Тюнинговый или спортивный распредвал

Тюнинговый или спортивный распредвал

Одной из ключевых характеристик современного автомобиля является мощность мотора. На мощность силовой установки оказывает влияние газораспределительный механизм (ГРМ). Базовый элемент ГРМ – распределительный вал, который предназначен для открывания ряда клапанов, подачи топливной смеси и выпуска отработанной смеси. Именно он определяет продолжительность открытия и скорость подъема клапанов, что и влияет на работу силовой установки. Поэтому изменение его конструкционных и технических особенностей является одним из основных направлений при выполнении тюнинга двигателя. Моторы спорткаров изначально снабжены, так называемыми, спортивными распредвалами и, в большинстве случаев, уже не нуждаются в изменении технических параметров этой детали.

Спортивный распредвал – конструкционные особенности.

На серийных автомобилях устанавливаются стандартные распредвалы, которые обеспечивают усредненную мощность работы двигателя и его стабильную работу. Для повышения мощности силовой установки стандартный заменяется на спортивный, точнее выделим две группы – тюнинговый или спортивный распредвал. Нет, установка спортивного вала, безусловно, также является тюнингом двигателя, но у тюнинга бывают различные цели. Что касается данной детали — эти цели достигаются за счет различной геометрической формы кулачков.

Таким образом, основное отличие тюнингового и/или спортивного распредвала от стандартного заключается в измененных профилях кулачков. Это позволяет улучшить эксплуатационные характеристики и мощность мотора благодаря обеспечению оптимальной и эффективной подачи топливной смеси в цилиндры. Кулачки спортивного или тюнингового вала отличаются высокой плавностью профиля, что гарантирует бесперебойную надежную эксплуатацию ГРМ. Кулачки с плавным и широким профилем имеют низовые валы, заостренные и узкие кулачки – одна из отличительных особенностей верховых распредвалов.

Общее количество, а также расположение тюнинговых и/или спортивных распредвалов напрямую зависит от конструкционных особенностей двигателя. Классический вариант – один распредвал, находящийся на верхней части головки блока цилиндров. Также могут использоваться низовые валы. Отметим, что на одном двигателе может быть несколько распредвалов, все напрямую зависит от количества и рядности цилиндров силовой установки, например, если на автомобиле установлен оппозитный или V-образный мотор – может быть и два распредвала.

Классификация спортивных и тюнинговых распредвалов.

Модифицированные распределительные валы, устанавливаемые на современные автомобили, отличаются по своим конструкционным и эксплуатационным характеристикам и имеют свою классификацию. Выделим несколько основных групп:

• Низовые моментные распредвалы. Используются для езды в натяг, прежде всего, по бездорожью и в городском цикле и изменяют кривую крутящего момента с целью обеспечения работы мотора на средних и низких оборотах. Силовые установки с такими распределительными валами отличаются экономичностью. Одной из сфер использования является езда по бездорожью и буксировка различных прицепов;
• Универсальные тюнинговые распредвалы низ-середина. Предназначены как для использования в городском цикле, так и на трассе. Конструкционные особенности данного типа распределительных валов позволяет равномерно увеличивать мощность и крутящий момент практически по всему диапазону;
• Верховые тюнинговые распредвалы. Предназначены для трассы, работают в диапазоне высоких оборотов и подходят для водителей, которые предпочитают активное вождение;
• Распределительные валы спортивного типа. Отличаются достаточно широкими фазами и высокими подъемами цилиндров. Используются для установки на гоночные автомобили и участия в различных гонках, в том числе ралли, стрит рейсинге, кольцевых гонках, драг рейсинге, кроссе и ряде других.

Принцип работы спортивного распредвала.

Основной принцип работы спортивного распредвала заключается в изменении трех параметров, влияющих на кривую мощности силовой установки:

• Параметры подъема клапанов. Данная величина определяется в миллиметрах и указывает максимальное расстояние, на которое уходит клапан от седла;
• Фазы клапанов (открытия и закрытия);
• Время открытия клапанов. Период времени, измеряющийся в градусах поворота коленчатого вала.

Основываясь на эти параметры, отметим следующее. Тюнинговый распредвал с меньшей величиной подъема клапанов позволяет обеспечить оптимальные характеристики работы силовой установки при низких частотах вращения коленвала на низких оборотах. Если выбрать тюнинговый или спортивный вал с большей степенью подъема кулачков, то, соответственно, увеличивается мощность двигателя при работе на высоких частотах.

Акцентируем внимание на одном важном моменте. Как правило, тюнинговые и спортивные распределительные валы не могут работать со стандартными элементами газораспределительного механизма, что обуславливает необходимость доработки и модернизации головки блоков цилиндров.

