В V-образных восьмицилиндровых четырехтактных двигателях шатунные шейки располагаются под углом 90°. Угол между двумя рядами цилиндров тоже 90°. Когда поршень одного цилиндра находится в какой-либо мертвой точке, поршень соседнего цилиндра находится примерно на середине своего хода. Поэтому такты, происходящие в левом ряду цилиндров, смещаются относительно соответствующих тактов, происходящих в цилиндрах правого ряда на 90° или ¼ оборота коленчатого вала (см. таблицу 2.2).

Контрольные вопросы:

1. Для чего предназначен механизм газораспределения, из каких деталей он состоит?

2. Как устроен и где располагается распределительный вал?

3. Как устроены толкатели, штанги, коромысла и клапаны?

4. Что такое фазы газораспределения?

5. Что называют порядком работы цилиндров?

Что такое фазы газораспределения двигателя?

Газораспределительный механизм

Основа нормального функционирования двигателя – это слаженная работа всех его механизмов и систем. Одним из таких важных составляющих силового агрегата является газораспределительный механизм, который отвечает за подачу воздуха во все цилиндры машины и вывод выхлопных газов.

Назначение и принцип действия ГРМ

Газораспределительный механизм в двигателе внутреннего сгорания предназначается для своевременной подачи воздушно-топливной смеси или воздуха в цилиндры и выпуска оттуда отработанных газов. Работа механизма осуществляется за счет своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

Рабочий процесс ГРМ основывается на синхронном движении распределительного и коленчатого вала, что обуславливает открытие и закрытие клапанов в нужный момент моторного цикла. Во время вращательного движения распредвала, кулачки надавливают на рычаги, а те на стержни клапанов, открывая их. Следующий поворот распредвала поворачивает кулачек, который занимает исходную позицию и закрывает клапан.

Классификация газораспределительных механизмов

Двигатели на современных автомобилях оснащаются разными газораспределительными механизмами, которые имеют следующую классификацию:

1. В зависимости от расположения распределительного вала – нижнее или верхнее.
2. В зависимости от числа распределительных валов – один или SONC (Single OverHead Camshaft), либо два вала – DOHC (Double OverHead Camshaft).
3. В зависимости от количества клапанов – от 2 до 5.
4. От разновидности привода вала – шестеренчатый, цепной или с зубчатым ремнем.

Двигатели с верхним расположением вала считаются наиболее эффективными, и получили самое широкое распространение. В них клапана приводятся в движение распредвалом через рычаги толкателей. Это упрощает всю конструкцию, снижает массу двигателя и уменьшает силу инерции. В такой компоновке вал монтируется в головке, рядом с клапанами. Движение с коленчатого вала передается при помощи роликовой цепи или зубчатого ремня.

При нижнем положении вала ГРМ, он монтируется рядом с коленчатым валом в блоке цилиндров. Передача усилия на клапана происходит при помощи толкателей через коромысла. Распредвал входит в зацепление с коленвалом при помощи шестерни. Такая конструкция двигателя считается усложненной, к тому же инерция двигающихся частей механизма возрастет.

Количество распределительных валов механизма и клапанов на каждый цилиндр зависит от варианта двигателя. Чем больше в нем клапанов предусмотрено, тем лучше цилиндры заполняются воздухом или горючей смесью, и очищаются от газов. Благодаря этому, двигатель в состоянии развить больший крутящий момент и мощность. Нечетное количество клапанов означает большее число впускных в сравнении с выпускными.

Устройство ГРМ

Газораспределительный механизм имеет следующие основные элементы:

1. Распределительный вал. Открывает клапаны в определенной последовательности в зависимости от порядка работы цилиндров. Его изготавливают из чугуна или стали, и подвергают закалке токами высокой частоты трущиеся поверхности. Он может быть смонтирован в головке блока цилиндров или в картере. В многоклапанных двигателях расположено два распределительных вала, один из которых управляет впускными клапанами, а другой выпускными. Вращение вала происходит на цилиндрических опорных шейках. Прямое или непрямое воздействие на клапана осуществляется кулачками, расположенными на валу. Каждый кулачек соответствует одному клапану.

2. Привод клапанов. Клапаны приводятся в движение различными способами: при расположении распредвала в картере, усилие от кулачков передается на толкатели, штанги и коромысла.

Коромысло (рокер или роликовый рычаг) выполнено из стали, его устанавливают на полую ось, зафиксированную в стойках головки цилиндров. Одна его сторона упирается в кулачек вала, а другая давит на торец стержня клапана. При работе двигателя клапаны нагреваются и удлиняются, что грозит им неполной посадкой в седло. Поэтому между клапаном и коромыслом обязательно соблюдают тепловой зазор.

Также кулачек может воздействовать на клапан через рычаг или непосредственно на его толкатель. Толкатели могут быть выполнены в механическом (жестком), роликовом варианте или в виде гидрокомпенсатора. Первый вид из-за шумности почти не используется, а последний отличается мягкостью и отсутствием необходимости осуществления регулировок. Роликовые толкатели используют в форсированных и спортивных двигателях.

3. Механизм привода распределительного вала. Осуществляется цепной, ременной или шестеренной передачей. Цепная отличается надежностью, до сложна в устройстве и дорога, ременная дешевле, но менее надежна, и в случае порыва ремня может повлечь за собой повреждение двигателя за счет удара клапанов о поршни.

4. Клапаны. Предназначены для открытия и закрытия впускного и выпускного канала. Состоят из стержня и головки, на которой имеется узкая, скошенная под углом фаска, плотно прилегающая к фаске седла, для чего их взаимно притирают. Головки впускных клапанов делают большими, чем выпускных. Но выпускные сильнее нагреваются, поэтому изготавливаются из жаропрочной стали и внутри наполнены натрием для лучшего охлаждения.

Цилиндрический стержень клапана сверху выточен для крепления пружины, не дающей ему оторваться от коромысла, которая упирается в шайбу на головке, и фиксируется упорной тарелкой. Стержень помещается в направляющую втулку, запрессованную в головку цилиндров, чтобы масло не попадало в камеру сгорания, на него надевают маслоотражающий колпачок.

Фазы газораспределения

Фазами газораспределения принято считать начало открытия и момент закрытия клапана, выраженный в градусах угла поворота коленвала относительно мертвых точек. Лучшая очистка цилиндра от выхлопных газов достигается при открытии выпускного клапана до наступления нижней мертвой точки (НМТ), и закрытии после ВМТ. Наполнение цилиндров воздухом или горючей смесью происходит при открытии впускного клапана до прохождения им ВМТ, и закрытии после НМТ. Период одновременного открытия обоих клапанов называется их перекрытием.

Фазы подбираются на заводе-изготовителе двигателя экспериментальным путем, и зависят от его конструкции и быстроходности. При этом колебание газов используется таким образом, что перед закрытием впускного клапана перед ним находится волна давления, а перед закрытием выпускного – волна разрежения. Такой подбор фаз обеспечивает одновременное улучшение заполнения цилиндров воздухом или смесью, а также их очистку от выхлопных газов.

Установка механизма газораспределения осуществляется при помощи меток на шестернях. Отклонение от нормы на пару зубов или звездочек может привести к удару клапана о поршень и поломке двигателя. Постоянство фаз сохраняется при наличии теплового зазора в клапанном механизме, нарушения которого вызывают уменьшение или увеличение продолжительности открытия.

Для каждого двигателя завод-изготовитель указывает фазы газораспределения в виде диаграммы, где показаны моменты открытия, закрытия, и перекрытия клапанов.

Возможные неисправности ГРМ

Судить о неисправности газораспределительной системы можно по следующим внешним признакам:

1. Уменьшение компрессии, хлопки в трубопроводах. Происходит по причине неплотного прилегания клапанов к седлам из-за образовавшегося нагара, раковин на рабочей поверхности, при деформации головок клапанов, прогорании клапана, поломке пружин, заедании стержня во втулке или отсутствием зазора между клапаном и коромыслом.
2. Падение мощности и резкие металлические стуки происходят из-за неполного открытия клапанов. Причиной неполадки выступает большой тепловой зазор или отказ гидрокомпенсатора.
3. Износ шестерни распредвала, втулок и осей коромысел, направляющих втулок клапанов, заметное осевое смещение распределительного вала.
4. Выход из строя цепи, зубчатого ремня, а также успокоителя для цепи, и натяжителя для зубчатого ремня.

Фазы газораспределения двигателя. Что это такое?

Работа двигателя зависит от фаз газораспределения, другими словами от закрытия и своевременности открытия впускных и выпускных клапанов. Объясним, что такое фазы газораспределения и их влияние на работу двигателя.

Что такое фазы газораспределения?

Фаза газораспределения — это период от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным либо конечным моментам соответствующих тактов.
Задача механизма газораспределения — обеспечить очистки цилиндра и наивысшую эффективность наполнения на протяжении работы двигателя. От того, как грамотно подобраны фазы газораспределения,зависит экономичность мотора, мощность и развиваемый момент.

Влияние фаз газораспределения на работу двигателя

В большинстве двигателей фазы изменяться не смогут и работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Вследствие этого эффективность и скорость наполнения цилиндров при разных режимах работы двигателя неодинаковы.
Для работы на холостом ходу уместны узкие фазы газораспределения с ранним закрытием и поздним открытием клапанов без перекрытия фаз (время, в то время, когда впускной и выпускной клапаны открыты в один момент). Из-за чего? По причине того, что так удаётся исключить заброс выхлопных газов во выброс и впускной коллектор части горючей смеси в выхлопную трубу.
При работе на большой мощности обстановка изменяется. С увеличением оборотов время открытия клапанов уменьшается, но для обеспечения высоких крутящего мощности и момента через цилиндры нужно прогнать больший количество газов, нежели на холостом ходу. Как решить эту задачу?

Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать длительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими.
При разработке двигателей конструкторам приходится увязывать последовательность взаимоисключающих требований и идти на компромиссы. Посудите сами. С одними и теми же фазами двигатель обязан владеть хорошей тягой на низких и средних оборотах, приемлемой мощностью — на высоких.

И плюс ко всему устойчиво трудиться на холостом ходу, быть максимально экономичным и экологичным.

Изменяемые фазы газораспределения

В случае если научить газораспределительный механизм подстраиваться под разные режимы работы двигателя?
Один из способов это использование фазовращателя — особой муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол довольно его начального положения. С увеличением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов и как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.
Инженеры не остановились на этом и создали последовательность совокупностей, талантливых не только двигать фазы, но и расширять либо сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими методами. К примеру, в тойотовской совокупности VVTL-i по окончании достижении определённых оборотов (6000 об/мин) вместо простого кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с поменянным профилем. Профиль этого кулачка задаёт другой закон перемещения клапана, более широкие фазы и, кстати, снабжает больший движение.

При раскрутке коленчатого вала до больших оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя как будто бы раскрывается второе дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и замечательный подхват при ускорении.
А вдруг попытаться изменять высоту подъёма? Таковой подход разрешает избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм. Ответ инженеров — механическая совокупность управления подъёмом впускных клапанов.

В таких совокупностях продолжительность фазы и высота подъёма впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. Экономия от применения совокупности бездроссельного управления образовывает от 8% до 15%, прирост мощности в пределах 5—15 %.
Не обращая внимания на то, что размеры и количество клапанов приблизились к максимальным, очищения и эффективность наполнения цилиндров возможно сделать выше — за счёт скорости открытия клапанов. Действительно, механический привод заменяется электромагнитным.
В чём плюс электромагнитного привода? Подъёма клапана возможно довести до идеала, а длительность открытия клапанов позволяется поменять в весьма широких пределах. Электроника в соответствии с программе иногда ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе.

Делается это в целях экономии, к примеру, на холостом ходу либо при торможении двигателем. Кроме того на протяжении работы электромагнитный ГРМ способен перевоплотить простой четырёхтактный мотор в шеститактный.
Предстоящее повышение эффективности работы мотора за счёт ГРМ — нереально. Выжать больше момента и мощности с того же количества при меньшем расходе возможно будет с применением иных средств. К примеру, комбинированного наддува либо конструкций, изменяющих степень сжатия.

Механизм газораспределения VVT-i TOYOTA LEXUS .avi

Подобранные для Вас, статьи:

VTEC расшифровывается как — электронная совокупность высоты фаз подъёма и изменения газораспределения клапанов. Поведаем о совокупности VTEC, разглядим разновидности и принцип работы. Ключевые принципы…

Инновационным прорывом в сфере автомобилестроения стала разработка новой линии двигателей, отличительной чертой которых есть высокая мощность при малом потреблении горючего. Достигнуть этого…

На машинах устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых горючее сгорает в цилиндра. В базу положено свойство газов расширяться при нагревании. Разглядим принцип…

Турбонаддув — действенная совокупность увеличения мощности двигателя. Кроме этого он снабжает снижение токсичности и экономию топлива отработавших газов. Разглядим двигатели с турбонаддувом,…

Все больше появляется машин, у которых характерное постукивание из-под капота выдает тип установленного мотора. Разберем устройство, особенности и принцип работы дизельных двигателей….

Фазы газораспределения двигателя

Качественное соблюдение газораспределительных фаз является залогом правильного функционирования двигателя автомашины. Стандартный бензиновый движок в этом смысле подразумевает наличие своевременности открывания и закрывания клапанов впуска и выпуска, которые двигаются благодаря кулачкам распредвала. Сегодня мы расскажем о том, что представляет собой газораспределение, а также выясним влияние его фаз на мотор автомобиля.

Что такое система фаз газораспределения двигателя автомобиля?

Фазами газораспределения называют изменение угла коленвала силового агрегата транспортного средства, которое совершается за время между одним циклом открытия и закрытия клапанов ГБЦ. Данная величина измеряется в градусах и отмечается отношением между начальным и конечным рабочим тактом.

Основная функция газораспределительного механизма заключается в обеспечении наивысшей эффективности заполнения и опустошения камеры цилиндра при работе мотора. Это оказывает прямое влияние на качество работы ДВС, её бесперебойность, выходные динамические характеристики, величину крутящего момента и, разумеется, экономичность.

Механизм фаз газораспределения двигателя

Примерно половина современных силовых агрегатов не имеет возможности изменения газораспределительных фаз. Это проявляется в том, что наполняемость камер цилиндров происходит неравномерно в зависимости от режима работы мотора, величины оборотов и силовой нагрузки. Такие двигатели, увы, не могут похвастаться высокопродуктивной работой.

Для функционирования с высоким уровнем эффективности величина газораспределительных фаз не может находиться на одинаковом уровне. Например, в режиме холостых оборотов требуется наличие узких фаз, характеризующихся ранними периодами открытия и закрытия и исключающие возникновение перекрывания — ситуаций, при которых впускные и выпускные клапаны имеют одновременное открытое положение.

Работа движка на высоких оборотах значительно изменяет описанную ситуацию. Во время такого режима открытие клапанов происходит значительно быстрее. Оно укладывается в минимальный временной промежуток, однако для того, чтобы обеспечить наличие высокого крутящего момента и достаточной выходной мощности, через камеры сгорания требуется провести гораздо больший объем топливно-воздушной смеси, нежели при работе на холостых оборотах. Чтобы это было возможным, двигатель настраивается таким образом, чтобы клапаны совершали более раннее и продолжительное открытие, как бы расширяя газораспределительную фазу. Для улучшенного газообмена цилиндров должна чётко выдерживаться прямая связь — чем выше нагрузка на силовой агрегат, тем ширина фаз должна быть больше.

Инженерам требуется осуществить такую настройку мотора, при которой его тяговые характеристики будут одинаково качественными при любом количестве оборотов, холостые обороты сохранят стабильность, а экономичность будет выдерживаться на приемлемом уровне. Все это должно осуществляться с фиксированной цикличностью фаз.

Автоматически изменяемые фазы ДВС

Определенным решением, позволяющим значительно улучшить продуктивность работы мотора, стала установка систем автоматического регулирования фаз газораспределения. В качестве такого средства инженерами была применена специальная муфта, на основании показаний автомобильной электроники проворачивающая распредвал на определенное количество градусов относительно изначального положения. С ростом количества оборотов, муфта начинает вращает распределительный вал вперед, что приводит к более раннему открытию системы впускных клапанов, улучшая качество заполнения цилиндров.

