Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Распределительный вал: что такое и как устроен распредвал?

Содержание

Распределительный вал: что такое и как устроен распредвал?

Распределительный вал газораспределительного механизма или «распредвал» отвечает за открытие и закрытие клапанов в четырехтактных двигателях внутреннего сгорания. От формы и исполнения распредвала сильно зависят конечные динамические показатели вашего автомобиля. Распредвалы устанавливаются на все типы ДВС. Во многих двигателях распредвал передает движения для работы масляного и топливного насосов.

Распредвал

Ремонт газораспределительного механизма двигателя

Распределительный вал является частью системы газораспределительного механизма любого двигателя. Задачей распредвала является синхронизация рабочих тактов ДВС (упорядоченное открытие и закрытие клапанов для впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов). От него зависит работа двигателя и исправность многих запчастей автомобиля.

Распределительный вал может размещаться как сверху, так и снизу. На некоторых двигателях устанавливается два распредвала.

Вращение распредвала происходит путем передачи крутящего момента от коленчатого вала посредством цепной или ременной передачи. При этом угловое смещение распредвала прямо пропорционально зависит от углового смещения коленвала. Соответствие угловых смещений влияет на работу двигателя – если они не будут соответствовать друг другу, то порядок работы цилиндров будет нарушен, и как результат, ДВС не будет работать.

Восстановление (напыление) распредвалов своими руками

Схема распредвалаРасположение распредвала в двигателеРасположение распредвала в двигателеРасположение распредвала в двигателе

Конструктивно распредвал представляет собой стержень, на который словно «нанизаны» кулачки особой формы (капли), выполняющие роль шипов, и пазы-шейки. Основные элементы сборки (отсоединяемые в отличие от кулачков и шеек): приводная шестерня, шайба, звёздочка, упорная пластина.

Всё это надевается на шпонку, а сам распредвал устанавливается в головке блока цилиндров. В большинстве современных авто он ставится именно в верхней части ГБЦ (до 50-х годов ему отводилось место внизу блока цилиндров и сегодня в некоторых семействах еще встречаются ограниченные серии, в которых такая традиция соблюдена).

В зависимости от количества тактов и цилиндров автомобильного двигателя, в его ГБЦ могут присутствовать 1 или 2 распределительных вала. Количество кулачков на каждом из них равняется численности клапанов, с которыми они работают (по кулачку на каждый клапан).

Раскручивается распредвал коленчатым «коллегой» посредством цепи или ремня. Цепь ГРМ используется в более дорогих автомобилях, потому как служит намного дольше (правда, и работает эта связка громче, но это «лечится» изоляцией). Ременный привод дешевле, но требует более внимательного отношения, так как его обрыв очень часто приводит к необходимости ремонта распределительного вала.

Функция у распредвала всего одна: плавно накатываясь кулачками на рычаги или роллеры клапанов, открывать или закрывать их, обеспечивая циркуляцию топливной смеси. Соответственно, любая его неисправность вёдет к остановке автомобиля (в лучшем случае), а то и выходу из строя его двигателя.

Схема распределительного вала

Приведение поршня первого цилиндра в положение верхней мертвой точки (ВМТ) конца такта сжатия

Верхняя мёртвая точка (она же ВМТ) — это наивысшая точка, в которой поршень может находиться относительно оси коленвала. Но так как двигатели могут иметь разную конструкцию и расположение, самым корректным будет определение, что ВМТ это “положение поршня, в котором любая его точка находится на максимальном расстоянии от оси вращения коленчатого вала”.

Проходя рабочий цикл поршень дважды попадает в ВМТ — в конце тактов сжатия и выпуска. По умолчанию за ВМТ принимается положение поршня в конце такта сжатия.

Рабочий цикл поршня

Стоимость услуг

Наименование работ

Цена, руб.

