tel +86-0576-8727 7300
email info@camshaft.cc
Качество Производительность Надёжность

Понимание распределительных валов

Содержание статьи

С научной точки зрения всё сводится к площади под кривой. Подобно тому вычислению, которое вы предпочли бы не проходить (или обошли стороной), распределительный вал вашего двигателя во многом основан на тех же математических правилах. Чтобы в двигатель поступало больше воздуха, распределительный вал проектируется с профилем (или кривой), обеспечивающим клапану заданную величину подъёма.

Поэтому в этой статье мы серьёзно займёмся теорией и углубимся в основы распределительного вала. Чем лучше мы поймём, как каждый из этих параметров влияет на двигатель, тем лучше подготовимся к выбору оптимального распределительного вала. Так что приготовьтесь: сейчас начнётся «язык кулачков».

Подъём

принцип работы распределительного вала

Одна из важнейших задач распределительного вала — преобразование его вращательного движения в линейное перемещение, или подъём. В типичном Chevy V-8 это обеспечивается 16 кулачками (по одному впускному и выпускному), каждый из которых имеет эксцентричную форму и позволяет соответствующему толкателю подниматься и опускаться относительно базовой окружности. Точное (математическое) расстояние, на которое каждый кулачок поднимает толкатель, называется подъёмом кулачка. В каталогах распределительных валов обычно указывается подъём клапана, или полный подъём, который получают умножением подъёма кулачка на передаточное число коромысла. У большинства двигателей small-block стандартное передаточное число коромысла равно 1.5:1; так, при теоретическом подъёме кулачка 0.370 дюйма и передаточном числе 1.5 получаем подъём клапана 0.555 дюйма (0.370 x 1.5 = 0.555).

Заменив стандартное коромысло на коромысло с большим передаточным числом, можно увеличить подъём клапана и немного длительность фазы. Если взять распределительный вал с подъёмом кулачка 0.370 дюйма и сочетать его с коромыслом 1.7:1, получим полный подъём 0.629 дюйма. Хотя оба этих примера полного подъёма близки к верхней границы для очень форсированного Chevy small-block с валом под плоский толкатель, математическая теория одинакова для всех двигателей.

Длительность

Длительность фазы распределительного вала

Длительность фазы распределительного вала — это угол поворота коленчатого вала в течение которого кулачок выводит толкатель из базовой окружности. Её измеряют в градусах коленчатого вала, чтобы упростить установку (проверку) фаз и убедиться в правильном положении вала в двигателе. Определить точный момент, когда кулачок начинает поднимать толкатель из базовой окружности, бывает непросто, поэтому большинство производителей используют стандартизированную контрольную точку по подъёму. Таким образом, отрасль приняла единую контрольную точку длительности при подъёме 0.050 дюйма. Например, вал Howards Cams Max Torque small-block с плоским гидравлическим толкателем (PN 112021) для Chevy имеет длительность 222/232 градуса на впуске и выпуске соответственно при подъёме кулачка 0.050 дюйма, в то время как заявленная длительность составляет 288/302 градуса.

В целом большая длительность полезна на высоких оборотах, но обычно невыгодна на низких. Дело в том, что дополнительное время, в течение которого клапаны открыты на высоких оборотах, даёт воздушному потоку больше времени на вход в цилиндр или выход из него. На низких же оборотах большая длительность держит клапаны открытыми слишком долго по отношению к положению поршня в цилиндре, и давление насоса теряется.

Также важно сказать о моментах открытия и закрытия клапанов. Впускной клапан (IO) обычно открывается до верхней мёртвой точки (BTDC) и закрывается (IC) после нижней мёртвой точки (ABDC). Выпускной клапан (EO) открывается до нижней мёртвой точки (BBDC) и закрывается (EC) после верхней мёртвой точки (ATDC). Эти моменты можно проверить, установив вал по меткам в двигателе, или просто сверившись с данными на карте вала, которая поставляется с каждым новым распределительным валом.

Следовательно, эти значения можно проверить, когда вал установлен и выставлен по меткам. Если вы не уверены в длительности своего вала, но определили моменты закрытия впускного и выпускного клапанов, можно вычислить длительность, прибавив значения моментов открытия и закрытия к 180 градусам. Например, если момент открытия впускного клапана равен 2 градусам при подъёме 0.050 дюйма, а закрытия впуска — 40 градусам, просто прибавляем обе величины к 180 (2 + 40 + 180 + 222) и получаем 222 градуса длительности при подъёме 0.050 дюйма. То же самое справедливо и для выпускной стороны.

