Розподільчий вал: знос, причини, функції

Розподільчий вал виконує ключову функцію в клапанному механізмі та двигуні в цілому. З чого він зроблений і як він працює? Як розпізнати симптоми та причини зносу розподільного валу? Відповіді на ці питання ви знайдете в цій статті.

Розподільчий вал може нагадувати “просто” металевий стрижень з виступами, але він виконує надзвичайно важливу функцію. Його основне завдання – керувати роботою впускних і випускних клапанів, відкриваючи і закриваючи їх. Таким чином, він відповідає за подачу паливно-повітряної суміші в циліндри і спорожнення циліндрів від продуктів згоряння. Він також бере участь у змащуванні двигуна і може приводити в дію пристрій запалювання, масляний насос, паливний насос або насос впорскування. Встановлюється в чотиритактних поршневих двигунах.

Конструкція та функції розподільчого вала

Розподільчий вал – це металевий стрижень, на якому розташовані кулачки, шийки підшипників і ексцентрики. Він також включає в себе передню частину, яка служить для приводу розподільного валу, і шестерню, яка відповідає за приведення в дію різних механізмів двигуна. Кількість кулачків на розподільчому валу не випадкова, вона відповідає кількості клапанів, що працюють в двигуні. Кулачки точно вирівняні один до одного і до цих клапанів. Їх форма, діаметр і конструкція також мають важливе значення. Розподільний вал індуктивно утримується, що запобігає утворенню мікротріщин на його поверхні та подовжує термін його служби.

Коли розподільний вал обертається, його кулачки, стикаючись з корпусом клапана, проштовхують корпус в циліндр, тобто клапан відкривається. Розподільний вал продовжує обертатися, а кулачок продовжує рухатися по корпусу клапана. Головка клапана повертається у вихідне положення за допомогою пружини. Один кулачок відповідає одному клапану. Час відкриття і закриття окремих клапанів однаковий завдяки розташуванню кулачків на розподільчому валу.

Кулачки розподільного валу

Кулачки є найважливішими компонентами розподільного валу. Вони відповідають за відкриття і закриття клапанів в потрібний момент часу. Вони також впливають на наповнення і спорожнення камери згоряння газами. Існує 3 типи контуру кулачків: тангенціальний, гармонійний і синтетичний. Зазвичай вони виготовляються з легованих хромом сталей або цементованих сталей. Також можна зустріти кулачки з легованого чавуну з додаванням хрому. Кулачки, як правило, наплавляються на вал, але також доступні кулачки, що надягаються.

Розподільний вал проти колінчастого валу

Розподільний вал взаємодіє з колінчастим валом. Саме колінчастий вал приводить в рух розподільний вал. За один цикл роботи двигуна відбувається два оберти колінчастого вала і один оберт розподільчого вала. Протягом двох повних обертів колінчастого вала розподільний вал відкриває впускні клапани, закриває їх, відкриває випускні клапани і закриває їх. Після цього весь процес починається знову.

Час відкриття клапанів

Дається не в одиницях часу, а на основі кута повороту колінчастого валу. Під час процесу клапан виходить з положення спокою, щоб правильна газова суміш потрапила в камеру згоряння. У цьому процесі важливими є два значення – верхнє і нижнє положення мертвої точки поршня (скорочено ВМТ і НМТ). Кулачки розподільного валу повинні відкрити впускні клапани до того, як поршень досягне ВМТ. У випадку з ВМТ випускні клапани повинні залишатися відкритими ще деякий час після того, як поршень перевищить ВМТ, оскільки гази не можуть вийти відразу після досягнення ВМТ. Колінчастий вал робить поворот на 180 градусів на відстані між ВМТ і ММТ. Час відкриття клапанів перевищує 250 градусів повороту вала, в залежності від моделі двигуна та вала.

З якого матеріалу виготовлений розподільний вал?

Розподільчий вал працює у важких умовах. На нього діють сили тертя, згинання та скручування. Тому для його виготовлення використовують найміцніші та найтвердіші матеріали. Зазвичай вали ковані, литі або виготовлені з холоднотягнутої труби.

• Якщо використовується низьколегована і вуглецева сталь, вали ковані. Робоча поверхня кулачків, шийок і ексцентриків таких валів цементується і загартовується.
• Якщо використовується ковкий або легований чавун, вали відливають, а потім загартовують. Поверхня шийок і ексцентриків загартовується на глибину 2-7 мм.
• Якщо вал холоднотягнутий, після цього процесу поверхні під шийками загартовуються і шліфуються, а кулачки напресовуються на вал машинним способом.

