Что такое распределительный вал и как он работает

Что это

Начнем с того, где расположены распредвалы и для чего нужен этот элемент. Раньше распределительный вал находился внизу двигателя, но потом конструкторы перенесли его в верхнее положение. Так что двигатели должны были работать лучше и эффективнее, что и оказалось правдой. Распределительный вал выступает в качестве основного элемента газораспределительного механизма, то есть газораспределительного механизма, в двигателях, работающих на принципе внутреннего сгорания. Всем известно, что двигатель выполняет свою работу за счет сжигания топливно-воздушной смеси, которая, предварительно смешавшись, поступает в цилиндры. Это влияет на рабочие штампы. Они перемещаются, тем самым задавая вращение коленчатого вала.

Теперь важно учесть один момент. Цилиндры должны вовремя получать свежие порции смеси воздуха и топлива, плюс своевременно освобождать их от сгоревшей смеси. Это невозможно без слаженной и обязательно синхронной работы поршней, клапанов (впускных и выпускных), очищающих и заполняющих цилиндры. Все эти задачи по обращению с этими элементами выполняет компонент газораспределительного механизма, который называется распределительным валом. В тесном взаимодействии с коленчатым валом этот компонент синхронизации отвечает за фазы газораспределения.

То есть вовремя открывает клапаны, а также закрывает их. Теперь о том, где находится необходимый двигателю автомобиля распределительный вал. Как было сказано ранее, он расположен в двигателе. Но это не позволяет в полной мере получить ответ. Элемент, расположенный в двигателе, находится прямо напротив впускных клапанов.

Если говорить о том, как выглядит распределительный вал автомобиля, то на самом деле это стержень, на котором размещено определенное количество так называемых кулачков. Эти кулачки имеют неправильную форму и вращаются вдоль оси вала. Их количество зависит от количества впускных клапанов на силовой установке. С обеих сторон кулачков также имеются опорные штифты, которые позволяют удерживать их в подшипниках. Во многом от работоспособности масляных каналов зависит работоспособность и износ детали. Для поступления масла на распределительный вал предусмотрено сквозное отверстие с линиями, идущими к кулачкам и осевым подшипникам.

Как обнаружить дефект распредвала

Основной причиной выхода из строя распределительного вала является масляное голодание. Может возникнуть из-за плохого состояния фильтра или неподходящего для данного двигателя масла (по каким параметрам подбирается смазка, читайте в отдельной статье). При соблюдении интервалов технического обслуживания зубчатый вал прослужит столько же, сколько и весь двигатель.

Типичные неполадки распредвала

Из-за естественного износа деталей и недосмотра водителя могут возникнуть следующие проблемы с валом газораспределителя.

• Неисправности в навесных деталях – приводной шестерне, ремне или цепи ГРМ. В этом случае ось приходит в негодность и подлежит замене.
• Посадки на опорные штифты и износ кулачков. Сколы и канавки появляются из-за чрезмерных нагрузок, например, в результате неправильной регулировки клапанов. При вращении повышенная сила трения между кулачками и толкателями создает дополнительное тепло в узле, разрушая масляную пленку.
• Течь уплотнения. Это происходит в результате длительного простоя двигателя. Со временем резиновая прокладка теряет эластичность.
• Деформация вала. Из-за перегрева двигателя металлический элемент может погнуться под большой нагрузкой. Обнаруживается такая проблема по появлению дополнительных вибраций в двигателе. Обычно такая проблема длится недолго – из-за сильной тряски соседние детали быстро выйдут из строя, и двигатель придется отправлять на капитальный ремонт.
• Неправильная установка. Само по себе это не является неисправностью, но из-за несоблюдения норм затяжки болтов и регулировки фаз ДВС быстро придет в негодность, и его необходимо «активировать».
• Плохое качество материала может привести к выходу из строя самого вала, поэтому при выборе нового распредвала важно учитывать не только цену, но и репутацию производителя.

Некоторые водители пытаются исправить некоторые проблемы с валом ГРМ, обтачивая поврежденные участки или устанавливая дополнительные втулки. Смысла в таких ремонтах нет, так как при их проведении невозможно добиться точности, необходимой для бесперебойной работы устройства. В случае проблемы с распредвалом специалисты рекомендуют сразу заменить его на новый.