За время своего существования такие вариативные функции были дополнены возможностью расширения и сужения фаз. Так система «VVTL-I», применяемая в автомобилях «Тойота», способна подключать к работе дополнительный кулачок, имеющий изменения в профиле. Это происходит автоматически, когда количество оборотов движка достигает отметки в 6000. Измененный кулачок задает иной алгоритм функционирования клапана, увеличивая фазы и обеспечивая его увеличенный ход. Этот процесс напоминает появление «второго дыхания» у агрегата, позволяющего осуществить значительный динамический рост и улучшить «подхват».

Некоторые компании дорабатывали систему газораспределения методом изменения высоты подъема клапанов. Это позволило отказаться от дроссельной заслонки, а регулирование рабочим процессом полностью отдать механизму газораспределения. Для этого было применено механическое управление клапанами впуска, зависящее от силы нажатия на акселератор. Бездроссельная схема позволила повысить экономичность агрегатов до 15% с одновременным мощностным приростом, варьирующимся от 5 до 15%.

Конструкторы не остановились и на этом. Они улучшили эту систему, заменив в ней механический привод электромагнитным. Доработка расширила пределы изменения продолжительности открытия клапанов, сделав алгоритм функционирования идеальным. Наличие электроники позволило задействовать такие программы работы, при которых на определенных этапах движения некоторые клапаны стало возможным не открывать и даже отключать некоторые цилиндры. Электромагнитный механизм оказался способен превращать стандартный четырехтактный двигатель в шеститактный.

Что в итоге?

Возьмем на себя смелость предположить, что дальнейшее улучшение продуктивности ДВС за счет механизма газораспределения, уже невозможно. Система, выстроенная на основе электромагнитного блока, сделала его работу идеальной. Однако мы не говорим, что эффективность мотора нельзя повысить за счет других средств. Это вполне возможно сделать применением комбинированных решений.

Фазы газораспределения их влияние на работу двигателя

Работа двигателя зависит от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Объясним, что такое фазы газораспределения и их влияние на работу двигателя.

ЧТО ТАКОЕ ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ?

Фаза газораспределения — это период от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным или конечным моментам соответствующих тактов.

Задача механизма газораспределения — обеспечить наивысшую эффективность наполнения и очистки цилиндра во время работы двигателя. От того, насколько грамотно подобраны фазы газораспределения, зависит экономичность мотора, мощность и развиваемый момент.

ВЛИЯНИЕ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НА РАБОТУ ДВИГАТЕЛЯ

В большинстве двигателей фазы меняться не могут и работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Из-за этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы.

Для работы на холостом ходу уместны узкие фазы газораспределения с поздним открытием и ранним закрытием клапанов без перекрытия фаз (время, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно). Почему? Потому что так удаётся исключить заброс выхлопных газов во впускной коллектор и выброс части горючей смеси в выхлопную трубу.

При работе на максимальной мощности ситуация меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов сокращается, но для обеспечения высоких крутящего момента и мощности через цилиндры необходимо прогнать больший объём газов, нежели на холостом ходу. Как решить эту задачу? Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать продолжительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими.

При разработке двигателей конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований и идти на компромиссы. Посудите сами. С одними и теми же фазами двигатель должен обладать неплохой тягой на низких и средних оборотах, приемлемой мощностью — на высоких. И плюс ко всему устойчиво работать на холостом ходу, быть максимально экономичным и экологичным.

ИЗМЕНЯЕМЫЕ ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя?

Один из способов это применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов и как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.
Инженеры не остановились на этом и разработали ряд систем, способных не только двигать фазы, но и расширять или сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими способами.
Например, в тойотовской системе VVTL-i после достижении определённых оборотов (6000 об/мин) вместо обычного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт иной закон движения клапана, более широкие фазы и, кстати, обеспечивает больший ход. При раскрутке коленчатого вала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя словно открывается второе дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и мощный подхват при ускорении.

А если попробовать изменять высоту подъёма? Такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. Экономия от применения системы бездроссельного управления составляет от 8% до 15%, прирост мощности в пределах 5—15 %.
Несмотря на то, что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать выше — за счёт скорости открытия клапанов. Правда, механический привод заменяется электромагнитным.

В чём плюс электромагнитного привода? Подъёма клапана можно довести до идеала, а продолжительность открытия клапанов позволяется менять в очень широких пределах. Электроника согласно программе время от времени ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе. Делается это в целях экономии, например, на холостом ходу или при торможении двигателем. Даже во время работы электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный.

Дальнейшее увеличение эффективности работы мотора за счёт ГРМ — невозможно. Выжать больше мощности и момента с того же объёма при меньшем расходе можно будет с применением иных средств. Например, комбинированного наддува или конструкций, изменяющих степень сжатия.

Как известно работа двигателя внутреннего сгорания состоит из рабочих циклов. Рабочий цикл – это четыре такта (четыре перемещения вверх – вниз, от ВМТ к НМТ поршня в цилиндре). Существуют такты: впуск горючей смеси, сжатие, рабочий ход, выпуск отработавших газов. Каждый такт происходит за пол оборота коленчатого вала двигателя (180º), а весь рабочий цикл – это два оборота коленчатого вала.

Фазы газораспределения по тактам работы двигателя

Впуск

Поршень движется вниз, засасывая горючую смесь, от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), коленчатый вал при этом поворачивается на 180º. Выпускной клапан закрывается. Впускной открывается с некоторым опережением (12º), еще до прихода поршня в ВМТ, для улучшения наполнения цилиндра горючей смесью. И будет открыт на протяжении всего такта впуска, пока поршень идет вниз.

Сжатие

Поршень движется вверх, сжимая горючую смесь, от НМТ к ВМТ, коленчатый вал поворачивается еще на 180º. Выпускной клапан по прежнему закрыт. Впускной будет открыт еще на протяжении 40º вращения коленчатого вала, несмотря на движение поршня вверх. За счет инерции, через него в цилиндр еще поступит определенная порция горючей смеси. После чего впускной клапан закроется.

Рабочий ход

Поршень движется вниз от ВМТ к НМТ за счет энергии воспламенившейся в конце такта сжатия топливной смеси. При этом впускной клапан закрыт. Выпускной клапан начинает открываться еще до прихода поршня вниз, в НМТ и окончания рабочего хода (42º из 180º поворота коленчатого вала). Таким образом достигается лучшее удаление отработавших газов за счет имеющегося в цилиндре во время рабочего хода большого давления. Давление снижается, снижается и температура в цилиндре, двигатель не перегревается.

Выпуск

Поршень движется вверх от НМТ к ВМТ, выталкивая из цилиндра отработавшие газы, коленчатый вал поворачивается еще на 180º. Впускной клапан закрыт. Выпускной клапан открыт, при чем это открытие продолжается и после достижения поршнем ВМТ, еще 10º поворота коленчатого вала.

Синхронизация перемещения поршня (вращения коленчатого вала) и открытия-закрытия клапанов (вращение распределительного вала) происходит за счет выставления их положения относительно друг друга по установочным меткам. При их совмещении наступает окончание такта сжатия в четвертом цилиндре двигателя (поршень вверху) Установочные метки помимо определения фаз газораспределения используются при выставлении момента опережения зажигания (2105, 2107 и 2108, 2109, 21099).

Установочные метки в приводе ГРМ двигателя 21083

Установочные метки в приводе ГРМ двигателя 2103

Имеющиеся на распределительном валу расположенные в определенном порядке кулачки при его вращении нажимают на имеющиеся в приводе клапанов рычаги или опорные стаканы (в зависимости от устройства двигателя) заставляя клапана открываться или закрываться.

В случае смещения этих меток (после ремонта, перескочил ремень, вытянулась цепь ГРМ) правильное взаиморасположение валов относительно друг друга изменяется, и двигатель перестает нормально работать. Смещение фаз газораспределения служит причиной таких неисправностей как невозможность запуска или затрудненный пуск двигателя, неустойчивые обороты холостого хода двигателя, падение мощности и приемистости двигателя, «стрельба» в глушитель или карбюратор и т.п.

Примечания и дополнения

— Существует такой момент в работе двигателя автомобиля, когда при достижении поршнем ВМТ открыты и впускной и выпускной клапан. Это так называемое перекрытие клапанов. Длится оно не долго и существенного влияния на работу двигателя не оказывает. При перекрытии отработавшие газы не проникают во впускной коллектор, наоборот их поток вызывает подсасывание дополнительного объема топливной смеси в цилиндр, улучшая его наполнение.

— Впуск топливной смеси растягивается по времени на несколько тактов и длится 232º поворота коленчатого вала. Выпуск также захватывает несколько тактов и длится 232º.

Еще статьи по автомобильным двигателям

Правильный выбор фаз газораспределения оказывает значи­тельное влияние на целый ряд показателей работы двигателей: качество очистки и наполнения цилиндра, работу, затрачиваемую на газообмен, температурный уровень горячих деталей, условия работы выпускной тур­бины и компрессора, эффективность использования выпускных газов и др.

Как известно, для получения оптимальных условий газообмена целе­сообразно осуществлять начало открытия и конец закрытия газораспре­делительных органов с некоторым предварением открытия и запаздыва­нием закрытия, являющимися оптимальными для данного типа двигателя и условий его работы.

Предварение открытия выпускного органа (клапана или окна) до н. м. т. способствует эффективной очистке цилиндра от продуктов сгорания, достижению наибольших проходных сечений при положении поршня у н. м. т., снижению динамических нагрузок на кла­пан в начальной стадии его открытия, уменьшению затраты энергии на выталкивание продуктов сгорания и др.

Запаздыванием закрытия выпускного органа (за в.м.т.) обеспечи­вается: дополнительное удаление части остаточных газов за в.м.т. за счет эжектирующего действия потока выпускных газов; достаточное время — сечение для удаления газов в конце процесса выталкивания про­дуктов, сгорания; настройка характера импульсов в газовыпускной си­стеме и др.

Предварение открытия впускного клапана (до в.м.т.) создает условия для получения наибольших проходных сечений в клапанах к моменту на­чала наполнения (у в.м.т.) и осуществления продувки камеры сгорания (КС) за счет перекрытия клапанов.

Запаздывание закрытия впускного клапана (за н. м. т.) дает возмож­ность продлить процесс наполнения за н. м. т., использовать газодинами­ческий напор воздуха для дозарядки и осуществить продувку КС.

С увеличением степени быстроходности двигателей время действия клапана уменьшается; в связи с этим начало предварения и запаздывания впуска и выпуска следует соответственно увеличить.

Рис.1 Перекрытие впускных и выпускных клапанов

1 – свободный выпуск;2-принудительный выпуск;3 –продувка;

У большей части двигателей ( особенно с надувом) в результате запаздывания закрытия выпускных клапанов и предварения открытия впускных происходит перекрытие клапанов, т.е. одновременное открытие впускного и выпускного клапанов при положении поршня около в.м.т.(рис.1). Это способствует более совершенной очистке КС, интенсификации продувки КС и заполнению ее воздухом повышенного давления ( вдизелях с ГТН), а также снижению температуры горячих деталей КС

Фазы газораспределения зависят от типа двигателя, особенностей его конструкции, степени быстроходности и других факторов. Оптимальные фазы газораспределения устанавливают экспериментальным путем.

Рис.2. Влияние установки фаз выпуска Рис.3. Влияние фаз газораспределения на η_н

на η_н при переменной частоте вращения

Влияние неправильной установки фаз газораспределения, например для процесса выпуска газов, схематически показано на рис. 2. При слишком раннем открытии клапана (точка 2) уменьшается площадь индикаторной диаграммы, а следовательно, и мощность дизеля. К потери площади приводит и слишком позднее открытие клапана (точка 1). Правильная установка момента предварения выпуска (точка 3) обеспечивает наименьшие потери полезной части диаграммы ( сплошная кривая вправо от точки 3).

В судовых ВОД, работающих при переменной частоте вращения, разным значениям n соответсвует различные оптимальные фазы распределения (рис. 3): кривая 1 для высоких n; кривая 2 – для низких n. В эом случае желательно сходить из оптимальных фаз распеделения, обеспечивающих наиболее высокие η_н на основних, наиболее частых и длительных режимах работы.

В таблице приведены данные по фазам газораспределения четырехтактных судових ДВС.

просто о сложном » АвтоНоватор

Порядок работы цилиндров, именно так называется последовательность чередования тактов в разных цилиндрах двигателя. Порядок работы цилиндров напрямую зависит от типа расположения цилиндров: рядное или V-образное. Кроме того, на порядок работы цилиндров двигателя влияет расположение шатунных шеек коленвала и кулачков распредвала.

Что происходит в цилиндрах

Происходящее внутри цилиндра действо по научному называется рабочим циклом. Он состоит из фаз газораспределения.

Фаза газораспределения – момент начала открытия и конца закрытия клапанов в градусах поворота коленвала относительно мертвых точек: ВМТ и НМТ (соответственно, верхняя и нижняя мёртвые точки).

В течение одного рабочего цикла в цилиндре происходит одно воспламенение воздушно-топливной смеси. Интервал между воспламенениями в цилиндре прямым образом воздействует на равномерность работы двигателя. Чем меньше интервал воспламенения, тем равномернее работа двигателя.

И этот цикл напрямую связан с количеством цилиндров. Большее количество цилиндров – меньший интервал воспламенения.

Порядок работы цилиндров в разных двигателях

Итак, с теоретическим положением о влиянии интервала воспламенения на равномерность работы, мы познакомились. Рассмотрим традиционный порядок работы цилиндров в двигателях с разной схемой расположения цилиндров.

• порядок работы 4 цилиндрового двигателя со смещением шеек коленвала 180° (интервал между воспламенениями)  : 1-3-4-2 или 1-2-4-3;
• порядок работы 6 цилиндрового двигателя (рядного) с интервалом между воспламенениями 120°: 1-5-3-6-2-4;
• порядок работы 8 цилиндрового двигателя (V-образный) с интервалом между воспламенениями 90°: 1-5-4-8-6-3-7-2

Во всех схемах производителей двигателей. Порядок работы цилиндров всегда начинается с главного цилиндра №1.

Знание порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля, без сомнения, несомненно, будут вам полезны для того, чтобы контролировать порядок зажигания при выполнении определенных ремонтных работ при регулировке зажигания или ремонте головки блока цилиндров. Или, например, для установки (замены) высоковольтных проводов, и подключении их к свечам и трамблёру.

Удачи вам при использовании знаний о порядке работы цилиндров.

Фазы газораспределения. Порядок работы цилиндров. Показатели характеризующие работу двигателя.

За один рабочий цикл газ в цилиндре двигателя совершает индикаторную работу, представляемую на индикаторной диаграмме площадью, ограниченной линиями процессов сжатия, сгорания и расширения. Для конкретных двигателей величина этой работы будет различной в зависимости от применённого цикла, объёма цилиндра, степени сжатия, качества сгорания и коэффициента избытка воздуха.При этом чем больше выполненная работа, тем больше степень использования данного рабочего объёма цилиндра. Однако судить о величине работы газов в цилиндре двигателя по индикаторной диаграмме, на которой давление газов непрерывно меняется, трудно. Поэтому на практике работоспособность двигателя за цикл оценивают по среднему индикаторному давлению. Для определения индикаторной работы за цикл переменное давление расширяющихся газов заменяют условно постоянным средним давлением, значение которого находят делением площади диаграммы на её длину, равную отрезке между мёртвыми точками. Это среднее давление, вычисленное с учётом масштабов осей координат диаграммы, называют средним индикаторным. В двухтактных двигателях вся площадь индикаторной диаграммы представляет собой в определённом масштабе полезную индикаторную работу. Чем больше индикаторная работа, тем лучше использование рабочего объёма цилиндра двигателя. В поршневых четырёхтактных двигателях на очистку и наполнение затрачивается работа, которая будет отрицательный. В комбинированных двигателях эта работа может быть как отрицательной, так и положительной. Работу газов в период газообмена обычно относят к механическим потерям в двигателе. Максимальные значения среднего индикаторного давления в различных двигателях зависят от многих факторов: способа смесеобразования, осуществляемого цикла, коэффициента избытка воздуха, наполнения цилиндра и т.д. Индикаторная работа, совершаемая газами в цилиндрах, передаётся на фланец отбора мощности через поршень, шатун и коленчатый вал. Эта передача сопровождается механическими потерями вследствие трения поршней и колец о стенки цилиндров, трения в подшипниках кривошипно-шатунного механизма. Кроме того, часть индикаторной работы затрачивается на преодоление аэродинамических потерь, возникающих при вращении и колебании деталей; на приведение в действие механизма газораспределения, топливных, масляных, водяных и продувочных насосов и других вспомогательных механизмов двигателя.

