Автомобіль / Силова установка / Двигун внутрішнього згоряння / Механічна частина двигуна / Газорозподільний механізм / Розподільний вал

Розподільний вал

Розподільний вал - це вал газорозподільного механізму з профільованими кулачками, які у визначеній послідовності відкривають впускні та випускні клапани. У чотиритактному двигуні він зазвичай обертається вдвічі повільніше за колінчастий вал і підтримує точне механічне співвідношення між положенням поршнів та роботою клапанів.

Зразок правильного англійського перекладу: розподільний вал - Camshaft; впускний розподільний вал - Intake Camshaft; випускний розподільний вал - Exhaust Camshaft; кулачок - Cam Lobe; опорна шийка - Camshaft Journal; базове коло кулачка - Cam Base Circle; підйом кулачка - Cam Lift; осьовий упор - Thrust Surface; сигнальний диск - Camshaft Trigger Wheel.

Розподільний вал потрібно відрізняти від регулювача розподільного валу. Вал безпосередньо керує клапанами, а фазорегулятор змінює його кутове положення відносно привода ГРМ. Також це не шестерня розподільного валу, яка передає обертання від ременя або ланцюга.

Залежно від конструкції кулачки діють на клапани через штовхачі, коромисла, роликові важелі, гідрокомпенсатори або регулювальні шайби. Стан цих деталей безпосередньо впливає на навантаження та зношування поверхні кулачків.

Для ремонту можуть бути потрібні розподільні вали, ланцюги ГРМ, комплекти ременя ГРМ, моторна олива, масляний фільтр та спеціальний вимірювальний і монтажний інструмент.

Головний принцип: зношений кулачок не можна діагностувати лише за цоканням, а помилку фаз - лише за кодом сканера. Потрібно перевірити профіль валу, клапанні зазори, штовхачі або коромисла, тиск оливи, опори валу, привод ГРМ, фазорегулятор і сигнали датчиків.

Не запускайте двигун при сильному металевому стукоті, заклинюванні валу або підозрі на порушення механічних фаз.
Не переставляйте кришки опор розподільного валу між позиціями - у багатьох головках вони оброблені разом із головкою блока.
Не затягуйте кришки опор у довільній послідовності - нерівномірне навантаження може зламати вал.
Не обертайте колінчастий і розподільні вали окремо без перевірки можливого контакту клапанів із поршнями.
Не шліфуйте кулачки або шийки вручну наждачним папером як спосіб ремонту.
Не встановлюйте новий вал зі зношеними штовхачами, коромислами або заблокованими масляними каналами.
Не наносіть герметик на опорні шийки та отвори подавання моторної оливи.
Не використовуйте універсальні зазори, моменти затягування або допустиме биття - значення беруть із документації двигуна.
Не запускайте новий або сухий вал без монтажного мастила та підготовки системи змащування.
Не продовжуйте експлуатацію, якщо в оливі знайдено металеву стружку від кулачків або опор.

Призначення розподільного валу

Профіль кожного кулачка визначає момент початку відкривання клапана, швидкість його переміщення, максимальний підйом і момент закривання. Сукупність цих параметрів формує фази газорозподілу.

Розподільний вал виконує такі функції:

відкриває впускні та випускні клапани;
задає послідовність роботи циліндрів;
визначає тривалість відкривання клапанів;
формує підйом клапанів;
працює разом із системою зміни фаз VVT;
може приводити паливний насос високого тиску;
може приводити вакуумний насос або розподільник запалювання;
може містити сигнальний елемент датчика положення;
передає навантаження клапанних пружин на опори головки блока.

Розташування валу

Вал у блоці циліндрів

У двигунах типу OHV розподільний вал розташований у блоці. Кулачки діють на штовхачі, штанги та коромисла, які відкривають клапани в головці блока.

Вал у головці блока

У двигунах OHC вал установлений над клапанами. Він може діяти через коромисла або безпосередньо через штовхачі.