Ремонт постели распредвала

Для двигателей автомобилей ЗИЛ, ГАЗ, КАМАЗ, ЯМЗ-236 и тракторов

Для двигателей ЯМЗ-238

Для рядных двигателей иномарок (за цилиндр)

Для V-образных двигателей иномарок (за цилиндр)

Для крупногабаритных двигателей иномарок (от 980 мм и более) (за цилиндр)

Основные причины поломки распределительного вала

  1. Двигатель уже прошел приличный километраж. Это естественный износ, уйти от которого, к сожалению, нельзя. К этому просто надо быть готовым.
  2. Работа распредвала «на сухую». Это значит, что в двигатель некоторое время подвергался работе с недостаточным уровнем масла. Недостаток смазки довольно быстро нарушает состояние деталей при работе на больших оборотах.
  3. Сопутствующая проблема – это недостаток давления масла. Проверьте масляный насос: скорее всего, он попросту забился и не обеспечивает нужной смазки требуемых узлов и деталей.
  4. Плохая фильтрация масла. Это связано с использованием некачественного или сильно забившегося масляного фильтра, который допускает проникновение грязи во все детали, в том числе и шейки распредвала.
  5. Большая температура работы двигателя или его перегрев. Чтобы «угробить» распредвал, достаточно довести температуру обычного бензинового двигателя до величины, соответствующей 120-130 градусов Цельсия.

Когда нужно определять

Установка поршня цилиндра в ВМТ используется при процедуре определения угла опережения зажигания, замене ремня и/или шкивов ГРМ, регулировке зазора в механизме привода клапанов.

Также она необходима при регулировке фаз газораспределения (углов открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, углов опережения подачи, углов открытия пусковых клапанов и золотников управления пуском).

Эта процедура обязательно проводится при ремонтах двигателя с его разборкой (например, при капитальном ремонте).

ВМТ поршня и его рабочие циклы

Причины для снятия-установки распредвала на двигатель

Причин для снятия либо замены распределительного вала на самом деле не очень много:

  • замена цилиндропоршневой группы;
  • ремонт головки блока цилиндров;
  • при тюнинге силового агрегата;
  • неисправности распределительного вала.

Узнать о неисправном распределительном вале можно по характерному глухому стуку при пуске двигателя. Однако появление стука может говорить не только о неисправности распредвала, но и о неисправностях других узлов и систем автомобиля. Среди неисправностей распредвала стоит отметить следующие:

  • износ, царапины или задиры на опорных шейках;
  • износ посадочных мест распредвала в постели;
  • деформация или трещины распредвала.

Регулировка зазора между клапаном и толкателем

Для регулировки зазора необходимо:

  1. повернуть рукояткой коленчатый вал до полного закрытия регулируемого клапана;
  2. удерживать толкатель ключом в течение всей регулировки;
  3. отвернуть вторым ключом контргайку болта на 0,5—1 оборот и поворотом регулировочного болта установить зазор, в котором вставленный щуп соответствующей толщины будет проходить с небольшим усилием;
  4. завернуть контргайку, повернуть коленчатый вал на два оборота и щупом снова проверить правильность зазора.

В такой последовательности надо регулировать и остальные клапаны.

В двигателях автомобилей ГАЗ-MM зазор при эксплуатации не регулируют, а устанавливают при ремонте, удлиняя стержень клапана (для уменьшения зазора) в холодном состоянии на оправке или подпиливая торец стержня (для увеличения зазора).

Как понять, что метки сбиты, симптомы

После замены ремня может возникнуть ситуация, что установка меток произошла неправильно. Как это определить рассказано ниже.

  • Пропадает тяга, приёмистость.
  • Автомобиль начинает медленнее разгоняться.
  • Двигатель перегревается.

В завершении статьи хотим отметить, что правильно выставить меткам ГРМ сможет не каждый автовладелец. Необходимо владеть информацией о работе двигателя и его конструктивных особенностях. Если вы не хотите потратить ни один час на наладку работы механизмов, рекомендуем обратиться к специалистам.

Выставление меток ГРМ на ВАЗ-2108, 2109 и 21099 необходимо для правильной синхронизации коленвала и распредвала двигателя. От этого зависит, заведётся ли вообще двигатель. Так как на этих автомобилях устанавливается один и тот же двигатель- 4-х цилиндровый 8-ми клапанник, то на его примере и рассмотрим всю процедуру выставления меток ГРМ.