Читайте также: Маховик двигателя: двухмассовый, устройство и принцип работы

Стоимость нового распределительного вала

В зависимости от типа и марки двигателя новые распредвалы стоят по-разному. Цены варьируются от 15 000 до 30 000 рублей. Естественно, это средняя стоимость оригинальных распредвалов для автомобилей средней ценовой категории иностранного производства.

Но стоимость распределительного вала — это только полдела, если он выйдет из строя. Ведь его еще не заменили. Здесь ценовой диапазон действительно не имеет границ. Все конечно зависит от марки, модели, года выпуска автомобиля и места, где предстоит проводить работы. Вы же понимаете, что для официалов замена распредвала будет стоить больших денег. Для частника в гараже эта работа может обойтись в 5 раз дешевле. Но в этом случае есть риски с точки зрения качества предлагаемых услуг.

Так что если вашему автомобилю требуется замена распредвала, нужно быть внимательным при выборе места ремонта, так как речь идет о двигателе автомобиля, который может быть серьезно поврежден при неправильной замене распредвала.

Не забывайте, что во многих автомобилях добраться до распредвала очень сложно из-за конструктивных особенностей автомобиля. Именно поэтому стоимость замены распредвала в таких автомобилях не может быть низкой, ведь это занимает слишком много времени. И если вы владелец такого автомобиля и вам рекламируют дешёвый ценник на замену, стоит задуматься, будет ли такая услуга предоставлять действительно качественную услугу.

Может не стоит рисковать? Ведь в итоге ваши сбережения могут выйти вам боком. Согласитесь, мы недостаточно богаты, чтобы экономить. Знаете, скупой обычно платит дважды. Особенно, если речь идет о сложном устройстве, каким является автомобиль.

Распределительный вал — главный дирижёр ГРМ

Как оказалось, распределительный вал играет в двигателе автомобиля далеко не второстепенную роль. Рассмотрим подробнее устройство и виды этого элемента.

Кулачки

По сути распределительный вал представляет собой толстый металлический стержень, на который «натянуты» так называемые кулачки, с каплевидным поперечным сечением.

Каждый кулачок отвечает за работу одного клапана. Взаимодействие между этими элементами происходит следующим образом: при вращении кулачок в силу своей сложной формы толкает клапан через систему толкателей или коромысла и открывает его — выпускаются выхлопные газы или свежая порция воздуха (воздушно-топливная смесь) допускается).

момент открытия клапана точно синхронизирован с положением поршня в цилиндре. Это реализовано в современных двигателях, использующих ременную или цепную связь между распределительным валом и коленчатым валом. Кстати, эти же станции часто раскручивают маслонасосы, контролируют распределители зажигания и так далее.

Опорные шейки распредвала

Кроме кулачков в конструкции распределительного вала необходимо выделить опорные штифты, на которые одеты подшипники — промежуточные звенья между валом и местом его крепления в двигателе.

Как правило, в современных двигателях распределительный вал расположен в непосредственной близости от клапанов, в головке блока цилиндров.

Масляные каналы

Распределительный вал также имеет собственную систему смазки – крайне важное устройство, предотвращающее износ трущихся деталей. Подача масла на ось осуществляется через сквозное отверстие, выполненное в ней вдоль оси, имеющее выход наружу в ответственных местах — кулачковом и упорном подшипниках.

Эксплуатация и ремонт распредвалов

Распределительный вал – достаточно надежная деталь, которая «подойдет» хотя бы для первого капитального ремонта двигателя. Если у вас классическая модель двигателя без гидрокомпенсаторов, необходимо каждые 10-15 тысяч километров проверять зазоры распредвала с коромыслами и регулировать их. Во всех типах двигателей следует проверять натяжение ремня ГРМ или цепи. Такие узлы имеют ограниченный рабочий ресурс. Со временем цепи могут растянуться и во время работы задеть блок двигателя.

