Из чего состоит распределительные шестерни двигателя?

Шестерня распредвала: для чего она нужна, установка, снятие, замена и регулировка

0 26 Июля 2018

В настоящее время на автомобильном рынке представлено большое количество автогаджетов, предназначенных не столько для внешнего тюнинга, сколько призванных максимально оптимизировать работу мотора, увеличить мощность или улучшить ходовые качества автомобиля. Прямоточные глушители, облегчённые колёсные диски, спортивные стойки — все эти детали действительно прибавляют резвости автомобилю, усиливают его ходовые качества, в этот же список можно занести и разрезную шестерню распредвала.

Что такое шестерня распредвала

Основное назначение шестерни распредвала (разрезной) — увеличение мощности двигателя за счёт регулировок угла поворота распределительного вала. Данная деталь способна изменить угол поворота распредвала на 5° в разные стороны.

С изменением положения шестерни изменяются и фазы наполнения цилиндров (расширяется диапазон максимального крутящего момента), соответственно, меняется мощность двигателя и крутящий момент. Шестерня состоит из 2 частей: статичная внутренняя и подвижная наружная, которая регулируется относительно ступицы. То есть, установив на шкив шестерню неподвижно, вы сумеете регулировать её внешнюю, подвижную поверхность, изменяя шаг зубьев на несколько градусов в ту или иную сторону.

Таким образом, вы сможете наиболее точно выставить фазы газораспределения, несмотря на заводские погрешности.

Важно!Стоит сказать, что установка спортивного (кастомского) распредвала без этой детали не даёт прироста мощности или изменения крутящего момента.

Причины для установки

На вопрос о том, для чего нужна разрезная шестерня, можно ответить так: существуют 2 основные причины установки этой детали:

1. При сборке различных агрегатов на конвейере (в том числе и двигателя) допускаются определённые погрешности отклонения от эталона. К примеру, фазы газораспределения на двух одинаковых автомобилях, сошедших с конвейера один за другим, могут отличаться на ±10° по коленвалу, то есть на один зубец шестерни. Такое расхождение заметно влияет на показатели мощности мотора. Но это расхождение можно нивелировать путём тонкой настройки, которую проводят при помощи той самой разрезной детали.
2. Если вы решили установить распределительный вал спортивного типа, при эксплуатации следует выжимать из него максимум возможностей. В этом поможет разрезная, прибавив до 5% к имеющейся мощности, путём регулировки фаз распределения газа.

Методы настройки

Разрезную настраивают при помощи индикатора часового типа для перекрытия клапанов, когда поршень находится в наивысшем положении. После этого проводят точную настройку.

Регулировка отличается в зависимости от того, какой характер вы хотели бы видеть в своём моторе: растянуть амплитуду крутящего момента в середине оборотов или достичь максимального момента внизу.

Настройка шестерни в различных двигателях отличается, однако основная методика в большинстве моторов имеет много общего.

Расскажем о главных моментах в настройке разрезной на примере двигателя ВАЗ 2108:

1. Совместите метки на шкиве распредвала и на разрезной (на статичной и подвижной частях).
2. Установите шестерню на распределительный вал, наденьте на место ремень ГРМ. Проконтролируйте совместимость меток: на шкиве, задней крышке ремня и маховике.
3. Проконтролируйте оба клапана четвёртого цилиндра в фазе перекрытия. И впускной и выпускной клапаны должны находиться в одинаковой фазе открытия. В том случае, если они не находятся в одном положении, следует отпустить болты и провернуть распределительный вал, не трогая движимую часть шестерни. Сделать это нужно таким образом, чтобы получить нулевое положение вала.

Теперь следует провести тонкую настройку:

1. Для настройки работы мотора в диапазоне средних и нижних оборотов двигайте распределительный вал относительно коленвала в сторону вращения. Таким образом угол, при котором открывается впускной клапан, станет больше, а угол газодинамического наддува меньше.
2. Для того чтобы настроить высокие обороты, распределительный вал двигают в противоположную сторону. Угол газодинамического наддува становится больше, а с ним и мощность.

Важно!При регулировке фаз газораспределения помните о том, что после проворачивания распределительного вала необходимо устанавливать первоначальный угол опережения зажигания.

Замена шестерни распредвала

Процедура замены шестерни в принципе аналогична на большинстве моторов.

Замена шестерни распредвала 4216, 402: видео

Расскажем о том, как происходит процедура замены на примере ГАЗели с мотором УМЗ 4216:

1. Открутите 3 болта и саморезы, снимите бампер, уберите подкрылки (если есть).
2. Снимите верхнюю часть передней монтажной панели (телевизора), не забудьте открутить болты крепления радиатора.
3. Слейте охлаждающую жидкость из радиатора, после чего поставьте на место пробку.
4. Снимите усилитель бампера, открутив 4 болта.
5. Снимите радиатор (открутите 4 болта на раме радиатора), предварительно сняв все патрубки, диффузор откручивать не нужно.
6. Снимите вентилятор, открутив 4 болта.
7. Снимите ГУР. Внимательно следите, чтобы не потерялись шайбы и прокладки.
8. Поверните при помощи головки Ø 15 натяжной ролик по ходу затяжки. Натяжение ремня станет слабее, запомните, каким образом располагается ремень. Снимите ремень, начиная с вала генератора.
9. Проведите визуальный осмотр ремня (на отсутствие трещин), валов и подшипников (чтобы нормально крутились, отсутствовал люфт, посторонние шумы, различные дефекты движения.) Если есть необходимость, подтяните нужные болты и гайки.
10. Отключите провод электромуфты включения вентилятора, после чего, открутив 3 гайки, снимите электромуфту.
11. Открутите и снимите датчик коленчатого вала. Для его демонтажа понадобится длинная плоская отвёртка.
12. Открутите болт крепления шкива (Ø 36). Для того чтобы его сорвать, возможно, понадобится головка. Не забудьте снять и не потерять шайбу.
13. В ось шкива вставьте головку (Ø12 или 13). Головка нужна для того, чтобы съёмником не нарушить резьбу.
14. При помощи съёмника зацепите шкив и снимите его.
15. В том случае, если вам необходимо заменить сальник, делать это нужно на данном этапе.
16. Открутите все гайки передней крышки, снимите шайбы.
17. Теперь необходимо выкрутить 6 шпилек. Делают это так: на шпильку накручивают 2 гайки, затягивают их таким образом, чтобы они плотно сидели на шпильке. Далее выкручивать как обычный болт при помощи гаечного ключа. Если шпилька не выкручивается, аккуратно обстучите со всех сторон молотком. Шпильки имеют разную длину, поэтому метьте шпильку и отверстие, откуда её выкрутили.
18. Снимите переднюю крышку.
19. Найдите метки на шестерне и на коленчатом вале, совместите их, прокручивая коленвал при помощи шкива.
20. Открутите болт крепления шестерни, снимите шайбу, болт закрутите обратно. Делается это для того, чтобы упор съёмника контактировал с головкой болта, а не с резьбой (это может привести к повреждению резьбы).
21. Установите съёмник на шестерню. Делается это так: в два диаметрально расположенных на шестерне отверстия, вкрутите болты, соответствующие расположенным на шестерне отверстиям с резьбой. После чего начинайте выкручивать основной ворот съёмника, шестерня начнёт съезжать с вала.
22. После того как снимите старую шестерню, заткните отверстие под валом чистой тряпкой, чтобы никакой мусор не попал в поддон. Удалите остатки прокладки при помощи стамески.
23. На новую шестерню при помощи литола закрепите пластиковое упорное кольцо.
24. Установите шестерню на вал, предварительно совместив метки с коленвалом. Для облегчения установки помогайте лёгкими постукиваниями молотком (избегайте бить по пластиковому кольцу). Достаточно, чтобы шестерня наполовину села на вал, после чего её можно установить в конечную позицию, затягивая болт. Постоянно контролируйте совместимость меток.
25. С передней крышки удалите остатки прокладки и старый сальник (запишите маркировку сальника). Обезжирьте крышку (бензином или растворителем), нанесите герметик под прокладку. Установите крышку на место. Для облегчения демонтажа двигателя в следующий раз вместо некоторых шпилек можно использовать болты.
26. Прихватите крышку болтами и шпильками, начиная снизу. Сразу затягивать болты не нужно, только наживить.
27. Вставьте сальник таким образом, чтобы он на 1–2 мм сел глубже кромки крышки.
28. Установите шкив, предварительно слегка обработав напильником фаску, это облегчит установку детали. Для монтажа используйте молоток, постукивая им через головку. Установите шкив до половины, после чего затяните болтом. Затягивайте аккуратно, чтобы не сорвать резьбу (предварительно его следует смазать, например, WD-40).
29. Включите 5-ю передачу и установите автомобиль на ручной тормоз. Установите обратно электромуфту, насос ГУРа. Всё остальное установите в обратной последовательности относительно того, что вы делали при демонтаже.

Таким образом, разрезная шестерня — полезная деталь в вашем автомобиле.

Руководствуясь вышеприведённой инструкцией, вы сможете заменить её самостоятельно.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, , , Instagram, Pinterest, Yandex Zen, и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Спасибо!
Ваш голос засчитан.

На какой вопрос вы не нашли ответ?

Да Нет Распредвал шестерня распредвала

Источник: https://auto.today/bok/10573-dlya-chego-nuzhna-shesternya-raspredvala-zameny-i-regulirovki.html

Устройство и принцип работы распредвала

Двигатель автомобиля представляет собой сложнейший механизм, одним из важнейших элементов которого является распределительный вал, входящий в состав ГРМ. От точной и бесперебойной работы распределительного вала во многом зависит нормальная работа двигателя.

Одну из самых важных функций в работе двигателя автомобиля выполняет распределительный вал, который является составной частью газораспределительного механизма (ГРМ). Распредвал обеспечивает впуск-выпуск тактов работы двигателя.

В зависимости от того, каково устройство двигателя, газораспределительный механизм может иметь нижнее или верхнее расположение клапанов. На сегодняшний день чаще встречаются ГРМ с верхним расположением клапанов. Такая конструкция позволяет ускорить и облегчить процесс обслуживания, включающий регулировку и ремонт распределительного вала, для которого потребуются запчасти на распредвал.

Устройство распределительного вала

С конструктивной точки зрения распределительный вал двигателя связан с коленвалом, что обеспечивается благодаря наличию цепи и ремня. Цепь или ремень распределительного вала надеваются на звездочку коленчатого вала или на шкив распредвала. Такой шкив распредвала, как разрезная шестерня, считается наиболее практичным и эффективным вариантом, поэтому достаточно часто используется для тюнинга двигателей с целью увеличения их мощности.

Подшипники, внутри которых происходит вращение опорных шеек распредвала, располагаются на головке блока цилиндров. Если крепления шеек выходят из строя, для их ремонта используют ремонтные вкладыши распределительного вала.

Для того чтобы избежать осевого люфта, в конструкцию распределительного вала входят специальные фиксаторы. Непосредственно по оси вала проходит сквозное отверстие, предназначенное для смазки трущихся деталей. Это отверстие закрывается сзади при помощи специальной заглушки распределительного вала.

Важнейшей составной частью распредвала являются кулачки, количество которых указывает на количество впускных-выпускных клапанов. Кулачки отвечают за выполнение основной функции распределительного вала — регулирование фаз газораспределения двигателя и регулирование порядка работы цилиндров.

Каждый клапан оснащен кулачком. Кулачок набегает на толкатель, способствуя открыванию клапана. После того, как кулачок сходит с толкателя, мощная возвратная пружина обеспечивает закрывание клапана.

Кулачки распределительного вала находятся между опорными шейками. Газораспределительную фазу распредвала, зависящую от числа оборотов двигателя и от конструкции впускных-выпускных клапанов, определяют опытным путем. Подобные данные для конкретной модели двигателя можно найти в специальных таблицах и диаграммах, которые специально составляет производитель.

