Тюнинг распредвала
Определение:
Распределительный вал — основная деталь газораспределительного механизма (ГРМ), служащего для синхронизации впуска/выпуска и тактов работы двигателя.
В современных автомобильных двигателях, как правило, расположен в верхней части головки блока цилиндров и соединён со шкивом или зубчатой звёздочкой коленвала ремнём или цепью ГРМ соответственно и вращается с вдвое меньшей частотой, чем последний (на 4-тактных двигателях). В прошлом была широко распространена схема с нижним расположение распределительного вала. Составной частью распредвала являются его кулачки, количество которых соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Таким образом, каждому клапану соответствует индивидуальный кулачок, который и открывает клапан, набегая на рычаг толкателя клапана. Когда кулачок «сбегает» с рычага, клапан закрывается под действием мощной возвратной пружины.
Отличие по количеству:
Sohs— один распердвал.
Dohs— два распердвала, количество клапанов в два раза больше, а следовательно увелечение мощности двигателя.
Отличие:
Стандартный распредвал сочетает в себе максимальную мощность, ровность работы двигателя на низких и холостых оборотах и низкий выброс токсичных отработавших газов.
Спортивные распредвалы увеличивают подъем клапанов и время их открытия. Это улучшает наполнение цилиндров на средних и высоких оборотах, где двигатель в результате получает максимальную прибавку по мощности. На низких оборотах из за неизбежного смешивания впускных и выпускных газов работа двигателя становиться менее стабильной.
Максимальная мощность двигателя и форма графика мощности зависят от распредвала больше, чем от остальных элементов двигателя.
Впуск
В идеальном режиме, когда поршень движется вниз в цикле всасывания, впускной клапан открывается, пропуская в цилиндр топливовоздушную смесь, и закрывается после заполнения цилиндра. Учитывая, что фаза и «длительность» работы кулачка являются фиксированными, они будут идеальными лишь при определенной частоте вращения коленвала и, возможно, лишь при единственном положении дроссельной заслонки. Это то, чего многие не понимают. При разных оборотах двигателя клапан будет закрываться либо с опозданием, и тогда смесь, заполнившая цилиндр, начнет выходить обратно, либо раньше времени, до того, как смесь заполнит цилиндр до конца. Поэтому, в реальности, все распредвалы работают в компромиссном режиме. Если мы хотим получить от распредвала выигрыш только в мощности, то это произойдет за счет качества работы на холостых оборотах и крутящего момента в режиме рабочего диапазона.
Начнем с начала. Период, в течение которого впускной клапан открыт, назовем термином «продолжительность». Продолжительность выражается в градусах поворота коленчатого вала. При работе стандартного распредвала клапан начинает открываться при «недовороте» коленвала 5-10 градусов до ВМТ (верхняя мертвая точка). Стандартный распредвал открывает клапан плавно — для уменьшения износа и снижения шума. Далее клапан достигает верхней точки и, наконец, закрывается примерно при 20 градусах после НМТ (нижняя мертвая точка). Этот период времени называют «продолжительностью работы кулачка». Обычно он составляет 200 – 220 градусов поворота коленчатого вала. Многие мотористы первым делом стараются увеличить продолжительность работы кулачка. Как правило, большая продолжительность позволяет двигателю развить большую мощность на повышенных оборотах. У высокопроизводительных распредвалов продолжительность работы кулачков может составлять от 250 до 320 градусов, а на гоночных двигателях — и более. Однако, само по себе это число пока еще ни о чем не говорит. Кулачок, например, может иметь очень пологие траектории подъема и опускания, тогда выигрыш в увеличении общей зоны открытия под клапаном, по сравнению со стандартным кулачком, получится небольшим. В то же время, кулачок с такой же продолжительностью, но с крутыми профилями будет обеспечивать очень быстрое открытие и закрытие, что придаст двигателю совершенно иные характеристики.
Подъем клапана
У стандартного распредвала для легковых машин кулачок поднимает клапан на 9,6 мм, в то время как у спортивных двигателей эта цифра может доходить до 13,2 мм. Цифры, характеризующие высоту открытия клапана, часто производят впечатление — люди инстинктивно полагают, что чрезмерное увеличение высоты подъема дает большую мощность, хотя, это не совсем так. Иногда высоту подъема увеличивают для того, чтобы увеличить время «зависания» клапана в точке максимального подъема. Один из способов получения выигрыша по времени без увеличения продолжительности состоит в поднятии клапана на большую высоту.
