Метка: Распредвал

Что такое распредвал в автомобиле?

Распределительный вал – это функциональный элемент газораспределительной системы двигателя 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

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.

Фото. Как выглядит распредвал

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

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.

Рис. Распредвалы в головке блока цилиндров

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.

Анимация. Как работает распредвал

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.

Как выставить ГРМ на 16-клапанном двигателе БЕЗ меток?

Проверка состояния распределительного вала

Тщательно промытый и протертый насухо распределительный вал нужно осмотреть и проверить диаметры опорных шеек, диаметральные зазоры в подшипниках и величину износа рабочей поверхности кулачков.

Опорные шейки нового распределительного вала имеют следующие диаметры:

первой шейки 46,765—46,789 мм;
второй шейки 45,173—45,197 мм;
третьей шейки 41,215—41,239 мм.

Если окажется, что диаметр хотя бы одной шейки распределительного вала меньше нижнего предела на 0,025 мм (или больше), то данный распределительный вал подлежит замене.

Если разность наибольшего и наименьшего размеров профиля хотя бы у одного кулачка меньше 5,7 мм, то данный распределительный вал необходимо заменить.

Следует иметь в виду, что ремонт распределительного вала перешлифовкой изношенных шеек на меньший диаметр невозможен, так как для поставки в запасные части не предусмотрены полуобработанные втулки подшипников, рассчитанные на последующую их обработку под требуемые ремонтные размеры шеек. Невозможен также ремонт вала перешлифовкой кулачков, так как для этого потребовалось бы специальное оборудование со сложными копирами.

В особо исключительных случаях (например, при отсутствии запасного распределительного вала) допускается хромирование только изношенных шеек вала и последующая их шлифовка. При таком способе ремонта необходимо предварительно подготовить вал следующим образом:

Выправить конусные поверхности центров в торцах носка и задней шейки вала, обеспечив биение шеек относительно центров не более 0,01 мм.
Предохранить рабочие поверхности кулачков и шестерни привода масляного насоса и стеклоочистителя от осаждения на них хрома при последующем покрытии.

Снятие и установка распределительного вала в сборе с шестерней (на примере автомобиля Москвич)

Необходимый специальный инструмент и приспособления:

те же, что для снятия и установки толкателей и крышки распределительных шестерен

Последовательность операций:

Вынуть толкатели из направляющих блока цилиндров.
Отвернуть и снять болты крепления бензинового насоса к блоку цилиндров и снять насос, предварительно отсоединив от него бензопроводы.
Снять крышку распределительных шестерен, масляный картер и масляный насос.
Отвернуть болты, крепящие упорный фланец распределительного вала к блоку цилиндров.
Немного выдвинуть распределительный вал из подшипников, пользуясь отверткой, вставленной в зазор между шестерней и передней пластиной блока цилиндров.
Слегка поворачивая шестерню по часовой стрелке и обратно, вытянуть вал, следя за тем, чтобы кромками кулачков не повредить рабочую поверхность втулок подшипников распределительного вала, запрессованных в блок.

Устанавливать распределительный вал в сборе с шестерней в блок цилиндров нужно в обратной последовательности. При этом необходимо:

перед установкой распределительного вала в подшипники шейки обдуть сжатым воздухом и смазать маслом для двигателя
распределительные шестерни вводить в зацепление так, чтобы метки 0, выбитые на их торцах, совпали

Дополнительная проверка правильности взаимного зацепления шестерни может быть проведена с учетом следующего: пятый зуб, отсчитанный влево от середины шпоночного паза шестерни коленчатого вала, должен входить в восьмую впадину, отсчитанную на шестерне распределительного вала вправо от середины шпоночного паза.

Рис. Установочные метки на распределительных шестернях и проверка правильности зацепления зубьев шестерен:
А — метки, выбитые на шестернях

Датчик распредвала

НАЗНАЧЕНИЕ

Предоставляет в систему управления зажиганием или ЭБУ двигателем информацию о фазовом положении распределительного вала.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Рассмотрим часто встречающиеся типы датчиков фазового положения распределительного вала.

Индукционные датчики или датчики генераторного типа более распостранены и представляют собой катушку индуктивности намотанную на каркасе, внутри которого расположен магнитный сердечник. При прохождении маркерного штифта мимо магнитного сердечника датчика в катушке наводится Э.Д.С.

Аналоговый сигнал преобразуется в ЭБУ и используется в качестве параметра для управления работой двигателя.

На рисунке изображен в разрезе такой датчик.