Параллельно с ремонтом постели распредвала

Вы помните, какие причины приводят к выходу из строя постели распредвала. Поэтому, расточка постели является всего лишь шагом в комплексе ремонтно-диагностических работ. Попутно вам придётся выяснить и устранить причину возникновения неисправности постели распредвала.

Фото диагностики постели распредвала, w201club.com

А для этого нужно:

  • диагностировать систему смазки в т.ч. и масляного насоса;
  • провести чистку и промывку масляных каналов блока и ГБЦ;
  • проверка системы охлаждения двигателя;
  • проверка топливной системы.

На фото - чистка масляных каналов блока и ГБЦ, automn.ru

Естественно, при обнаружении неисправностей – ремонт для того, чтобы исключить в дальнейшем возникновение причин выхода из строя постели распредвала.

Удачи вам при ремонте постели распредвала.

Ремонт толкателей

К основным дефектам толкателей относится износ стержня и торцевой поверхности тарелки. Стержень толкателя восстанавливают шлифованием его на меньший ремонтный размер. Шлифуют стержни на токарном станке с супортно-шлифовальным приспособлением или на круглошлифовальном станке. При небольшом износе торцевой поверхности тарелки ее шлифуют, а при значительном износе поверхность тарелки наплавляют металлом газовой или электродуговой сваркой. Во избежание отпуска наплавку делают опуская стержень в водяную ванну.

В качестве присадочного материала можно использовать старые клапанные пружины.

После наплавки, не давая остыть металлу, толкатель быстро опускают в ванну с холодной водой и закаливают наплавленную поверхность. После закалки плоскость обрабатывают на наждачном точиле, а затем шлифуют на станке.

Как определяется ВМТ

По умолчанию установка ВМТ производится для поршня первого цилиндра. Для этого используются метки на корпусе двигателя и метки на шкивах коленчатого и распределительного валов. Также есть метки ВМТ на маховике, а в дизельном двигателе часто и на ТНВД. Если метки не совпадают, то нужно аккуратно прокрутить коленвал ключом по часовой стрелке.

Метка для выставления ВМТ на маховике

Метка для ВМТ на шкиве распредвала

На какие неисправности указывает стук распределительного вала

В некоторых случаях при пуске холодного двигателя появляется посторонний глухой стук в клапанной крышке. Это связано с тем, что у «холодного» ДВС смазка в трущихся деталях отсутствует и после запуска моторное масло начинает смазывать трущиеся детали, в результате чего стук впоследствии пропадает.

На появление стука влияют:

  • неисправность постели распредвала;
  • деформация распредвала или его частей;
  • естественный износ кулачков распредвала;
  • неисправность системы смазки, в том числе низкое качество или несвоевременная замена моторного масла;
  • неправильный процесс подачи топлива.

Замена распредвала двигателя ВАЗ 2106

1. Снимаем кожух воздушного фильтра и сам фильтр (он будет мешать работе). Для этого необходимого открутить гайки шпилек кожуха фильтра.

2. Демонтируем крышку головки блока цилиндров (она же «клапанная крышка»).

3. Отгибаем край стопорной шайбы-звездочки распредвала.

4. Ослабляем цепь ГРМ. Для этого необходимо монтировкой ослабить гайку натяжителя изнутри кожуха и зафиксировать его положение затяжкой гайки.

5. Необходимо поставить коленчатый вал в положение 3 — длинная риска (соответствует окончанию сжатия в четвертом цилиндре), а метку звездочки распределительного вала нужно совместить с меткой постели.

Схема меток шкива коленчатого вала

Звездочка распредвала совмещена с меткой

6. Снять болт звездочки распредвала.

7. Цепь и звездочку увязать проволокой, снять звездочку, уложить цепь в блоке.

8. Открутить крепеж корпуса распредвала и снять его со шпилек.

9. Сняв крепеж, демонтировать упорный фланец.

10. Достать распредвал из корпуса.

11. Собрать детали и узлы в обратном порядке. Затягивание болтов следует выполнять, соблюдая порядок и контролируя момент затяжки.

Положение шпонки при сьорке

На сегодняшний день распредвал остается незаменимой деталью. При надлежащей эксплуатации он может прослужить вам в течении всего срока эксплуатации двигателя. Установка распредвала без проверки и доработки поверхностей может привести к ускоренному его износу. С заменой распредвала рекомендуют поменять другие элементы, работающие с ним в контакте.

