Vše o vačkovém hřídeli motoru

Vačkový hřídel motoru

Pro stabilní provoz spalovacího motoru hraje každá část důležitou funkci. Mezi nimi je vačkový hřídel. Zvažte, jaká je její funkce, jaké chyby se vyskytují a v jakých případech je třeba ji vyměnit.

Co je vačkový hřídel

U spalovacích motorů se čtyřdobým typem provozu je vačkový hřídel integrálním prvkem, bez kterého se čerstvý vzduch nebo směs vzduchu a paliva nedostane do válců. Jedná se o hřídel namontovaný v hlavě válců. Je potřeba, aby se sací a výfukové ventily otevřely včas.

Každý vačkový hřídel má vačky (výstředníky ve tvaru kapky), které tlačí na kladičku pístu a otevírají odpovídající otvor v komoře válce. V klasických čtyřdobých motorech se vždy používají vačkové hřídele (mohou být dva, čtyři nebo jeden).

Princip činnosti

Na konci vačkového hřídele je upevněna hnací řemenice (nebo hvězdička, podle typu pohonu rozvodu). Na něj je nasazen řemen (nebo řetěz, pokud je nainstalována hvězdička), který je připojen k řemenici nebo řetězovému kolu klikového hřídele. Během otáčení klikového hřídele je točivý moment přiváděn na pohon vačkového hřídele řemenem nebo řetězem, díky kterému se tento hřídel otáčí synchronně s klikovým hřídelem.

Průřez vačkového hřídele ukazuje, že vačky na něm jsou ve tvaru kapky. Když se vačkový hřídel otáčí, prodloužená část vačky tlačí na zdvihátko ventilu a otevírá vstup nebo výstup. Když jsou sací ventily otevřeny, do válce vstupuje čerstvý vzduch nebo směs vzduchu a paliva. Když jsou výfukové ventily otevřeny, výfukové plyny jsou odstraněny z válce.

Konstrukční prvek vačkového hřídele umožňuje vždy otevřít / zavřít ventily ve správný čas a zajistit tak účinnou distribuci plynu v motoru. Proto se tato část nazývá vačkový hřídel. Při posunu točivého momentu hřídele (například při napnutí řemenu nebo řetězu) se ventily neotevírají v souladu se zdvihem válce, což vede k nestabilnímu provozu spalovacího motoru nebo mu neumožňuje pracovat vůbec.

Kde se nachází vačkový hřídel?

Umístění vačkového hřídele závisí na konstrukčních vlastnostech motoru. V některých modifikacích je umístěn pod, pod blokem válců. Častější jsou úpravy motorů, jejichž vačkový hřídel je umístěn v hlavě válců (nahoře na spalovacím motoru). Ve druhém případě je oprava a nastavení mechanismu distribuce plynu mnohem jednodušší než v prvním.

Úpravy motorů ve tvaru V jsou vybaveny rozvodovým řemenem, který je umístěn ve zhroucení bloku válců, a někdy je samostatný blok vybaven vlastním mechanismem rozvodu plynu. Samotný vačkový hřídel je ve skříni upevněn ložisky, což mu umožňuje neustále a plynulé otáčení. U motorů typu boxer (nebo boxer) konstrukce s vnitřním spalováním neumožňuje instalaci jednoho vačkového hřídele. V tomto případě je na každé straně nainstalován samostatný mechanismus distribuce plynu, ale jejich práce je synchronizována.

Funkce vačkového hřídele

Vačkový hřídel je prvkem časování (mechanismus distribuce plynu). Určuje pořadí tahů motoru a synchronizuje otevírání / zavírání ventilů, které dodávají směs vzduchu a paliva do válců a odvádějí výfukové plyny.

Mechanismus distribuce plynu funguje podle následujícího principu. V okamžiku nastartování motoru se startér roztočí klikyth hřídel... Vačkový hřídel je poháněn řetězem, řemenem na řemenici klikového hřídele nebo ozubenými koly (v mnoha starších amerických automobilech). Otevírá sací ventil ve válci a do spalovací komory vstupuje směs benzínu a vzduchu. Ve stejné chvíli vysílá snímač klikového hřídele puls do zapalovací cívky. V něm se vytváří výboj, který jde do zapalovací svíčka.