В четырёхтактных двигателях часть индикаторной работы тратится также на удаление продуктов сгорания и заполнение цилиндра свежим зарядом. По аналогии среднее эффективное давление представляет собой некоторое условное постоянное давление, которое действует на поршень в течение хода расширения и совершает работу, равную эффективной работе на валу двигателя. Среднее давление трения также можно представить в виде некоторого постоянного давления на поршень, действие которого в течение хода расширения создаёт работу, равную работе трения. Вращающий момент развиваемый на валу двигателя, характеризует его способность его способность преодолевать сопротивление, создаваемое нагрузкой (потребителем). Зависит вращающий момент от мощности двигателя и частоты его вида. Во время каждого полного рабочего цикла двигателя газов и силы инерции деталей кривошипно-шатунного механизма изменяются как по величине, так и по направлению. В связи с этим вращающий момент, передаваемый через коленчатый вал потребителю, непрерывно изменяется по величине, тем самым и обусловливая неравномерное вращение вала. Мощность, развиваемая газами внутри цилиндра и передаваемая поршню, называется индикаторной мощностью.Агрегатная мощность многоцилиндрового двигателя равна цилиндровой мощности, умноженной на число цилиндров. Индикаторная мощность двигателя зависит от размеров цилиндра, среднего индикаторного давления и частоты вращения. С увеличением среднего индикаторного давления и частоты вращения возрастают индикаторная мощность и степень использования рабочего объёма цилиндра. Давление можно повысить, увеличив наполнение цилиндра с помощью наддува. Увеличение частоты вращения вала ограничивается возрастанием теплогидравлических потерь и износа деталей. Поэтому и величину наддува и частоту вращения выбирают, исходя из назначения двигателя. Двигатели, которые должны обладать большим сроком службы, при условии, что их размеры и масса не имеют большого значения, как, например, двигатели, устанавливаемые на электростанциях и крупных судах, выполняют с малой частотой вращения вала. Транспортные двигатели – железнодорожные, тракторные и в особенности авиационные и автомобильные – для обеспечения малой массы и компактности конструкции делают быстроходными. Мощность, развиваемая газами в цилиндре двигателя, через кривошипно-шатунный механизм передаётся на коленчатый вал двигателя и далее к потребителю. При этом часть мощности расходуется внутри двигателя на преодоление сил трения, привод вспомогательных механизмов и на совершение вспомогательных ходов. Мощность двигателя возрастает с увеличением частоты вращения вала двигателя и среднего эффективного давления. Это повышает требования к качеству топлива и качеству его распыливания в цилиндре, так как с повышением частоты вращения все рабочие процессы в двигателе должны совершаться за более короткое время.

Узнать еще:

Назначение и характеристика. Всё про распредвал (распределительный вал) Приводы распределительного вала их устройство

Что такое распредвал в автомобиле

Распределительный вал – это функциональный элемент топливной системы автомобиля, ответственный за правильное последовательное открывание и закрывание клапанов мотора. От правильности его функционирования зависят расход топлива, развиваемая мощность, стабильность его работы, другие ездовые характеристики. Давайте рассмотрим, что такое распредвал в автомобиле, в чём заключается его принцип действия и как неправильная работа сказывается на машине.

Что такое распредвал

Как выглядит распредвал.

Распределительный вал представляет собой стержень, на котором располагается несколько так называемых кулачков. Это детали неправильной формы, вращающиеся на оси вала. Они соответствуют количеству впускных клапанов цилиндров и располагаются точно напротив них. Комплект кулачков подобран так, что вращение гарантирует стабильное и равномерное сжигание топлива в цилиндрах. А работа всего распредвала чётко синхронизирована с другими механизмами двигателя.

По обеим сторонам от кулачков на вал надеты опорные шейки, удерживающие его в подшипниках. Одним из важнейших узлов вала являются масляные каналы. От их состояния зависит физический износ деталей, мощностные характеристики мотора и стабильность его работы. Для подвода масла в оси распредвала сделано сквозное отверстие с выводами к опорным подшипникам и кулачкам.

Как устроен распредвал

Распредвалы в головке блока цилиндров.

Распределительный вал – это ключевой функциональный компонент газораспределительного механизма, который определяет порядок открытия клапанов для запуска воздушно-топливной смеси внутрь цилиндров. Синхронная работа этого механизма обеспечивает непрерывное поочерёдное сгорание порций топлива в камерах двигателя. В некоторых моделях автомобилей газораспределительный механизм имеет несколько распредвалов.

Конструкция, расположение, состав и характеристики кулачков распределительного вала полностью зависят от модели двигателя. В некоторых машинах распредвал размещается в головке блока цилиндров, а в других – в его основании. Верхнее расположение на данный момент считается оптимальным, так как облегчает ремонт и обслуживание. Распредвал ремённой или цепной передачей связывается с коленчатым валом двигателя, потому что именно им приводится в движение.

Как работает распредвал

Как работает распредвал.

При поперечном рассмотрении кулачок имеет форму капли. При вращении вытянутая часть кулачка наживает на толкатель клапана и приводит к открыванию клапана. Это провоцирует подачу воздушно-топливной смеси для сжигания. При дальнейшем вращении кулачок «отпускает» толкатель, и тот под действием пружинного механизма возвращает клапан в закрытое положение.

В шестерне распределительного вала располагается в два раза больше зубьев, чем у коленчатого. Это связано с тем, что за один рабочий циклы двигателя коленвал совершает 2 оборота, а распредвал – 1.

Конфигурация двигателя может включать два распределительных вала. Компоновка газораспределительного механизма с одним валом применяется в бюджетных машинах, где цилиндры имеют по 1 паре клапанов. Два распредвала нужны в моделях с двумя парами клапанов на цилиндрах.

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.

Поломки и их причины

Неисправный распределительный вал чаще всего выдаёт своё состояние характерным стуком, который возникает из-за износа подшипников или кулачков, деформации вала, механической поломке одного из элементов. Такие поломки возникают, как по причине заводского брака, так и в результате естественного износа.

Стук распредвала также возникает при использовании плохого моторного масла или из-за неотрегулированной подачи топлива. Из-за этого клапана цилиндров и кулачки работают несинхронно – двигатель теряет мощность, расходует слишком много топлива и работает нестабильно.

Видео на тему

Avtonov.com

Всё про распредвал (распределительный вал) » АвтоНоватор

Доброго времени суток, уважаемые автолюбители! Давайте мы с вами вместе попробуем разложить по полкам, в буквальном смысле слова, устройство одной из важных составляющих газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя — распределительный вал.

Устройство распредвала

Распредвал выполняет далеко не последнюю функцию в работе двигателя автомобиля – он синхронизирует впуск и выпуск тактов работы двигателя.

В зависимости от типа двигателя, ГРМ может быть с нижним расположением клапанов (в блоке цилиндров), так и с верхним расположением клапанов (в головке блока цилиндров).

В современном моторостроении предпочтение отдаётся верхнему расположению ГРМ. Это позволяет упростить процесс обслуживания, регулировки и ремонта распредвала, благодаря простоте доступа к деталям ГРМ.

Конструктивно распредвал связан с коленвалом двигателя. Это соединение осуществляется посредством ремня или цепи. Ремень или цепь распредвала надета на шкив распредвала и звездочку коленвала. Привод распределительного вала осуществляется за счет коленчатого вала.

Наиболее эффективным считается шкив распредвала — разрезная шестерня, который применяется для тюнинга рапредвала с целью увеличения мощностных характеристик двигателя.

На головке блока цилиндров расположены подшипники, в которых вращаются опорные шейки распредвала. В случае ремонта для крепления опорных шеек используются ремонтные вкладыши распредвала.

Осевой люфт распредвала предотвращают фиксаторы распредвала. По оси распределительного вала выполняется сквозное отверстие. Через него осуществляется смазка трущихся поверхностей деталей. С задней стороны это отверстие закрывает заглушка распредвала.

Кулачки распредвала – важнейшая составная часть. Их количество соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Именно кулачки и выполняют основное назначение распредвала – регулировка фаз газораспределения двигателя и порядок работы цилиндров.

Каждый клапан имеет свой, индивидуальный кулачок, который его и открывает, «набегая» на толкатель. Когда кулачок сходит с толкателя, под действием мощной возвратной пружины клапан закрывается.

Кулачки распредвала располагаются между опорными шейками. Два кулачка: впускной и выпускной на каждый цилиндр. Кроме того, на вал крепится шестерня для привода прерывателя-распределителя и масляного насоса. Плюс эксцентрик для приведения в действие топливного насоса.

Газораспределительная фаза распредвала подбирается опытным путём, и зависит от конструкции впускных и выпускных клапанов и числа оборотов двигателя. Производители для каждой модели двигателя указывают фазы распредвала в виде диаграмм или таблиц.

На опорах распредвалов устанавливается крышка распредвала. Передняя крышка распредвала – общая. В ней установлены упорные фланцы, входящие в проточки в шейках распредвалов.

Основные детали ГРМ

• Клапаны: впускные и выпускные. Клапан состоит из стержня и тарельчатой плоскости. Седла клапанов являются вставными для простоты их замены. Головка впускного клапана по диаметру больше, чем выпускного.
• Коромысло служит для передачи усилия клапану от штанги. В коротком плече коромысла существует винт для регулировки теплового зазора.
• Штанга предназначена для передачи усилия от толкателя к коромыслу. Одним концом штанга упирается в толкатель, а другим — в регулировочный болт коромысла.

Принцип работы распредвала

Распредвал находится в развале блока цилиндров. С помощью зубчатой или цепной передачи распредвал приводится в действие от коленчатого вала.

Вращение распределительного вала обеспечивает воздействие кулачков на работу впускного и выпускного клапанов. Это происходит в строгом соответствии с фазами газораспределения и порядком работы цилиндров двигателя.

Для правильной установки фаз газораспределения существуют установочные метки, расположенные на распределительных шестернях или на приводном шкиве. С этой же целью кривошипы коленвала и кулачки распредвала должны быть в строго определенном положении, относительно друг друга.

Благодаря установке, производимой по меткам, соблюдается последовательность чередования тактов – порядок работы цилиндров двигателя. Порядок работы цилиндров зависит от их расположения и конструктивных особенностей коленвала и распредвала.

Рабочий цикл двигателя

Период, когда впускной и выпускной клапаны в каждом цилиндре должны открыться один раз — это и есть рабочий цикл двигателя. Он осуществляется за 2 оборота коленвала. В это время распредвал должен сделать один оборот. Именно для этого и шестерня распредвала имеет в два раза больше зубьев.

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.

Успехов вам в изучении устройства двигателя своего автомобиля.

carnovato.ru

Распредвал — Словарь автомеханика

Распределительный вал, в сокращенном варианте распредвал – основная часть главного распределительного механизма или ГРМ, важный элемент автомобильного двигателя. Его задача заключается в синхронизации впускного и выпускного тактов работы ДВС.

Конструктивные особенности

Расположение данного механизма целиком зависит от конструкции ДВС, поскольку в некоторых моделях распредвал размещается внизу, в основании блока цилиндров, а в других – вверху, прямо в головке блока цилиндров. На данный момент оптимальным считается верхнее расположение распредвала, поскольку это существенно упрощает сервисный и ремонтный доступ к нему. Распредвал напрямую связан с коленвалом. Они соединяются между собой цепной или ременной передачей посредством обеспечения связи между шкивом на валу ГРМ и звездочкой на коленвале. Это необходимо потому, что приводится в движение распредвал именно коленвалом.

Устанавливается распределительный вал в подшипники, которые в свою очередь надежно закрепляются в блоке цилиндров. Осевой люфт детали не допускается за счет применения в конструкции фиксаторов. Ось любого распредвала имеет сквозной канал внутри, через который осуществляется смазка механизма. Сзади данное отверстие закрыто заглушкой.

Важными элементами являются кулачки распредвала. По количеству они соответствуют числу клапанов в цилиндрах. Именно эти детали выполняют основную функцию ГРМ – регулирование порядка работы цилиндров.

На каждый клапан приходится отдельный кулачок, открывающий его через нажим на толкатель. Освобождая толкатель, кулачок позволяет распрямиться пружине, возвращающей клапан в закрытое состояние. Устройство распределительного вала предполагает наличие двух кулачков для каждого цилиндра – по числу клапанов.

Устройство распределительного вала.

Следует отметить, что от распределительного вала также осуществляется привод топливного насоса и распределителя масляного насоса.

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.

Поломки распредвала

Существует довольно много причин, по которым в работу двигателя вплетается стук распредвала, что свидетельствует о появлении проблем с ним. Вот только наиболее типичные из них:

Распределительный вал требует должного ухода: замену сальников, подшипников и периодичной дефектовке.

1. износ кулачков, что ведет к появлению стука сразу только при запуске, а потом и все время работы двигателя;
2. износ подшипников;
3. механическая поломка одного из элементов вала;
4. проблемы с регулировкой подачи топлива, из-за чего возникает асинхронность взаимодействия распредвала и клапанов цилиндров;
5. деформация вала, ведущая к осевому биению;
6. некачественное моторное масло, изобилующее примесями;
7. отсутствие моторного масла.

По утверждениям специалистов при возникновении легкого стука распредвала автомобиль может ездить еще не один месяц, но это ведет к усиленному износу цилиндров и других деталей. Поэтому при обнаружении проблемы следует заняться ее устранением. Распредвал – разборный механизм, поэтому ремонт чаще всего осуществляется методом замены его всего или только некоторых элементов, например, подшипников.

Связанные термины

etlib.ru

Распределительный вал ГРМ

Распределительный вал (распредвал) — ключевой элемент газораспределительного механизма, который отвечает за своевременное открытие и закрытие впускного или выпускного клапана для подачи топливно-воздушной рабочей смеси или выпуска отработавших газов.

Распредвал служит для синхронизации впуска и выпуска на тактах работы ДВС. Деталь обеспечивает функционирование всего газораспределительного механизма с учетом порядка работы цилиндров и фаз газораспределения применительно к тому или иному конкретному двигателю.

Распределительный вал представляет собой вал с расположенными на нем кулачками. Распредвал вращается в подшипниках скольжения, которые выполнены в виде опор. К опорам распредвала по каналам поступает моторное масло под давлением из системы смазки. Количество кулачков на распредвале соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Один клапан получает свой кулачок, который осуществляет его открытие путем нажатия на толкатель. В тот момент, когда кулачок распредвала сходит с толкателя, тогда клапан закрывается под мощным воздействием возвратной пружины.

От формы кулачков распределительного вала зависят фазы газораспределения. Под такими фазами понимаются моменты открытия и закрытия клапанов, а также продолжительность пребывания клапана в открытом или закрытом состоянии. Современные силовые агрегаты имеют также систему изменения фаз газораспределения для повышения общей эффективности работы ГРМ и улучшения характеристик ДВС.

В двигателях современных автомобилей распредвал находится в верхней части головки блока цилиндров. Распределительный вал соединяется с зубчатой звездочкой или шкивом коленчатого вала двигателя посредством ремня или цепной передачи. Приводом распредвала выступает коленчатый вал.

На четырехтактных моторах весь ГРМ вращается в два раза медленнее, чем коленвал, так как полный рабочий цикл таких ДВС осуществляется за два оборота коленвала. За указанные два оборота впускной и выпускной клапаны должны открыться только по одному разу. Получается так, что распредвал, управляющий открытием клапанов, должен совершить только один оборот за рабочий цикл.

В конструкции ГРМ может присутствовать не один распредвал. Зачастую это обусловлено количеством клапанов на цилиндр. Сегодня наиболее широко применяется схема четырех клапанов на один цилиндр и двухвального ГРМ (один распредвал является приводом впускных клапанов, а другой взаимодействует с выпускными). Для V-образных ДВС устанавливают четыре распредвала, так как каждый ряд цилиндров имеет отдельную ГБЦ с двумя валами. Система ГРМ с одним валом называется SOHC (англ. Single OverHead Camshaft), двухвальная получила наименование DOHC (англ. Double OverHead Camshaft).