Два вали в головці

Система DOHC зазвичай має окремий впускний і випускний вал. Така конструкція дозволяє незалежно компонувати кулачки й застосовувати окремі фазорегулятори.

Основні конструкції

Суцільний литий вал. Виготовляється як одна деталь із чавуну або сталі.
Кований сталевий вал. Використовується при високих навантаженнях і потребує термічної обробки робочих поверхонь.
Складений вал. Кулачки, кільця та приводні елементи закріплені на порожнистій трубі.
Порожнистий вал. Має меншу масу й може містити внутрішні масляні канали.
Вал із фазорегулятором. Працює з гідравлічною або електромеханічною системою зміни фаз.
Вал системи змінного підйому. Може мати додаткові профілі кулачків або механізми перемикання.

Основні елементи

впускні та випускні кулачки;
опорні шийки;
осьові упорні поверхні;
посадка шестерні або фазорегулятора;
шпонковий паз або фрикційна посадка;
різьбовий отвір центрального болта;
канали подавання моторної оливи;
ексцентрик паливного чи вакуумного насоса;
сигнальний диск датчика положення;
торцеві заглушки порожнистого валу.

Профіль кулачка

Кулачок має базове коло, перехідні ділянки, робочу вершину та зони прискорення і сповільнення клапана. Навіть невелика зміна профілю впливає на фактичний підйом і тривалість відкривання.

Під час зношування можуть змінюватися:

висота кулачка;
радіус вершини;
ширина контактної доріжки;
симетрія профілю;
шорсткість поверхні;
положення початку та завершення підйому.

Як змащується розподільний вал

Моторна олива надходить до шийок через канали головки блока або самого валу. Кулачки можуть змащуватися розбризкуванням, каналами в коромислах, отворами в опорах або окремою масляною рампою.

На змащування впливають:

рівень моторної оливи;
в'язкість і допуск;
тиск масляного насоса;
стан масляного фільтра;
прохідність каналів;
зазор у шийках та опорах;
зношування головки блока;
забруднення герметиком або шламом;
швидкість створення тиску після запуску.

Типові несправності

зношування вершин кулачків;
викришування або відшарування загартованого шару;
задири на кулачках;
подряпини та задири на опорних шийках;
зношування втулок або опор головки блока;
збільшений радіальний зазор;
збільшений осьовий зазор;
вигин або биття валу;
тріщина або повний злам;
пошкодження посадки шестерні;
пошкодження шпонкового паза;
ослаблення складених кулачків;
деформація сигнального диска;
закупорення внутрішнього масляного каналу;
зношування ексцентрика насоса.

Причини пошкодження

низький рівень або тиск моторної оливи;
невідповідна в'язкість чи специфікація оливи;
тривалі інтервали обслуговування;
масляний шлам і заблоковані канали;
потрапляння абразивних частинок;
несправний штовхач, гідрокомпенсатор або ролик коромисла;
неправильний клапанний зазор;
надмірно жорсткі або пошкоджені клапанні пружини;
перегрів двигуна;
перекіс кришок опор;
неправильна послідовність затягування;
порушення механічних фаз;
заклинювання клапана в напрямній;
контакт клапана з поршнем;
помилки попереднього ремонту.

Ознаки несправності

цокання або стукіт у верхній частині двигуна;
шум, що змінюється разом з обертами;
зниження потужності;
нестабільний холостий хід;
пропуски згоряння в окремому циліндрі;
низька компресія через недостатній підйом клапана;
ускладнений запуск;
помилки положення або кореляції валів;
помилки системи VVT;
металевий пил у моторній оливі;
частинки металу в масляному фільтрі;
погіршення вакууму гальмівного підсилювача при зношуванні привода насоса;
зниження тиску пального при пошкодженні кулачка привода насоса високого тиску;
раптова зупинка двигуна при зламі валу.