Технические условия на контроль, сортировку и восстановление распределительных валов

Контроль размеров кулачков и опорных шеек распределительного вала осуществляется с помощью приспособления, показанного на рис. 50, а размеры кулачков указаны в табл. 28.

Технологические условия на контроль, сортировку и восстановление распределительных валов представлены в табл. 29.

Приспособление для контроля профиля кулачков и опорных шеек распределительного вала

Рис. 50. Приспособление для контроля профиля кулачков и опорных шеек распределительного вала:

а — профиль кулачка, б — расположение впускных кулачков; в — расположение выпускных кулачков; Вп — впускной кулачок; Вып — выпускной кулачок; 1 — основание приспособления; 2,9 — центры; 3 — диск с градуировкой, град; 4 — указательная стрелка, закрепленная на шейке распределительного вала; 5 — ножка индикатора; 6 — стойка индикатора; 7 — индикатор, 8 — распределительны вал

Последовательность контроля распределительного вала следующая:

  • проверить вал на отсутствие трещин и отколов кулачков;
  • радиальное биение средних опорных шеек относительно передней и задней опорных шеек; проверить износ шейки под шестерни;
  • кулачков по высоте;
  • цилиндрической части кулачков;
  • передней и средней шеек;
  • задней шейки.

28. Размеры кулачков распределительного вала КамАЗ-740

Выпускных Впускных
а° Л мм а° h, мм а° h, мм а° Л, мм Л, мм а° а° Л, мм
99 0,000 128 0,656 150 5,142 94 0,000 126 0,967 152 5,901
104 0,019 132 1,235 156 6,163 100 0,027 130 1,663 160 6,939
110 0,088 138 2,562 164 7,200 108 0,138 134 2,520 170 7,769
114 0,156 140 3,034 174 7,929 116 0,300 140 3,788 176 8,005
118 0,236 148 4,759 180 8,050 120 0,419 146 4,922 180 8,050

Примечание: а — угол поворота кулачка; h — высота подъема профиля кулачка.

  • Сделать заключение о годности распределительного вала и о способе восстановления распределительного вала.

Распределительные валы, не удовлетворяющие требованиям технических условий, подвергаются восстановлению.

Материал: сталь 18ХГТ

Твердость опорных шеек, кулачков и торца распределительного вала: HRC 58—63

29. Технические условия на контроль, сортировку и восстановление распределительного вала

Возможные дефекты Способ установления дефекта и средства контроля Размер, мм Рекомендации по устранению дефектов
по рабочему чертежу допустимый без ремонта
Трещины Дефектоскоп Браковать
1 Отколы по торцам вершин кулачков Штангенциркуль 1-125-0,10 Зачистить острие кромки, браковать при отколах более 3 мм
2 Уменьшение цилиндрической части кулачков Скоба 36,00 в=8,05±0,1 а=37±0,05 в=7,9 а=36,00 Шлифовать по копиру, браковать при уменьшении размера в менее 44,5 мм
3 Износ впускных и выпускных кулачков по высоте (в—а)
4 Износ передней и средней опорных шеек. Скоба CP 50-75 54 53,89 Шлифовать под ремонтный размер
Размеры:
I ремонтный 53,69 53 53,89
II ремонтный 53,49 53,6 53,49
5 Погнутость распределительного вала Приспособление для контроля погнутости вала Биение средних шеек не более 0,025 0,04 Править
6 Износ задней опорной шейки. Скоба CP 25-50 42 41,93 Шлифовать под ремонтный размер
Размеры:
I ремонтный 41,73 41,8 41,73
II ремонтный 41,53 41,6 41.73
7 Износ шейки под шестерню Скоба 35.01 35 35,01 Осталивать
8 Износ шпоночного паза Калибр 5 5 5 Фрезеровать новый паз под углом 180° к изношенному

Что будет если ВМТ установлена неправильно

Когда поршень первого цилиндра правильно установлен в ВМТ такта сжатия, клапаны этого цилиндра полностью закрыты. В это время второй и третий цилиндры находятся в НМТ (нижней мертвой точке), а их клапаны полностью открыты.