Использование спортивных распредвалов – это отличный технический тюнинг для автомобиля, который повышает мощность двигателя и подходит как для водителей любителей, так и для профессиональных гонщиков.

Как влияет конструкция распредвала на работу двигателя?

Существует три важных характеристики конструкции распредвала, которые управляют кривой мощности двигателя: величина подъема клапанов, продолжительность открывания клапана и фазы газораспределителя распредвала. О них и поговорим в данной статье и рассмотрим влияние конструкции распредвала на работу двигателя.

Подъем клапана измеряется в миллиметрах и представляет собой максимальное расстояние, на которое клапан отходит от седла. Продолжительность открывания клапанов — это отрезок времени, измеряемый в градусах поворота коленчатого вала. Продолжительность обычно измеряется после того, как клапан поднялся от седла на малую величину, часто составляющую 0,5 или 1,2 мм.

Каждый из критериев конструкции распредвала связан с другими и модификация одного повлияет на то, как другие улучшат или ухудшат работу двигателя. Но, вообще говоря, увеличение подъема клапана и продолжительности его открывания или оптимизация фаз газораспределения увеличивают мощность.

После небольшого увеличения подъема клапана и продолжительности его открывания, кривая мощности смещается выше в область оборотов. Когда продолжительность открывания и, в меньшей степени подъем увеличиваются еще больше, двигатель может быть даже неспособен работать на низких оборотах.

«Гоночные» распредвалы с большой продолжительностью открывания часто имеют низко-оборотный. предел «холостого хода» 2000 об/мин или даже выше. Распредвалы с большой продолжительностью открывания можно сделать более «цивилизованными» путем изменения моментов открывания и закрывания клапанов, но компромиссом будет максимальная мощность.

Из трех главных критериев конструкции, используемых на распредвале: продолжительность открывания клапанов, подъем клапанов и фазы газораспределения, продолжительность открывания наиболее хорошо известна среди конструкторов форсированных двигателей. Такое распространенное понимание происходит из-за непосредственной манеры влияния продолжительности открывания на мощность двигателя. Из общих соображений можно сказать, что чем дольше удерживаются открытыми клапаны, тем большая максимальная мощность двигателя будет получена. Если продолжительность открывания клапана увеличивается более определенной величины, дополнительная максимальная мощность будет получена ценой качества работы двигателя на низких оборотах.

Для гоночных применений максимальная мощность является практически единственной целью, но для «обычных» автомобилей с форсированными двигателями очень важными являются приемистость и крутящий момент на низких оборотах.

Увеличение подъема клапана может быть полезным вкладом в увеличение мощности, т. к. оно может добавить мощность без существенного влияния на характеристики двигателя на низких оборотах. В теории конструкция распредвала с короткой продолжительностью открывания клапанов для увеличения максимальной мощности. Теоретически это будет работать. Однако, механизмы привода клапанов не такие простые. В этом случае высокие скорости движения клапанов, обуславливаемые этими профилями, существенно уменьшают надежность двигателя.

Когда продолжительность открывания клапана уменьшается, то на перемещение клапана из закрытого положения до полного подъема и возвращения обратно остается меньше времени. Когда продолжительность становиться еще короче, потребуются клапанные пружины с увеличенным усилием и часто становится механически невозможным приводить в движение клапаны даже при относительно низких оборотах.

🔎 Что же является практичным и надежным значением максимального подъема клапана?

Распредвалы с величиной подъема, большей 12,7 мм, находятся в той области, которая непрактична для обычных двигателей. Распредвалы с продолжительностью такта впуска менее 280о, сочетающейся с величиной подъема клапана более 12,7 мм, обеспечивают очень высокие скорости открывания и закрывания клапанов. Это создает нагрузки на механизм привода клапанов, что заметно уменьшает надежность кулачков распредвала, клапанных пружин, стержней клапанов, направляющих втулок клапанов.

Хотя вал с высокими скоростями подъема клапанов может хорошо работать сначала, срок службы его и направляющих втулок клапанов может не превышать 20 000 км. К счастью, большинство фирм-производителей распредвалов конструируют валы так, что обеспечивается хороший компромисс между значениями подъема и продолжительности открывания клапанов, при долгом сроке службы и надежности.

Наиболее подробно обсуждаемые подъем клапанов и продолжительность такта впуска не являются единственными элементами конструкции распредвала, которые влияют на выходную мощность двигателя. Моменты, в которые клапаны открываются и закрываются по отношению к положению распределительного вала, являются такими же важными параметрами для оптимизации характеристик двигателя. Эти фазы газораспределения распредвала указаны в таблице данных, прилагаемой к любому качественному распредвалу.