Цокання не доводить зношування кулачка. Подібний звук можуть створювати неправильні клапанні зазори, гідрокомпенсатори, коромисла, форсунки, ланцюг ГРМ, вакуумний насос або паливний насос високого тиску.

Зношування кулачків

Робоча поверхня кулачка має рівномірно контактувати зі штовхачем або роликом. При порушенні масляної плівки поверхні починають працювати з граничним тертям.

Ознаки:

матова або шорстка вершина;
поздовжні риски;
локальні задири;
викришування загартованого шару;
зменшення висоти профілю;
нерівномірна контактна доріжка;
металевий пил навколо кулачка;
пошкодження відповідного штовхача або ролика.

Зношування шийок та опор

Опорні шийки працюють у кришках головки блока, окремих підшипниках або втулках розподільного валу. Нестача оливи спричиняє задири й збільшення зазору.

Наслідки:

падіння тиску оливи у верхній частині двигуна;
нестабільна робота фазорегулятора;
радіальний стукіт;
зміна положення валу відносно штовхачів;
прискорене зношування сальника;
пошкодження головки блока;
заклинювання валу.

Вигин і злам валу

Розподільний вал може деформуватися або зламатися при нерівномірному затягуванні опор, заклинюванні клапана, контакті клапанів із поршнями, перескоку ГРМ або неправильному демонтажі.

Особливо небезпечне зняття кришок опор без поступового послаблення. Клапанні пружини навантажують окремі кулачки, тому вал може залишатися вигнутим між опорами.

Початкова діагностика

Уточнити умови появи шуму, втрати потужності або помилки.
Перевірити рівень і стан моторної оливи.
Зчитати коди та поточні параметри положення валів.
Виконати діагностику шумів двигуна.
Перевірити тиск моторної оливи.
Оцінити механічні фази ГРМ.
Зняти кришку коромисел для візуального огляду.
Перевірити клапанні зазори.
Оцінити підйом кожного клапана або кулачка.
Оглянути штовхачі, коромисла й ролики.
Перевірити масляний фільтр на металеві частинки.

Візуальний огляд без зняття валу

Після демонтажу кришки коромисел оглядають усі доступні кулачки при повільному ручному прокручуванні двигуна.

Перевіряють:

гладкість робочих поверхонь;
відсутність задирів і раковин;
симетрію контактної доріжки;
стан роликів коромисел;
відсутність металевого пилу;
подавання оливи до опор і кулачків;
стан кришок опор;
правильність положення сигнального диска;
сліди контакту з головкою або кришкою.

Вимірювання підйому

Фактичний підйом можна перевіряти індикатором, установленим на штовхач, коромисло або клапанний механізм. Порівнюють роботу однакових кулачків і заводські дані.

Знижений підйом може бути наслідком:

зношування вершини кулачка;
деформації штовхача;
зношування ролика коромисла;
неправильного клапанного зазору;
несправності системи змінного підйому;
неправильного встановлення вимірювального інструмента.

Перевірка демонтованого валу

Після зняття вал очищають і перевіряють:

висоту та профіль кожного кулачка;
діаметр опорних шийок у кількох напрямках;
овальність і конусність шийок;
биття валу на контрольних опорах;
стан осьових упорів;
стан посадки шестерні або фазорегулятора;
шпонковий паз або фрикційну поверхню;
різьбу центрального болта;
масляні канали;
сигнальний диск;
тріщини методом, придатним для матеріалу валу.

Граничні розміри, допустиме биття, зазор у підшипниках і осьовий люфт беруть лише із сервісної документації конкретного двигуна.

Перевірка зазору в опорах

Радіальний зазор визначають вимірюванням шийок і отворів опор або передбаченим контрольним матеріалом. Враховують, що кришки опор часто мають визначений напрям і номер.

При збільшеному зазорі недостатньо замінити тільки вал. Потрібно оцінити:

головку блока циліндрів;
кришки опор;
окремі підшипники або втулки;
тиск моторної оливи;
стан інших шийок;
прохідність масляних каналів.