Читайте также

krutimotor.ru

Распределительный вал (распредвал) — деталь сложной формы, снабженная кулачками, которые в нужный момент открывают из закрывают клапана

Двигатель

Основная функция распредвала – синхронизировать впуск и выпуск тактов работы двигателя. Другими словами, этот механизм предназначен для своевременного открытия клапанов и подачи в камеру сгорания топливной смеси. Момент открытия и закрытия клапанов относительно положения коленчатого вала называют фазой распредвала.

Устройство и принцип работы распределительного вала

В современном двигателе распредвал (чаще всего их два) расположен в верхней части головки блока цилиндров.

Распределительный вал связан с коленчатым валом двигателя автомобиля. Соединение осуществляется за счет цепи (или ремня) ГРМ. Для надежности передачи усилия к торцевой части распредвала присоединена ведомая шестерня, напоминающая «звездочку» на заднем колесе велосипеда.

За регулировку фаз газораспределения и порядок срабатывания цилиндров отвечают кулачки распредвала – их ровно столько, сколько впускных и выпускных клапанов используется в механизме ГРМ. Работа организована так: кулачок распредвала «набегает» на толкатель клапана, надавливает на него и открывает клапан. После того как кулачок сходит с толкателя, клапан закрывается под действием тугой возвратной пружины.

Чем больше клапанов в газораспределительном механизме, тем больше в нем установлено распредвалов. У Bugatti Veyron четыре распредвала и 64 клапана

Итак, распределительный вал вращается, благодаря чему обеспечивается воздействие кулачков на работу впускного и выпускного клапанов. Расположение кулачков относительно друг друга тщательно рассчитано в строгом соответствии с фазами газораспределения и порядком срабатывания цилиндров. Иными словами, пока открыт впускной клапан (или два клапана) одного цилиндра, все остальные впускные клапана находятся в состоянии покоя.

Количество распредвалов в двигателе определяется конфигурацией самого мотора: если двигатель имеет рядную конструкцию и одну пару клапанов на цилиндр, то достаточно одного распредвала. Если на один цилиндр приходится 4 клапана, целесообразно применение 2-х распредвалов — один из них обслуживает только впускные клапана, другой — только выпускные. Помимо прочего у системы с парными валами есть еще один плюс — быстродействие.

Что касается V-образных и оппозитных моторов, то они могут иметь либо один распределительный вал в месте так называемого «развала» цилиндров (основание воображаемой буквы V), либо два – по одному на каждой головке блока цилиндров. Попытаться реализовать сложную схему открытия и закрытия 16 клапанов при помощи одного распредвала можно, но не рационально — деталь получится слишком уж сложной. Такие схемы редки, но компания Honda все-таки решилась взять одну из них на вооружение: рядный мотор с четырьмя цилиндрами и одним распредвалом установлен, например, на популярной модели Honda Fit/Jazz. Безусловное достоинство такой системы — возможность сделать двигатель компактным и легким.

Характеристики распредвала

Обычно принято выделять три важные характеристики распредвала: это величина подъема клапанов, продолжительность открывания клапанов и фазы распредвала.

Ради максимального периода открытия клапанов при конструировании спортивных моторов инженеры жертвуют холостым ходом. У гоночных болидов он редко бывает ниже 2000 оборотов в минуту

Подъем клапана измеряется в миллиметрах. Этой величиной измеряют максимальное расстояние, на которое клапан отходит от так называемого «седла», в котором он находится в момент закрытия. Продолжительность открывания клапанов – это отрезок времени, в течение которого клапана остаются в открытом состоянии. Измерять эту величину принято в градусах поворота коленчатого вала. При этом каждый из перечисленных критериев способен повлиять на работу двигателя: при увеличении подъема клапана, продолжительности его открытия или оптимизации фаз газораспределения мощность мотора увеличивается. Стоит отметить, что именно продолжительность открывания является основным параметром, с которым работают конструкторы форсированных моторов.

Так, например, распределительные валы, используемые на спортивных автомобилях, обеспечивают большую продолжительность открытия клапанов, по сравнению со стандартными. Это значит, что клапана остаются открытыми так долго, как это возможно, позволяя сжечь максимальную при таком объеме камеры сгорания дозу топлива за один такт. К сожалению, в технике для достижения одного приходится жертвовать чем-то другим: установка спортивных распредвалов не позволяет держать обороты холостого хода ниже 2000 об/мин. Естественно, при такой работе двигатель потребляет огромное количество топлива.

Если же говорить о фазах распределительного вала (моменты, когда клапаны открываются и закрываются по отношению к положению распредвала), то вся информация о них обычно содержится в таблице данных, которая прилагается к распределительному валу. В таблице указаны угловые положения распределительного вала, а также информация о том, когда открываются и закрываются впускные и выпускные клапаны.

Современные двигатели часто оборудуют системами изменяемых фаз газораспределения. Так, например, некоторые автомобили марки Toyota имеют систему VVT-i. регулировка фаз газораспределения происходит посредством поворота распределительного вала относительно его приводной звездочки. Другой пример – разработка японского производителя Honda, получившая обозначение VTEC – она позволяет изменять фазы, используя для регулируемого клапана два кулачка.

blamper.ru

Что такое распределительный вал (распредвал)?

Распределительный вал в двигателе — это пальцеобразный осевой механизм, движимый коленчатым валом и имеющий на своей поверхности несколько эллиптических выступов (кулачков) — по одному для каждого впускного и выпускного клапана, находящийся в двигателе. В то время как распределительный вал вращается (под действием коленчатого вала), эти эллиптические выступы регулируют открытие и закрытие клапанов, толкая их в определённой очерёдности.

Первые симптомы выхода из строя распределительного вала:

• Ненормальный шум при работе клапанов
• Осечки двигателя.

Обслуживание распределительного вала заключается в регулярной проверке и, при необходимости, замене его сальников. Так, замена обычно проводится, когда заменяется ремень ГРМ.

Что такое распределительный вал (распредвал)? Видео

howcarworks.ru

Распределительный вал двигателя

При всей своей внешней сложности и кажущейся недоступности для понимания, ДВС удивительно рациональное и целесообразно сконструированное устройство. Назначение любой его детали – обеспечение правильной работы и максимальной отдачи от двигателя. При этом, буквально все его элементы взаимосвязаны между собой, но тем не менее, работу ГРМ (газораспределительного механизма), а также его основу – распределительный вал стоит рассмотреть отдельно.

О циклах и работе ДВС

ДВС является четырехтактным силовым агрегатом, это значит, что все процессы, связанные с его работой, осуществляются за четыре такта. Их последовательность строго определена, и при ее нарушении работа такого мотора невозможна. Последовательность, т.е. открытие клапанов в нужное время для вывода отработанных газов и запуска горючей смеси, определяет распределительный вал, который можно видеть на приведенном рисунке.
Его основным рабочим элементом необходимо считать кулачки. Именно они через систему привода, включающую в себя толкатели, коромысло, пружины и прочие детали, определяемые конструкцией ГРМ, осуществляют открытие клапанов в нужное время. На каждый клапан работает свой кулачок, когда он имеющимся выступом, через толкатель надавливает на клапан, тот приподнимается, и в цилиндр либо может поступать свежая смесь, либо выводятся продукты ее сгорания. Когда выступ уходит с толкателя, то под действием пружины клапан закрывается.

Опорная шейка распределительного вала предназначена для его установки на заданные места, на них он вращается в процессе работы. Трущиеся детали закаливаются при помощи токов высокой частоты и смазываются в процессе.

О конструктивном исполнении распредвала

Устройство и чертеж ГРМ, в том числе и распределительного вала, приведены ниже.
Конструктивно распределительный вал может располагаться либо в блоке цилиндров, либо в головке блока силового агрегата. В зависимости от его месторасположения меняется и привод, благодаря которому передается усилие от кулачков на клапан. Привод распределительного вала связан с коленвалом. Привод может быть выполнен как с помощью цепной передачи (см. чертеж выше), так и с помощью гибкой ременной. Кроме того, могут быть иные способы передачи управляющего усилия к клапанам, но это уже определяет чертеж и документация мотора.

Какой лучше использовать привод распределительного вала, определяет устройство двигателя. В тех случаях, когда распределительный вал располагается в блоке цилиндров, (так называемое нижнее расположение), то может быть даже задействован шестеренчатый привод. Последний, правда, в последнее время не применяется из-за своей громоздкости и повышенного шума при работе. Что цепной, что ременный привод отличаются достаточной надежностью, но у каждого из них есть свои особенности эксплуатации, которые надо учитывать при обслуживании двигателя.
Его устройство может предусматривать, что распределительный вал в моторе может быть не один. Как правило, в современных многоклапанных двигателях его располагают по возможности ближе к клапанам для уменьшения на нем нагрузки. Конструкция и чертеж, например, V-образного двигателя, предусматривает как минимум два вала, тогда как в обычном рядном, как правило, один распределительный вал. Хотя для многоклапанных двигателей определяющим будет их назначение – может быть отдельно выпускной и впускной распределительные валы, т.е. они управляют работой выпускных или впускных клапанов.

О совместной работе с коленвалом

Не стоит забывать, что для распределительного вала основное назначение – обеспечение правильного газораспределения при работе двигателя. Для этого работа распределительного и коленчатого валов должна быть согласована, т.е. открытие и закрытие клапанов обязано происходить в нужные моменты – в положении ВМТ или НМТ поршня, или в соответствии с опережением, которое устанавливает чертеж или конструкторская документация.

Для выполнения такой связи на шестернях ГРМ делают специальные метки, совпадение которых означает обеспечение нужного положения распределительного и коленчатого валов. Чтобы добиться этого, используется специальная методика регулировки их положения.

Датчик положения распредвала

С переходом на инжекторные двигатели для этих целей стали применять специальный датчик положения распределительного вала. Так, на автомобилях ВАЗ для этого служит датчик Холла. Его работа основана на изменении магнитного поля, для создания которого устройство датчика предусматривает магнит. При изменении магнитного поля, которое происходит, когда распределительный вал находится в нужном положении, датчик определяет, что в первом цилиндре поршень располагается в положении ВМТ, и передает эти данные в контроллер. Он в соответствии с ними обеспечивает впрыск топлива и его сгорание, как предусматривает порядок работы отдельных цилиндров двигателя чертеж или документация.

Техническое обслуживание распредвала

В первую очередь при проведении регламентных работ, затрагивающих распределительный вал, необходимо обратить внимание на состояние ремней или цепи его привода. Дело даже не столько в том, что нарушится весь механизм газораспределения, который обеспечивает распредвал, а в том, что возможно механическое повреждение как клапанов, так и поршня.

Порой причиной отказа или неправильной работы двигателя является датчик положения. Проявлением этого может быть плохая динамика машины и значительный расход топлива, а также загорание контрольной лампочки исправности двигателя на панели приборов. Дефектация неисправности и определение ее источника – датчик это или нет, выполняется с помощью мультиметра. Часто возможной причиной служит не сам датчик, а проводка. В случае, если дефектация показывает, что неисправен датчик, то его надо менять.

Причинами отказа датчика могут быть:

• выход из строя зубчатого диска датчика импульсов;
• его смещение из-за нарушения крепления;
• замыкание во внутренней схеме датчика;
• воздействие повышенной температуры от перегрева двигателя.

Правильно выполненная дефектация позволит избежать отказа нового датчика, устанавливаемого вместо старого.

Распределительный вал является основным узлом, обеспечивающим правильное газораспределение при работе двигателя, и зачастую в основном обеспечивает его эффективную работу. Его своевременное обслуживание и контроль технического состояния позволят правильно и без дополнительных затрат эксплуатировать автомобиль.

«Механизм газораспределения двигателя»

Цель работы: изучить назначение, устройство, принцип действия, конструкцию газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя.

Ход работы:

Газораспределительным называется механизм, осуществляющий открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов двигателя.

Газораспределительный механизм (ГРМ) служит для своевременного впуска горючей смеси или воздуха в цилиндры двигателя и выпуска из цилиндров отработавших газов. В двигателях автомобилей применяются газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов. Верхнее расположение клапанов позволяет увеличить степень сжатия двигателя, улучшить наполнение цилиндров горючей смесью или воздухом и упростить техническое обслуживание двигателя в эксплуатации. Двигатели автомобилей могут иметь газораспределительные механизмы различных типов (рисунок 1 ), что зависит от компоновки двигателя и, главным образом, от взаимного расположения коленчатого вала, распределительного вала и впускных и выпускных клапанов. Число распределительных валов зависит от типа двигателя.

При верхнем расположении распределительный вал устанавливается в головке цилиндров, где размещены клапаны. Открытие и закрытие клапанов производится непосредственно от распределительного вала через толкатели или рычаги привода клапанов. Привод распределительного вала осуществляется от коленчатого вала с помощью роликовой цепи или зубчатого ремня.

Верхнее расположение распределительного вала упрощает конструкцию двигателя, уменьшает массу и инерционные силы возвратно-поступательно движущихся деталей механизма и обеспечивает высокую надежность и бесшумность его работы при большой частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Цепной и ременный приводы распределительного вала также обеспечивают бесшумную работу газораспределительного механизма.

При нижнем расположении распределительный вал устанавливается в блоке цилиндров рядом с коленчатым валом. Открытие и закрытие клапанов производится от распределительного вала через толкатели штанги и коромысла. Привод распределительного вала осуществляется с помощью шестерен от коленчатого вала. При нижнем расположении распределительного вала усложняется конструкция газораспределительного механизма и двигателя. При этом возрастают инерционные силы возвратно-поступательно движущихся деталей газораспределительного механизма. Число распределительных валов в газораспределительном механизме и число клапанов на один цилиндр зависят от типа двигателя. Так, при большем числе впускных и выпускных клапанов обеспечивается лучшие наполнение цилиндров горючей смесью и их очистка от отработавших газов . В результате двигатель может развивать большие мощность и крутящий момент. При нечетном числе клапанов на цилиндр число впускных клапанов на один клапан больше, чем выпускных.

Конструкция и работа газораспределительного механизма

Газораспределительные механизмы независимо от расположения распределительных валов в двигателе включают в себя клапанную группу , передаточные детали и распределительные валы с приводом .

В клапанную группу входят впускные и выпускные клапаны, направляющие втулки клапанов и пружины клапанов с деталями крепления.

Передаточными деталями являются толкатели, направляющие втулки толкателей, штанги толкателей, коромысла, ось коромысел, рычаги привода клапанов, регулировочные шайбы и регулировочные болты. Однако при верхнем расположении распределительного вала толкатели, направляющие втулки и штанги толкателей, коромысла и ось коромысел обычно отсутствуют.

На рисунке 2 представлен газораспределительный механизм двигателя с верхним расположением клапанов, с верхним расположением распределительного вала с цепным приводом и с двумя клапанами на цилиндр. Он состоит из распределительного вала 14 с корпусом 13 подшипников, привода распределительного вала, рычагов 11 привода клапанов, опорных регулировочных болтов 18 клапанов 1 и 22, направляющих втулок 4, пружин 7 и 8 клапанов с деталями крепления.

Рисунок 2 – Газораспределительный механизм легкового автомобиля с цепным приводом

1, 22 – клапаны; 2 – головка; 3 – стержень; 4, 20 – втулки; 5 – колпачок; 6 – шайбы; 7, 8, 17 – пружины; 9 – тарелка; 10 – сухарь; 11 – рычаг; 12 – фланец; 13 – корпус; 14 – распределительный вал; 15 – шейка; 16 – кулачок; 18 – болт; 19 – гайка; 21 – пластина; 23 – кольцо; 24, 27, 28 – звездочки; 25 – цепь; 26 – успокоитель; 29 – палец; 30 – башмак; 31 – натяжное устройство

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Распределительный вал – пятиопорный, отлит из чугуна. Он имеет опорные шейки 15 и кулачки 16 (впускные и выпускные). Внутри вала проходит канал, через который подводится масло от средней опорной шейки к другим шейкам и кулачкам. К переднему торцу вала крепится ведомая звездочка 24 цепного привода. Вал устанавливается в специальном корпусе 13 подшипников, отлитом из алюминиевого сплава, который закреплен на верхней плоскости головки блока цилиндров. От осевых перемещений распределительный вал фиксируется упорным фланцем 12, который входит в канавку передней опорной шейки вала и прикрепляется к торцу корпуса подшипников.