V době, kdy se objeví jiskra, jsou oba ventily ve válci uzavřeny a palivová směs je stlačena. Během požáru se generuje energie a píst se pohybuje dolů. Takto se klikový hřídel otáčí a pohání vačkový hřídel. V tomto okamžiku otevře výfukový ventil, kterým se uvolňují plyny odtahované během procesu spalování.

Vačkový hřídel vždy otevírá správný ventil na určitou dobu a do standardní výšky. Díky svému tvaru poskytuje tento prvek stabilní cyklus cyklu cyklu v motoru.

Podrobnosti o fázích otevírání a zavírání ventilů a jejich nastavení jsou uvedeny v tomto videu:

Fáze na vačkových hřídelích, které přesahy by měly být nastaveny? Co je „fáze vačkového hřídele“?

V závislosti na úpravě motoru může být v něm jeden nebo více vačkových hřídelů. U většiny vozidel je tato část umístěna v hlavě válců. Je poháněn otáčením klikového hřídele. Tyto dva prvky jsou spojeny pomocí řemenu, rozvodového řetězu nebo ozubeného soukolí.

Jeden vačkový hřídel je nejčastěji vybaven spalovacím motorem s řadovým uspořádáním válců. Většina z těchto motorů má dva ventily na válec (jeden sání a jeden výstup). K dispozici jsou také úpravy se třemi ventily na válec (dva pro vstup, jeden pro výstup). Motory se 4 ventily na válec jsou častěji vybaveny dvěma hřídeli. V protilehlých spalovacích motorech a ve tvaru písmene V jsou také instalovány dva vačkové hřídele.

Motory s jediným rozvodovým hřídelem mají jednoduchou konstrukci, což vede ke snížení nákladů na jednotku během výrobního procesu. Tyto úpravy se snadněji udržují. Vždy jsou instalovány na levných automobilech.

U dražších modifikací motoru někteří výrobci instalují druhý vačkový hřídel ke snížení zatížení (ve srovnání s možnostmi časování s jednou hřídelí) a u některých modelů ICE zajišťují posun fází distribuce plynu. Nejčastěji se takový systém vyskytuje u automobilů, které musí být sportovní.

Vačkový hřídel vždy otevírá ventil na určitou dobu. Aby se zlepšila účinnost motoru při vyšších otáčkách, musí být tento interval změněn (motor potřebuje více vzduchu). Ale při standardním nastavení mechanismu distribuce plynu se při vyšších rychlostech klikového hřídele sací ventil uzavře dříve, než do komory vnikne požadované množství vzduchu.

Současně, pokud instalujete sportovní vačkový hřídel (vačky otevírají sací ventily déle a do jiné výšky), je při nízkých otáčkách motoru vysoká pravděpodobnost, že sací ventil se otevře ještě před uzavřením výfukového ventilu. Z tohoto důvodu část směsi vstoupí do výfukového systému. Výsledkem je ztráta výkonu při nízkých rychlostech a zvýšení emisí.

Nejjednodušší schéma k dosažení tohoto efektu je instalace klikového vačkového hřídele v určitém úhlu vzhledem k klikovému hřídeli. Tento mechanismus umožňuje předčasné a pozdní zavření / otevření sacích a výfukových ventilů. Při otáčkách do 3500 XNUMX bude v jedné poloze a po překročení této prahové hodnoty se hřídel trochu otočí.

Každý výrobce vybavující své vozy takovým systémem uvádí v technické dokumentaci své vlastní označení. Například Honda uvádí VTEC nebo i -VTEC, Hyundai - CVVT, Fiat - MultiAir, Mazda - S -VT, BMW - VANOS, Audi - Valvelift, Volkswagen - VVT atd.