Перевірка осьового зазору

Осьове переміщення обмежується упорною поверхнею, окремою пластиною або конструкцією кришки опори. Надмірний зазор може зміщувати сигнальний диск, фазорегулятор і робочу кромку сальника.

Перевірка клапанного механізму

Зношений штовхач або ролик може швидко пошкодити новий вал. Разом із валом перевіряють:

штовхачі;
ролики коромисел;
осі коромисел;
гідрокомпенсатори;
регулювальні шайби;
стрижні та торці клапанів;
клапанні пружини;
напрямні клапанів;
масляні канали головки блока.

Перевірка механічних фаз

Помилки положення розподільного валу можуть бути спричинені не валом, а приводом ГРМ. Виконують перевірку фаз газорозподілу.

Перевіряють:

положення колінчастого валу;
базове положення розподільних валів;
стан ременя або ланцюга;
натягувачі та напрямні;
шестерні й фазорегулятори;
шпонки та фрикційні посадки;
сигнальні диски датчиків;
відповідність заданого й фактичного кута.

Коли вал замінюють

кулачок утратив допустимий профіль або підйом;
загартований шар викришився;
на кулачках є глибокі задири;
шийки мають недопустиме зношування;
вал зігнутий або має надмірне биття;
є тріщина чи злам;
пошкоджена посадка шестерні або фазорегулятора;
деформований сигнальний диск, який не замінюється окремо;
ослабли складені кулачки;
зношений ексцентрик привода насоса;
відновлення не передбачене виробником.

Чи можна відновити розподільний вал

Можливість шліфування, наплавлення або повторного загартування залежить від матеріалу, конструкції та ремонтної технології. Таке відновлення потребує точного відтворення профілю, твердості й співвісності.

Ручне полірування не відновлює:

втрачену висоту кулачка;
пошкоджений загартований шар;
овальність шийки;
вигин валу;
тріщину;
зношену посадку шестерні.

Підбір розподільного валу

Під час підбору перевіряють:

VIN автомобіля;
код і номер двигуна;
дату виробництва;
впускний або випускний вал;
лівий або правий ряд циліндрів;
кількість і розташування кулачків;
тип штовхачів або коромисел;
наявність системи змінного підйому;
посадку фазорегулятора або шестерні;
форму сигнального диска;
ексцентрик привода паливного чи вакуумного насоса;
діаметри та кількість опорних шийок;
OE-номер і технічну ревізію.

Зовні подібні вали можуть мати інший профіль кулачків, базові фази, сигнальний диск або привод насоса. Помилка підбору здатна змінити роботу двигуна навіть при правильному монтажі.

Що замінюють або перевіряють одночасно

комплект розподільного валу;
штовхачі або коромисла;
гідрокомпенсатори;
втулки розподільного валу;
сальник валу розподільного;
регулювач розподільного валу;
шестерню розподільного валу;
ремінь або ланцюг ГРМ;
натягувачі й напрямні;
прокладку кришки коромисел;
моторну оливу та масляний фільтр.

Підготовка до заміни

Вивчити сервісну процедуру конкретного двигуна.
Зчитати помилки й зберегти фактичні кути валів.
Установити двигун у контрольне положення.
Зафіксувати колінчастий і розподільні вали.
Зняти кришку коромисел.
Розвантажити ремінь або ланцюг ГРМ.
Позначити кришки опор і напрям їх установлення.
Підготувати нові прокладки, сальники й одноразове кріплення.
Очистити робочу зону від пилу.
Підготувати монтажне мастило й динамометричний інструмент.

Демонтаж валу

Зняти фазорегулятор або шестерню за заводською процедурою.
Послаблювати кришки опор поступово й у визначеній послідовності.
Ураховувати навантаження клапанних пружин.
Не переставляти кришки між позиціями.
Не підважувати вал по робочих поверхнях.
Зняти вал без ударів по торцю.
Розкласти штовхачі або коромисла за їхніми позиціями.
Закрити масляні канали від забруднення.
Оглянути опори головки блока.
Знайти першопричину пошкодження старого валу.