Эта таблица данных числами и графически иллюстрирует угловые положения распредвала, когда впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются. Они определяются точно в градусах поворота коленчатого вала перед (или после) ВМТ или НМТ.

Как устроен газораспределительный механизм

Одной из важнейших систем автомобиля с двигателем внутреннего сгорания является газораспределительный механизм (сокр. ГРМ). Именно он отвечает за своевременный впрыск топлива и выпуск отработавших газов. Разумеется, автомобильные концерны не раз экспериментировали с данной системой и реализовывали различные схемы, однако общее число ее комплектующих оставалось примерно одинаковым. В данном материале Avto.pro разберется в принципе работы ГРМ, его устройстве и наиболее часто встречающихся неисправностях.

Как это устроено

В тандеме с ГРМ работает пара валов: коленчатый и распределительный. Они должны двигаться синхронно, что гарантирует своевременное открытие и закрытие т.н. впускных и выпускных клапанов на некоторый промежуток времени. Нет смысла рассматривать работу механизма, не изучив рабочий цикл двигателя. Вот как это реализовано технически:

1. Посредством привода крутящий момент передается от коленчатого вала к распределительному;
2. Кулачок распределительного вала входит в контакт с толкателем и нажимает на него;
3. Одновременно с этим клапан начинает свое перемещение внутрь камеры сгорания, давая топливовоздушной смеси проникнуть внутрь или же выйти отработавшим газам;
4. Кулачок прекращает нажимать на толкатель и пружина возвращает клапан на место.

На протяжении одного рабочего цикла происходит попеременное открытие клапанов в каждом из цилиндров. Порядок открытия зависит от схемы работы и типа двигателя. К примеру, если реализована схема 1-3-4-2, то одновременно будут открыты впускные клапаны в первом цилиндре, а в четвертом только выпускные, тем временем как во втором и третьем клапаны продолжать перекрывать цилиндры.

Подробнее об устройстве механизма

Основные элементы ГРМ выполнены из закаленной стали или же чугуна. Выделяет лишь ремень привода, который ранее изготавливался из хлоропренового каучука, а сегодня из синтетического каучука или других смесей с синтетической основой. К элементам газораспределительного механизма относят:

• Распределительный вал;
• Привод;
• Штанги;
• Толкатели;
• Клапаны;
• Коромысла (рокеры);
• Опционально: гидрокомпенсаторы.

Ранее мы рассказали автолюбителям об особенностях распределительных валов в данном материале. Рекомендуем изучит его, если вы хотите лучше разобраться в тонкостях устройства двигателя внутреннего сгорания. Если вкратце, то именно вращение распределительного определяет моменты открытия и закрытия клапанов. Вал имеет опорные шейки и кулачки. Форма последних сильно влияет на работу ГРМ, а истирание кулачков может привести к нарушению работоспособности двигателя. На торце распредвала может увидеть звездочку для цепи привода или шкив, на который одевается приводной ремень. Сам вал надежно фиксируется на подшипниках и имеет дополнительный упорный фланец.

Вращение распределительному валу передает коленчатый вал через промежуточный элемент, называемый приводом. Он бывает шестеренчатым (не слишком распространен), ременным и цепным. Заметьте, что распредвал вращается с вдвое меньшей скоростью, чем коленвал. Это возможно благодаря геометрии звездочки или шкива (передаточное число удваивается). Привод ГРМ нуждается в регулярном обслуживании и замене цепи/ремня, который иногда относят к категории автомобильных расходников. Во внимании также нуждаются натяжные ролики/натяжители цепи («башмаки»). Данный привод может передавать момент водяной помпе, топливному насосу высокого давления.

Одними из важнейших элементов газораспределительного механизма принято считать клапаны. Они делятся на 2 типа: впускные, выпускные. Впускные клапаны отвечают за впуск топливовоздушной смеси, а выпускные, напротив, способствуют выпуску отработавших газов. Стандартный клапан состоит из стержня и головки с кромкой под 45° (способствует лучшему прилеганию). Выпускной клапан крупнее впускного, что обусловлено большим объемом выпускаемых газов. Отличается не только геометрия клапанов, но и материалы изготовления. Выпускные клапаны выполнены из жаропрочной стали, а впускные из обычной стали с хромистым покрытием.

Тандем толкатель-штанга-коромысло отвечает за передачу усилия от кулачков распредвала к клапанам. Сначала усилие передается стальному или чугунному толкателю. Он может относиться к одному из трех видов: грибовидному, роликовому или цилиндрическому. Толкатель совершает линейные движения внутри специального корпуса или по направляющим. Далее усилие передается штанге. Обычно это полый цилиндр из алюминия со стальным наконечником. Наконец, усилие от штанги передается коромыслу – рычагу с парой разных по длине плеч, который фиксируется на оси при помощи втулок.