K dnešnímu dni se za účelem zvýšení výkonu pohonných jednotek vyvíjejí elektromagnetické a pneumatické systémy bez vačky pro plyn. Výroba a údržba takovýchto úprav je sice velmi nákladná, takže ještě nejsou na produkčních automobilech nainstalována.

Kromě distribuce zdvihů motoru tato část pohání další vybavení (v závislosti na úpravě motoru), například olejová a palivová čerpadla, stejně jako hřídel rozdělovače.

Design vačkového hřídele

Vačkové hřídele se vyrábějí kováním, plným litím, dutým litím a v poslední době se objevily trubkové modifikace. Účelem změny technologie stvoření je odlehčení konstrukce, aby se dosáhlo maximální účinnosti motoru.

Vačkový hřídel je vyroben ve formě tyče, na které jsou následující prvky:

• Ponožka. Toto je přední část hřídele, kde je vytvořena drážka pro pero. Zde je nainstalována rozvodová řemenice. V případě řetězového pohonu je na jeho místo nainstalována hvězdička. Tato část je z konce upevněna šroubem.
• Omentum krk. Je k němu připevněno olejové těsnění, aby se zabránilo úniku tuku z mechanismu.
• Podepřete krk. Počet takových prvků závisí na délce tyče. Jsou na nich namontována podpůrná ložiska, která snižují třecí sílu během otáčení tyče. Tyto prvky jsou instalovány v příslušných drážkách v hlavě válců.
• Vačky. Jedná se o výčnělky ve formě zmrzlé kapky. Během otáčení zatlačují tyč připojenou k vahadlu (nebo samotné zdvihátko ventilu). Počet vaček závisí na počtu ventilů. Jejich velikost a tvar ovlivňují výšku a dobu otevření ventilu. Čím ostřejší je špička, tím rychleji se ventil uzavře. Naopak mělká hrana udržuje ventil trochu otevřený. Čím tenčí je vačkový hřídel, tím nižší bude ventil klesat, což zvýší objem paliva a urychlí odvod výfukových plynů. Typ časování ventilů je určen tvarem vaček (úzký - při nízkých rychlostech, široký - při vyšších rychlostech). 
• Olejové kanály. Uvnitř hřídele je vytvořen průchozí otvor, kterým je dodáván olej do vaček (každý má malý výstup). Tím se zabrání předčasnému vymazání tlačných tyčí a opotřebení vačkových rovin.

Pokud je v konstrukci motoru použit jediný vačkový hřídel, jsou vačky v něm umístěny tak, že jedna sada pohybuje sacími ventily a mírně posunutá sada pohybuje výfukovými ventily. Motory s válci vybavené dvěma sacími a dvěma výstupními ventily mají dva vačkové hřídele. V tomto případě jeden otevře sací ventily a druhý otevře výfukového plynu.

druhy

Vačkové hřídele se od sebe v zásadě nijak zásadně neliší. Mechanismy distribuce plynu se u různých motorů radikálně liší. Například v systémech ONS je vačkový hřídel instalován v hlavě válců (nad blokem) a přímo pohání ventily (nebo prostřednictvím tlačníků, hydraulických zvedáků).

U mechanismů distribuce plynu typu OHV je vačkový hřídel umístěn vedle klikového hřídele ve spodní části bloku válců a ventily jsou ovládány pomocí tlačných tyčí. V závislosti na typu rozvodu lze do hlavy válců namontovat jeden nebo dva vačkové hřídele na každou řadu válců.

Vačkové hřídele se mezi sebou liší typem vaček. Některé mají více protáhlé „kapky“, jiné naopak méně protáhlý tvar. Tato konstrukce poskytuje jinou amplitudu pohybu ventilu (některé mají delší interval otevírání, zatímco jiné se otevírají déle). Takové vlastnosti vačkových hřídelů poskytují dostatek příležitostí pro ladění motorů změnou točivého momentu a množství dodávky VTS.