С помощью испытательного стенда можно определить, в какой момент поток смеси через систему клапан — седло начинает убывать. После этого момента нет смысла открывать клапан дальше — это не даст выигрыша в мощности. Смысл быстрого открывания клапана, или «ускорения клапана», заключается в том, что само движение клапана используется для создания во впускном коллекторе разрежения — «импульса». Именно благодаря этому процессу мощность двигателя начинает зависеть от конструкции распредвала, так как этот импульс влияет на частоту вращения, что и приводит к увеличению мощности.
Выпуск
Выпускной кулачок должен открывать клапан достаточно рано, чтобы цилиндр успел очиститься от продуктов сгорания. При позднем открытии оставшиеся в цилиндре не сгоревшие газы будут смешиваться с поступающей свежей смесью; раннее открытие может существенно снизить мощность рабочего хода, так как давление, толкающее поршень вниз, будет сбрасываться через выпускной канал. Тоже и при закрытии: если закрыть клапан слишком рано, то отработанные газы не успеют выйти, а если слишком поздно, то входящая порция смеси будет вытолкнута в выхлоп вместе со сгоревшими газами. Такое может происходить потому, что в момент прохода поршня через ВМТ при переходе от такта выпуска к такту впуска впускной и выпускной клапаны открыты одновременно. Это называется «перекрытием клапанов». Этот «перелив» из впускного канала в выпускной может дать двигателю несколько преимуществ. Во-первых, выхлопные газы, выходящие из цилиндра могут быть использованы для создания вакуума — нечто подобное происходит при выдергивании пробки из бутылки. Это будет помогать опускающемуся поршню втягивать в цилиндр свежую смесь. Во-вторых, выхлопную систему можно настроить так, что свежая смесь, переливающаяся в выпускной канал, будут втягиваться обратно в камеру сгорания перед самым закрытием выпускного клапана. Решающим обстоятельством является здесь не продолжительность перекрытия (выражаемая в градусах поворота коленчатого вала), а то, насколько высоко поднимаются клапаны в верхней мертвой точке. При стандартном распредвале высота подъема обоих клапанов в верхней мертвой точке может доходить до 0,76 мм, в то время, как для гоночных автомобилей эта величина достигает 5 мм. В целом, чем больше подъем клапанов при перекрытии, тем при больших оборотах двигатель достигает максимальной мощности, и тем хуже распределение мощности. Здесь уже возникает проблема зазора между клапанами и поршнем. При чрезмерно больших кулачках, дающих высокий подъем клапанов в фазе перекрытия, приходится делать в поршнях специальные углубления — «карманы», чтобы исключить столкновение поршня с клапанами к верхней мертвой точке.
Синхронизация распредвала
Может оказаться, что при одинаковом подъеме обоих клапанов в момент перекрытия модифицированный распредвал не дает максимальной эффективности. С помощью специального регулировочного шкива (его часто называют шкивом Верньера) можно выставить распредвал на «опережение», тогда в верхней мертвой точке впускной клапан будет подниматься больше, чем выпускной. Установка распредвала на «запаздывание» даст нам больший подъем выпускного клапана, чем впускного. Именно соотношение между подъемом двух клапанов в верхней мертвой точке и определяет эффективность работы распредвала. Теоретически, опережение распредвала будет смещать пик мощности вниз по диапазону оборотов, а отставание будет давать противоположный эффект. У некоторых двигателей, например Rover Мini и Ford, наилучшие результаты достигаются с опережающим распредвалом. Степень опережения выражается в градусах поворота коленвала, которое необходимо для полного открытия впускного клапана.
Продолжительность перекрытия в значительной степени определяется углом между выступами «впускного» и «выпускного» кулачков (этот угол называется «центральным углом кулачков»). Для распредвала с одинаковым подъемом клапанов в верхней мертвой точке этот угол составляет 110 градусов. Если вы выставите такой распредвал так, чтобы на 110 градусах он обеспечивал полное открытие впускного клапана, то обнаружите, что в момент перекрытия в верхней мертвой точке оба клапана открыты одинаково. Для обеспечения «опережающей» работы этого распредвала необходимо добиться полного открытия раньше, например, на 105 градусах.