Неисправности распредвалов

Распределительные валы, как и все «трущиеся» детали, подвержены механическому износу. Подшипники тоже приходят в негодность, сальник распредвала может разрушиться и потерять форму. Сломанный распределительный вал может вывести из строя другие механизмы двигателя.

причинами таких проблем могут быть:

• естественный износ распредвала;
• масло низкого качества;
• недостаточное давление масла;
• недостаточный уровень масла;
• нарушение температурных режимов двигателя (вне рабочего диапазона температур масло разжижается и частично теряет свои свойства);
• механические повреждения, такие как ролик натяжителя и ремень распредвала, имеют ограниченный срок службы, при обрыве ремня ГРМ двигатель и распредвалы могут получить значительные повреждения.

Диагностика и ремонт распредвала

Возможные проблемы с распредвалом производят шум при работе. Причиной шума может быть подшипник распределительного вала, который необходимо заменить.

Если распредвал стучит, выработка рабочих поверхностей, скорее всего, привела к критическому люфту. Обычно валы имеют допуски на размер работы и кривизну. Если возникает шум, необходимо измерить поверхности распределительных валов. Стук на распредвале — возможность быстро обратиться в сервисный центр.

Падение давления масла в двигателе также может указывать на износ распределительного вала.

Измерение диаметра шейки распределительного вала микрометром

При появлении ошибки ЭБУ о нарушении сигнала ДПРВ (датчика положения распредвала) необходимо проверить сам датчик. Со временем могут выйти из строя датчики, либо проблема только в контактах, загорается «чек». Замена датчика распредвала точно решит проблему, ошибка должна исчезнуть.

Как проверить распредвал? Самый надежный способ — снять распредвалы. Если на них есть явные, ощутимые царапины и полосы, необходима реставрация или замена. Для определения точных выходных значений потребуются микрометры различных модификаций. В случае, если ремонт неизбежен, необходимо провести полную диагностику ГБЦ и всех узлов ГРМ.

Развертка шейки распределительного вала

Как восстановить распредвалы? Распределительные валы с приемлемыми размерами отверстия и кривизны должны быть воспроизведены. В случае относительно небольшого износа ось лишь слегка корректируется шлифовкой. При более значительном износе на поверхность наносится хром или железо. Когда требуется значительное извлечение, металл наплавляют с помощью газовой или электродуговой сварки. Затем контактные поверхности дорабатываются. Постель распредвала (место установки распредвала) вытачивается на специальном станке или вручную с помощью «разверток». Все элементы тщательно полируются, доводятся до номинальных размеров. Такие процедуры требуют серьезных знаний технологии процесса и наличия специального оборудования.

Различные развертки для шеек распредвалов и заготовки Сварные шейки распредвалов перед шлифовкой

Замена распредвала

Как установить новый распредвал самостоятельно? Замена распредвала – сложная процедура, но при наличии необходимых знаний и навыков такую ​​операцию можно провести в условиях домашней мастерской. Перед началом работы внимательно изучите узлы и механизмы двигателя и научитесь снимать элементы.

Заменить распределительный вал можно двумя способами: со снятием или без снятия головки блока цилиндров. Если вы решили «снять головку», учитывайте необходимость приобретения новой прокладки.

ГБЦ ВАЗ 2106
1 — головка блока цилиндров; 2 — распределительный вал; 3 — корпус заднего подшипника распределительного вала; 4 — прокладка; 5 — крышка головки блока цилиндров; 6 — корпус переднего подшипника распределительного вала; 7 — сальник распределительного вала

Поломки и их причины

Неисправный распределительный вал чаще всего представляет свое состояние характерным стуком, который возникает из-за износа подшипников или кулачка, деформации вала, механического выхода из строя одного из элементов. Такие поломки случаются, как из-за заводского брака, так и в результате естественного износа.

Стук распределительного вала также возникает при использовании плохого моторного масла или из-за нерегулируемой подачи топлива. Из-за этого клапаны цилиндров и кулачки работают не синхронно – двигатель теряет мощность, потребляет слишком много топлива и работает хаотично.