Привод распределительного вала осуществляется через установленную на нем ведомую звездочку 24 двухрядной роликовой цепью 25 от ведущей звездочки 28 коленчатого вала. Этой цепью также вращается звездочка 27 вала привода масляного насоса. Привод распределительного вала имеет полуавтоматический натяжной механизм, состоящий из башмака и натяжного устройства. Цепь натягивается башмаком 30, на который воздействуют пружины натяжного устройства 31. Для гашения колебаний ведущей ветви цепи служит успокоитель 26. Башмак и успокоитель имеют стальной каркас с привулканизированным слоем резины. Ограничительный палец 29 предотвращает спадание цепи при снятии на автомобиле ведомой звездочки распределительного вала.

Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы. Клапаны установлены в головке блока цилиндров в один ряд под углом к вертикальной оси цилиндров двигателя. Впускной клапан 1 для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью имеет головку большего диаметра, чем выпускной клапан. Он изготовлен из специальной хромистой стали, обладающей высокой износостойкостью и теплопроводностью. Выпускной клапан 22 работает в более тяжелых температурных условиях, чем впускной. Он выполнен составным. Его головку делают из жаропрочной хромистой стали, а стержень – из специальной хромистой стали.

Каждый клапан состоит из головки 2 и стержня 3. Головка имеет конусную поверхность (фаску), которой клапан при закрытии плотно прилегает к седлу из специального чугуна, установленному в головке блока цилиндров и имеющему также конусную поверхность.

Стержень клапана перемещается в чугунной направляющей втулке 4, запрессованной и фиксируемой стопорным кольцом 23 в головке блока цилиндров, обеспечивающей точную посадку клапана. На втулку надевается маслоотражательный колпачок 5 из маслостойкой резины. Клапан имеет две цилиндрические пружины: наружную 8 и внутреннюю 7. Пружины крепятся на стержне клапана с помощью шайб 6, тарелки 9 и разрезного сухаря 10. Клапан приводится в действие от кулачка распределительного вала стальным кованным рычагом 11, который опирается одним концом на регулировочный болт 18, а другим – на стержень клапана. Регулировочный болт имеет сферическую головку. Он ввертывается в резьбовую втулку 20, закрепленную в головке блока цилиндров и застопоренную пластиной 21, и фиксируется гайкой 19. Регулировочным болтом устанавливается необходимый зазор между кулачком распределительного вала и рычагом привода клапана, равный 0,15 мм на холодном двигателе и 0,2 мм на горячем двигателе (прогретом до 75…85 °C). Пружина 17 создает постоянный контакт между концом рычага привода и стержнем клапана.

Распределительный вал и его привод

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Вал имеет впускные Г и выпускные Б кулачки, опорные шейки Л, шестерню Д для привода масляного насоса и распределителя системы зажигания и эксцентрик В для привода топливного насоса в карбюраторных двигателях.

Рис. 1. Типы распределительных валов

Вал штампуют из стали; кулачки и шейки его подвергают термической обработке для получения повышенной износостойкости, после чего шлифуют. Кулачки изготовляют как одно целое с валом. Применяют также литые чугунные распределительные валы.

Для каждого цилиндра у четырехтактных двигателей имеются два кулачка: впускной и выпускной. Форма (профиль) кулачка обеспечивает плавный подъем и опускание клапана и соответствующую продолжительность его открытия. Одноименные кулачки располагают в рядном четырехцилиндровом двигателе под углом 90° (рис. 1, а), в шестицилиндровом — под углом 60° (рис. 1, б). Разноименные кулачки устанавливают под углом, величина которого зависит от фаз газораспределения. Вершины кулачков располагаются в принятом для двигателя порядке работы с учетом направления вращения вала. По длине вала впускные и выпускные кулачки чередуются в соответствии с расположением клапанов.

В V-образных двигателях расположение кулачков на общем для обеих секций блока распределительном валу зависит от чередования тактов в цилиндрах, угла развала и принятых фаз газораспределения. Распределительный вал У-образного восьмицилиндрового карбюраторного двигателя показан на рис. 1, в.

В двухтактных дизелях (ЯАЗ -М204 и ЯАЗ -М206) для каждого цилиндра имеется по два выпускных кулачка, обращенных вершинами в одну сторону, и по одному кулачку, управляющему работой насос-форсунки.

При нижнем расположении распределительного вала его устанавливают в картере на опорах, представляющих собой отверстия в стенках и перегородках картера, в которые запрессованы стальные тонкостенные биметаллические или триметаллические втулки. Вал устанавливают иногда также в специальных вкладышах. Число опор распределительного вала для двигателей разных типов различно.

Осевые перемещения распределительного вала у большинства двигателей ограничиваются упорным фланцем (рис. 2), закрепленным на блоке и расположенным с определенным зазором между торцом передней шейки вала и ступицы шестерни; зазор между опорным фланцем и торцом шейки вала устанавливают для двигателей разных марок в пределах 0,05- 0,2 мм; величина этого зазора определяется толщиной распорного кольца, закрепленного на валу между торцом шейки и ступицей шестерни. У двухтактных дизелей ЯМЗ осевые перемещения вала ограничиваются бронзовыми упорными шайбами, установленными по обеим сторонам переднего подшипника.

Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала с помощью зубчатой или цепной передачи. При зубчатой передаче на конце коленчатого и распределительного валов закрепляют распределительные шестерни.

Для повышения бесшумности и плавности работы шестерни изготовляют с косыми зубьями; шестерню распределительного вала обычно делают из пластмассы — текстолита, а шестерню коленчатого вала — из стали.

При цепной передаче, обеспечивающей большую бесшумность работы (автомобили ЗИЛ -111), на конце коленчатого вала и на конце распределительного вала закрепляются звездочки, соединенные стальной гибкой бесшумной цепью. Зубья цепи входят в зацепление с зубьями звездочек.

Рис. 2. Типы приводов распределительного вала: а — зубчатая передача; б — цепная передача

Распределительные шестерни или звездочки при сборке устанавливают одну относительно другой по меткам, имеющимся на их зубьях.

На новых моделях двигателей получает применение верхнее расположение распределительного вала (на головке блока). Привод вала осуществляется цепной передачей (автомобиль «Москвич-412»).

Газораспределительный механизм обеспечивает своевременное поступление в цилиндры двигателя горючей смеси (или воздуха) и выпуск отработавших газов.

Двигатели могут иметь нижнее расположение клапанов (ГАЗ -52, ЗИЛ -157К, ЗИЛ -1Э0К), при котором клапаны размещены в блоке цилиндров, и верхнее (ЗМЗ -24, 3M3-S3, ЗИЛ -130, ЯМЗ -740 и др.), когда они расположены в головке цилиндров.

При нижнем расположении клапанов усилие от кулачка распределительного вала передается клапану или через толкатель. Клапан перемещается в направляющей втулке, запрессованной в блок цилиндров. Закрытие клапана осуществляется пружиной, упирающейся в блок и шайбу, закрепленную двумя сухариками на конце стержня клапана.

При верхнем расположении клапанов усилие от кулачка распределительного вала передается толкателю, штанге, коромыслу и клапану. Преимущественно применяется верхнее расположение клапанов, так как такая конструкция позволяет получить компактную камеру сгорания, обеспечивает лучшее наполнение цилиндров, уменьшает потери тепла с охлаждающей жидкостью и упрощает регулировку клапанных зазоров.

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Изготовляют его из стали или чугуна.

При сборке распределительный вал вставляют в отверстие торца картера двигателя, поэтому диаметры опорных шеек последовательно уменьшаются, начиная с передней шейки. Количество опорных шеек обычно равно количеству коренных подшипников коленчатого вала. Втулки 8 опорных шеек изготовляют из стали, бронзы (ЯМЗ -740) или из металлокерамики.

Внутреннюю поверхность стальных втулок заливают слоем баббита или сплава СОС -6-6.

На распределительном валу расположены кулачки, воздействующие на толкатели; шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя; эксцентрик привода топливного насоса. Кулачков имеется по два на каждый цилиндр. Углы их взаимного расположения зависят для одноименных кулачков — от числа цилиндров и чередования рабочих ходов в разных цилиндрах, для разноименных — от фаз газораспределения. Кулачки и шейки стальных распределительных валов подвергают закалке токами высокой частоты, а чугунных — отбеливанию. Кулачкам при шлифовании придают небольшую конусность, что в сочетании со сферической формой торца толкателей обеспечивает поворот толкателя во время работы.

Рис. 3. Газораспределительный механизм с нижним расположением клапанов: а-схема, 6—детали; 1-распределительный вал, 2 — толкатель, 3- контргайка, 4- регулировочный болт, 5-сухарики, б — упорная. шайба пружины, 7- пружина клапана, 8—выпускной клапан, 9- направляющая втулка клапана, 10 — вставное седло выпускного клапана, 11 — впускной клапан

Между шестерней распределительного вала и передней опорной шейкой установлены распорная шайба и упорный фланец, который привертывается болтами к блоку цилиндров и удерживает вал от осевых перемещений.

Распределительный вал получает вращение от коленчатого вала. В четырехтактных двигателях рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала. За этот период впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра должны открываться один раз, а следовательно, распределительный вал должен повернуться на один оборот. Таким образом, распределительный вал должен вращаться в два раза медленнее коленчатого вала. Поэтому шестерня распределительного вала имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня на переднем конце коленчатого вала. Шестерня коленчатого вала стальная, шестерня на распределительном валу чугунная (ЗИЛ -130) или текстолитовая (ЗМЗ -24, 3M3-53). Зубья у шестерен косые.

Рис. 4. Газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов (ЗИГМЗО ): 1 — шестерня распределительного вала, 2 — упорный фланец, 3 — распорное кольцо, 4-опорные шейки, 5-эксцентрик привода топливного насоса, 6 — кулачки выпускных клапанов, 7 — кулачки впускных клапанов, 8- втул-ки, 9 — впускной клапан, 10 — направляющая втулка, 11-упорная шайба, 12 — пружина, 13 — ось коромысел, 14 — коромысло, 15 — регулировочный винт, 16-стойка оси коромысел, 17 — механизм поворота выпускного клапана, 18 — выпускной клапан, 19 — штанга, 20-толкатели, 21 — шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя

Распределительные шестерни двигателя ЯМЗ -740 расположены на заднем торце блока цилиндров.

Распределительные шестерни входят в зацепление между собой при строго определенном положении коленчатого и распределительного валов. Это достигается совмещением меток на зубе одной шестерни и впадине между зубьями другой шестерни.

В высокооборотных двигателях («Москвич-412», ВАЗ -2101 «Жигули») распределительный вал располагается в головке цилиндров и его кулачки воздействуют непосредственно на коромысла, которые, поворачиваясь на осях, открывают клапаны. В таком клапанном механизме нет толкателей и штанг, упрощается отливка блока цилиндров, снижается шум при работе.

Ведомая звездочка распределительного вала приводится во вращение втулочно-роликовой цепью от ведущей звездочки коленчатого вала. Устройство для натяжения цепи имеет звездочку и рычаг.

Рис. 5. Газораспределительный механизм с верхним расположением распределительного вала («Москвич-412»): а- газораспределительный механизм, б — привод газораспределительного механизма; 1 — наконечник клапана, 2 — ось коромысел выпускных клапанов, 3,6 — коромысла, 4 — распределительный вал, 5 — ось коромысел впускных клапанов, 7 — контргайка, 8 — регулировочный винт, 9 — головка цилиндров, 10 — клапаны, 11 — ведущая звездочка, 12-звездочка натяжного устройства, 13 — рычаг, 14 — ведомая звездочка, 15 — цепь, 16 — коленчатый вал

К атегория: — Устройство и работа двигателя

Распределительный вал или попросту распредвал в газораспределительном механизме обеспечивает выполнение основной функции – своевременного открытия и закрытия клапанов, за счет чего производится приток свежего воздуха и выпуск отработавших газов. В общем виде распределительный вал управляет процессом газообмена в двигателе.

Для уменьшения инерционных нагрузок, увеличения жесткости элементов газораспределительного механизма распределительный вал должен располагаться как можно ближе к клапанам. Поэтому стандартное положение распредвала на современном двигателе в головке блока цилиндров – т.н. верхнее расположение распределительного вала .

В газораспределительном механизме используется один или два распределительных вала на ряд цилиндров. При одновальной схеме обслуживаются впускные и выпускные клапаны (два клапана на цилиндр ). В двухвальном газораспределительном механизме один вал обсуживает впускные клапаны, другой – выпускные (два впускных и два выпускных клапана на цилиндр ).

Основу конструкции распределительного вала составляют кулачки . На каждый клапан используется, как правило, один кулачок. Кулачок имеет сложную форму, которая обеспечивает открытие и закрытие клапана в установленное время, и его подъем на определенную высоту. В зависимости от конструкции газораспределительного механизма кулачок взаимодействует либо с толкателем, либо с коромыслом.

При работе распределительного вала кулачки вынуждены преодолевать усилия возвратных пружин клапанов и силы трения от взаимодействия с толкателями. На все это расходуется полезная мощность двигателя. Указанных недостатков лишена беспружинная система, реализованная в десмодромном механизме . Для уменьшения силы трения между кулачком и толкателем плоская поверхность толкателя может заменяться роликом . В отдаленной перспективе использование магнитной системы для управления клапанами, обеспечивающей полный отказ от распределительного вала.

Распределительный вал изготавливается из чугуна (литьем) или стали (ковкой). Распредвал вращается в опорах, которые представляют собой подшипники скольжения. Число опор на одно превышает число цилиндров. Опоры, в основном, разъемные, реже – неразъемные (выполнены как одно целое с головкой блока). В опорах, выполненных в чугунной головке, используются тонкостенные вкладыши, которые при изнашивании заменяются.

От продольного перемещения распредвал удерживают упорные подшипники, располагающиеся около приводной шестерни (звездочки). Распределительный вал смазывается под давлением. Предпочтительным является индивидуальный подвод масла к каждому подшипнику. Значительно повышается эффективность газораспределительного механизма с использованием различных систем изменения фаз газораспределения , которые позволяют добиться повышения мощности, топливной экономичности, снижения токсичности отработавших газов. Различают несколько подходов к изменению фаз газораспределения:

• поворот распределительного вала на различных режимах работы;
• использования нескольких кулачков с различным профилем на один клапан;
• изменение положения оси коромысла.

Распределительный вал приводится в действие от коленчатого вала двигателя . В четырехтактном двигателе внутреннего сгорания привод обеспечивает вращение коленчатого вала со скоростью в два раза медленнее коленчатого вала.

На двигателях легковых автомобилей привод распределительного вала осуществляется с помощью цепной или ременной передачи. Данные виды привода на равных используются как в бензиновых двигателях, так и дизелях. Ранее для привода использовалась шестеренная передача, но ввиду громоздкости и повышенного шума перестала применяться.

Цепной привод объединяет металлическую цепь, которая обегает звездочки на коленчатом и распределительном валу. Помимо этого в приводе используются натяжитель и успокоитель. Цепь состоит из звеньев, соединенных шарнирами. Одна цепь может обслуживать два распределительных вала.

Цепной привод распределительного вала достаточно надежный, компактный, может использоваться на больших межосевых расстояниях. Вместе с тем, износ шарниров при эксплуатации, приводит к растяжению цепи, последствия которого могут быть самые печальные для ГРМ. Не спасают даже натяжитель с успокоителем. Поэтому цепной привод требует регулярного контроля состояния.

В ременном приводе распределительного вала используется зубчатый ремень, который охватывает соответствующие зубчатые шкивы на валах. Приводной ремень оборудуется натяжным роликом. Ременный привод компактный, почти бесшумный, достаточно надежный, что делает его популярным у производителей. Современные зубчатые ремни имеют значительный ресурс — до 100 тыс. км пробега и более.

Привод распределительного вала может использоваться для привода и других устройств – масляного насоса , топливного насоса высокого давления , распределителя зажигания.