Установлення нового валу

Звірити нову деталь зі старим валом і OE-номером.
Очистити масляні канали та опорні поверхні.
Змастити шийки й кулачки монтажним мастилом або матеріалом, указаним виробником.
Установити штовхачі, коромисла та інші деталі на правильні позиції.
Покласти вал у базове монтажне положення.
Установити кришки опор за номерами й напрямом.
Підтягувати кріплення поступово в установленій послідовності.
Застосувати заводські моменти та кути затягування.
Перевірити вільне обертання валу у дозволеному положенні.
Установити сальник, шестерню або фазорегулятор.
Відновити привод ГРМ і механічні фази.
Виконати перевірку зазорів клапанів.

Особливості кришок опор

У багатьох алюмінієвих головках отвори опор розточуються після встановлення кришок. Тому кришка має конкретну позицію, напрям і не завжди постачається окремо.

При пошкодженні кришки або опори можуть бути потрібні:

ремонт головки блока спеціалізованою майстернею;
відновлення співвісності опор;
встановлення ремонтних втулок;
заміна головки блока в зборі.

Перший запуск

Перед запуском потрібно забезпечити надходження оливи до опор і кулачків. Для окремих двигунів передбачене попереднє створення тиску без запуску.

перевірити рівень моторної оливи;
установити справний масляний фільтр;
під'єднати клапани VVT і датчики;
перевірити ручне прокручування двигуна;
переконатися у правильності фаз;
контролювати тиск оливи після запуску;
контролювати сторонній шум;
зупинити двигун при відсутності змащування або сильному стукоті.

Для деяких плоских штовхачів новий вал потребує спеціальної процедури припрацювання. Її виконують лише за вимогами виробника валу та двигуна.

Перевірка після ремонту

тиск моторної оливи створюється без небезпечної затримки;
кулачки та опори отримують оливу;
немає металевого стукоту;
клапанні зазори відповідають документації;
механічні фази правильні;
заданий і фактичний кути валу узгоджуються;
двигун стабільно працює на холостому ходу;
немає пропусків згоряння;
відновилася потужність;
немає витоку через сальник або кришку коромисел;
у моторній оливі не з'являється новий металевий пил;
після дорожньої перевірки не повертаються помилки фаз.

Практичні випадки

Новий вал швидко отримав задири

Під час попереднього пошкодження металеві частинки залишилися в масляних каналах головки блока. Новий вал установили без повного очищення системи.

Зношувався лише один кулачок

Ролик відповідного коромисла заклинив і ковзав по поверхні кулачка. Заміна тільки валу не усунула б причину.

Після заміни залишилося цокання

Клапанний зазор не відрегулювали після встановлення нового валу. Один клапан мав надмірний зазор, хоча профіль кулачка був справним.

Двигун утратив потужність без помилок

Вершини кількох кулачків були поступово зношені. Фази привода залишалися правильними, але клапани не отримували повного підйому.

Вал заклинив після ремонту головки

Кришки опор переплутали місцями. Співвісність отворів порушилася, і вал не міг вільно обертатися.

Новий сальник знову почав протікати

Радіальний зазор у передній опорі валу був надмірним. Вал переміщувався відносно робочої кромки сальника.

Помилка датчика залишилася після його заміни

Сигнальний диск на розподільному валу був зміщений після неправильного затягування шестерні.

Вал зламався під час демонтажу

Усі кришки опор послабили нерівномірно з одного боку. Зусилля клапанних пружин вигнуло вал між затиснутими опорами.