Техническое обслуживание распредвала

В первую очередь при выполнении регламентных работ, затрагивающих распределительный вал, необходимо обратить внимание на состояние ремней или приводной цепи. Дело не столько в том, что будет нарушен весь механизм газораспределения, питаемый распределительным валом, сколько в том, что возможно механическое повреждение как клапанов, так и поршня.

Иногда причиной выхода из строя или некорректной работы мотора является датчик положения. Выражением этого может быть плохая динамика автомобиля и значительный расход топлива, а также сигнальная лампочка неисправности двигателя на панели приборов. Обнаружение неисправности и определение источника – датчик это или нет, осуществляется с помощью мультиметра. Часто возможной причиной является не сам датчик, а проводка. Если ошибка указывает на то, что датчик неисправен, его необходимо заменить.

причинами неисправности датчика могут быть:

• выход из строя шестерни датчика сердечного ритма;
• его смещение из-за поломки крепления;
• короткое замыкание во внутренней цепи датчика;
• влияние повышенной температуры от перегрева двигателя.

Правильно выполненная дефектация позволит избежать выхода из строя нового датчика, установленного на место старого.

Распределительный вал является основным узлом, обеспечивающим правильное газораспределение при работающем двигателе, а зачастую и существенно обеспечивающим его эффективную работу. Его своевременное техническое обслуживание и контроль технического состояния позволит вам эксплуатировать автомобиль правильно и без лишних затрат.

Неисправность: Вкладыши подшипников и впускной распределительный вал

Значительные признаки износа вкладышей подшипников распределительных валов: Если поверхности подшипников распределительных валов повреждены, достаточно заменить вкладыши.

Распределительный вал обычно имеет подшипники в корпусе, где есть небольшие отверстия. Эти отверстия соединены с масляным контуром двигателя, так что между рабочими поверхностями распределительного вала и вкладышами подшипников имеется постоянная смазочная пленка, уменьшающая трение между этими деталями. Однако некоторые двигатели рассчитаны на работу с распределительными валами без вкладышей подшипников.

В таких двигателях при отсутствии подачи масла или чрезмерном напряжении двигателя (например, на высоких оборотах) начинается ускоренный износ распределительных валов. Также в таких двигателях при большой нагрузке на двигатель кулачки, постоянно вынужденные давить на клапаны против усилия пружины сжатия), при недостаточной смазке могут изменять время подъема клапанов. Из-за того, что клапаны открываются и закрываются не вовремя, они больше не достигают своего максимального предполагаемого хода.

В итоге это отражается на плавности хода и падающей мощности. Также аналогичную проблему несвоевременного открытия и закрытия клапанов можно увидеть при работе двигателя на холостом ходу. К сожалению, неправильная работа клапанов двигателя может привести к повреждению двигателя.

Устройство детали

Необходимо подробнее разобраться в устройстве распределительного вала двигателя. Есть 3 основных элемента, которые составляют основу распределительного вала и обеспечивают его функциональность.

1. Камеры. Основа детали – стержень из металла. Но гораздо более важную роль играют элементы, натянутые на стержень, называемые кулачками. Если сделать такой кулак в поперечном сечении, то получится форма капли. Сколько клапанов в машине, столько и кулачков дано на оси. Каждый кулак отвечает за клапан. При вращении сложная форма кулачка позволяет ему с помощью дополнительных механизмов (коромысла и толкателя) прижимать клапан и тем самым открывать его. Это дает возможность выдуть уже имеющиеся выхлопные газы или впустить в свежем виде смесь топлива и воздуха. Открытие каждого клапана точно синхронизировано с текущим положением поршней цилиндров. На современных автомобилях это делается с помощью цепной или ременной передачи, соединяющей коленвал и распредвал.
2. Встряхивает. Помимо самих кулачков, в конструкции рассматриваемой оси имеются и опорные пальцы. Они оснащены подшипниками. Это своего рода промежуточное звено между распределительным валом и местом установки на двигателе. На современных двигателях внутреннего сгорания выбирают самое близкое к клапанам место, то есть в головке блока цилиндров.
3. Масляные каналы. Каждый распределительный вал обязательно имеет свою систему смазки. И переоценить ее значение крайне сложно, так как смазка предотвращает износ трущихся элементов. Подача масла осуществляется через специальное сквозное отверстие, имеющее выход в необходимых местах. Это выходы кулачков и упорных подшипников.