Mezi tuningové vačkové hřídele patří:

1. Grassroots. Poskytuje motoru maximální točivý moment při nižších otáčkách, což je skvělé pro jízdu ve městě.
2. Dole-uprostřed. To je zlatá střední cesta mezi nízkými a středními otáčkami. Tento vačkový hřídel se často používá na závodních závodních strojích.
3. Kůň. U motorů s takovými vačkovými hřídeli je maximální točivý moment k dispozici při maximálních otáčkách, což má pozitivní vliv na maximální rychlost vozu (pro jízdu po dálnici).

Kromě sportovních vačkových hřídelů existují i ​​úpravy otevírající obě skupiny ventilů (sací i výfukové ventily ve vhodnou chvíli). K tomu se na vačkovém hřídeli používají dvě skupiny vaček. Rozvodové systémy DOHC mají samostatné vačkové hřídele sání a výfuku.

Za co je zodpovědný snímač vačkového hřídele?

U motorů s karburátorem je k vačkovému hřídeli připojen rozdělovač, který určuje, která fáze se provádí v prvním válci - sání nebo výfuku.

Ve vstřikovacích motorech s vnitřním spalováním není žádný rozdělovač, proto je snímač polohy vačkového hřídele odpovědný za určování fází prvního válce. Jeho funkce není totožná s funkcí snímače klikového hřídele. Při jedné úplné otáčce rozvodového hřídele se klikový hřídel dvakrát otočí kolem osy.

DPKV fixuje TDC pístu prvního válce a dává impuls k vytvoření výboje pro zapalovací svíčku. DPRV vyšle signál do ECU v jakém okamžiku je nutné dodat palivo a jiskru do prvního válce. Cykly ve zbývajících válcích se vyskytují střídavě v závislosti na konstrukci motoru.

Snímač vačkového hřídele se skládá z magnetu a polovodiče. Na rozvodovém hřídeli v oblasti instalace snímače je referenční značka (malý kovový zub). Během rotace tento prvek prochází senzorem, díky čemuž je magnetické pole v něm uzavřeno a je generován puls, který jde do ECU.

Elektronická řídicí jednotka zaznamenává pulzní frekvenci. Vede je, když je palivová směs dodávána a zapálena v prvním válci. V případě instalace dvou hřídelí (jeden pro sací zdvih a druhý pro výfuk) bude na každý z nich nainstalován snímač.

Co se stane, když senzor selže? Toto video je věnováno této problematice:

FÁZOVÝ SENZOR, PROČ JE TO POTŘEBNÉ PŘÍZNAKY JEJÍHO PORUCHY DPRV

Pokud je motor vybaven systémem variabilního časování ventilů, pak ECU určí z pulzní frekvence, v jakém okamžiku je nutné oddálit otevírání / zavírání ventilů. V tomto případě bude motor vybaven dalším zařízením - fázovým řadičem (nebo hydraulickou spojkou), které otáčí vačkovým hřídelem a mění dobu otevírání. Pokud je Hallovo čidlo (nebo vačkový hřídel) vadné, časování ventilu se nezmění.

Princip fungování DPRV v dieselových motorech se liší od použití v benzínových analogech. V tomto případě fixuje polohu všech pístů v horní úvrati v okamžiku stlačení palivové směsi. To umožňuje přesněji určit polohu vačkového hřídele vzhledem ke klikovému hřídeli, což stabilizuje činnost vznětového motoru a usnadňuje startování.

K konstrukci takových senzorů byly přidány další referenční značky, jejichž poloha na hlavním disku odpovídá sklonu konkrétního ventilu v samostatném válci. Zařízení takových prvků se může lišit v závislosti na vlastnickém vývoji různých výrobců.

Druhy umístění vačkového hřídele v motoru

V závislosti na typu motoru může obsahovat jeden, dva nebo dokonce čtyři distribuční hřídele plynu. Aby bylo snazší určit typ časování, jsou na krytu hlavy válců umístěny následující značky:

• SOHC. Bude to řadový motor nebo motor ve tvaru V se dvěma nebo třemi ventily na válec. V něm bude vačkový hřídel jeden na řadu. Na jeho tyči jsou vačky, které řídí fázi sání, a mírně posunuté jsou zodpovědné za fázi výfuku. V případě motorů vyrobených ve tvaru V budou dva takové hřídele (jeden na řadu válců) nebo jeden (umístěný v prohnutí mezi řadami).

