки блока цилиндров.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

При каждом снятии распределительного вала заменяйте сальник новым.

10. Осмотрите распределительный вал.

На шпоночной канавке и резьбовой части на носке вала не должно быть повреждений и износа, а в проточке под упорный фланец – следов чрезмерного износа и забоин. Поверхности опорных шеек и кулачков должны быть хорошо отполированы, без повреждений. Если есть следы заеданий, перегрева, глубокие риски или ступеньки от износа, замените вал.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Шлифовка кулачков распределительного вала для устранения ступенчатого износа запрещена, так как при изменении размеров профиля кулачков будут нарушены фазы газораспределения.

11. Измерьте высоту профиля кулачков (размер между вершиной и затылочной частью кулачка) и сравните с номинальным размером, указанным в табл. 5.1.

12. Измерьте диаметры опорных шеек распределительного вала и ихподшипников, вычислите зазоры в подшипниках валов, определяемые половиной разности между диаметрами подшипников в головке блока цилиндров и диаметрами шеек (табл. 5.2 и 5.3).

При износе, превышающем допустимый, замените распределительный вал на ремонтный, так как перешлифовка шеек на ремонтный размер не предусмотрена.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

При установке нового распределительного вала коромысла клапанов замените новыми. Перед первым пуском двигателя и для улучшения условий приработки рекомендуется добавить в моторное масло противозадирную антифрикционную присадку.

13. Установите смазанный моторным маслом распределительный вал в тело головки блока цилиндров. Установите все ранее снятые детали в порядке, обратном снятию.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Пускать двигатель после установки распределительного вала можно не ранее чем через один час, это время необходимо для полимеризации герметика.

14. Отрегулируйте натяжение ремней привода генератора и компрессора кондиционера, а также насоса гидроусилителя рулевого управления.

Вернуться в оглавление

Все права на фото и текстовые материалы принадлежат ООО «Издательский Дом Третий Рим»

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

• 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

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

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

Конструкция

Распредвалы изготавливаются методом литья из чугуна или штамповки из стали и представляют собой комбинацию из следующих функциональных элементов:

• опорные шейки;
• кулачки.

Опорные шейки служат для установки распредвала в корпус двигателя и работают в паре с подшипниками скольжения, функцию которых могут выполнять вкладыши или втулки, изготовленные из антифрикционных сплавов.

Основными рабочими элементами являются кулачки, которые непосредственно взаимодействуют с приводом клапана, выполненного в виде толкателя или гидрокомпенсатора. От профиля кулачка зависит время, скорость, а также высота подъема  клапана.

Для обеспечения смазкой трущихся деталей, а также для создания масляного клина в парах скольжения, внутри распредвала выполняется полость, называемая масляным каналом. Через отверстия в кулачках масло поступает из полости, обеспечивая смазкой и сами кулачки и элементы привода клапана.

Поскольку фазы газораспределения связаны с рабочими тактами, привод распредвала производится непосредственно от коленчатого вала двигателя с использованием зубчатой, цепной или ременной передачи. Передаточное число выбирается таким образом, чтобы на два оборота коленвала приходился один оборот распредвала. Синхронизация обеспечивается на этапе сборки путем выставления приводных шестерен коленчатого и распределительного валов согласно меткам на блоке двигателя.

Устройство и конструкция конкретного двигателя определяет место установки распредвала. Так различают двигатели со следующими положениями распредвала:

• нижнее;
• среднее;
• верхнее.

От того, где находится распредвал, зависит устройство и состав всего газораспределительного механизма. Однако, чем дальше распредвал располагается от клапанов, тем больше деталей используется для их привода, тем самым увеличивая общую инерционность системы. Поэтому в современных двигателях используется верхнее расположение распредвала, что обеспечивает снижение масс и увеличение жесткости всей конструкции.

Отличаются двигатели и по количеству распредвалов. Так при использовании одной пары клапанов на цилиндр достаточно одного вала в ГБЦ рядного двигателя или в развале V-образного двигателя. Тогда как использование двух пар клапанов уже предполагает установку двух распредвалов в рядном или четырех в V-образном двигателе.

Как проверить работоспособность распредвала

Обладая достаточно богатым опытом эксплуатации автомобиля, состояние его отдельных частей можно определять по изменению звукового сопровождения. Распредвал является прочной деталью, однако она также подвержена износу. Чтобы избежать полного разбора системы, используется способ первоначальной диагностики, заключающийся в прослушивании работающей системы. Задача упрощается, если автомобиль находится в эксплуатации долгое время и у водителя сложилось обширное представление о том, как он функционирует в нормальных условиях.