Разобравшись в конструктивной функции распределительного вала автомобиля, функциях основных элементов, фактическом расположении механизма, можно лучше понять задачи и сущность такой детали двигателя.

OHC и DOHC — что это значит

Распредвал Volkswagen Beetle: кулачок (слева) передает движение через длинный поршень на коромысло

В современных двигателях используются только верхние распределительные валы (OHC = верхний распределительный вал). Современные двигатели часто имеют два распределительных вала. Один отвечает за впускные клапаны, другой отвечает за выпускные клапаны (DOHC = двойной верхний распределительный вал).

В старых двигателях двигатели обычно проектировались с одним распределительным валом. В них тоже клапаны в головке блока управлялись поршнями. Такая конструкция двигателя приводит к большому механическому трению, что делает этот тип силовой установки менее эффективным и менее мощным.

На графической анимации ниже вы можете увидеть, как работают два распределительных вала в современном четырехцилиндровом двигателе (принцип DOHC).

Принцип работы

Как оказалось, распределительный вал имеет особую форму расположенных на нем кулачков, подшипников, а также собственную систему смазки. При этом он работает вместе с коленчатым валом. И тут многих интересует, сколько оборотов делает распредвал, а сколько оборотов коленвал. Если коленчатый вал делает определенное количество оборотов, то вращение распределительного вала в 2 раза меньше. Распределительный вал, который делает, например, 4 оборота, оказывается ровно в 2 раза медленнее коленчатого.

• Для совершения этих вращений на различных двигателях применяют зубчатые, ременные и цепные передачи;
• Форма кулачков обеспечивает создание одинаковых фаз газораспределения, то есть открытие клапанов происходит в нужный момент для эффективной работы двигателя;
• Если изменить форму кулачка, можно увеличить производительность двигателя;
• Используя толкатели или работая непосредственно через гидрокомпенсаторы, кулак нажимает на клапан и открывает его. Затем открытый клапан закрывается постепенно и плавно;
• Форма кулачка специально адаптирована к геометрии толкателя клапана;
• На валу под определенным углом размещены кулаки, которые образуют соответствующие фазы. В зависимости от двигателя угол может незначительно отличаться;
• Если в двигателе предусмотрен электронный блок управления, ось дополнительно оснащается специальным датчиком. Контроллер следит за положением распределительного вала, благодаря чему синхронизируется подача топлива и работа клапанов.

В результате распределительный вал является чрезвычайно важным компонентом любого двигателя внутреннего сгорания.

Рабочий цикл двигателя

Период, когда впускной и выпускной клапаны в каждом цилиндре должны открыться один раз, является рабочим циклом двигателя. Осуществляется за 2 оборота коленчатого вала. В этот момент распредвал должен сделать один оборот. Именно для этого шестерня распредвала имеет в два раза больше зубьев.

Конструкция

Распределительные валы изготовлены из чугуна или штампованной стали и представляют собой комбинацию следующих функциональных элементов:

• поддержка шеи;
• камеры.

Шпильки подшипников служат для установки распределительного вала в корпус двигателя и работают вместе с подшипниками скольжения, функцию которых могут выполнять втулки или втулки из антифрикционных сплавов.

Важнейшими рабочими элементами являются кулачки, непосредственно взаимодействующие с приводом клапана, выполненным в виде толкателя или гидрокомпенсатора. Профиль кулачка определяет время, скорость и подъем клапана.

Для обеспечения смазки трущихся деталей, а также для создания масляного клина в скользящих парах внутри распределительного вала создается полость, называемая масляным каналом. Через отверстия в кулачках масло поступает из полости и обеспечивает смазку самих кулачков и элементов привода клапанов.

Поскольку фазы газораспределения связаны с рабочими циклами, распределительный вал приводится в движение непосредственно от коленчатого вала двигателя с помощью шестеренчатой, цепной или ременной передачи. Передаточное число выбирают таким образом, чтобы на каждые два оборота коленчатого вала приходилось один оборот распределительного вала. Синхронизация обеспечивается на этапе сборки путем регулировки шестерен привода коленчатого и распределительного валов по меткам на блоке цилиндров.

