Распределительный вал
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.