Иногда в большом потоке информации (особенно новой) очень трудно найти какие-то важные мелочи, выделить «зерна истины». В этой небольшой статье я расскажу о передаточных числах передач и привода в целом. Эта тема очень близка темам, освещенным в…

Привод – это двигатель и все, что находится и работает между валом двигателя и валом рабочего органа (муфты, редукторы, различные передачи). Что такое «вал двигателя» понятно, думаю, почти всем. Что такое «вал рабочего органа» понятно, вероятно, не многим. Вал рабочего органа – это вал, на котором закреплен тот элемент машины, который и приводится во вращательное движение всем приводом с необходимым заданным моментом и частотой вращения. Это может быть: колесо тележки (автомобиля), барабан ленточного конвейера, звездочка цепного конвейера, барабан лебедки, вал насоса, вал компрессора, и так далее.

U – это отношение частоты вращения вала двигателя nдв к частоте вращения вала рабочего органа машины nро .

U = nдв / nро

Общее передаточное число привода U часто на практике из расчетов получается достаточно большим числом (более десяти, а то и более пятидесяти), и выполнить его одной передачей не всегда представляется возможным ввиду различных ограничений, в том числе силовых, прочностных и габаритных. Поэтому привод делают состоящим из последовательно соединенных нескольких передач со своими оптимальными передаточными числами Ui . При этом общее передаточное число U находится как произведение всех передаточных чисел передач Ui , входящих в привод.

U =U1 *U2 *U3 *…Ui *…Un

Передаточное число передачи Ui – это отношение частоты вращения входного вала передачи nвхi к частоте вращения выходного вала этой передачи nвыхi .

Ui = nвхi / nвыхi

При выборе желательно отдавать предпочтение значениям близким к началу диапазона, то есть минимальным значениям.

Предложенная таблица – это всего лишь рекомендации и не догма! Например, если вы назначите цепной передаче U =1,5, то это не будет ошибкой! Конечно, всему должно быть обоснование. И, возможно, для удешевления всего привода лучше это U =1,5 «спрятать» внутри передаточных чисел других передач, увеличив их соответственно.

Вопросам оптимизации при проектировании зубчатых редукторов уделено очень много внимания различными учеными. Дунаев П.Ф., Снесарев Г.А., Кудрявцев В.Н., Ниберг Н.Я., Ниманн Г., Вольф В. и другие известные авторы пытались добиться одновременно равнопрочности зубчатых колес, компактности редуктора в целом, хороших условий смазки, уменьшения потерь на разбрызгивание масла, одинаковой и высокой долговечности всех подшипников, хорошей жесткости валов. Каждый из авторов, предложив свой алгоритм разбивки передаточного числа по ступеням редуктора, так и не решил полностью и однозначно эту противоречивую проблему.0,5

В заключение осмелюсь порекомендовать: не проектируйте одноступенчатый зубчатый цилиндрический редуктор с передаточным числом U >6…7, двухступенчатый – с U >35…40, трехступенчатый – с U >140…150.

На этом краткий экскурс в темы «Как оптимально «разбить» передаточное число привода по ступеням?» и «Как выбрать передаточное число передачи?» завершен.

Уважаемые читатели, подписывайтесь на получение анонсов статей моего блога. Окно с кнопкой — вверху страницы. Не понравится – всегда можно отказаться от подписки.

Проверка фаз газораспределения, общие сведения.

Автор admin На чтение 3 мин. Просмотров 466 Опубликовано 03.12.2010

Проверка фаз газораспределения Общие сведения. Правильность фаз газораспределения определяют по углу начала открытия впускных клапанов первого и последнего цилиндров.
Порядок выполнения работы.
Закрепить указатель около гладкой цилиндрической поверхности соответствующего шкива. Покачивая коромысло впускного клапана вокруг его оси, прокрутить коленчатый вал до полного выбора зазора между бойком коромысла и стержнем клапана. Это положение коленчатого вала зафиксировать по метке на цилиндрической поверхности шкива привода вентилятора против указателя (на дизеле Д-240). Нанести вторую метку против указателя, соответствующую положению поршня проверяемого цилиндра в в.м.т. Расстояние по дуге шкива между первой и второй метками характеризует момент открытия клапана относительно в.м.т.
18. Предельные значения не плотностей клапанов
Сравнить полученные значения с рекомендуемыми в справочной литературе или руководстве по эксплуатации проверяемого двигателя и сделать заключение. Для двигателей Д-240 номинальный угол открытия впускного клапана— 17° до в.м.т., предельное 4,2°; длина дуги на шкиве между метками — 28 мм, предельное — 7 мм. Аналогично проверить угол начала открытия впускного клапана последнего цилиндра и сравнить полученные результаты. При нормальном состоянии распределительного вала большой разницы между дугами начала открытия клапанов не должно быть. Для удобства определения угла открытия клапана применяют комплект шаблонов-угломеров КИ-13902.
Определение технического состояния газораспределительного механизма по виброакустическим параметрам
Общие сведения. Исследование вибраций, формируемых газораспределительным механизмом, показали, что с изменением теплового зазора, износом подшипников распределительного вала и шестерен в дефектационных зонах блока дизеля существенно изменяются виброакустические характеристики: общий уровень вибрации, амплитуда и фаза виброимпульса, формируемого перемещением и ударом клапана при подъеме из гнезда и посадке в него. Датчики устанавливают в дефектационные зоны с помощью магнитной присоски или на резьбовой шпильке. Вибрационные параметры определяют прибором ЭМДП, шумомером или системой ДИПС (КИ-13940). Порядок выполнения работы с использованием прибора ЭМДП. 1. Пустить и прогреть дизель до нормального температурного режима. Вывернуть щуп в.м.т. и установить вместо него индуктивный датчик частоты вращения. Для этого ручку переключателя «Род работы» установить в положение «Измерение оборотов», медленно ввести датчик в отверстие под щуп в.м.т. до устойчивого положения стрелки прибора и в этом положении закрепить датчик цанговым зажимом. Установить с помощью прибора ЭМДП частоту вращения коленчатого вала дизеля «=1000 мин-механизмов, зарегистрировать вибрационные параметры в соответствующих зонах

(рис. 31). Сравнить виброакустические характеристики, полученные при диагностировании дизеля, с исходными данными, соответствующими начальному состоянию, и оптимальными регулировками механизма.

Привод клапана (авиационный поршневой двигатель)

Для правильной работы поршневого двигателя каждый клапан должен открываться в надлежащее время, оставаться открытым в течение необходимого периода времени и закрываться в надлежащее время. Впускные клапаны открываются непосредственно перед достижением поршнем верхней мертвой точки, а выпускные клапаны остаются открытыми после верхней мертвой точки. Таким образом, в определенный момент оба клапана открыты одновременно (конец такта выпуска и начало такта впуска).Такое перекрытие клапанов обеспечивает лучшую объемную эффективность и снижает рабочую температуру цилиндра. Эта синхронизация клапанов контролируется механизмом управления клапанами и называется синхронизацией клапанов.

Подъем клапана (расстояние, на которое клапан поднимается над седлом) и время работы клапана (время, в течение которого клапан остается открытым) определяются формой выступов кулачка. Типичные лепестки кулачка показаны на рисунке 1. Часть кулачка, которая плавно запускает движение рабочего механизма клапана, называется наклоном или ступенькой.Уступы обработаны на каждой стороне кулачка, чтобы позволить коромыслу легко войти в контакт с наконечником клапана и, таким образом, уменьшить ударную нагрузку, которая могла бы возникнуть в противном случае. Рабочий механизм клапана состоит из кулачкового кольца или распределительного вала, снабженного кулачками, которые воздействуют на кулачковый ролик или толкатель кулачка.