Устройство и конструкция конкретного двигателя определяет расположение распределительного вала. Так различают двигатели со следующими положениями распредвала:

• нижний;
• средний;
• топ.

От того, где расположен распределительный вал, зависит устройство и состав всего газораспределительного механизма. Однако чем дальше распределительный вал от клапанов, тем больше деталей используется для их привода, что увеличивает общую инерцию системы. Поэтому в современных двигателях используется верхний распределительный вал, что обеспечивает снижение массы и увеличение жесткости всей конструкции.

Двигатели различаются по количеству распределительных валов. Так при использовании одной пары клапанов на цилиндр достаточно одного вала в ГБЦ рядного двигателя или в развале V-образного двигателя. В то время как использование двух пар клапанов уже подразумевает установку двух распредвалов в рядном или четырех в V-образном двигателе.

Питтинг распределительного вала – Появление углублений на поверхности

Явление питтинга возникает в основном в высокоскоростных мотоциклетных двигателях. Но иногда это явление наблюдается и в двигателях автомобилей. Питтинг в переводе с английского — «яма». Таким образом, точечная коррозия на распределительном валу означает, что на его поверхности начинают появляться вмятины.

Из-за поврежденной поверхности распределительного вала в этих местах смазка становится неоптимальной, что приводит к преждевременному износу распределительного вала и его компонентов. Кроме того, незакрепленный металл представляет собой серьезную проблему в масляном контуре двигателя, поскольку эти металлические частицы забивают двигатель и могут привести к его повреждению.

Основные неисправности

Технология производства распределительных валов ориентирована на весь срок службы автомобиля, и выход из строя — явление достаточно редкое. Также симптомы, указывающие на повреждение распределительного вала, часто совпадают с неисправностями в других системах двигателя. А так как даже визуальная оценка его состояния требует финансовых затрат, в первую очередь следует убедиться в исправности топливной системы и системы зажигания.

К основным дефектам распределительного вала, помимо полного разрушения, относится износ рабочих элементов. Несмотря на закалку кулачков и шеек подшипников, их поверхности со временем могут изнашиваться в результате повышенной нагрузки или масляного голодания, вызванного неисправностями в системе смазки двигателя. При этом возникает поперечный люфт, изменяется форма кулачков, что в свою очередь влияет на изменение фаз газораспределения и появление ходов из-под клапанной крышки. Уменьшение фаз газораспределения и уменьшение подъема клапанов негативно влияет на мощность двигателя.

Ремонт распределительного вала крайне трудоемок и экономически нецелесообразен, так как предполагает наплавку недостающего металла для восстановления формы кулачков с последующей его закалкой. Поэтому поврежденную деталь просто заменяют новой.

Но помимо износа распределительного вала есть ряд проблем, которые приходят в процессе эксплуатации и поддаются ремонту. Это включает:

• течь масла через сальник распредвала;
• износ вкладыша;
• смещение ведущего колеса относительно метки в результате растяжения цепи или повреждения ремня ГРМ.

Обнаружить течь масла можно при визуальном осмотре, стук в районе распредвала может свидетельствовать об износе втулок, а о перескоке ремня ГРМ стоит задуматься при появлении выстрелов во впускном коллекторе. Любая из этих неисправностей должна быть устранена как можно скорее, так как дальнейшая эксплуатация двигателя может привести к серьезным поломкам и, как следствие, внушительным финансовым вложениям.

Потеря масла при повреждении сальника распределительного вала

Признаки износа распредвала: Такой дефект может оставаться незамеченным долгое время

Как мы уже говорили, распределительный вал соединен с коленчатым валом через шестерню распределительного вала, которая приводится во вращение цепью ГРМ или зубчатым ремнем. В этом месте находится уплотнительное резиновое кольцо (сальник), которое со временем может затвердеть или стать пористым. В результате сальник перестанет выполнять свою уплотнительную функцию и масло начнет течь из-под сальника распредвала.