Причини заклинювання розподільного валу

• Тертя. Тертя – це сигнал про швидке прогресуюче зношування деталей. Воно спричинене недостатнім змащенням або недостатнім опором матеріалу під навантаженням. Причинами недостатнього змащення можуть бути занадто вузькі шини, що подають масло, зношений масляний насос або заливання в двигун неправильного мастила.
• Використання неправильного мастила. Масло, яке використовує водій, занадто рідке і не працює при великих навантаженнях на двигун.
• Помилки монтажу. Можуть бути спричинені туго затягнутими болтами, але такі ситуації трапляються рідко.

Симптоми несправності розподільного валу

Заклинений вал може спричинити, серед іншого, нерівномірну роботу двигуна та відчутне падіння його потужності. Дизельні двигуни також будуть диміти/горіти на високих обертах. Зношений розподільний вал – один з найдорожчих ремонтів.

Як перевірити розподільний вал?

Стан кулачків розподільного валу можна побачити через кришку маслозаливної горловини. Там можна побачити фрагменти одного або декількох пошкоджених кулачків. Однак не на кожному автомобілі можна щось побачити.

Також можна зняти клапанну кришку, але на деяких моделях автомобілів це складна операція.

Заміна розподільчого валу

Щоб запобігти пошкодженню нового вала старими ковзаючими елементами, їх завжди слід замінювати разом з валами. Підшипники також підлягають заміні. Необхідно також перевірити подачу мастила до точок змащення.

В ході ремонтних робіт механік повинен підготувати головку під відновлені розподільні вали, замінити ущільнювачі, прокладки, штовхачі клапанів і привід клапанів – тому ця робота може коштувати чимало.

Як зафіксувати розподільний вал?

Коли потрібно замінити ремінь ГРМ, дуже корисними є фіксатори ГРМ. Навіть незначне випадкове обертання шківа розподільного або колінчастого вала може призвести до неправильного встановлення ременя ГРМ. Блокиратор ГРМ допоможе уникнути цього.

Можна відновити зношений розподільний вал. На кулачки наноситься додатковий шар матеріалу, так званий процес наплавлення. Деталь також проходить термохімічну обробку, щоб забезпечити достатню міцність.

На що слід звернути увагу при встановленні розподільчого валу?

При установці нової деталі слід звернути увагу на зазори клапанів, послідовність затягування і співвісність колінчастого вала (це допоможе уникнути неправильного навантаження і передчасного зносу деталі) з дотриманням правильних моментів затягування. Залежно від автомобіля може знадобитися регулювання. Для роботи вам знадобляться спеціальні інструменти – ви можете перевірити, які саме інструменти вам знадобляться, в сервісній книжці вашого автомобіля.

Подумайте двічі, перш ніж замінити стару деталь спортивним розподільчим валом. Проста установка спортивного розподільчого валу не призведе до помітного збільшення потужності та крутного моменту двигуна. Для досягнення успіху необхідно провести модифікацію двигуна, наприклад, чип-тюнінг. Також необхідно втрутитися у вихлопну систему, систему живлення, керуючу електроніку, а також у передавальні числа коробки передач. Пам’ятайте, що встановлення більш гострого розподільчого валу призводить до того, що “розігнаний” автомобіль гірше поводиться під час плавної (нормальної) їзди. Чим гостріший вал, тим гірше двигун працює на низьких обертах. Тому такі деталі підходять лише для динамічної, спортивної їзди. Спортивні розподільчі вали в “звичайних” автомобілях сприяють підвищенню витрати палива і погіршенню чистоти вихлопу – у вихлоп потрапляє занадто багато незгорілої паливно-повітряної суміші.

Як доглядати за розподільчим валом, щоб він служив довше?

Регулярна заміна оливи та використання високоякісних мастильних матеріалів мають фундаментальне значення. Слід встановлювати масляні фільтри від перевірених виробників, оскільки поверхні ковзання розподільного валу чутливі до забруднень, що містяться в оливі. Також варто використовувати промивку двигуна. Ми рекомендуємо обережно поводитися з холодним двигуном, оскільки розподільні вали є одними з останніх компонентів, які змащуються при запуску двигуна.