Распределительный вал является важной частью клапанного механизма автомобильного двигателя. Конструктивное исполнение и качество обработки распределительного вала напрямую влияют на работу двигателя. В последние годы в связи с потребностями защиты окружающей среды разрабатываются двигатели с низким расходом топлива и низким уровнем загрязнения окружающей среды. Чтобы решить проблему экологически чистых выбросов выхлопных газов автомобилей и добиться высокой скорости двигателя и высокой выходной мощности, многие двигатели используют многоклапанные и клапанные конструкции, конструкции с регулируемым подъемом клапана, что увеличивает нагрузку на пружины клапанов. В то же время для снижения расхода топлива и потерь на трение между кулачком и коромыслом используется роликовая конструкция, а контактная поверхность между кулачком и роликом образует зону высокого давления, что влияет на устойчивость кулачка. движение распределительного вала, динамическое равновесие, износостойкость и прочность на кручение. выдвигать более высокие требования. Кроме того, для достижения цели легкого веса и низкой стоимости автомобилей, не влияя на требования к производительности каждой детали, детали должны быть максимально упрощены, вес должен быть уменьшен, а использование материалов должно быть более разумно.
Вообще говоря, в рядном двигателе один кулачок соответствует одному клапану. В V-образном или оппозитном двигателе один кулачок используется на каждые два клапана. Роторный двигатель и бесклапанный двигатель не нуждаются в кулачке из-за их особой конструкции.
Для достижения легкого веса, простоты обработки и низкой стоимости, а также высоких оборотов двигателя и высокой выходной мощности необходимо пересмотреть конструкцию компонентов двигателя, особенно распределительных валов, требуя, чтобы они были компактными по конструкции, высококонцентрированными по функциям, легкие по весу и способные выдерживать более высокое контактное давление. В текущем применении распределительного вала система смазки головки блока цилиндров сосредоточена на полом распределительном валу, компоненты привода топливного насоса, которые осуществляют непосредственный впрыск в цилиндр, реализованы на распределительном валу, а VVT (клапан с регулируемой синхронизацией) реализован на распределительном валу. . используется в конце. В клапанном механизме требования к характеристикам каждой части распределительного вала различны. Для кулачка и ведущего колеса топливного насоса требуется устойчивость к износу, налипанию и точечной коррозии; для журнала требуется хорошее скольжение; для вала требуется хорошая жесткость, характеристики на изгиб и кручение.
С развитием легких автомобилей распределительные валы развиваются в направлении легкости, высококонцентрированных функций и низкой стоимости, а преимущества сборки распределительных валов постепенно осознаются и принимаются людьми.
Вал и кулачок сборного распределительного вала изготавливаются отдельно, а затем собираются вместе. Кулачок обычно изготавливается из углеродистой стали или материала порошковой металлургии, шейка изготавливается из деталей порошковой металлургии или стальной трубы, сосредоточенной на оправке, а оправка изготавливается из холоднотянутой тонкостенной бесшовной стальной трубы. Кулачки из углеродистой стали могут подвергаться высокочастотной закалке или науглероживанию и обладают высокой устойчивостью к адгезии и точечной коррозии.
С точки зрения конструкции собранный распределительный вал может быть спроектирован с узкой шириной кулачка и небольшим интервалом, а расположение кулачков очень компактно. По сравнению с традиционным распределительным валом, он имеет преимущества легкого веса, низкой стоимости обработки и разумного использования материалов, а вес снижен на 45 процентов по сравнению с распределительным валом со сплошным валом.
Ключевой технологией собранного распределительного вала является способ соединения, а производственный процесс и оборудование определяются различными способами соединения. Сборка распределительного вала началась в 1980-х годах, и первой разработкой был распределительный вал со сварным соединением. В середине -1980 годов был введен в действие распределительный вал со спеченным соединением, и в тот же период появился распределительный вал, изготовленный методом расширения. В конце 1990-х началась разработка распределительных валов с накаткой. Технология производства готовых распределительных валов постоянно обновляется по мере появления новых методов соединения.
Распределительные валы, соединенные сваркой, подвержены термической деформации при сварке, что снижает точность размеров распределительных валов, а сильные термические изменения также склонны к образованию трещин в свариваемых деталях, что затрудняет гарантию качества. , Кулачок должен быть соединен со стальной трубой за счет диффузии в жидкой фазе. Этот процесс необходимо проводить в печи для спекания при температуре выше 1000 градусов С. При высокой температуре вал склонен к изгибу, что приводит к погрешностям в точности размеров, а при спекании возникают ограничения на эксплуатационные характеристики материала. , требует большой печи для спекания, а термический КПД невысок; метод расширения сначала заставляет кулачок и стальную трубу взаимодействовать, а затем добавляет гидравлическое или механическое расширение изнутри трубы. Чтобы выдержать внутреннее давление расширительной трубы, стенка кулачка должна иметь определенную толщину. Труба проста в проведении, и необходимо использовать тонкостенные стальные трубы, а из-за особых требований операций под высоким давлением оборудование также является крупногабаритным; хотя метод соединения с натягом горячей и холодной муфты широко используется при производстве механических деталей, он может не подходить для производства распределительных валов. , потому что, когда кулачок соединен с тепловой втулкой вала, кулачок нагревается, что приводит к размягчению, и трудно обеспечить износостойкость при трении. Многие кулачки будут отводить тепло к концу вала при работе, создавая связь между началом и концом работы. Если количество изменяется, степень соединителя не может поддерживаться постоянной; метод накатки имеет определенные преимущества в надежности, точности, аппаратуре, энергоемкости и т.д.
Дальнейшее развитие комбинированного распределительного вала будет сосредоточено на разработке материалов и оптимизации методов обработки. В настоящее время рынок активно развивается и применяет композиционные материалы, такие как керамические материалы, для изготовления распределительных валов. MAHLE работает над расширением функций комбинированного распределительного вала. Например, интеграция элементов управления топливным насосом и датчиков также набирает обороты. Синхронизация сегментов впускного и выпускного кулачков на распределительных валах SOHC достигается с помощью вложенных распредвалов MAHLE CamInCam™.
Сборные распределительные валы в настоящее время развиваются быстрыми темпами и в основном используются в высокопроизводительных двигателях. С усовершенствованием технологии производства сборных распределительных валов появятся сборные распределительные валы с лучшими характеристиками, более низкой стоимостью и диверсифицированными технологиями.