Типові помилки

замінювати вал лише через сторонній звук без вимірювань;
не перевіряти тиск і подавання моторної оливи;
не очищати канали після руйнування старого валу;
залишати старі пошкоджені штовхачі або коромисла;
плутати впускний і випускний вал;
не звіряти сигнальний диск і привод насоса;
переставляти кришки опор;
не враховувати напрям установлення кришок;
послаблювати або затягувати кришки нерівномірно;
не використовувати монтажне мастило;
наносити герметик на масляні канали;
не перевіряти клапанні зазори;
не перевіряти механічні фази;
використовувати старий одноразовий болт шестерні;
обертати двигун стартером до ручної перевірки;
не перевіряти вільне обертання валу;
не контролювати тиск оливи після запуску;
не досліджувати масляний фільтр на стружку;
ігнорувати зношування опор головки блока;
не перевіряти результат під навантаженням.

Товарні групи TESMA

Розподільні вали
Комплекти розподільного валу
Штовхачі та коромисла клапанів
Гідрокомпенсатори
Сальники розподільного валу
Регулювачі фаз газорозподілу
Ланцюги ГРМ
Комплекти ременя ГРМ
Моторна олива
Масляні фільтри
Інструмент

Розподільний вал підбирають за VIN, кодом двигуна, OE-номером, впускним або випускним положенням, рядом циліндрів, профілем кулачків, конструкцією опор, фазорегулятором, сигнальним диском і типом привода додаткових насосів.

Часті питання

Для чого потрібен розподільний вал?

Він керує відкриванням і закриванням клапанів та формує фази газорозподілу.

Чому зношуються кулачки?

Основні причини - недостатнє змащування, забруднена олива, несправні штовхачі або ролики, неправильні зазори та пошкоджений загартований шар.

Чи можна визначити зношування за звуком?

Лише попередньо. Потрібні огляд, вимірювання профілю, перевірка підйому, клапанного механізму й тиску оливи.

Чи може вал спричинити пропуски згоряння?

Так. Зношений кулачок може недостатньо відкривати клапан, через що циліндр отримує неправильне наповнення або очищення.

Чому падає потужність без кодів помилок?

Поступове зношування профілю кулачків не завжди одразу фіксується системою керування, але зменшує фактичний підйом клапанів.

Чи можна замінити тільки розподільний вал?

Лише після перевірки штовхачів, коромисел, опор, масляних каналів, привода ГРМ і причини початкового пошкодження.

Чи потрібно міняти сальник?

При знятому валу сальник перевіряють і зазвичай замінюють, якщо він має значний пробіг або був джерелом витоку.

Чи потрібно регулювати клапани після заміни?

На двигунах із регульованими зазорами перевірка та регулювання обов'язкові. Для інших конструкцій перевіряють гідрокомпенсатори й фактичний підйом.

Чому новий вал заклинює?

Можливі переплутані кришки опор, деформація головки, неправильна послідовність затягування, забруднення або невідповідна деталь.

Чи можна шліфувати зношений кулачок?

Тільки за спеціалізованою технологією, яка відновлює профіль і твердість. Ручне шліфування неприйнятне.

Чи впливає розподільний вал на тиск оливи?

Так. Надмірний зазор у його опорах може збільшити внутрішній витік і знизити тиск у головці блока.

Що перевірити після встановлення?

Вільне обертання, механічні фази, клапанні зазори, тиск і подавання оливи, роботу VVT, шум, витоки та фактичні кути валів.

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Що ще прочитати по цій темі

Висновок

Розподільний вал визначає моменти відкривання, тривалість і підйом клапанів. Його справність залежить від профілю кулачків, стану шийок та опор, клапанного механізму, привода ГРМ і стабільного подавання моторної оливи.

Цокання, втрата потужності або помилки фаз потребують комплексної перевірки. Перед заміною валу діагностують тиск оливи, кулачки, штовхачі, коромисла, клапанні зазори, механічні фази та опори головки блока. Під час монтажу кришки опор зберігають на своїх місцях, кріплення затягують поступово за заводською схемою, а після запуску контролюють змащування, тиск, шум і фактичне положення валу.