Распределительные валы

Распределительный вал Chevrolet Lacetti:
1 — проточка и отверстие для подвода масла внутрь вала; 2 — отверстия для подвода масла к подшипникам

НАЗНАЧЕНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВАЛА

Главная функция распределительного вала — управление клапанным механизмом. Форма или профиль кулачков распределительного вала является основным фактором, определяющим рабочие характеристики двигателя. Кулачки распределительного вала открывают клапаны, преодолевая сопротивление пружин. Посредством кулачков вращательное движение распределительного вала преобразуется в поступательное движение клапанов.

Форма вершины кулачка распределительного вала влияет на рабочие характеристики двигателя сильнее любой другой детали двигателя. Двигатели, идентичные во всем, за исключением формы вершин кулачков распределительного вала, могут обладать совершенно разными рабочими характеристиками и мощностью. На рис. 15.1 показаны два распределительных вала с отличающимися по форме вершинами кулачков, предназначенные для одного и то же восьмицилиндрового V-образного двигателя Chevrolet.

Рис. 15.1. Посмотрите, насколько отличаются по форме вершины кулачков этих двух распределительных валов, предназначенных для одного и того же восьмицилиндрового V-образного двигателя Chevrolet. Слева находится стандартный распределительный вал, справа — распределительный вал форсированного двигателя

Распределительный вал может также управлять:

• Механическим топливным насосом.

• Масляным насосом.

• Распределителем зажигания.

Рис. 15.2. На разрезе восьмицилиндрового V-образного двигателя Chevrolet показаны детали механизма газораспределения

РАЗМЕЩЕНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВАЛА

В двигателях, оснащенных системой газораспределения с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала, распределительный вал находится в блоке цилиндров. Двигатели такой компоновки меньше и легче двигателей с верхним расположением распределительного вала. В блоке цилиндров распределительный вал стоит в подшипниках и приводится во вращение от коленчатого вала посредством шестеренной или цепной передачи.

КОНСТРУКЦИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВАЛА

Распределительный вал представляет собой цельную литую деталь с кулачками, опорными шейками, упорными фланцами ведущих звездочек и местами для бобышками-заготовками шестерен привода вспомогательных агрегатов. Шестерни на валу фрезеруются модульными фрезами. Кулачки и шейки вала подвергаются механической обработке для придания им заданной формы. Остальная часть поверхности распределительного вала механически не обрабатывается (рис. 15.6).

Рис. 15.6. Элементы конструкции распределительного вала и кулачка распределительного вала (наименования конструктивных элементов)

В двигателях с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала диаметр опорных шеек распределительного вала должен быть больше высоты кулачка, чтобы распределительный вал можно было установить в двигатель через посадочные гнезда подшипников в опорах блока. В некоторых конструкция двигателей с верхним расположением распределительного вала опорные подшипники распределительного вала крепятся крышками. В таких конструкциях распределительный вал имеет большие кулачки и опорные шейки малого диаметра. В некоторых конструкциях опорные подшипники распределительного вала имеют последовательно уменьшающийся, от передней к задней опорной шейке, диаметр. Однако в большинстве двигателей все опорные подшипники распределительного вала имеют одинаковый диаметр.

Распределительные валы автомобильных двигателей, работающие с толкателями, которые имеют плоскую или выпуклую форму днища, изготавливаются как правило, из закаленного легированного чугуна. Он обладает высокой износостойкостью и необходимой прочностью. Чрезвычайно высокая твердость распределительного вала делает его очень подверженным сколам в результате краевых нагрузок или неосторожного обращения.

Чугунные распределительные валы имеют практически одинаковую твердость по всему объему. Перешлифовыванный вал должен быть подвергнут фосфатированию поверхности.

Стальные распределительные валы изготавливаются обычно из стали марок SAE 4160 и SAE 4180 и, как правило, проходят высокочастотную закалку. Она заключается в нагреве распределительного вала в высокочастотном поле (за счет возбуждения в металле индукционных токов) до вишневого цвета и принудительном охлаждении в масле. Быстрое охлаждение вызывает поверхностную закалку изделия. Упрочение распределительных валов может также осуществляться с использованием следующих технологий:

• Азотирование в жидкой среде — поверхность упрочняется на глубину от 0,001 дюйма до 0,0015 дюйма.

• Азотирование в газовой среде — поверхность упрочняется на глубину от 0,004 дюйма до 0,006 дюйма.

Типичные значения твердости для распределительных валов находятся в диапазоне от 42 до 60 по шкале «С» Роквелла.

ПРИМЕЧАНИЕ

Твердость по Роквеллу — это показатель твердости, измеренный по определенной методике. Шкала «С» — шкала значений твердости, используемая при данном измерении. Чем выше число твердости по Роквеллу, тем тверже поверхность. Обозначение Rc60 означает твердость по Роквеллу, равную 60 единиц по шкале «С».

Ксли поверхностный слой изнашивается, вершины кулачков быстро стираются и кулачки превращаются практически в цилиндрические кольца. Пример такого износа показан на рис. 15.7 и рис. 15.8.

ДИАГНОСТИКА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВАЛА

Диагностика распределительного вала с частично изношенными кулачками часто представляет собой трудную задачу. Иногда клапан начинает "тикать", когда изношена вершина кулачка. Тикающий звук может появляться и пропадать, что затрудняет установление причины его появления. В двигателе с верхним расположением распределительного вала (ОНС) обычно достаточно просто снять крышку головки блока цилиндров и визуально проверить состояние вершин всех кулачков и остальных деталей механизма газораспределения (рис. 15.3).

Рис. 15.3. Во многих конструкциях двигателей с нижним расположением распределительного вала на торце головки блока цилиндров предусмотрено отверстие, закрываемое резиновой пробкой (заглушкой), которое предназначено для демонтажа распределительного вала. Негерметичность этой заглушки часто становится причиной утечки масла из двигателя. Поэтому если в двигателе с верхним расположением распределительного вала обнаруживается утечка масла, необходимо тщательно проверить эту заглушку на герметичность

В двигателе с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала (OHV) распределительный вал находится в блоке двигателя, и осмотреть его без разборки двигателя невозможно (рис. 15.4).

Рис. 15.4. Вот что происходит при обрыве роликового толкателя клапана от держателя. Клиент жаловался на "небольшой шум из двигателя '(а). В двигателях, оснащенных роликовыми толкателями клапанов, всегда используется стопор, препятствующий повороту толкателя вокруг своей оси (б)

Проверьте, вращаются ли штанги толкателей

Быстро и легко проверить, все ли в порядке с распределительным валом, можно, просто проследив, вращаются ли штанги толкателей клапанов при работе двигателя. Этот способ проверки подходит только для тех двигателей с нижним расположением распределительного вала и верхним расположением клапанов, в которых стоят плоскодонные толкатели клапанов. Вследствие того, что рабочей поверхности кулачка придан небольшой скос и ось толкателя смещена по отношению к ее средней линии, толкатель (и штанга толкателя) должен вращаться при работе двигателя. Для проверки просто снимите клапанную крышку головки блока цилиндров и понаблюдайте за штангами толкателей при работающем двигателе. Если какие-то из них не вращаются, то соответствующий кулачок и/или толкатели — изношены.