В двигателе внутреннего сгорания распределительный вал (распредвал) отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, то есть за газораспределение непосредственно в камере сгорания двигателя. От особенностей конструкции мотора и самого распредвала, а также корректной настройки ГРМ, зависит эффективность работы двигателя: мощность, динамика, КПД. Эволюция двигателей влечет за собой и некоторые изменения в форме и функциях распредвала: создаются системы, подстраивающие газораспределение под частоту оборотов, устанавливаются валы на впуск и выпуск по отдельности, и, конечно, меняются материалы и способы обработки металлов.
Конструкция распределительного вала:
В большинстве случаев распредвал вытачивается из цельного металлического цилиндра. И только некоторые производители устанавливают накладки с кулачками на ось, делая не цельную, а сборную конструкцию (например: распредвал на Audi Valvelift System (AVS), на котором кулачки перемещаются на оси распредвала). Но пока в большинстве автомобилей используются цельнолитые конструкции распредвалов, изготовленные из чугуна или износостойких слоев стали. Дополнительную твердость готовые валы получают в результате закалки: азотирования, лазерной обработки, отбеливания и т.д.
Основными конструктивными элементами распредвала являются кулачки, которые открывают клапаны напрямую или через толкатели. Опорные элементы (шейки) устанавливаются в подшипники скольжения (вкладыши), на которых распредвал вращается благодаря эффекту масляного клина с минимальным трением.
При вращении вала кулачки в строгой очередности открывают клапаны (как правило, на один клапан – один кулачок, хоть есть и другие варианты конструкции), а закрытие их происходит за счет пружин.
Особое внимание конструкторы уделяют форме и размерам кулачков, ведь именно от их параметров зависит, на какую высоту и на какое время откроются клапаны, а значит, насколько эффективно будет подаваться воздух и отводиться выхлопные газы.
Существует закономерность: чем дольше открыт клапан, тем больше воздуха поступает в камеру сгорания, а значит, можно подать больше топлива. С другой стороны, слишком длительное открытие клапана грозит «встречей» между ним и поршнем. Это противоречие и пытаются всеми силами решить инженеры.
Типы распределительных валов:
«Классический» распределительный вал
Данный распределительный вал приводит в действие впускные и выпускные клапаны
Впускной распределительный вал
Если используются два распределительных вала, то впускной распределительный вал приводит в действие исключительно только впускные клапаны. Для обеспечения максимального наполнения ход кулачка впускного распределительного вала, как правило, больше хода выпускного распределительного вала.
Выпускной распределительный вал
Аналогично впускному распределительному валу выпускной распределительный вал приводит в действие выпускные клапаны. Часто уменьшенный ход кулачка по сравнению с впускным распределительным валом объясняется более высокой разностью давлений на выпуске с целью отвода сгоревших газов.
Комбинированный распределительный вал
3 кулачка для систем впрыска PLD:
-впускной кулачок
-выпускной кулачок
-кулачок для привода насосного узла или насос-форсунок
Так же распределительные валы различаются по расположению в двигателе
Верхнее расположение распределительного вала
У верхних распределительных валов клапаны открываются непосредственно кулачками или через тарельчатые толкатели, коромысла или балансиры.
Нижнее расположение распределительного вала
При нижнем расположении распределительных валов, толкатели и штанги толкателей передают ход распределительного вала на коромысла. Коромысла открывают клапаны, преодолевая усилие пружин клапанов.
1) пружина клапана
2) клапан
3) коромысло клапана
4) штанга толкателя
5) толкатель клапана
6) распределительный вал