Поэтому если установить ВМТ неправильно, то нарушатся фазы газораспределения и двигатель будет работать неправильно. При сильном нарушении машина не будет заводиться. Если поршень установлен с небольшим отклонением от ВМТ, то двигатель будет работать нестабильно: уменьшается его мощность, появляются стуки, вибрация, повышенный расход топлива, ускоренный износ элементов цилиндро-поршневой группы и слабая реакция на педаль газа.

Сущность и роль фаз газораспределения

На данный момент существуют двигатели, в которых фазы не могут изменяться принудительно, и двигатели, оснащенные механизмами изменения фаз газораспределения (например, CVVT). Для первого типа двигателей фазы подбираются эксперементально при конструировании и расчете силового агрегата.


Нерегулируемые и регулируемые фазы газораспределения

Визуально все они отображаются на специальных диаграммах фаз газораспределения. Верхняя и нижняя мертвые точки (ВМТ и НМТ соответственно) представляют собой крайние позиции поршня, движущегося в цилиндре, которые соответствуют наибольшему и наименьшему расстоянию между произвольной точкой поршня и осью вращения коленвала мотора. Точки начала открытия и закрытия клапанов (длина фазы) показываются в градусах и рассматриваются относительно вращения коленчатого вала.

Управление фазами осуществляется при помощи газораспределительного механизма (ГРМ), который состоит из следующих элементов:

  • кулачковый распредвал (один или два);
  • клапанный механизм;
  • цепной или ременной привод от коленвала к распредвалу.

Рабочий цикл двигателя всегда состоит из тактов, каждому из которых соответствует определенное положение клапанов на впуске и выпуске. Таким образом, начало и конец фазы зависят от угла положения коленвала, который связан с распределительным валом, управляющим положением клапанов.

За один оборот распредвала коленчатый вал выполняет два оборота и его суммарный угол поворота за рабочий цикл равен 720°.

Круговая диаграмма фаз газораспределения

Работу фаз газораспределения для четырехтактного двигателя рассмотрим на следующем примере (см. картинку):

  1. Впуск. На этом этапе поршень движется от ВМТ к НМТ, а коленвал поворачивается на 180º. Осуществляется закрытие выпускного клапана и последующее открытие впускного. Последние происходит с опережением на 12º.
  2. Сжатие. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, а коленвал совершает еще один поворот на 180º (360º от начального положения). Выпускной клапан остается в закрытом положении, а впускной остается открытым, пока коленвал не повернется на 40º.
  3. Рабочий ход. Поршень идет от ВМТ к НМТ под действием силы воспламенения топливовоздушной смеси. Впускной клапан находится в закрытом положении, а выпускной открывается с опережением, когда коленвал еще не дошел 42º до НМТ. На этом такте полный поворот коленвала составляет также 180º (540º от начального положения).
  4. Выпуск. Поршень идет от НМТ к ВМТ и при этом выталкивает отработавшие газы. В этот момент впускной клапан закрыт (откроется за 12º до ВМТ), а выпускной остается в открытом положении и после достижения коленвалом ВМТ еще на 10º. Общая величина поворота коленвала на этом такте также 180º (720º от начальной точки).

Фазы грм также зависят от профиля и позиции кулачков распредвала. Так, если они одинаковы на впуске и выпуске, то длительность открытия клапанов также будет одинакова.

Выставление по меткам.

Чтобы выставить ГРМ Нива Шевроле необходимо вращать коленвал до тех пор, пока не будут совмещены метки на шестерне распредвала и подшипника. При правильном расположении цепи отметки на коленвале должны совпадать с меткой на крышке цепи. Для большего удобства насечка имеет продолговатую форму. Если насечки не совпадают необходимо отрегулировать положение фаз. Для этого необходимо разжать крепление стопорной шайбы, после чего снять с помощью ключа на 13 болт с звездочки распредвала. После этого на коробке переключения передач необходимо выставить 1 скорость, чтобы болт крепящий шестеренку коленвала не прокручивался