Рис. Индуктивный датчик: 1 — постоянный магнит, 2 — корпус, 3 — место крепления, 4 — сердечник, 5 — обмотка, 6 — диск с маркерным штифтом.

Рис. Датчик распредвала.

На рисунке ниже показана осциллограмма датчика распредвала. Некоторые производители используют одинаковые индукционные датчики распредвала и коленвала.

Рис. Осциллограмма датчика распредвала.

Магнитоэлектрический датчик Холла (Hall/MRE) используют для получения импульсов напряжения при прохождении стального цилиндрического экрана между постоянным магнитом с одной стороны и полупроводником, по которому протекает ток — с другой. Некоторые производители систем управления используют одинаковый сигнал, некоторые — сложный (форма экрана), по которому можно вычислить деффектный цилиндр при неравномерной работе двигателя.

Рис. Датчик распредвала.

Рис. Осциллограмма датчика распредвала.

На рисунке ниже приведена схема системы управления, в которой используется датчик распредвала, использующий эффект Холла.

Рис. Электросхема системы управления автомобилем ОПЕЛЬ Вектра: 40 — датчик распредвала (Hall/MRE), 39 — индукционный датчик коленвала, 10 — модуль зажигания, 11 — катушка зажигания, 154 — соленоидальный клапан EGR.

РАСПОЛОЖЕНИЕ

Индукционные датчики располагаются над маркерным диском. Датчики Холла обычно расположены в непосредственной близости к распредвалу, на котором закреплена металлическая маркерная часть.

НЕИСПРАВНОСТИ

Первым признаком неисправности датчика распредвала или его цепей является переобогащение топливной смеси в бензиновых двигателях, т.к. ЭБУ двигателем переходит от режима фазированного, на режим одновременного впрыска топлива. В некоторых системах управления (Audi 100, 2.8 л, двигатель ААН) отключаются функции управления зажиганием.

Дизельные двигатели обычно работают до выключения зажигания.

В индукционных датчиках случаются обрывы обмотки, межвитковое замыкание, повреждение проводов или колодки соединения.

Датчики Холла выходят из строя из-за неисправности электрической части.

МЕТОДИКА ПРОВЕРКИ

Индукционные датчики имеют сопротивление от 200 до 900 Ом.

Датчики на эффекте Холла можно проверять в отсоединённом и в присоединённом к общей схеме состоянии. На сигнальном выводе при вращении должно появляться и исчезать питающее напряжение.

РЕМОНТ

Ремонту не подлежат.

Типы приводов распределительных валов

Рис. Типы приводов распределительных валов: а — цепной привод к двум распределительным валам; б — одинарный цепной привод распределительного вала; в — привод при боковом расположении клапанов; г — шестерённый привод распределительного вала; 1 — ось коленчатого вала; 2 — шестерня распределительного вала; 3 — шестерня привода вспомогательных механизмов.

Дефектация распределительного вала

Характерными неисправностями распределительного вала, появляющимися в процессе работы, являются биение опорных шеек вала, износ опорных шеек, кулачков и шпоночной канавки. Не допускаются сколы и обломы на кулачках, выкрашивание или износ поверхностей кулачков и эксцентрика.

Допуск радиального биения опорных шеек вала должен соответствовать допустимому. Радиальное биение следует проверять индикатором на валу, установленном крайними шейками в призмы (при расположении призм необходимо учитывать разницу в диаметрах крайних шеек). При радиальном биении шеек, превышающем допустимую величину, вал необходимо править. Износ кулачков и эксцентрика привода топливного насоса по высоте должен быть в пределах допустимого. Поверхности кулачка и шеек вала шлифуют до определенной чистоты, заданной заводом-изготовителем.

В процессе эксплуатации двигателя также изнашивается упорный фланец. Увеличенный осевой зазор вызывает продольное перемещение вала и стук в двигателе. Нормальный зазор можно восстановить, одновременно уменьшая толщину распорного кольца на величину износа фланца и торца передней шейки вала. При износе шпоночной канавки допускается увеличение ее ширины для установки шпонки ремонтного размера.

Сборка и установка распределительного вала в блок цилиндров

Рис. Проверка осевого зазора между фланцем и торцом шейки распределительного вала

Сборка распределительного вала при его расположении в блоке включает в себя установку распорного кольца, упорного фланца, шпонки и шестерни. Для этого необходимо напрессовать шестерню на вал до ее упора в распорное кольцо, затем установить замочную шайбу, завернуть гайку до отказа и отогнуть замочную шайбу на одну из граней гайки. Упорный фланец при этом должен свободно вращаться, зазор между фланцем и торцом шейки вала должен быть 0,080…0,208 мм. Зазор измеряют щупом.