Рисунок 1. Типичные выступы кулачка клапан. Рис. 2. Клапан-привод (радиальный двигатель) и ключ штока, закройте каждый клапан и нажмите на клапанный механизм в противоположном направлении. [Рисунок 4] Рисунок 3. Клапанный рабочий механизм (противоположный двигатель) Рисунок 4.Типичный набор клапанных пружин, используемых для гашения колебаний. Для защиты от поломки используется несколько пружин. Клапанный механизм радиального двигателя приводится в действие одним или двумя кулачковыми кольцами, в зависимости от количества рядов цилиндров. В однорядном радиальном двигателе используется одно кольцо с двойной кулачковой дорожкой. Одна дорожка управляет впускными клапанами, другая управляет выпускными клапанами. Кулачковое кольцо представляет собой круглый кусок стали с рядом кулачков или выступов на внешней поверхности.Поверхность этих выступов и пространство между ними (по которому перемещаются кулачковые ролики) известна как кулачковая дорожка. Когда кулачковое кольцо вращается, кулачки заставляют кулачковый ролик поднимать толкатель в направляющей толкателя, тем самым передавая усилие через толкатель и коромысло для открытия клапана. В однорядном радиальном двигателе кулачковое кольцо обычно располагается между редуктором гребного винта и передним концом силовой части. В двухрядном радиальном двигателе второй кулачок для работы клапанов заднего ряда установлен между задним концом силовой части и секцией нагнетателя. Кулачковое кольцо установлено концентрично с коленчатым валом и приводится в движение коленчатым валом с пониженной скоростью через узел промежуточной ведущей шестерни кулачка. Кулачковое кольцо имеет два параллельных набора выступов, разнесенных по внешней периферии, один набор (кулачковая дорожка) для впускных клапанов, а другой — для выпускных клапанов. Используемые кулачковые кольца могут иметь четыре или пять лепестков как на впускных, так и на выпускных каналах. Время клапанных событий определяется расстоянием между этими кулачками, а также скоростью и направлением движения кулачковых колец по отношению к скорости и направлению коленчатого вала.Способ привода кулачка различается на разных моделях двигателей. Кулачковое кольцо может иметь зубья на внутренней или внешней периферии. Если редуктор входит в зацепление с зубьями на внешней стороне кольца, кулачок поворачивается в направлении вращения коленчатого вала. Если кольцо приводится в действие изнутри, кулачок поворачивается в противоположную от коленчатого вала сторону. [Рис. 2] Кулачок с четырьмя лепестками можно использовать как с семицилиндровым, так и с девятицилиндровым двигателем. [Рисунок 5] На семицилиндровом цилиндре он вращается в том же направлении, что и коленчатый вал, а на девятицилиндровом — в направлении, противоположном вращению коленчатого вала.На девятицилиндровом двигателе расстояние между цилиндрами составляет 40 °, а порядок работы — 1-3-5-7-9-2-4-6-8. Это означает, что между выстреливающими импульсами есть промежуток в 80°. Расстояние между четырьмя выступами кулачкового кольца составляет 90°, что больше, чем расстояние между импульсами. Следовательно, чтобы получить правильное соотношение работы клапана и порядка зажигания, необходимо привести кулачок в движение, противоположное вращению коленчатого вала. При использовании четырехлепесткового кулачка на семицилиндровом двигателе расстояние между рабочими цилиндрами больше, чем расстояние между выступами кулачка.Следовательно, необходимо, чтобы кулачок вращался в том же направлении, что и коленчатый вал. Рис. 5. Радиальные двигатели, таблица кулачковых колец Распределительный вал приводится в движение шестерней, которая сопрягается с другой шестерней, прикрепленной к коленчатому валу. [Рисунок 6] Распределительный вал всегда вращается со скоростью, равной половине скорости коленчатого вала. Рисунок 6.Кулачковый механизм привода авиационного двигателя оппозитного типа При вращении распределительного вала кулачки заставляют узел толкателя подниматься в направляющей толкателя, передавая усилие через толкатель и коромысло для открытия клапана. [Рисунок 7] Рисунок 7. Нагрузка на подъемник Устройство Tappet состоит из: цилиндрический тапп, который скользит и выходит в патрубок направляющая, установленная в одной из секций картера вокруг кулачкового кольца Ролик толкателя, повторяющий контур кулачкового кольца и кулачков Шариковая втулка толкателя или втулка толкателя Пружина толкателя Функция Толкатель в сборе предназначен для преобразования вращательного движения кулачка в возвратно-поступательное движение и передачи этого движения на толкатель, коромысло, а затем на наконечник клапана, открывая клапан в нужное время.Пружина толкателя предназначена для заполнения зазора между коромыслом и наконечником клапана, чтобы уменьшить ударную нагрузку при открытии клапана. В толкателе просверлено отверстие, позволяющее моторному маслу течь к полым толкателям для смазки узлов коромысел. Цельные подъемники или толкатели кулачков обычно требуют ручной регулировки зазора клапана путем регулировки винта и контргайки. Зазор клапана необходим, чтобы гарантировать, что клапан имеет достаточный зазор в клапанном механизме для полного закрытия.Эта регулировка или осмотр являлись постоянным элементом технического обслуживания до тех пор, пока не были использованы гидравлические подъемники. Некоторые авиационные двигатели оснащены гидравлическими толкателями, которые автоматически удерживают зазор клапана на нулевом уровне, устраняя необходимость в каком-либо механизме регулировки зазора клапана. Типичный гидравлический толкатель (подъемник клапана с нулевым зазором) показан на рис. 8. Когда клапан двигателя закрыт, поверхность корпуса толкателя (толкатель кулачка) находится на базовой окружности или задней части кулачка. Рисунок 8.Толкатели гидравлических клапанов [Рис. 8] Легкая пружина плунжера поднимает гидравлический плунжер так, что его внешний конец касается гнезда толкателя, оказывая на него легкое давление, тем самым устраняя любой зазор в соединении клапана. Когда плунжер движется наружу, шаровой обратный клапан смещается со своего седла. Масло из камеры подачи, которая непосредственно связана с системой смазки двигателя, перетекает внутрь и заполняет напорную камеру. При вращении распределительного вала кулачок выталкивает корпус толкателя и цилиндр гидроподъемника наружу.Это действие заставляет шаровой обратный клапан встать на свое седло; таким образом, масса масла, попавшая в камеру давления, действует как подушка. В течение интервала, когда клапан двигателя находится вне своего седла, между плунжером и отверстием цилиндра возникает заданная утечка, которая компенсирует любое расширение или сжатие в клапанном механизме. Сразу после закрытия клапана двигателя количество масла, необходимое для заполнения камеры давления, поступает из камеры подачи, готовясь к следующему циклу работы. Гидравлические толкатели клапанов обычно регулируются при капитальном ремонте.Их собирают всухую (без смазки), проверяют зазоры и регулируют обычно с помощью толкателей разной длины. Устанавливаются минимальный и максимальный зазоры клапанов. Допустимо любое измерение между этими крайними значениями, но желательно примерно среднее между крайними значениями. Толкатели с гидравлическим клапаном требуют меньше обслуживания, лучше смазываются и работают тише, чем подъемники с винтовой регулировкой. Толкатель трубчатой ​​формы передает подъемную силу от толкателя клапана к коромыслу.Шарик из закаленной стали запрессован в каждый конец трубы. Один конец шара входит в гнездо коромысла. В некоторых случаях шарики находятся на толкателе и коромысле, а гнезда на толкателе. Трубчатая форма используется из-за ее легкости и прочности. Это позволяет смазочному маслу двигателя проходить под давлением через полый шток и просверленные концы шара для смазки концов шаров, подшипника коромысла и направляющей штока клапана. Толкатель заключен в трубчатый корпус, который проходит от картера до головки цилиндров и называется трубкой толкателя. Коромысел передают подъемную силу от кулачков к клапанам. [Рис. 9] Узлы коромысла поддерживаются подшипником скольжения, роликовым или шариковым подшипником или их комбинацией, которые служат в качестве шарнира. Как правило, один конец рычага упирается в толкатель, а другой — в шток клапана. На одном конце коромысла иногда делают прорези для размещения стального ролика. Противоположный конец имеет либо разъемный зажим с резьбой и стопорный болт, либо резьбовое отверстие. Рычаг может иметь регулировочный винт для регулировки зазора между коромыслом и наконечником штока клапана.Винт можно отрегулировать до указанного зазора, чтобы обеспечить полное закрытие клапана. Рис. 9. Противоположные рычаги коромысла Каждый клапан закрывается двумя или тремя спиральными пружинами. Если бы использовалась одна пружина, она бы вибрировала или колебалась бы на определенных скоростях. Чтобы устранить эту трудность, на каждый клапан устанавливаются две или более пружины (одна внутри другой). Каждая пружина вибрирует с разной частотой вращения двигателя, что приводит к быстрому гашению всех колебаний пружины во время работы двигателя.Две или более пружины также снижают опасность ослабления и возможного выхода из строя из-за перегрева и усталости металла. Пружины удерживаются на месте разрезными замками, установленными в выемке верхнего держателя или шайбы клапанной пружины, и входят в канавку, выточенную в штоке клапана. Функции пружин клапана заключаются в том, чтобы закрыть клапан и надежно удерживать клапан на седле клапана. СВЯЗАННЫЕ ПОСТЫ 4-цилиндровый газовый двигатель Toyota с системой изменения фаз газораспределения и непрямым впрыском Это 4-цилиндровый бензиновый двигатель Toyota с системой изменения фаз газораспределения (VVT-i) и непрямым впрыском.Система VVT-i изменяет синхронизацию впускных клапанов, регулируя взаимосвязь между приводом распределительного вала и впускным распределительным валом. Это 4-цилиндровый газовый двигатель Toyota с системой изменения фаз газораспределения (VVT-i) и непрямым впрыском. Он был тщательно разделен на секции для учебных целей и профессионально окрашен разными цветами, чтобы лучше различать различные детали, сечения, контуры смазки, топливную систему, систему охлаждения и другие ключевые компоненты.Многие детали были хромированы и оцинкованы для увеличения срока службы. Он управляется вручную с помощью рукоятки и установлен на подставке с колесами. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: • 4-цилиндровый газовый двигатель Toyota • Рабочий объем: 1 000–1 300 см3 • DOHC (двойной верхний распределительный вал) • Непрямой впрыск • Система VVT-i с электронным управлением впускными клапанами •5 90 90 Ролик Многоточечный электронный впрыск с дроссельной заслонкой • Генератор 12 В • Термостатический клапан • Установлен на подставке с колесами • Управляется вручную с помощью рукоятки ВЕС И РАЗМЕРЫ: Размер: 70 см x 90 см x 100 см (Д x Ш x В) Вес нетто: 60 кг Вес брутто: 120 кг Дополнительная информация Название продукта 4-цилиндровый газовый двигатель Toyota с регулируемой синхронизацией клапанов, непрямым впрыском, ручным управлением Загрузка PDF Описание продукта для N98-ND5181 Товары, относящиеся к этому пункту (PDF) Изучение влияния фаз газораспределения на двигатель с использованием метода деактивации цилиндров посредством моделирования 108 М.Ф. Мухамад Саид и др. / Jurnal Teknologi (Sciences & Engineering) 77:8 (2015) 107–111 насосная работа двигателя [8]. В режиме деактивации цилиндров камеры сгорания цилиндров без воспламенения закрываются закрытыми клапанами . В результате замкнутый воздух работает как пневматическая пружина, которая периодически сжимается и разжимается, не вызывая общей насосной работы [9].Деактивация цилиндра создает эффективный двигатель с переменным рабочим объемом, где двигатель обеспечивает требуемую мощность в зависимости от спроса с потенциальными преимуществами экономии топлива, не жертвуя общей фактической мощностью. Для достижения лучших характеристик двигателя очень важна характеристика метода CDA. Важно понимать детали технологии CDA , их взаимодействие и параметры, которые влияют на работу двигателя.Поэтому для оценки характеристик двигателя CDA использовалось одномерное (1D) гидродинамическое вычисление моделирования. Программное обеспечение под названием GT-Power используется для создания модели двигателя на основе 1,6-литрового безнаддувного двигателя с искровым зажиганием (SI) и распределенным впрыском топлива (PFI) с четырьмя цилиндрами. Эта модель используется для изучения влияния времени открытия и подъема впускного клапана на характеристики двигателя CDA . 2.0 МЕТОДОЛОГИЯ Эта работа посвящена исследованию синхронизации и подъема впускного клапана на производительность двигателя CDA. Первоначально инструмент одномерного (1D) моделирования двигателя используется для построения модели двигателя CDA и для исследования влияния переменных впуска на характеристики двигателя . До того, как была построена модель двигателя CDA , была разработана модель четырехцилиндрового двигателя без наддува (NA) и сопоставлена ​​с данными измерений . Многие исходные данные были определены при построении модели двигателя . Некоторые входные данные включают характеристики двигателя , геометрию цилиндра, а также геометрию впускной и выхлопной систем, свойства топлива, характеристики инжектора , размеры клапанов, условия окружающей среды и условия работы двигателя. Модель работала при различных оборотах двигателя и при полностью открытых дросселях (WOT) условиях.Чтобы полностью исследовать точность и надежность построенной модели, смоделированные результаты модели были сопоставлены с измеренными данными. При проверке результатов построенная модель настраивается таким образом, чтобы смоделированные результаты хорошо согласовывались с измеренными данными. После того, как оба результата были тщательно изучены, модель была принята как коррелированная модель.Эта коррелированная модель затем используется для имитации работы двигателя CDA. 3.0 МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ 3.1 Построение модели Важно создать точную модель двигателя , чтобы получить более точные моделируемые выходные данные. В этом исследовании этапы для создания модели двигателя представлены на рисунке 1. Рисунок 1 Этапы построения модели двигателя [10] Модель двигателя была построена от впускной воздушной камеры системы до систем выхлопных труб .Для впускной и выхлопной систем почти все компоненты смоделированы как трубы. В GT-Power трубы используются для представления этих систем в виде труб, и они соединены узлами. Модель течения включает решение уравнений Навье-Стокса, а именно уравнений сохранения неразрывности, импульса и энергии [10]. Для моделирования воздушной камеры в среде GT-Power используется трехмерная CAD-модель этой воздушной камеры. 3D-модель дискретизируется с помощью программного обеспечения SolidWork CAD для извлечения точных размеров каждой детали. Входной и выходной диаметры каждой трубы (шноркель, воздуховод, зип-трубка). Их длины также были определены в среде GT-Power . Верхний и нижний воздухозаборники определялись их объемом. Коэффициент нагнетания был введен в и представляют собой потери давления воздушного фильтра. Аналогичный процесс дискретизации был применен к впускному и выпускному коллектору (рис. 1).Здесь впускной и выпускной патрубки смоделированы с использованием изогнутых труб . В основном, при изгибе труб учитываются потери давления из-за эффекта изгиба геометрий. Диаметры входа и выхода, как , а также углы и радиус изгиба были определены для модели этих направляющих. Впускная камера была определена с использованием Y-образной части, где применялся объем каждой секции бегунка . Наиболее важным шагом в моделировании двигателя является использование правильной модели сгорания. Была применена полностью прогнозирующая модель сгорания , известная как функция «Турбулентность SI» . Эта модель сгорания больше подходит для прогнозирования работы двигателя с частичной нагрузкой , рециркуляции отработавших газов (EGR) и эффекта синхронизации искры , конструкции камеры сгорания детонации цилиндра и зазора свечи зажигания [6].Эта модель предсказывает давление сгорания , а также IMEP и другие параметры производительности . Входные данные включают файл .stl камеры сгорания форму, момент зажигания на каждом обороте при полностью открытой дроссельной заслонке (WOT) состояние, расположение свечи зажигания и зазор, а также октановое число топлива. Для моделирования впускных и выпускных клапанов для этого двигателя необходимо определить подробные характеристики Закрытие выпускного клапана — обзор 6.4.1 Работа бензиновых двигателей с самовоспламенением Мощность бензинового двигателя с самовоспламенением в основном определяется количеством горючей смеси, находящейся в цилиндре. При искровом зажигании фронт предварительно перемешанного пламени проходит через почти стехиометрическую несгоревшую топливно-воздушную смесь. Отход от стехиометрической смеси будет тормозить распространение пламени и быстро гасить фронт пламени. Поскольку нагрузка на двигатель снижается, для удовлетворения потребности в мощности требуется меньше топлива.Для поддержания топливно-воздушной смеси на уровне, близком к стехиометрическому соотношению воздух/топливо, при текущей работе бензинового двигателя поток воздуха дросселируется. Таким образом, открытие дроссельной заслонки напрямую связано с выходной мощностью бензинового двигателя. В случае самовоспламенения с улавливанием остаточных газов выходная мощность двигателя напрямую регулируется фазами газораспределения. На рисунке 6.13(a) показаны контуры среднего эффективного давления в тормозной системе (BMEP) в зависимости от EVC (закрытие выпускного клапана) и IVo (открытие впускного клапана) при 1500 об/мин и λ  = 1.0 в четырехцилиндровом четырехтактном бензиновом двигателе (Li et al., 2001; Zhao et al., 2002). Двигатель был оснащен парой распределительных валов с низким подъемом и двумя независимыми устройствами VCT, которые позволяли изменять фазы газораспределения впускных и выпускных клапанов на угол поворота коленчатого вала 40 °. Как показано на рис. 6.13, когда EVC замедляется от 115 СА до ВМТ до 75 СА до ВМТ, выходная мощность двигателя увеличивается с 1,45 бар BMEP до 3,65 бар BMEP. Это можно понять, обратившись к графикам на рис. 6.14 и 6.15. На рис. 6.14 видно, что чем раньше закрывается выпускной клапан, тем больше доля остаточного газа. На рисунке 6.15 показано, что существует линейная корреляция между остаточной долей и производительностью двигателя, не зависящая от частоты вращения двигателя. Чем выше остаточная фракция, тем ниже становится крутящий момент. Поскольку двигатель работал на WoT при самовоспламенении, масса в цилиндре была более или менее одинаковой, а менялась только концентрация смеси. Чем больше остатков было захвачено, тем меньше воздушно-топливной смеси мог вдохнуть двигатель и, следовательно, мог быть создан меньший крутящий момент.Таким образом, изменение остаточной фракции путем регулировки фаз газораспределения является эффективным средством управления нагрузкой двигателя во время операции сгорания CAI, что приводит к бездроссельной работе двигателя и, следовательно, к снижению насосных потерь. 6.13. Контуры тормоза означают эффективное давление (бар). 6.14. Контуры концентрации остаточного газа. 6.15. Соотношение между значениями BMEP и процентом захваченного остаточного газа. Рис 6.11 также показано, что для каждой частоты вращения двигателя существовали верхний и нижний пределы выходных сигналов BMEP и IMEP. Верхний предел был следствием ограничений процесса газообмена, накладываемых специальными распределительными валами. Нижний предел выходного крутящего момента был ограничен пропусками зажигания. Диапазон выходного крутящего момента зависел от частоты вращения двигателя. При более низких оборотах двигателя улучшалась дыхательная способность двигателя и, следовательно, можно было получить более высокий максимальный выходной крутящий момент. По мере увеличения частоты вращения двигателя максимальный свежий заряд, который мог принять двигатель, уменьшался, поскольку для процесса газообмена через клапаны с низким подъемом оставалось меньше времени, что приводило к снижению максимального выходного крутящего момента. Установлено, что помимо управления мощностью двигателя, фазы газораспределения влияют на расход топлива двигателем и выбросы выхлопных газов. Как показано на рисунках 6.16 и 6.17, при одном и том же значении BMEP, равном 3,4 бар, как расход топлива, так и выбросы углеводородов увеличиваются с запаздыванием впускного отверстия, поскольку эффективная степень сжатия снижается и сгорание становится менее полным. Кроме того, измерения давления в цилиндрах и последующий анализ выделения тепла показывают, что процессы самовоспламенения и выделения тепла также зависят от фаз газораспределения.Как показано на рис. 6.18, самовоспламенение происходит раньше всего при промежуточных значениях EVC и IVo, что соответствует среднему диапазону области самовоспламенения. Это связано с тем, что при том же времени EVC или точке нагрузки замедленный IVo снижает эффективную степень сжатия, обеспечивая более низкую температуру сжатия и замедленное самовоспламенение. Более раннее открытие впускного клапана вызывает больший обратный поток горячих остаточных газов во впускной канал сразу после открытия впускного клапана из-за более высокого давления в цилиндре, чем во впускном канале.Эта часть остаточного газа будет отдавать тепло во впускное отверстие, и газовая смесь в цилиндре начнет процесс сжатия при более низкой температуре заряда, что приведет к замедленному самовоспламенению. Для той же настройки IVO на рис. 6.18 изменение момента сгорания с синхронизацией EVC связано с изменением мощности двигателя. По мере увеличения EVC концентрация остаточного газа увеличивается при сниженной нагрузке. Горение происходит с более разбавленной смесью и, следовательно, с более низкой температурой горения и дымовых газов.