Затем вместе со стопорной шайбой выкручивается болт крепления. Важно помнить, что после проведения данных действий болт ничем не фиксируется, поэтому он может провалиться в поддон двигателя. При проведении работ необходимо пользоваться ключом с глубокой головкой. Следующим этапом является демонтаж натяжителя

В случае, если нет необходимости в замене этого элемента можно произвести снятие цепи отжав плунжер с помощью отвертки. Затем необходимо немного потянуть цепь на себя, чтобы снять ее со звездочки коленвала. Для регулировки цепи и выставления ее по меткам необходимо производить перемещение цепи на 1 зуб. Для облегчения работы звездочку лучше устанавливать вместе с цепью. Чтобы отверстия в ней и установочным штифтом совпали следует проворачивать коленвал в нужную сторону для совпадения выемок. После этого производиться установка стопорной шайбы. Болт наживляется в место крепления, но не затягивается. Для следующей операции снова пригодиться ключ для вращения коленвала. С помощью него следует сделать два-три оборота для проверки совпадения меток. При совпадении всех меток установка считается завершённой. В противном случае необходимо повторить все действия.

На самом деле эта работа выполняется за довольно короткое время. Главное помнить, что точное совпадение метки ГРМ Нива Шевроле гарантирует правильную и стабильную работу двигателя

Так же важно помнить, что при установке клапанной крышки необходимо заменить прокладку на новую, потому что при снятии на старой возможно появление микротрещин, через которые будет уходить масло

Где находятся метки ГРМ на ВАЗ?

На 8-ми клапанном моторе ВАЗ один распредвал, на нём намного проще выставить метки, чем на двухвальнике. Разберём все возможные способы найти крайнее положение распредвала и коленвала.

На распредвале, как правило, есть метка на шкиве, такая небольшая риска, а на ГБЦ есть отлив, с которым должна совпасть эта метка, точнее даже не отлив, а выступ на щитке, с левой стороны, если смотреть спереди на двигатель и распредвал. Иногда этих меток не наблюдается, о том, как поступить в этом случае, рассказывается ниже.

Коленвал выставляется по метке на маховике, на коробке передач, возле двигателя сверху есть лючок, прикрытый резиновой заглушкой. Если снять заглушку, то там увидим риски на маховике и выступающий стержень с двигателя, которые должны совпасть. Но тут может быть проблема: дело в том, что если двигатель разбирался и маховик снимался, то маховик можно поставить любой стороной, то есть, метка будет находиться чёрт знает где, но не в ВМТ. На маховике нет ни направляющей, ни эксцентрика, какой стороной поставишь, той он и станет, хоть на 180 градусов разверни.

В таком случае можно поискать метку спереди двигателя- на шкиве и ответный прилив на маслонасосе на двигателе. Но это не на всех моторах такое, часто эта метка отсутствует. Как же поступить в ситуациях, когда метки не обнаружены? Начинается самое интересное, на самом деле, метки на этом двигателе не нужны, можно обойтись и без них.

Зачем нужна метка маховика

В частности, по этой метке удается выставить вмт, что, в свою очередь, помогает грамотно установить, к примеру, ремень грм. Неправильность выставления меток приводит к катастрофическим последствиям – это следует помнить всегда.

Пошаговый алгоритм выставления меток грм выглядит примерно следующим образом:

  • подготавливается нужный инструментарий, включающий плоскую отвертку, ключ «десятку» и подъемник;
  • затем правая часть автомашины поднимается с помощью домкрата;
  • снимается защита ГРС механизма, расположенная под капотом транспортного средства;
  • вращается колесо машины до тех пор, пока распредвальная метка не совпадет с рисками на ГБЦ и шкиве кривошипного вала.

Вот тут и приходит «время маховика». Если его метка не совпадет с корпусом (блоком), то всем проведенным выше манипуляциям, грош цена. Увидеть метку получится через отверстие, надо будет заранее снять заглушку с КПП.

Метка маховика должна совпасть с блоком. Ассистент должен вращать коленвал, автовладелец – смотреть внимательно.

По этой же метке выставляется регулировка, если рвется приводной ремень или проводится настройка после ремонта ГБЦ.

Установка меток на силовом агрегате автомашины помогает правильно выставить УОЗ, согласовать работу ГРС механизма и системы впрыска.

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации