Технологія розподільного вала
Поділіться
Розподільний вал (також званий "валом ГРМ") контролює відкриття клапанів. Це вал (довга металева деталь), що приводиться в дію зубчастим колесом. Він несе стільки кулачків, скільки клапанів (на клапан іноді буває 2 кулачка - корпус Alfasud).
Його положення може бути в картері (бічний розподільний вал) або в головці циліндра (верхній розподільний вал позначається ACT. Деякі двигуни мають два розподільних вали (один для впускних клапанів, а інший для клапанів). Вихлоп).
У чотиритактних двигунах повний цикл вимагає двох обертів колінчастого вала для одного обертання розподільного вала.
В результаті останній обертається зі швидкістю, яка вдвічі перевищує швидкість двигуна.
Управління можна здійснити за допомогою ланцюга (із звичайно циліндричними шестернями) або навіть, за більш сучасною системою, за допомогою зубчастого ременя.
Кутове положення вала визначається при встановленні двигуна. Ця операція називається синхронізацією часу. .
Елемент наступного кулачка приймає, коли він піддається прямолінійному поступальному руху, назву центруваного або ексцентричного плунжера залежно від того, відповідає його вісь розподільному валу чи ні.
Коли, навпаки, він здійснює коливальний рух обертання навколо осі, він носить назву коромисла. Розподільний вал контролює відкриття клапанів. Відкликання їх на своїх місцях забезпечується пружинами, які, як правило, тримають їх закритими.
Таким чином, коли на шток клапана не атакують кулачок або відведення, клапан, підданий дії пружини, залишається закритим.
У десмодромних органах управління як закриттям, так і відкриванням клапана управляється механічно за допомогою кулачків або ексцентриків.
Цей пристрій дозволяє уникнути паніки пружин у разі перевищення швидкості, але він складніший і дорожчий, ніж традиційна система, і не використовується на автомобілях великих серій.
Можливі механізми розподільного вала залежать від архітектури двигуна та його характеристик.
На ранніх автомобілях розподільний вал був розміщений збоку (тобто в картері) і керував лише випускними клапанами. Впускні клапани були автоматичними і відкривалися вакуумом.
Згодом (наприклад, на Fiat 24 HP 1903 року) в раму був доданий другий розподільний вал, який також управляв впускними клапанами. Клапани завжди розташовувались збоку і приводилися в дію штовхачем.
Завдяки рішенню розподільного вала в картері було спрощено змащення, а управління валом було досягнуто без ускладнень при будівництві за допомогою простої шестерні.
Однак бічні клапани не дозволяли досягти високих коефіцієнтів стиснення, а також отримати хороший вихід.
Дійсно, їх розташування створювало великий мертвий простір, збільшуючи об’єм камери згоряння.
Саме це спонукало виробників після 1910 р. Широко застосовувати коромисла та розміщувати клапани в ГБЦ. Однак у цьому рішенні важкою була вага підйомників, стрижнів та коромисел.
З іншого боку, верхній розподільний вал вже з’явився в 1903 році на двигуні автомобільного автомобіля англійської Mandslay, і він був послідовно застосований Isotta Fraschini в 1905 році на моделі D 100 HP.
Пізніше переваги, отримані завдяки V-подібному розташуванню клапанів: напівсферична камера згоряння та вихлопна система, розташовані на стороні, протилежній впускному, призвели до впровадження двох верхніх розподільних валів.
Перші приклади цієї системи датуються 1912 роком, природно на спортивному автомобілі: Peugeot Grand Prix об'ємом 7,6 літра.
Положення похилих клапанів або випускних клапанів, розташованих з одного боку, і впускних клапанів з іншого, також можна досягти за допомогою одного розподільного вала, будь то в голівці або в картері, як на Fiat 200 к.с., побудований для виклик Нейпіру в 1908 році, Fiat 14 B з 1914 року або Austro Daimler Prinz Heinrich, побудованому в 1914 році.
З часу Першої світової війни до наших днів положення розподільного вала не зазнало жодних змін.
Системи залишились практично незмінними, борене рішення в картері було надано перевагу з міркувань простоти конструкції на комерційних та середніх автомобілях. На висококласних та спортивних автомобілях застосовується верхній розподільний вал.
Надходження подвійного верхнього розподільного вала (подвійний ACT)
Переваги двох верхніх розподільних валів полягають у усуненні елементів, сприйнятливих до вигину, таких як коромисла, для зменшення сил інерції, зумовлених масами при зворотно-поступальному русі, та у забезпеченні кращого розташування клапанів з камерами.
Недоліки цієї системи були відносно конструкції і полягали в більшій собівартості виготовлення (причина більшої складності головки блоку циліндрів), у труднощах змащення всіх елементів та в певному ускладненні операцій з монтажу та технічне обслуговування.
Однак багато з цих проблем були блискуче вирішені завдяки впровадженню зубчастого ремінного приводу з 1965 року. Італійські виробники, зокрема Alfa Romeo та Fiat, допомогли здійснити розподіл за допомогою подвійного розподільного вала.
Але інші виробники, такі як Renault, давно віддають перевагу розподільному валу в картері.
Від розподільного валу потрібна висока жорсткість, оскільки він піддається високим вигинам і крутильним навантаженням. Однак робиться спроба максимально зменшити кількість підшипників, щоб уникнути втрат через тертя. У випадку розподіленого в корпусі розподільного вала, який зазвичай виготовляється з чавуну, його корпуси втулкові з бронзовими підшипниками, оснащеними мастильними каналами.
У разі верхнього розподільного вала, якщо головка блоку циліндрів виготовлена з легкого сплаву, підшипники могли надходити з ливарного цеху разом із нею або кріпитися до неї та закріплюватися шпильками. В обох випадках підшипники, як правило, відсутні, і вал закріплений прямо в корпусі, змащеному відповідними каналами, або зануренням і розбризкуванням.
На розподільних валах зазвичай передбачено шестерні для управління масляним насосом і розподільником, а також спеціальний кулачок для управління механічним паливним насосом.
Матеріали, що використовуються в конструкції розподільних валів, повинні витримувати високий знос через тертя об штовхальні штоки або коромисла. Загалом для великих серій двигунів на кулачках і сидіннях використовується загартований чавун.
Загартований чавун досягає гарної твердості і зберігає дуже низький коефіцієнт тертя; до того ж ціна його поміркована. Для більш напружених двигунів, навпаки, застосовуються загартовані сталі.
У проекті розподільного вала найбільш делікатна фаза - в конструкції кулачка. Його профіль визначає рух відкривання клапанів, час відкриття (часову діаграму) та підйом клапана. Профіль кулачка зазвичай відрізняється для впускного та випускного клапанів, оскільки закони, яких повинні дотримуватися ці дві частини, різні.
Цей профіль складається з трьох частин:
- дуга кола, яка називається зоною спокою, якій відповідає закриття клапана; - дуга кола меншого радіусу, яка відповідає максимальній зоні розкриття;
- два прямолінійних або криволінійних відрізка. дотична до двох кіл і відповідає відповідно підйому і поверненню клапана.
Ці кути фіксуються під час конструкції розподільного вала і не можуть бути змінені в подальшому. Положення розподільного вала по відношенню до колінчастого валу визначається під час складання за допомогою попередньо позначених виробником позначок.