Распределительная шестерня может быть посажена на валу с зазором не более 0,008 мм или натягом не более 0,036 мм. При монтаже распределительного вала в сборе с шестерней и фланцем необходимо провернуть блок двигателя горизонтально, установив его разъемной плоскостью картера вверх.

Перед установкой кулачки и опоры распределительного вала нужно смазать маслом, применяемым для двигателя, и проверить совпадение масляных каналов. Установить в блок распределительный вал с шестерней, фланцем, распорным кольцом и приводом центробежного датчика ограничителя частоты вращения в сборе. Вал следует устанавливать осторожно, без повреждения поверхности втулок (подшипников), кулачков и опорных шеек вала. Распределительные шестерни следует разместить так, чтобы зуб, отмеченный точкой на шестерне коленчатого вала, вошел во впадину, отмеченную точкой на шестерне распределительного вала; затем нужно проверить зазор между зубьями распределительных шестерен при помощи индикатора. Зазор должен быть в пределах 0,04… 0,05 мм, его следует проверять в трех местах по окружностям шестерен под углом 120°.

Далее необходимо совместить отверстие упорного фланца с резьбовыми отверстиями в блоке цилиндров и закрепить фланец распределительного вала болтами с пружинными шайбами с помощью торцового ключа через отверстия шестерни. Момент затяжки болтов должен быть 20 …30 Нм. После затяжки болтов крепления фланца осевой зазор между торцом шейки вала и упорным фланцем должен быть не более 0,080 — 0,208 мм. В конце сборки нужно смазать маслом шестерни механизма газораспределения и надеть на конец коленчатого вала маслоотражатель.

Замена зубчатого ремня распредвала

Рис. Составные части привода газораспределительного механизма: 1 — корпус механизма привода, 2 — крышка механизма привода, 3 — прокладка корпуса, 4 — прокладка насоса охлаждающей жидкости, 5 — уплотнитель (сальник), 6 — прокладка корпуса, 7 — зубчатый ремень, 8 — механизм натяжения ремня, 9 — пружина механизма натяжения, 10 — зубчатый шкив распредвала, 11 — болт крепления зубчатого шкива распредвала, 12 — штифт, фиксирующий зубчатый шкив на валу.

Для замены ремня необходимо выполнить поочередно следующие действия:

Вращая шкив ремня, установить коленвал в положение, соответствующее концу такта выхлопа в первом цилиндре. Выступ кулачка распредвала в это время должен быть на 180° или пол оборота повернут относительно толкателя первого цилиндра.
Вывернуть и вынуть болт, крепящий шкив генератора.
Вывернуть болты и гайки, крепящие шкив генератора, и снять его.
Снять пружину механизма натяжения зубчатого ремня, вывернуть болт, крепящий механизм натяжения, снять механизм натяжения и зубчатый ремень.

Рис. Снятие ременного шкива с коленвала

Внимание:

После снятия зубчатого ремня не допускается изменение угла поворота коленвала или распредвала.

Зубчатый ремень необходимо установить так, чтобы во время работы двигателя, его направление вращения совпало с указанным стрелкой.

Одновременно с заменой зубчатого ремня необходимо заменить пружину механизма натяжения.

Убедиться, совпадает ли метка на зубчатом шкиве распредвала с меткой на корпусе устройства распределения, а метка на зубчатом шкиве коленвала с меткой на корпусе масло-насоса.

Установить новый зубчатый ремень, механизм натяжения и пружину механизма натяжения, предварительно завернув болт.

Рис. Снятие зубчатого ремня механизма привода распредвала:
1 — ведущий зубчатый шкив, 2 — зубчатый шкив распредвала, 3 — механизм натяжения ремня, 4 — зубчатый ремень, 5 — пружина механизма натяжения, 6 — болт механизма натяжения

Выполнить два оборота коленвала в направлении нормального вращения двигателя и затянуть болт механизма натяжения с усилием 15…23 Нм.

Рис. Метки установки зубчатого шкива распредвала: 1 — зубчатый шкив распредвала, 2 — метка на зубчатом шкиве, 3 — метка на корпусе механизма привода распредвала.

Повторно проверить взаимное положение меток.
Установить крышку газораспределительного механизма, закрепить ее болтами с гайками, заворачивая их с усилием 9…12 Им.
Установить на коленвал ременной шкив и затянуть его с усилием 65…75 Им, придерживая вал, как показано на рисунке.
Отрегулировать зазоры клапанов.
Проверить зажигание.