• DOHC. Tento systém se liší od předchozího přítomností dvou vačkových hřídelů na skupinu válců. V tomto případě bude každý z nich odpovědný za samostatnou fázi: jednu za přívod a druhou za uvolnění. Na jednořadých motorech budou dva rozvodové hřídele a na čtyřech ve tvaru V. Tato technologie umožňuje snížit zatížení hřídele, což zvyšuje jeho zdroje.

Mechanismy distribuce plynu se také liší v umístění hřídele:

• Boční (nebo spodní) (motor OHV nebo “Pusher”). Jedná se o starou technologii, která se používala u karburátorových motorů. Mezi výhody tohoto typu patří snadné mazání pohyblivých prvků (umístěných přímo v klikové skříni motoru). Hlavní nevýhodou je složitost údržby a výměny. V tomto případě vačky tlačí na vahadla a přenášejí pohyb na samotný ventil. Takové modifikace motorů jsou neúčinné při vysokých rychlostech, protože obsahují velké množství ovládacích prvků časování otevírání ventilů. Kvůli zvýšené setrvačnosti trpí přesnost časování ventilů.

• Top (OHC). Tento design časování se používá v moderních motorech. Tato jednotka se snadněji udržuje a opravuje. Jednou z nevýhod je komplikovaný mazací systém. Olejové čerpadlo musí vytvářet stabilní tlak, proto je nutné pečlivě sledovat intervaly výměny oleje a filtru (na co je třeba se zaměřit při stanovení harmonogramu takové práce) zde). Toto uspořádání umožňuje použít méně dalších dílů. V tomto případě vačky působí přímo na zvedáky ventilů.

Jak zjistit závadu vačkového hřídele

Hlavním důvodem selhání vačkového hřídele je hladovění oleje. Může to vzniknout kvůli špatnému stavy filtru nebo nevhodný olej pro tento motor (pro jaké parametry je zvoleno mazivo, přečtěte si samostatný článek). Pokud budete dodržovat intervaly údržby, vydrží rozvodový hřídel stejně dlouho jako celý motor.

Typické problémy s vačkovým hřídelem

V důsledku přirozeného opotřebení dílů a dohledu nad motoristou může dojít k následujícím poruchám hřídele rozdělovače plynu.

• Porucha připojených dílů - hnacího kola, pásu nebo rozvodového řetězu. V tomto případě se hřídel stává nepoužitelným a musí být vyměněn.
• Zadření ložiskových čepů a opotřebení vaček. Třísky a drážky jsou způsobeny nadměrným zatížením, jako je nesprávné seřízení ventilu. Během otáčení vytváří zvýšená třecí síla mezi vačkami a zdvihátky dodatečné zahřívání sestavy a rozbití olejového filmu.

• Netěsné olejové těsnění. K tomu dochází v důsledku prodloužené odstávky motoru. V průběhu doby ztrácí gumové těsnění svoji pružnost.
• Deformace hřídele. V důsledku přehřátí motoru se kovový prvek může při velkém zatížení ohnout. Taková porucha se projevuje výskytem dodatečných vibrací v motoru. Obvykle taková porucha netrvá dlouho - v důsledku silného otřesu sousední části rychle selžou a motor bude muset být odeslán k opravě.
• Nesprávná instalace. Samo o sobě nejde o závadu, ale kvůli nedodržování norem pro utahování šroubů a úpravu fází se spalovací motor rychle stane nepoužitelným a bude třeba jej „uvést na velká písmena“.
• Špatná kvalita materiálu může vést k poškození samotného hřídele, proto je při výběru nového vačkového hřídele důležité věnovat pozornost nejen jeho ceně, ale také pověsti výrobce.