Таким образом, захваченный остаточный газ из предыдущего цикла будет иметь более низкую температуру, что замедлит процесс самовоспламенения. С другой стороны, увеличение нагрузки с запаздывающим EVC приводит к более высокой температуре остаточного газа, но количество остаточного газа будет уменьшено. За пределами определенной нагрузки и настройки EVC полная тепловая энергия остаточного газа, которая пропорциональна его температуре и массе, начнет падать, когда влияние массы станет доминирующим. Это приведет к задержке самовоспламенения в верхней области нагрузки операций CAI.Таким образом, начало сгорания задерживается или даже могут возникнуть пропуски зажигания, поскольку синхронизация EVC изменяется для получения либо более высокой выходной мощности, либо более низкого крутящего момента. 6.16. Контуры удельного расхода топлива тормозами (г/кВтч). 6.17. Контуры удельных выбросов углеводородов при торможении (г/кВтч). 6.18. Контур положения 10% массовой доли сожженного. Приведенное выше обсуждение демонстрирует, что синхронизацию EVC можно использовать для быстрого управления нагрузкой. Синхронизация IVO должна быть соответствующим образом отрегулирована для достижения оптимального сгорания, снижения расхода топлива и снижения выбросов выхлопных газов при использовании метода улавливания остаточных газов. Клапаны и каналы в четырехтактных двигателях Клапаны и каналы в четырехтактных двигателях Ханну Яаскеляйнен, Магди К. Хайр Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet. Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа. Abstract : Компоненты, расположенные после впускного коллектора в четырехтактных дизельных двигателях, выполняют важные функции по управлению подачей воздуха в цилиндр.Клапаны тарельчатого типа контролируют синхронизацию потока в цилиндр и из него. Конструкция впускного отверстия влияет на дыхательную способность двигателя, а также на объемное движение воздуха, когда он входит в цилиндр. Клапаны Поскольку воздушный поток проходит через различные компоненты и этапы системы впуска, различные свойства и характеристики всасываемого заряда были изменены для достижения общих целей системы управления всасываемым зарядом. Фильтр всасываемого воздуха обеспечивает достаточную чистоту воздуха, контроль состава наддувочного воздуха и содержания кислорода путем подачи рециркуляции отработавших газов во всасываемый воздух, а компрессор и охладитель наддувочного воздуха обеспечивают соблюдение требований по давлению и температуре во впускном коллекторе, а также плотность наддувочного воздуха. в проектных пределах.Несколько заключительных аспектов управления воздухом достигаются после того, как всасываемый заряд выходит из впускного коллектора и поступает в цилиндр. Клапаны или порты контролируют время подачи воздуха в цилиндр. Кроме того, проход между впускным коллектором и цилиндром может оказывать значительное влияние на поток, когда он входит в цилиндр, и может использоваться для придания подходящему объемному движению и кинетической энергии заряду для обеспечения смешивания воздуха, топлива и промежуточного сгорания. продукты в цилиндре. В четырехтактных двигателях впускной газ поступает в цилиндр через отверстие, расположенное в головке блока цилиндров, и через клапан, используемый для открытия и закрытия отверстия.В двухтактных двигателях, обсуждаемых в другом месте, обычно используются отверстия в гильзе цилиндра, которые поочередно закрываются и открываются поршнем. Рисунок 1 . Номенклатура цельного тарельчатого клапана Поток газа в цилиндр и из цилиндра в 4-тактных двигателях контролируется почти исключительно тарельчатыми клапанами (рис. 1). Хотя использовались или предлагались клапаны других конструкций, ни один из них, по-видимому, не может сравниться по надежности и уплотняющей способности с тарельчатым клапаном.Наиболее распространенной конструкцией тарельчатого клапана в автомобилестроении является цельный клапан, в котором весь клапан сделан из одного и того же материала. Однако доступны и другие варианты, в том числе: Конструкция со сварным наконечником имеет отдельный наконечник, приваренный к стержню над канавкой держателя. Наконечник может быть изготовлен из материала, гораздо более износостойкого, чем остальная часть клапана. Конструкция, состоящая из двух частей, имеет отдельный шток, приваренный над галтелью, рис. 2 слева. Конструкция с внутренним охлаждением имеет полый шток, содержащий охлаждающую жидкость, такую ​​как металлический натрий или смесь натрия и калия, и обычно используется в выпускных клапанах с высокими эксплуатационными характеристиками для тяжелых условий эксплуатации, рис. 2 в центре.Пиковые температуры клапана снижаются благодаря «эффекту встряхивания» расплавленного металла, и эти конструкции могут особенно хорошо выдерживать тепловые нагрузки. Температура в полой шейке может быть снижена примерно на 80–130 К, что снижает общий износ клапана и вкладыша седла клапана. Некоторые конструкции также имеют полую полость в головке клапана, содержащую металлический натрий, рис. 2, справа. Это расширение классического полого клапана, заполненного натрием, с дополнительной полостью в головке клапана.Это может увеличить пики температуры в головке клапана и еще больше увеличить срок службы клапана. Конструкция со сварной поверхностью седла имеет седло клапана, на которое наварено твердое покрытие, чтобы лучше выдерживать условия, которые в противном случае привели бы к чрезмерному износу седла клапана и/или коррозии. Рисунок 2 . Пример конструкции тарельчатого клапана Слева: Клапан со сплошным штоком, состоящий из двух частей. Центр: Клапан с полым штоком. Справа: Клапан с полым штоком и дополнительной полостью на головке клапана. (Источник: Мале) В дополнение к различным стилям конструкции клапаны могут иметь различные усовершенствования конструкции для повышения их долговечности. Деформационное упрочнение поверхности седла можно использовать для умеренного повышения износоустойчивости седла в тех случаях, когда нет необходимости в сварной конструкции поверхности седла. Обработку поверхности штока можно использовать для уменьшения трения и/или износа, особенно в тех случаях, когда в противном случае может возникнуть адгезионный износ. Алюминирование поверхности седла клапана, а иногда и поверхности сгорания для повышения коррозионной стойкости в среде с оксидом свинца когда-то было популярно для двигателей, работающих на этилированном бензине.Крышки наконечников, установленные на конце штока клапана, могут использоваться для повышения износостойкости наконечников, когда сварка разнородных металлов представляет проблему. ### Что может произойти, если система изменения фаз газораспределения двигателя выходит из строя? Почти столько же лет, сколько эксплуатируются двигатели внутреннего сгорания, автопроизводители пытались максимизировать распыление топлива, манипулируя синхронизацией двигателя. Ранние автомобили, грузовики и мотоциклы использовали механическое управление опережением зажигания; позже вакуум двигателя с портами использовался для приведения в действие вакуумной диафрагмы и опережения зажигания при ускорении.Современные компьютеризированные автомобили контролируют угол опережения зажигания с помощью системы катушки зажигания, которая обеспечивает точное и постоянное искрообразование в зависимости от оборотов двигателя и нагрузки на двигатель. После корректировки угла опережения зажигания инженеры обратили внимание на фазы газораспределения (а также на высоту подъема и продолжительность работы клапанов), чтобы еще больше повысить производительность двигателя и оптимизировать топливную экономичность. Практически каждый автопроизводитель имеет свою собственную систему изменения фаз газораспределения (VVT), и нет двух абсолютно одинаковых.Какими бы многочисленными и разнообразными ни были эти системы VVT, названия, выбранные для них, могут сбивать с толку еще больше. Несмотря на многочисленные термины, используемые для описания систем VVT различных автопроизводителей, их можно отнести к одной из этих двух категорий: ступенчатая и непрерывная. Ступенчатые системы использовались в основном в старых автомобилях. Эти системы VVT были ограничены лишь несколькими позициями. Обычно были настройки для низких и высоких оборотов двигателя; с другим для среднего уровня RPM в некоторых случаях.Большинство современных систем VVT можно отнести к непрерывным. Конструктивно степень, до которой впускные и выпускные клапаны могут быть открыты (подъем), и продолжительность, в течение которой они могут оставаться открытыми, ограничены только формой и размером кулачков распределительного вала и/или коромысла (привод клапана) в этом тип системы. Количество воздуха и топлива, которые могут поступать/выходить из камеры сгорания, напрямую влияет на степень мощности, которую способен производить каждый цилиндр. Впускные клапаны открываются, позволяя воздуху поступать в камеру сжатия, а выпускные клапаны открываются, чтобы воздух мог выйти.Когда уровни оборотов двигателя ниже, требуется меньше воздуха для оптимальной работы двигателя и топливной экономичности. По мере повышения уровня оборотов двигателя для максимальной производительности двигателя требуется больше воздуха. Разница между количеством всасываемого воздуха, требуемого при низких оборотах двигателя и высоких оборотах двигателя, делает систему VVT практичной в автомобильных приложениях. Имейте в виду, что любой сохраненный системный код VVT может привести к деактивации всей системы VVT. В этом случае, скорее всего, произойдет немедленное и заметное снижение производительности двигателя и эффективности использования топлива. Большинство современных систем VVT используют давление моторного масла (гидравлическое) и какой-либо тип электронного соленоида, чтобы инициировать изменения фаз газораспределения, подъема и/или продолжительности. Одной из наиболее частых проблем, обнаруживаемых при диагностике неисправности системы VVT, является низкое давление масла или низкий уровень масла в двигателе. Без надлежащего давления масла в двигателе система VVT не может работать должным образом. Очевидно, что низкое давление масла в двигателе может привести к катастрофическим повреждениям двигателя в дополнение к неблагоприятному воздействию на систему VVT.Убедитесь, что двигатель заполнен соответствующим маслом до нужного уровня. Если давление масла сомнительно, может потребоваться ручная проверка давления масла. Некоторые системы VVT работают с использованием приводов отдельных цилиндров; некоторые регулируют цилиндры группами. Другие регулируют все цилиндры на конкретном ряду двигателей (сразу) с качающимся распредвалом. Если на рассматриваемом автомобиле отключен один цилиндр системы VVT, эффективность использования топлива и мощность двигателя могут снизиться минимально.Если на всем ряду двигателей отключена система VVT, произойдет серьезное снижение эффективности использования топлива и производительности двигателя. Таким образом, в целом, точный тип системы VVT, которой оснащено рассматриваемое транспортное средство, будет основным фактором в степени, в которой эффективность использования топлива и производительность двигателя уменьшатся при выходе из строя VVT. Как автомобильные техники, мы хорошо знакомы с опасностями, связанными с нарушением синхронизации двигателя с помехами. Когда клапаны и поршни занимают одно и то же пространство в одно и то же время, это может очень быстро стать некрасивым.Помехи часто связаны с выходом из строя ремней ГРМ, натяжителей и водяных насосов, но приводы VVT также могут выйти из строя с катастрофическими последствиями. При появлении системного кода VVT очень важно, чтобы проблема была рассмотрена и устранена как можно быстрее. Советы по диагностике изменения фаз газораспределения Концепция увеличения крутящего момента двигателя на низких и высоких оборотах за счет автоматического опережения и замедления фаз газораспределения не нова.В 1960-х годах существовали шестерни с регулируемыми фазами газораспределения с торсионной пружиной, которые замедляли фазы газораспределения в ответ на увеличение крутящего момента, необходимого для поворота распределительного вала на более высоких оборотах двигателя. Теоретически вы могли бы пользоваться преимуществами крутящего момента на низких оборотах и ​​лошадиных сил на высоких оборотах. Однако на практике он, похоже, не работал из-за зависимости от вращающего момента. В настоящее время компьютеризированные системы управления двигателем сделали регулирование фаз газораспределения практически реальностью для большинства автомобилей.Но историческое обсуждение различных инженерных подходов к изменению фаз газораспределения могло бы заполнить целую энциклопедию. В сочетании с настроенными системами впуска и выпуска система изменения фаз газораспределения может значительно увеличить крутящий момент двигателя на низких и высоких оборотах, повысить экономию топлива и снизить выбросы выхлопных газов. С другой стороны, изменение фаз газораспределения привело к некоторым специфическим проблемам, связанным со смазкой и диагностикой двигателя.   Терминология Изменяемая синхронизация «клапана», которую большинство из нас видит в наших магазинах, на самом деле является изменяемой синхронизацией «распредвала», которая улучшает крутящий момент на низких и высоких скоростях за счет опережения или замедления фазы газораспределения в двигателях с одним верхним распределительным валом (SOHC). Напротив, некоторые приложения с двойным верхним распределительным валом (DOHC) выполняют те же функции, отдельно опережая или замедляя впускной и выпускной распределительные валы. Полностью регулируемая фаза газораспределения может быть достигнута только при использовании управляемых компьютером соленоидов для точного управления событиями открытия и закрытия впускного и выпускного клапанов. Хотя различные комбинации событий фаз газораспределения теоретически бесконечны в системе с электронным управлением, ее применение ограничено из-за проблем стоимости и, в некоторых случаях, надежности.   Справочник БЕСПЛАТНОЙ горячей линии технической поддержки… Экспертная помощь от производителей по вашему смартфону kyptechline.com   Принципы работы Эффективная фаза газораспределения сильно зависит от скорости всасываемого воздуха, проходящего через впускные каналы двигателя, и выхлопных газов, выходящих из выпускных каналов двигателя. В большинстве безнаддувных двигателей впускной клапан не закрывается до тех пор, пока поршень не начнет двигаться вверх в такте сжатия.Когда всасываемый воздух движется медленно при более низких оборотах двигателя, впускной клапан должен закрываться раньше, чтобы поршень не проталкивал всасываемый воздух обратно во впускное отверстие и коллектор. Поскольку скорость всасываемого воздуха увеличивается с ростом частоты вращения двигателя, впускной клапан должен закрываться позже, чтобы помочь наполнить цилиндр большим количеством воздуха. Теоретически большинство конструкций VVT начинают изменять синхронизацию впускных клапанов, когда скорость впускного воздуха начинает резко увеличиваться при 2500–3500 об/мин. Конечно, фактическая стратегия работы PCM во многом зависит от конструкции двигателя и ограничений скорости двигателя. Хотя синхронизация выпускных клапанов не так критична для производительности двигателя, как синхронизация впускных клапанов, теоретически она может быть увеличена для приложений DOHC для увеличения перекрытия фаз газораспределения на более высоких оборотах двигателя и замедлена для уменьшения перекрытия клапанов при более низких оборотах двигателя. Перекрытие фаз газораспределения желательно при более высоких оборотах двигателя. Одновременное удерживание впускного и выпускного клапанов открытыми, когда двигатель переходит от такта выпуска к такту впуска, позволяет двигателю использовать небольшое отрицательное давление, создаваемое выхлопными газами, выходящими из выпускного отверстия, чтобы помочь втянуть всасываемый заряд в цилиндр. Но при более низких оборотах двигателя и скорости газа большое перекрытие клапанов приводит к скачкообразным холостым оборотам из-за того, что выхлопные газы возвращаются во впускной коллектор, а также снижает компрессию двигателя при работе. Имейте также в виду, что изменение фаз газораспределения выпускных клапанов может создать эффект «EGR», который помогает уменьшить выбросы оксида азота (NO) в некоторых случаях.     Кулачковая конструкция Кстати, полезно понять основы конструкции кулачков распределительного вала.Чтобы предотвратить чрезмерную нагрузку на клапанный механизм, кулачок кулачка должен быть спроектирован так, чтобы постепенно ускорять массу коромысла, клапана, толкателя и толкателя. Конструкция верхнего распределительного вала снижает нагрузку на клапанный механизм за счет замены этих компонентов простым толкателем кулачка. К сожалению, для механических распределительных валов изменения зазоров клапанов вызывают небольшие изменения фаз газораспределения. Поскольку распределительные валы с гидравлической регулировкой не требуют зазора, фазы газораспределения остаются очень постоянными. В любом случае кулачок кулачка должен быть рассчитан на постепенное замедление клапанного механизма, чтобы предотвратить отскок клапанов от седла клапана при пиковых оборотах двигателя. В то время как лепестки распределительного вала могут быть отшлифованы для увеличения потока воздуха за счет увеличения подъема клапана, увеличенный подъем клапана увеличивает нагрузку на клапанный механизм, а также вероятность взаимодействия поршня с клапаном.   Оборудование VVT Изменение фаз газораспределения на ранних двигателях с одним верхним распределительным валом (SOHC) было достигнуто за счет использования «фазера» распределительного вала, состоящего из подпружиненного гидравлического поршня, прижимающего коническую ведущую шестерню к аналогичной конической ведущей шестерне, установленной на распределительном валу. Точная синхронизация распределительного вала может быть достигнута с помощью модуля управления силовым агрегатом (PCM), который подает давление масла на поршень путем подачи импульсов на клапан управления маслом. Поскольку поршень имеет отверстие для стравливания давления масла, синхронизацию кулачка можно изменить, увеличив ширину импульса, подаваемого на клапан управления подачей масла. Если электроника выходит из строя, возвратная пружина фазера толкает поршень в исходное положение синхронизации. PCM также контролирует положение распределительного вала, сравнивая относительные положения датчика положения распределительного вала (CMP) и датчика положения коленчатого вала (CKP).Если эти положения не соответствуют запрограммированным данным, PCM должен установить код неисправности серии P0010 или серии P0340. Некоторые конструкции VVT также включают отдельный датчик фаз газораспределения (VTS) для обеспечения более точной обратной связи по фазам газораспределения с PCM. В то время как в большинстве современных конструкций VVT используются более компактные фазовращатели лопастного типа для регулировки фаз газораспределения, они по-прежнему используют то же базовое расположение датчиков и механизмов контроля давления масла, чтобы обеспечить компьютерное управление.   Диагностические наконечники Как вы могли уже догадаться, диагностика VVT очень специфична для приложения, поскольку она зависит не только от того, является ли двигатель V-образным блоком или рядным, или конфигурацией DOHC или SOHC, но также и от конфигурации фазовращателя. и системная электроника.Кроме того, существуют буквально десятки «глобальных» кодов неисправностей серий P0010 и P0340, не говоря уже о кодах серии P1000, зависящих от производителя, которые могут быть сохранены из-за проблемы с синхронизацией клапанов. Но, применяя основные принципы работы, можно диагностировать большинство отказов VVT, независимо от конфигурации. Очевидно, что большинство отказов VVT влияют на вакуум во впускном коллекторе и приводят к потере крутящего момента двигателя на низких или высоких оборотах. Когда распределительный вал не реагирует на положения, заданные PCM, PCM должен сохранить связанный с распределительным валом код ошибки серии P0340.На двигателях с V-образным расположением цилиндров ошибка синхронизации распредвала на одном ряду также может привести к появлению кодов пропусков зажигания серии P0300 для всех цилиндров на этом ряду. Кроме того, помните, что фазы газораспределения и перекрытие клапанов влияют на компрессию в цилиндре. При отказе одного ряда на двигателе с V-образным блоком компрессия при проворачивании коленчатого вала должна различаться, как и числа корректировки подачи топлива между рядами. Кроме того, имейте в виду, что с повторным введением стальных цепей ГРМ одиночная ослабленная цепь или изношенный натяжитель или направляющая цепи на одном ряду могут замедлить синхронизацию кулачка и, возможно, повлиять на холодный запуск и ходовые качества. Вязкость моторного масла, а также пропускная способность масляного фильтра могут определенно повлиять на способность фазовращателя фаз управления фазами газораспределения, а также на срок службы масла. Использование масла, не одобренного производителем оригинального оборудования, в сочетании с масляным фильтром малой емкости может привести к образованию шлама или лакокрасочного покрытия, в результате чего фазовращатели кулачков застревают в переднем или замедленном положении. Это также может привести к тому, что масляные каналы в головке блока цилиндров, масляном регулирующем клапане и фазовращателях забьются шламом или засорятся металлической стружкой.Даже при использовании оригинальных масел или масел, одобренных оригинальными производителями, имейте в виду, что моторное масло необходимо менять через рекомендуемые интервалы времени. Автор: alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт 2011 - 2019 © Сайт Автолюбителей Вся информация на сайте защищена авторскими правами. Карта сайта