Вариантов компоновки газораспределительного механизма и числа его комплектующих несколько. Концерн выбирает ту компоновку, которая лучше соответствует конструкции двигателя, а также возможным условиям эксплуатации. ГРМ классифицируют по 4 признакам. Среди них:

• Расположение распредвала. Выделяют ГРМ с верхним и нижним положением;
• Число распределительных валов. В случае двигателей SOHC вал один, а в DOHC их два;
• Число клапанов;
• Тип привода.

В современных реалиях большая часть моторов являются верхневальными, так что выделять отдельную категорию ГРМ с нижним расположением распредвала нет смысла – моделей транспорта с подобными агрегатами не очень много. Однако и они делятся на три вида, причем два из них уже вышли из употребления. Речь идет:

• Двигателе с нижним расположением клапанов в блоке цилиндров. Сегодня не выпускаются;
• Двигателе со впускными клапанами в ГБЦ и выпускными клапанами в БЦ (смешанные). Производились до 70-х годов прошлого века;
• Двигателе с клапанами в ГБЦ. Устанавливаются на некоторые грузовики и тяжелую технику.

2016-03-08 Влияние конструкции распредвала на работу двигателя

Работа распределительного вала характеризуется тремя основными характеристиками:

• Высота подъема клапанов. Интервал принято измерять в миллиметрах.
• Длительность открытия клапана. Коленчатый вал и кулачок на нем поворачивается на определенный угол за заданный промежуток времени. Измеряется, как только клапан оторвался от седла на минимальное расстояние. Оно равно приблизительно 0,5–1,2 мм.
• Фазы газораспределителя. Период от открытия и до закрытия клапанов.

Изменение условий работы одного механизма распределительного вала непосредственно влияет на состояние других. Их улучшение отзовется на интенсивности работы двигателя. Если одну из характеристик сделать больше, то мощность возрастет.

Конструкция распределительного вала

При увеличении промежутка между клапаном и седлом, а также длительности открытия производительность стремительно возрастает. Это касается и оборотов. Когда длительность и подъем делается еще больше, то двигатель просто не сможет функционировать на малых оборотах.

Распредвалы, используемые в спортивных автомобилях, имеют большую длительность открытия клапанов. Здесь максимальное значение холостого хода не опускается ниже двух тысяч оборотов в минуту. Такие валы можно приблизить к классическим величинам, но в результате на выходе будет максимальная производительность.

Ведущие конструкторы при проектировании форсированных моторов давно взяли на вооружение особенность воздействия протяженности открывания клапана на мощность. Между ними имеется прямая зависимость. Чем больше времени держать клапаны открытыми, тем выше производительность. Когда длительность станет больше определенных значений, мощность будет обеспечиваться за счет эффективности работы мотора при малых скоростях вращения.

В гоночных двигателях стремятся максимально увеличить возможную мощность. Но в авто с улучшенными характеристиками производительности двигателя главным остается крутящий момент и скорость изменения режимов работы.

При увеличении подъема клапанов мощность добавляется без значительного воздействия на характеристики мотора. Теоретически можно увеличить производительность и при малом подъеме клапанов. Но из-за их конструкции устойчивость двигателя значительно снизится.

При снижении длительности закрывания клапана, промежуток времени, необходимый для преодоления поршнем расстояния из верхней мертвой точки в нижнюю, сокращается. Когда значение дойдет до критичной отметки, понадобятся дополнительные устройства (пружины для клапанов). Также на низких оборотах станет очень сложно приводить их в движение.

Влияние на максимальный подъем

Иногда используются распределительные валы, у которых высота подъема клапанов составляет больше 12 миллиметров. Использование таких двигателей в повседневной жизни не прагматично. Если длительность импульса впуска будет меньше 280 градусов, а подъем большим, то в результате на выходе будут большие скорости открытия и закрытия клапанов. Это приведет к увеличению давления на привод, сделает меньшей устойчивость кулачков, стержней, пружин и направляющих.

Распределительный вал с большой скоростью раскрытия клапанов имеет небольшой срок службы (примерно 20 тысяч километров). По этой причине большинство ведущих производителей стараются в конструкции вала уравновесить значения подъема и длительности открывания. Это позволяет повысить ресурс работы, срок службы, а также надежность.

В каталоге организаций автопортала представлены автосервисы для которых услуга » Диагностика двигателя» и « Ремонт двигателя » специализация. Оставьте свой отзыв о качестве работ и услуг автосервиса услугами которого вы пользовались. Помогите другим автовладельцам с правильным выбором — напишите свой ОТЗЫВ.