Звук изменяется согласно изменению оборотов. Если звуковое сопровождение соответствует нормам эксплуатации, то распредвал находится в работоспособном состоянии. При неисправности распредвала, будет слышен приглушенный звук, звуковая волна которого схожа с ударами молотка. Прослушивание работы двигателя и определение уровня функциональности некоторых элементов, возможно только в соответствии с четким представлением различных режимов работы и соответствующего разделения по звуковому ряду. Несмотря на это эффективность такого способа достаточно высокая.

Способ прослушивания распредвала не подразумевает его извлечение, которое в дальнейшем может стать необходимым. В процессе проведения мероприятий по извлечению распредвала, вынимаются также и дополнительные элементы, сопутствующие его работе. Зафиксировав распредвал в параллельном положении по отношению к земле, необходимо постучать по верхней части. Работоспособная деталь, при ударах, издает равномерный звук. Если в совокупности со стандартным звучанием имеются дополнительные, необходимо обратиться за помощью к ремонтнику. Ложное решение можно принять если звук движущегося распредвала по постели задевающий за ограничитель, идентифицировать в качестве нарушения работы.

Проведя мероприятия по извлечению распредвала из «постели», осуществляется визуальный осмотр. В случае износа детали, на поверхности можно будет обнаружить множественные бороздки, которых быть там не должно. Несмотря на длительную работоспособность распредвала, процесс эксплуатации подразумевает износ некоторых элементов. Рокеры и кулачки стачиваются при непосредственном функционировании автомобиля. Если констатируется стертость поверхности, дееспособность можно считать утраченной. Износ распредвала приводит к установке новых клапанных рычагов. Пренебрежение этим процессом ведет к повторному износу распределительного вала, который был установлен в качестве замены старому.

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.

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.

Принцип работы распредвала

Распределительный вал имеет особую форму: на типичном цилиндрическом валу расположены кулачки и шейки распредвала. Подшипник распредвала имеет форму втулки либо вкладыша и принудительную систему смазки.

Втулка и вкладыши распредвала

Распредвал совершает вращение вместе с коленчатым валом двигателя, но вращается в 2 раза медленней. Для вращения распредвала используются цепные, ременные, зубчатые передачи. Благодаря форме кулачков распредвала формируются фазы газораспределения, клапана открываются в нужный момент, обеспечиваются условия работы двигателя. Изменяя геометрию кулачков, можно добиться улучшения работы двигателя.

Распредвал Nissan Patrol 1 — болты; 2 — приводная шестерня распределителя; 3 — шайба; 4 — звездочка распредвала; 5 — упорная пластина; 6 — шпонка; 7 — рабочий выступ кулачка; 8 — распределительный вал; 9 — опорная шейка распредвала.

Через различные толкатели, рокеры, либо почти напрямую через гидрокомпенсаторы кулачок распредвала нажимает на подпружиненный клапан, открывая его. Далее, проходя вершину кулачка, клапан открывается на максимальное расстояние и плавно закрывается проходя по обратной его части. Геометрия кулачков распредвала позволяет относительно плавно взаимодействовать с толкателями клапана, от их формы зависит характеристика распредвала.

На распредвале кулачки расположены под особыми углами, благодаря чему и формируются фазы газораспределения. На разных двигателях углы фаз могут немного отличаться. Например, если сравнивать бензиновый двигатель и дизель, стандартные распредвалы, рассчитанные на городскую езду, будут иметь похожее строение.

На двигателях с ЭБУ устанавливается датчик распредвала. Это устройство постоянно определяет его положение, что позволяет синхронизировать электронные системы подачи топлива с работой клапанов.

Это интересно: Индикаторы поломок инжектора

Привод распредвала

Геометрические формы кулачков

Отдельно стоит остановиться на шестернях распредвалов. Механизм ГРМ требует точной их настройки. Зачастую достаточно выставить элементы по «контрольным точкам». Для более точной настройки работы распредвала существует разрезная шестерня распредвала. Принцип в том, что зубцы шестерни фиксируются на болтах относительно ее основания. Открутив болты можно, корректировать положение шестерни на 5-10º, что позволяет выставить ГРМ в более оптимальное положение.

Разрезная и простая шестеренки распредвала двигателя ВАЗ 2106

На современных дорогих двигателях этот процесс автоматизирован, применяются муфты распредвала с гидравлическим управлением. Датчик положения распредвала сообщает бортовым компьютерам текущий угол и обороты, что позволяет управлять фазами газораспределения, корректировать их для разных режимов двигателя.

ГРМ с гидроуправляемыми муфтами