В этом случае утечку масла необходимо устранить как можно скорее. Особенно, если в вашем автомобиле используется ремень ГРМ. Дело в том, что нежелательно попадание моторного масла на ремень ГРМ, так как это может привести к преждевременному износу ремня. В результате он может внезапно сломаться. К сожалению, многие современные автомобили используют двигатели, в которых при повреждении ремня ГРМ клапаны могут встретиться с поршнями, что приведет к серьезному повреждению двигателя.

Сальник распредвала стоит очень дешево. Но изменить его очень сложно. Поэтому замена сальника распредвала стоит дорого, ведь для его замены приходится снимать ремень или цепь ГРМ. В некоторых автомобилях для этого потребуется снять передний пол автомобиля. Именно поэтому многие автолюбители не торопятся менять сальник, терпят течь масла из распредвала, откладывают замену сальника на тот момент, когда по регламенту надо менять ремень ГРМ или цепь как запланировано. Ведь в этом случае придется все равно все демонтировать. Но это далеко не лучшее решение.

Типы размещения распредвала в двигателе

В зависимости от типа двигателя он может содержать один, два или даже четыре вала газораспределительного механизма. Чтобы было легче определить тип ГРМ, на крышке ГБЦ нанесена следующая маркировка:

• SOHC. Это будет рядный или V-образный двигатель с двумя или тремя клапанами на цилиндр. В нем распредвал будет один на ряд. На штоке есть камеры, управляющие фазой впуска, и немного смещенные, отвечающие за фазу выпуска. В случае двигателей, выполненных в форме V, таких валов будет два (по одному на ряд цилиндров) или один (расположенный в развале между рядами).

• DOHC. Эта система отличается от предыдущей наличием двух распределительных валов на ряд цилиндров. При этом каждый из них будет отвечать за отдельную фазу: один за впуск, другой за выхлоп. На однорядных двигателях распредвалов будет два, а на V-образных — четыре. Эта технология снижает нагрузку на ось, что увеличивает ресурс.

Механизмы газораспределения также различаются по расположению валов:

• Боковой (или нижний) (двигатель OHV или «Pusher»). Это старая технология, которая использовалась в карбюраторных двигателях. Среди преимуществ этого типа — простота смазки подвижных элементов (размещаются непосредственно в картере двигателя). Самым большим недостатком является сложность обслуживания и замены. При этом кулачки давят на толкатели коромысла, а те передают движение самому клапану. Такие модификации двигателей малоэффективны на высоких оборотах, так как содержат большое количество регуляторов фаз газораспределения. Из-за повышенной инерционности страдает точность фаз газораспределения.

• Верх (ОНС). Такая конструкция ГРМ используется в современных двигателях. Этот агрегат проще в обслуживании и ремонте. Одним из недостатков является сложная система смазки. Масляный насос должен создавать стабильное давление, поэтому нужно внимательно следить за интервалами замены масла и фильтра (на что ориентироваться при определении графика таких работ, описано здесь). Такое устройство позволяет использовать меньше дополнительных деталей. В этом случае кулачки воздействуют непосредственно на толкатели клапанов.

Виды

Что касается вариантов распредвалов двигателя, то они классифицируются в зависимости от расположения и количества на двигателе внутреннего сгорания. Распределительный вал является ключевым узлом газораспределительного механизма и всего двигателя. В зависимости от того, как этот элемент размещен, есть два варианта:

• с нижним положением;
• с верхней позицией.

Отсюда и разделение двигателей внутреннего сгорания с верхним и нижним распределительными валами. Когда-то нижнее расположение считалось лучшим и наиболее оптимальным для автомобильных двигателей. Но они были актуальны до 50-х годов прошлого века. Именно тогда все двигатели стали делать нижнеклапанного типа. Поэтому распределительный вал разместили под силовой установкой.

Клапанные тарелки располагались так, чтобы они были обращены вверх. Подобная схема производства двигателей объяснялась тем, что она проще и дешевле в плане производства. При этом страдал КПД, о чем чуть позже догадались инженеры, когда появилось новое расположение распредвала. Учитывая объективные недостатки, от старой схемы нижнего размещения постепенно отказались. Ему на смену пришла уже классическая и всем известная схема с головкой блока цилиндров и установленными в ней клапанами и распределительным валом. Теперь клапана начали открываться вниз, и в схеме появился верхний распределительный вал.