Jak vizuálně určit opotřebení vačky - zobrazené ve videu:

Opotřebení vačkového hřídele - jak vizuálně určit?

Někteří motoristé se snaží opravit některé poruchy rozvodového hřídele broušením poškozených oblastí nebo instalací dalších vložek. Takové opravy nemají smysl, protože při jejich provádění není možné dosáhnout přesnosti nezbytné pro bezproblémový provoz jednotky. V případě problému s vačkovým hřídelem odborníci doporučují okamžitě jej vyměnit za nový.

Jak vybrat vačkový hřídel

Nový vačkový hřídel musí být vybrán na základě důvodu výměny:

• Výměna poškozené části za novou. V tomto případě je místo modelu, který selhal, vybrán podobný.
• Modernizace motoru. U sportovních vozů se používají speciální vačkové hřídele ve spojení s variabilním časováním ventilů. Modernizovány jsou také motory pro každodenní řízení, například zvyšování výkonu úpravou fází instalací nestandardních vačkových hřídelů. Pokud s prováděním takové práce nejsou žádné zkušenosti, je lepší ji svěřit odborníkům.

Na co byste se měli zaměřit při výběru vačkového hřídele, který je pro konkrétní motor nestandardní? Hlavním parametrem je prohnutí vačky, maximální zdvih ventilu a úhel překrytí.

Jak tyto indikátory ovlivňují výkon motoru, viz následující video:

Jak vybrat vačkový hřídel (část 1)

Náklady na nový vačkový hřídel

Ve srovnání s kompletní generální opravou motoru jsou náklady na výměnu vačkového hřídele zanedbatelné. Například nová šachta pro domácí auto stojí kolem 25 $. Nastavení časování ventilů v některých dílnách bude trvat 70 $. Za zásadní generální opravu motoru, spolu s náhradními díly, budete muset zaplatit přibližně 250 $ (a to je v servisech v garáži).

Jak vidíte, je lepší provádět údržbu včas a nevystavovat motor nadměrnému zatížení. Poté bude sloužit svému pánovi mnoho let.

Kterým značkám dát přednost

Pracovní zdroj vačkového hřídele přímo závisí na tom, jak vysoce kvalitní materiál používá výrobce při vytváření této součásti. Měkký kov se více opotřebovává a přehřátý kov může prasknout.

Nejkvalitnější a nejspolehlivější možností je společnost OEM. Toto je výrobce různých originálních zařízení, jejichž produkty mohou být prodávány pod různými obchodními názvy, ale dokumentace bude naznačovat, že díl je OEM.

Mezi produkty tohoto výrobce najdete součást pro jakékoli auto. Je pravda, že náklady na takový vačkový hřídel budou ve srovnání s analogy konkrétních značek velmi drahé.

Pokud potřebujete zůstat na levnějším vačkovém hřídeli, pak jsou dobrou volbou:

• Německá značka Ruville;
• Český výrobce ET Engineteam;
• Britská značka AE;
• Španělská firma Ajusa.

Nevýhodou při výběru vačkového hřídele u uvedených výrobců je to, že v mnoha případech nevytváří díly pro konkrétní model. V takovém případě budete muset buď zakoupit originál, nebo kontaktovat důvěryhodného obraceče.

Otázky a odpovědi:

Jak funguje klikový a vačkový hřídel? Klikový hřídel funguje tak, že tlačí píst ve válcích. Přes řemen je k němu připojen rozvodový vačkový hřídel. Pro dvě otáčky klikového hřídele dojde k jednomu otočení vačkového hřídele.

Jaký je rozdíl mezi klikovým hřídelem a vačkovým hřídelem? Klikový hřídel, rotující, pohání setrvačník do rotace (poté točivý moment přechází na převodovku a na hnací kola). Vačkový hřídel otevírá / zavírá ventily v rozvodu.

Jaké jsou typy vačkových hřídelů? Existují základní, jezdecké, tuningové a sportovní vačkové hřídele. Liší se počtem a tvarem vaček, které pohánějí ventily.