длительность фазы распределительного вала

Толкатели

Толкатели распределительного вала, называемые также коромыслами толкателя, выпускаются в вариантах: плоский гидравлический, плоский механический, роликовый гидравлический и роликовый механический. Плоский гидравлический толкатель применяется чаще всего, прежде всего благодаря бесшумной работе и совместимости практически со всеми профилями кулачков — от штатной эксплуатации до очень форсированных режимов примерно до 6 500 об/мин. После правильной регулировки хороший гидравлический толкатель, как правило, остаётся отрегулированным благодаря расположённому в нём управляемому клапаном плунжеру, который поддерживает предварительный натяг за счёт давления масла двигателя.

Механические (или жёсткие) толкатели обычно применяются в режимах с очень высокими оборотами, как правило до 8 000 об/мин и выше. Хотя жёсткий толкатель имеет масляный канал, он всё равно остаётся механическим. Чтобы компенсировать тепловое расширение, возникающее при изменениях температуры двигателя, механические толкатели поддерживают определённый тепловой зазор клапана у коромысла и требуют периодической регулировки клапанов.

Роликовые толкатели используют небольшой ролик в нижней части толкателя, что позволяет работать с весьма «агрессивным» профилем кулачка: при заданной длительности обеспечивается больший подъём и меньшее трение. Роликовые распределительные валы выпускаются в гидравлическом и механическом исполнении в множестве форсированных профилей и обычно обходятся в установке дороже, чем варианты с плоским толкателем.

Толкатели

Одно- и двухпрофильные распределительные валы

типы приводов распределительного вала

Если вы когда-нибудь смотрели карту вала (она поставляется с каждым новым распределительным валом), то замечали, что одни валы имеют одинаковые характеристики для впуска и выпуска (однопрофильные), а другие различаются (двухпрофильные). Двухпрофильный вал обычно обеспечивает большую длительность на выпуске, чтобы улучшить поток через выпускной канал головки блока, который в противном случае был бы ограниченным.

Осевой центр впуска

метки газораспределения распределительного вала

Параметр осевого центра вала используется для определения положения кулачков как на самом валу, так и при его установке в двигатель. Большинство производителей указывают величину осевого центра впуска — это положение осевой линии впускного кулачка (в градусах коленчатого вала) относительно верхней мёртвой точки первого поршня.

Это можно изменить, переустановив вал по меткам после его установки в двигатель. Смещение распределительного вала от установленного положения влияет на все четыре момента открытия и закрытия; как правило, наиболее важен момент закрытия впуска. Так, при опережении вала впускной клапан закрывается раньше. Хотя это повышает крутящий момент на низких оборотах, оно снижает мощность в верхнем диапазоне.

Угол развала кулачков

угол развала кулачков

Угол развала кулачков (LSA) — это расстояние, или угловое разделение, между осевыми линиями впускного и выпускного кулачков. Эта величина выражается в градусах распределительного вала, а не коленчатого вала. Это важный параметр, поскольку он определяет величину перекрытия впуска и выпуска. Угол развала кулачков (в отличие от осевого центра впуска) может быть определён только после шлифовки вала.

Заключение

Выбор оптимального распределительного вала зависит от множества критериев. Если вы используете автомобиль для повседневных поездок, вам стоит рассмотреть вал с меньшей длительностью и относительным подъёмом. Компания NewCams окажет всестороннюю помощь в подборе наилучшего вала в зависимости от стиля вождения или характера соревнований, которые вы проводите. Если вы ищете что-то более радикальное, помните о необходимости согласовать остальные узлы двигателя и автомобиля с выбранным валом. Тип трансмиссии, масса автомобиля, скорость срабатывания гидротрансформатора, степень сжатия, головки блока и многое другое — это только начало списка. В данном разделе мы рассмотрели лишь основы распределительных валов. Если вы хотите узнать больше, посетите сайты производителей валов (www.camshaft.cc). На них содержится огромный постоянно развивающийся объём знаний о распределительных валах, а технические разделы этих сайтов переполнены информацией. Поначалу основы распределительных валов могут даваться нелегко, но, изучив материал, вы обнаружите, что многому научились. Полученные знания, безусловно, помогут вам выбрать наилучший вал для вашего конкретного двигателя.

НАВЕРХ