Из вышеизложенного следует, что опережение распредвала можно регулировать, измеряя подъем клапанов в момент перекрытия в верхней мертвой точке. Независимо от того, какой это распредвал и на каком двигателе он стоит, одинаковый подъем клапанов в ВМТ будет иметь место при том угле поворота, на который развернуты друг относительно друга (в результате шлифовки) кулачки распредвала — обычно, 110 градусов. Можно выставить распредвал на опережение, но не следует его доводить до того, чтобы подъем выпускного клапана составлял меньше 66 процентов (2/3) от подъема впускного клапана. Например, если подъем впускного клапана — 3.8 мм, то подъем выпускного клапана — 2.5 мм. Распредвалы и их синхронизация — это очень сложная тема, доверять ее можно только профессионалам.
Нельзя забывать:
Увеличение мощности двигателя, в большинстве своём, уменьшает ресурс двигателя(в том числе и тюнинг распредвала) и уменьшает комфортность езды(перебойная работа двигателя на холостых и малых оборотах, появляются рывки, увеличивается громкость работы двигателя)
Источник
Спортивный распредвал своими руками
Итак, начнем! Во-первых, давайте разберемся что это и зачем) Задача его проста, как дважды два: побольше открыть клапана и, как следствие, максимально «зарядить» двигатель топливно-воздушной смесью. Больше смеси сгорело — больше отдача от дрыгателя)))
Плюс ко всему изменить фазы впуска-выпуска. Остановимся на этом поподробнее. На более высоких оборотах, впускной клапан должен открываться раньше. Поршень- то за доли секунды доходит до н.м.т. а воздух, как известно инертная вещь! Т.е. нужно заранее позаботиться от том, чтобы он попал в цилиндр к н.м.т. поршня и как можно в большем объеме. Поэтому раньше открывая клапан, мы больше заряжаем цилиндр смесью. Эфект тот же, что и с подъемом клапана: больше отдача! Именно этим правилом и пользуюся системы vvt-i, vtec, vanos, и им подобные.
Перекрытие клапанов. Сближая фазы-пуска выпуска, а именно конец выпуска и начало впуска (когда оба клапана приоткрыты) можно добиться подъема оборотов на верхах. Так называемая «продувка», более известная в двухтактных двигателях. Никто не задумывался, кстати, почему двухтактные движки мощнее и оборотистее? Не уходя от темы, об этом в следующий раз)))
Во-вторых, при таких играх с фазами и открытием, необходимо учесть, что клапан может встретиться с поршнем) Чтобы это исключить, советую прочесть вот это. Ежели у вас авто, где при обрыве ремня или цепи НЕ ГНЕТ клапана, то после установки такого распредвала, с этой «опцией» придется попрощаться) Ну, как говорится, красота требует жертв)
Движемся далее. Собственно и сама идея! Существует мне известных два способа переделки. Первый это наварить кулачки и потом как нам нужно их обточить, учитывая высоту кулочка и фазы. Такая переделка мной и моим товарищем проделывалась на ВАЗовском движке 08 серии. Ни повышенный износ, ни какие-либо другие побочные эффекты не наблюдались. Орган отлично прижился у пациента)
Второй способ заключается в том, чтобы сточить часть распредвала под кулачком. Таким образом, мы увеличиваем разницу расстояний от оси распредвала — кончика кулачка и оси распредвала — тыльной стороны кулочка, что и есть величина открытия клапана. Плюсом, сами собой расширяются фазы впуска-выпуска, про куоторые писалось выше. Обтачивая бока кулачков, мы можем потихоньку их сужать, добиваясь нужных нам величин. Минусом такой доработки будет увеличившийся зазор между распредвалом и клапаном (толкателем клапана), что нужно учитывать заранее. Говоря русским языком, нужно будет отрегулировать клапана, и заранее точить так, чтобы потом их можно было отрегулировать, не выходя за физические допуски мотора.
