§ 4. Розподільний вал

Розподільний вал призначений для керування клапанами за допомогою кулачків, які розташовані на ньому. У ДВЗ з примусовим запалюванням він може також використовуватися для привода розподільника запалювання, масляного та паливного насосів.

Розподільний вал складається з наступних елементів (рис. 30):

• кулачки 1, які завдяки ретельно спроектованому профілю плавно через деталі передачі відкривають та закривають клапани;

• опорні шийки 2 підшипників ковзання. Кількість опорних шийок, у більшості випадків, дорівнює кількості корінних підшипників колінчастого вала;

• фазний датчик положення розподільного вала (датчик Холла) 3 установлюється на більшості сучасних ДВЗ;

• шестерня привода масляного насоса та розподільника запалювання 4 установлюється при нижньому розташуванні вала;

• ексцентрик привода бензонасоса встановлюється на карбюраторних ДВЗ;

• носок 5 та хвостовик 6 призначені для закріплення деталей привода вала.

Рис. 30. Розподільний вал

При конструкції з двома валами на ряд циліндрів найчастіше один вал керує впускними клапанами, другий — випускними, але зустрічаються й змішані схеми (Nissan ZD). При цьому наявність двох валів не завжди означає багатоклапанну конструкцію — клапанів може бути два на циліндр. Так само і три або чотири клапани можуть приводитися лише одним розподільним валом.

Розподільні вали виготовляють із мало- або середньовуглецевих сталей ковкою у штампах з наступною механічною обробкою шийок і кулачків. Шийки та кулачки додатково оброблюють: цементацією (для маловуглецевих сталей), закалюванням токами високої частоти (для середньовуглецевих сталей). Двигуни закордонних ДВЗ часто виготовляють з високоміцного чавуна, який легований хромом, нікелем та молібденом.

Підшипниками розподільного вала при нижньому його розташуванні служать нерознімні біметалічні, алюмінієві або металокерамічні втулки, що запресовані у картер чи блок циліндрів. При верхньому розташуванні використовують рознімні підшипники, які звичайно виконані безпосередньо у тілі опорних стійок у головці циліндрів, якщо вони виконані з алюмінієвого сплаву та рознімні (з кришками). У чавунні стійки (іноді і у алюмінієві — деякі ДВЗ Ford, Mazda, Volkswagen) встановлюють вкладиші. Також достатньо розповсюджені конструкції тунельного типу — з нерознімними опорами. У цьому випадку радіус опор повинен бути більше радіуса вершин кулачків. Існують конструкції, у яких опори вала виконані окремо від головки і встановлюються на неї разом з валом (Mercedes-Benz, Nissan). Опори можуть бути зв’язані між собою у окремий корпус підшипників тунельного типу (Mercedes-Benz, Opel) або зі знімними кришками (Toyota), який кріпиться до головки.

Осьова фіксація розподільного вала обмежуються декількома способами, які показані на рис. 31.

Рис. 31. Способи осьової фіксації розподільного вала: а — фланцем на валу і упором у кришку; б — фланцем на валу і підпружиненим упором у кришку; в — скобою, що установлена у виточку вала; г — скобою і фланцем на валу; д — кришкою опори і фланцем; е — торцем зірочки і фланцем; ж — кришкою та двома буртиками вала; з — двома фланцями; 1 — головка блоку (блок); 2 — передня кришка опори; 3 — розподільний вал; 4 — зірочка (шків); 5 — кришка підшипника опори; 6 — скоба

Рис.32. Кулачки серійного (а) і гоночного (б) ДВЗ

До кожної опори підводиться масло — через отвори у опорах підшипників або (рідше) через отвір у одній опорі (тоді інші підшипники змащуються через полий розподільний вал і канали до підшипників у ньому).

Форма кулачків (рис. 32) визначає закон і тривалість підйому клапанів. Існують несиметричні кулачки, які забезпечують невідривання штовхача від клапана при великих прискореннях. Кути їхнього розташування залежать: для однойменних кулачків — від числа циліндрів і чергування робочих ходів у різних циліндрах, для різнойменних — від фаз газорозподілу.

Кулачки можуть мати конусну або підрізану форму для забезпечення провертання штовхача, або розташовуватися несиметрично відносно осі штовхача (рис. 33).

а	б	в
Рис. 33. Забезпечення рівномірного зносу штовхача шляхом його обертання: а — зміщенням осі штовхача відносно осі клапана; б — підрізом тильної сторони кулачка; в – конусністю кулачка.

Змащення кулачків здійснюється:

• торканням вершиною кулачка масляної ванни у головці циліндрів (рис. 34, а);

• подачею масла із отворів спеціального колектора (ним може бути вісь коромисел при її наявності) (рис. 34, б);

• через канали у розподільному валу (рис. 34, в);

• стіканням масла зі штовхача, якщо він розташований вище за клапан.

а	б	в
Рис. 34. Способи змащення кулачків.

Способи кріплення коліс привода зображено на рис. 35.

Рис. 35. Кріплення коліс привода на розподільному валу: а — болтом та шпонкою; б — болтом та штифтом; в — болтами по фланцю; г — болтом та конусною поверхнею; д — центральним та установочним болтами; 1 — болт; 2 — шпонка; 3 — штифт; 4 — установочний болт