Видео по теме:
Как производят распределительные валы
 
Как это работает
 

Распределительный вал двигателя внутреннего сгорания предназначен для управления процессом впрыска в рабочую камеру топливной смеси и своевременного отвода из нее продуктов сгорания. Рабочие кулачки, расположенные по всей длине распредвала, совершают толкательные движения, и тем самым участвуют в процессе открытия и закрытия подпружиненных клапанов. Те в свою очередь в определенные рабочие фазы открывают и перекрывают впускные отверстия для подачи обогащенного кислородом топлива и выпуска выхлопных газов.

Распределительный вал при проектировании двигателей, как правило, всегда располагается в непосредственной близости от клапанных групп, то есть в блоке, объединяющем головки цилиндров. Такая компоновка обусловлена необходимостью снижения нагрузок связанных с инерционностью тел вращения, и повышения жесткости конструктивных элементов газораспределительного механизма.

В V-образных двигателях внутреннего сгорания каждый ряд цилиндров может обслуживаться одним или двумя распредвалами. Если в конструкцию двигателя заложена одновальная схема, то распределительный вал осуществляет управление впрыском топлива и выпуском продуктов сгорания. При такой схеме распределения на каждом цилиндре стоят два клапана. При использовании двухвального механизма распределения, один вал управляет клапанами впуска, а другой клапанами выпуска. При такой схеме распределения на каждом цилиндре стоит четыре клапана (два впускных и два выпускных).

Каждый распределительный вал конструктивно состоит из рабочих кулачков, имеющих сложную криволинейную форму, и опорных шеек. Шеек, как правило, на одну больше. Каждый клапан управляет одним кулачком. Кулачки, обладая сложной формой поверхности, при вращении вала обеспечивают в определенные фазы работы двигателя, закрытие клапанов и их открытие. Кулачки распределительного вала могут непосредственно взаимодействовать с толкателями клапанов, или воздействовать на них через коромысло.

Для изготовления распределительных валов применяют чугунные отливки, или поковки из высокопрочных и износостойких марок стали. Во время работы, распределительный вал совершает вращательное движение, базируясь в разъемных опорах выполняющих функции подшипников скольжения. Число опор всегда равно количеству опорных шеек распредвала, и всегда на одну превышает количество рабочих камер. В качестве разъемных опор применяются специальные тонкостенные стальные вкладыши, имеющие антифрикционное покрытие. Все вкладыши по мере износа подлежат периодической замене.

В конструкции опор распределительного вала кроме радиальных подшипников скольжения имеется один упорный подшипник. Его функция заключается в предотвращении возможного осевого смещения вала. Конструктивно этот подшипник располагается, как правило, в непосредственной близости от приводного механизма. Для обеспечения надежной и долговечной работы распределительного вала, рабочие кулачки и опорные шейки подвергаются принудительной смазке подаваемой под давлением от маслонасоса по специальным каналам. В современных конструкциях двигателей внутреннего сгорания, для повышения эффективности работы газораспределительного механизма очень часто применяют специальные системы, изменяющие во времени фазы впрыска топливной смеси и отвода отработанных газов, такие как VVT-iVVT-iEValvematic и аналогичные. Внедрение подобных мер позволяет снизить объемы потребляемого топлива и уровень токсичности выхлопных газов. На практике используется несколько методов изменения фаз впрыска топливной смеси и выпуска продуктов сгорания:

  • Изменение угловой ориентации распредвала при разных режимах эксплуатации механизма
  • Использование для управления клапаном нескольких кулачков с различными криволинейными контурами
  • Смещение оси вращения коромысла.

Вращательное движение на распределительный вал подается от коленчатого вала. В двигателях внутреннего сгорания, работающих по четырехтактной схеме, скорость вращения распредвала в два раза ниже скорости коленчатого вала.
На подавляющем большинстве двигателей приводящих в движение легковые автомобили, крутящий момент на распредвал подается посредством сегментно-ременной либо цепной передачи. Эти виды передач хорошо себя зарекомендовали как на бензиновых, так и на дизельных двигателях. На старых моделях вращение на распредвал передавалось посредством шестеренчатой передачи.

Цепная передача представляет собой шарнирно соединенные металлические звенья, обегающие ведущую и ведомые звездочки. Для стабильной и надежной работы цепной передачи в данном приводе задействованы натяжной и успокоительный ролики. Одна цепная передача может приводить в движение два распредвала.

Обладая множеством достоинств, цепной привод имеет один существенный недостаток. Он заключается в том, что со временем металлические звенья растягиваются, и тем самым увеличивают действительный шаг цепи. При этом шаг ведущей и ведомых звездочек остается неизменным. Не совпадение этих показателей ведет к повышенному износу цепной передачи и изменению кинематических характеристик цепного привода. По этой причине данный вид передачи требует регулярных профилактических осмотров и регулировок.

Альтернативой цепному приводу является ременная передача. Для поддержания постоянного передаточного соотношения, для ременного привода применяется сегментный ремень. Это изделие из резины имеет специальный армирующий слой и сегментные выступы, входящие в зацепление с аналогичными впадинами ведущего и ведомого шкивов. Данный привод тоже нуждается в дополнительном механизме регулировки натяжения. Однако он почти бесшумен, занимает небольшой объем. Современные модели сегментных ремней обладают огромным рабочим ресурсом, и пользуются заслуженной популярностью у производителей автомобильных двигателей. Приводной механизм распредвала может быть задействован также для передачи крутящего момента на такие механизмы как, масляные и топливные насосы, устройства управлением зажигания.

Самые крутые обои на рабочий стол