Какой из вышеописаных способов выбрать, решать вам. Главное изначально проанализировать оба способа на конкретном моторе. Плюс расчеты, и т.д. Ну и задать себе главный вопрос: А ОНО ВАМ НАДО?
Желаю удачного тюнинга! Искренне ваш автомеханик Толик!
Источник
Установка и настройка спортивного распредвала своими руками
Вы приняли волевое решение – произвести тюнинг двигателя. Причин у вас для этого может быть предостаточно, и не нужно их объяснять. Значит вам так надо. Значит вас не удовлетворяет конвейерная мощность стандартного автомобиля. А может быть, вы собрались делать капитальный ремонт двигателя, так почему бы, заодно, и не поменять распредвал? Т.е. установка распредвала с целью изменения мощностных характеристик вашего авто – это решение сугубо индивидуальное.
Какой распредвал ставить будем
Это даже и не вопрос. Это, скорее всего констатация того факта, что установка спортивного распредвала – вопрос решённый.
Почему именно установка спортивного распредвала? Народный опыт – он лучше всякой рекламы.
Что даёт стандартному двигателю установка и настройка спортивного распредвала? Приемистость и мощь двигателя. У классики, типа двигатель ВАЗ, существует значительный, по мнению «горячих» водителей, недостаток.
На низкой частоте вращения (до 3000 об/мин), двигатель не «тянет». Это выражается в провалах при нажатии на педаль «газа» в начале движения, дерганье при резком трогании с места и т.д.
Выход, конечно же, найден. Это установка и настройка распредвала спортивного типа на классические двигатели. Благо, фирм, которые выпускают сегодня тюнинговые спортивные распредвалы, достаточно.
Чем отличается спортивный распредвал от штатного
Конструкция спортивного распредвала позволяет оптимизировать подачу смеси в цилиндры за счет ускорения и увеличения высоты подъёма клапанов.
Благодаря тому, что кулачки у тюнингового распредвала имеют более плавный профиль, обеспечивается стабильный и более надёжный ход газораспределения в ГРМ.
Не менее значительным плюсом спортивного распредвала является то, что на малых оборотах они устраняют (вернее, отодвигают) границу детонации, и мы не услышим характерного звонкого «стука пальцев».
Естественно, для чёткой работы двигателя с тюнинговым распредвалом, необходима грамотная установка и настройка распредвала.
На чём основана настройка распредвала
В первую очередь, при выборе распредвала, вы должны понимать для чего, вернее, для каких условий эксплуатации вы производите установку спортивного распредвала.
- для движения по городу специалисты рекомендуют низовой распредвал. И не обязательно, что его нужно устанавливать лишь для каких-либо «рывков» со светофора. Такой тип распредвала очень пригодится владельцам классики со спокойной манерой вождения. Просто установка низового распредвала улучшает параметры двигателя.
- Наиболее актуальным является установка и настройка распредвала режима «город – трасса». И вновь этот тип распредвала применим для широкого круга автолюбителей.
- ну, и последний тип «магистраль» (трасса). Очень подходит именно для «горячих» наездников.
При выборе и настройке распредвала, нужно всегда помнить, что «всё сразу» не бывает. Если вы отдаете предпочтение какому-либо типу распредвала, то должны знать, что придётся жертвовать другими характеристиками, в пользу выбранной вами.
Например, низовой распредвал, конечно же будет в проигрыше в зоне высоких оборотов, и наоборот. Поэтому хорошо подумайте, что вы хотите от своего двигателя, и для чего вам вообще установка спортивного тюнингового распредвала.
Для того, чтобы свести к минимуму настройку распредвала своими руками, рекомендуется приобретать распредвалы от производителей, опираясь на подробное описание их характеристик.
Каждый из типов распредвалов рассчитан на свой крутящий момент и высоту подъёма клапанов, о чём в аннотациях к изделиям и пишется. Вам остаётся лишь внимательно их изучить.
Если, например, в аннотации к выбранному вами изделию, написано, что установка и настройка распредвала требует настройки ЭБУ, то не забудьте это сделать. Только тогда спортивный распредвал покажет все свои возможности и сможет доставить вам истинное наслаждение от динамики движения.
Успехов вам в установке распредвала, но и не забывайте о безопасности движения.
Источник