Хотя нельзя отрицать тот факт, что даже на некоторых современных двигателях продолжают использовать нижнюю систему, где клапаны расположены сверху. Только он существенно улучшился по сравнению со своими предшественниками, а потому имеет полное право на существование при должной реализации. Двигатели с нижним распредвалом отличаются тем, что здесь дополнительно предусмотрена установка специальных тяг. Они используются для компенсации расстояния между кулачками распределительных валов и толкателями клапанов, расположенными в головках цилиндров.

Даже несмотря на наличие современных двигателей нижнего сгорания, они считаются устаревшей схемой, и поэтому большинство автопроизводителей уже давно не используют ее при производстве своих силовых агрегатов. Такие способы размещения требуют дополнительных мероприятий, характеризуются внушительными технологическими ограничениями и не позволяют развивать высокие обороты.

Если использовать принцип верхнего распределительного вала, это позволяет эффективно выжать весь потенциал ДВС. На данный момент это лучший вариант силовых установок, которые используют автомобильные компании.

Количество валов

Типы двигателей рассматриваются отдельно в зависимости от того, сколько распределительных валов предусмотрено в их конструкции. Если заглянуть в подкапотное пространство современного силового агрегата, то можно найти несколько вариантов:

• Механизмы газораспределения (ГРМ), оснащенные только одним распределительным валом;
• ГРМ, в конструкцию которого входит пара распределительных валов;
• Двигатели, в которых используется более 2 распределительных валов.

Именно первые два типа двигателей внутреннего сгорания, где газораспределительный механизм включает 1 или 2 распределительных вала, являются наиболее популярными и распространенными. Часто количество распределительных валов напрямую зависит от количества клапанов на цилиндр. Если конструкцией двигателя предусмотрено 3 и более клапана на 1 цилиндр, здесь, скорее всего, будет использована двухраспредвальная схема. Несмотря на существование таких правил и шаблонов, всегда и везде есть исключения.

Японская компания Mitsubishi выпускает модель Lancer, под капотом которой может размещаться рядный четырехцилиндровый двигатель, именуемый 4G18. На каждый цилиндр приходится одновременно по 4 клапана, но используется только один распределительный вал. А если взять в качестве примера модель гиперкара Veyron производства Bugatti, то есть конструкторы предусмотрели сразу 4 распредвала на двигателе.

Есть и другие примеры несколько иного подхода к использованию распределительного вала и его конструкции. Японские инженеры компании Honda придумали оригинальный ход для своей системы под названием VTEC. Здесь находится несколько кулачков, отвечающих за регулировку высоты подъема всего одного клапана. Это означает, что каждый из клапанов имеет несколько рабочих камер. Инженеры постоянно работают над совершенствованием систем газораспределения, повышением эффективности ГРМ, изменением фаз. Все это позволяет увеличить производительность двигателя, повысить максимальную скорость, обеспечить лучшее ускорение. При этом не забыты проблемы с экономией топлива.

За что отвечает датчик распредвала

Датчик положения распределительного вала определяет угловое положение ГРМ относительно коленчатого вала и формирует соответствующие сигналы в электронной системе управления двигателем. В результате корректируются зажигание и впрыск топлива. На бензиновых автомобилях неисправность этого узла блокирует работу ЭБУ и не позволяет запустить двигатель. В дизельных моделях запуск возможен, но все же затруднен.

Как и датчик коленчатого вала, датчик распредвала работает на основе принципа Холла — магнитное поле в устройстве изменяется при закрытии магнитного зазора специальным зубцом, расположенным на валу или ведущем шкиве. Когда зуб проходит близко к датчику, генерируется сигнал, который отправляется на электронный блок управления. Частота импульсов напрямую связана со скоростью вращения распределительного вала, на основании которой ЭБУ вносит коррективы в работу двигателя. Благодаря постоянному сбору данных о положении поршня первого цилиндра обеспечивается последовательный и своевременный впрыск.