Как работает распределительный вал?

Конструктивно распредвал располагается в развале блока цилиндров. Зубчатая или цепная передача коленвала приводит в действие распредвал. Когда распределительный вал вращается, кулачки оказывают воздействие на работу клапанов. Данный процесс будет происходить правильно только в случае строгого соответствия с порядком работы цилиндров двигателя и с фазами газораспределения.

Для того чтобы были установлены соответствующие фазы газораспределения, на приводной шкив или на распределительные шестерни наносятся специальные установочные метки. Кроме этого, необходимо, чтобы кулачки распределительного вала и кривошипы коленчатого вала находились в строго определенном положении по отношению друг к другу.

Когда установка производится по меткам, удается достичь соблюдения правильной последовательности тактов — порядка работы цилиндров двигателя, который, в свою очередь, зависит от расположения самих цилиндров, а также от особенности конструкции коленчатого и распределительного валов.

Рабочий цикл двигателя

Рабочим циклом двигателя называется период, за время которого впускной и выпускной клапаны открываются по одному разу. Как правило, период проходит за два оборота коленвала. За это время распределительный вал, шестерня которого имеет в два раза больше зубьев, чем шестерня коленчатого вала, делает один оборот.

Количество распределительных валов в двигателе

На количество распредвалов непосредственно влияет конфигурация двигателя. Двигатели, которые отличаются рядной конфигурацией, а также имеют одну пару клапанов на цилиндр, оснащаются одним распределительным валом. Если для каждого цилиндра предусмотрено по четыре клапана, двигатель оборудуется двумя распредвалами.

Двигатели оппозитные и V-образные отличаются наличием одного распредвала в развале либо имеют два распределительных вала, каждый из которых находится в головке блока. Бывают и исключения из общепринятых правил, связанные в первую очередь с конструктивными особенностями двигателя.

Еще в этом разделе

Источник: http://www.autoopt.ru/articles/products/2843471/

Газораспределительный механизм

В двигателях автомобилей применяют газораспределительные механизмы с нижним и верхним расположением клапанов. Верхнее расположение клапанов имеет ряд преимуществ, способствующих повышению мощности и экономичности двигателя, а именно:

1. компактная камера сгорания с более коротким путем горения рабочей смеси препятствует возникновению детонации и позволяет повысить степень сжатия;
2. отношение поверхности камеры сгорания к ее объему на 30—35% меньше по сравнению с Г-образной камерой, что сокращает потери тепла в охлаждающую жидкость и повышает экономичность двигателя;
3. возможность увеличения размеров и высоты подъема впускных клапанов, а следовательно, повышение наполнения;
4. доступность регулировки клапанного механизма.

Распределительный вал

При нижнем расположении вала его привод состоит из пары цилиндрических шестерен с косыми зубьями; на коленчатом валу стальная шестерня, а на распределительном — текстолитовая (двигатели ЗМЗ) или чугунная (двигатели ЗИЛ).

При верхних клапанах распределительный вал располагают в нижней или верхней части блока цилиндров («Москвич-412»). Привод распределительного вала двигателей автомобилей ЗИЛ-111 и «Москвич-412» осуществлен бесшумной цепью.

Рис 11. Распределительные шестерни двигателей ЯМЗ: 1 — шестерня коленвала; 2 — шестерня распредвала; 3 — топливный насос высокого давления ТНВД; 4 — шестерня привода вентилятора; 5 — ведомая шестерня привода ТНВД; 6 — ведущая шестерня привода ТНВД; 7 — распределительный вал двигателя; 8 — шестерня привода масляного насоса; 9 — масляный насос; 10 — промежуточная шестерня привода масляного насоса

На рис.

Вал топливного насоса 3 высокого давления имеет привод от ведомой шестерни 5, получающей вращение от ведущей шестерни 6, закрепленной на распределительном валу 7 сзади шестерни 2.

Распределительный вал устанавливают в биметаллических (ЗМЗ, ЗИЛ) или металлокерамических (ЯМЗ) втулках.

Для облегчения установки распределительного вала в блок цилиндров шейки его выполняют ступенчатыми. Углы взаимного расположения кулачков на валу зависят: для одноименных кулачков — от числа цилиндров, для разноименных — от фаз газораспределения.

Продольное смещение распределительного вала ограничивают упорным фланцем 5 (см. рис. 5), привернутым к блоку цилиндров. Распорная шайба, зажатая между ступицей шестерни 6 и торцом передней шейки распределительного вала, несколько толще фланца 5. Этим обеспечивается осевой зазор распределительного вала двигателей, равный 0,08—0,208 мм.

На переднем конце распределительного вала двигателя ЗМЗ-66 крепится эксцентрик 3 привода топливного насоса и балансир 4, предназначенный для уравновешивания сил инерции, возникающих при вращении эксцентрика.

Толкатели

Рис 12. Толкатели: а — поршневого типа (ЗМЗ-66); б — гидравлический (ЗИЛ-111); в — качающийся роликовый (ЯМЗ): 1 — пята; 2 — втулка толкателя; 8 — ролик; 4 — игольчатый подшипник; 5 — ось ролика; 6 — плунжер; 7 — пластинчатый клапан; 8 — пружина плунжера; 9 — корпус толкателя; 10 и 11 — отверстия

Толкатели поршневого типа изготовляют из стали с наплавленной чугунной пятой (рис. 12, а). В двигателях ЯМЗ — толкатели качающиеся роликовые (рис. 12, б), ролик 3 вращается на игольчатом подшипнике 4. В месте соприкосновения со штангой в толкатель запрессована пята 1 со сферической поверхностью.

Гидравлические толкатели двигателя ЗИЛ-111 (рис. 12, б) автоматически обеспечивают устранение зазоров и бесшумность работы клапанного механизма. При закрытом клапане пружина 8 отжимает плунжер 6 вверх, устраняя зазоры в клапанном механизме. Пространство между корпусом 9 толкателя и плунжером 6 при этом увеличивается и пополняется маслом из системы смазки двигателя через отверстия 10 в корпусе толкателя, отверстия 11 в плунжере и клапан 7.

При подъеме клапана толкающая штанга нажимает на пяту 1, и плунжер перемещается вниз, клапан 7 закрывается. Вследствие несжимаемости масла гидравлический толкатель при этом действует как жесткий толкатель, обеспечивая открытие клапана.

Недостатком гидравлических толкателей является высокая стоимость изготовления. Кроме того, для них требуется исключительно чистое, некоксующееся масло.

Толкающие штанги и коромысла

Штанги изготовляют полыми, из стали или дюралюминия со стальными закаленными сферообразными наконечниками.

Коромысла устанавливают на общую ось, укрепленную на головке цилиндров с помощью стоек, или каждое коромысло 10 (см. рис. 3) на отдельную ось 3. Положение оси коромысла фиксируется двумя штифтами. Разрезная ось 18 толкателей 15 состоит из трех частей и опирается на четыре чугунные втулки 17. Распределительный вал 19 вращается в четырех металлокерамических втулках.

Клапаны

Головки клапанов при работе двигателя сильно нагреваются (впускные до 400° С, выпускные до 900° С), поэтому впускные клапаны изготовляют из хромистой стали, выпускные клапаны (или только их головки) — из высококачественной жаростойкой стали, а вставные седла клапанов — из жароупорного чугуна.

Клапаны имеют тарельчатую плоскую головку; для лучшего наполнения цилиндров диаметр головки впускного клапана делают больше, чем выпускного: Рабочую поверхность головки клапана наплавляют жаро- и износостойким сплавом, стержень хромируют. На стержне клапана выполняется кольцевая выточка, в которую вставляются два сухаря для крепления пружины.

На стержнях впускных клапанов часто устанавливают маслоотражательные резиновые колпачки, уменьшающие проникание масла в цилиндр двигателя через зазор между направляющей втулкой и стержнем клапана.

1 — выпускной клапан; 2 — корпус устройства для поворота клапана; 3 — упорная шайба; 4 — замочное кольцо; 5 — пружина клапана; 6 — опорная шайба пружины; 7 — сухарь; 8 — натриевое наполнение клапана; 9 — жаро- и износостойкая наплавка; 10 — заглушка; 11 — седло клапана; 12 — дисковая пружина; 13 — шарик; 14 — возвратная пружина

Выпускные клапаны двигателей ЗМЗ-66 и ЗИЛ-131 выполняют полыми (рис. 13, а). Для лучшего охлаждения внутренние полости клапанов, заполняют натрием, который имеет высокую теплопроводность и температуру плавления 98° C. При повышении температуры натрий расплавляется и при перемещении клапана омывает внутреннюю его полость, отводя тепло от головки к стержню. Тепло от стержня передается стенкам направляющей втулки клапана.

Выпускные клапаны двигателей ЗИЛ принудительно поворачиваются (20—40 об/мин при 3200 об/мин коленчатого вала), что предотвращает их заедание и обгорание. Механизм поворота состоит из неподвижного корпуса 2, пяти шариков 13 (рис. 13, б и в) с возвратными пружинами 14, дисковой пружины 12 и упорной шайбы 3 с замочным кольцом 4. Корпус 2 устанавливается на направляющей втулке клапана в углублении головки цилиндров и имеет секторные пазы для шариков 13. Упорная шайба 3 и дисковая пружина 12 с зазором надеты на выступ корпуса.

При закрытом клапане, когда усилие его пружины 5 невелико, дисковая пружина 12 (рис. 13, б) выгнута наружной кромкой кверху, а внутренней кромкой опирается на заплечик корпуса. Когда открывается клапан, усилие его пружины увеличивается, дисковая пружина 12 распрямляется (рис.13, а), между внутренней ее кромкой и заплечиком корпуса 2 появляется зазор. Усилие пружины передается на шарики 13, и они, перекатываясь по секторным пазам корпуса, поворачивают дисковую пружину и упорную шайбу, а следовательно, пружину клапана и клапан.

При верхнем расположении клапанов иногда устанавливают не одну, а две пружины на каждый клапан («Москвич-408», ЯМЗ-236, ЯМЗ-238), чем достигается уменьшение размеров пружин и большая надежность. Направление витков внутренней и наружной пружин должно быть разным, чтобы при поломке одной из них ее витки не могли попасть между витками другой и вызвать аварию.

Фазы газораспределения

Под фазами газораспределения понимают моменты начала открытия и конца закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек. Фазы подбирают опытным путем в зависимости от быстроходности двигателя и конструкции его впускной и выпускной систем. Для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов выпускной клапан начинает открываться до н. м. т., а закрывается после в. м. т. Для лучшего наполнения цилиндров впускной клапан начинает открываться до в. м. т., а закрывается после н. м. т.

Фазы газораспределения двигателей ЗМЗ-66, ЗИЛ-131, ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 приведены на рис. 14. Правильность установки газораспределения определяется зацеплением распределительных шестерен в соответствии с имеющимися на них метками.

Рис 14. Диаграммы фаз газораспределения двигателей: a — 3M3-66; б — ЗИЛ-131; в — ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238

Постоянство фаз газораспределения сохраняется при соблюдении температурного зазора между стержнем клапана и носком коромысла. При увеличении зазора продолжительность открытия клапана уменьшается, а при уменьшении — увеличивается.

При малом зазоре и нагреве двигателя могут произойти неплотная посадка клапана на седло, утечка газов и обгорание рабочей поверхности клапана, при увеличенном зазоре — неполное открытие клапанов, ухудшение наполнения и очистки цилиндров, повышение ударной нагрузки на сопряженные детали клапанного механизма, приводящие к их ускоренному износу.

В.М. Кленников, Н.М. Ильин

Источник: https://own.in.ua/view/item/1007