Зачем нужна разрезная шестерня

Добрый день читатели моего сайта. В этой статье (Установка разрезной шестерни ВАЗ), я поделюсь с вами опытом как установить, но самое главное как правильно отрегулировать разрезную шестерню газораспределительного механизма. В этой статье будет представлен материал по установке разрезной шестерни на двигатель классических моделей ВАЗ, но так же напишу и вторую статью по установке и настройке разрезной шестерни на автомобиль ВАЗ 21083.

Для чего вообще нужна эта шестерня? Спросите Вы, ведь и стандартная тоже довольно таки хорошо справляется со своей задачей. А нужна она для того, что бы точно выставить фазы газораспределения. От точности настройки фаз, напрямую зависит приемистость (динамика) двигателя, а так же экономичность.

Установка разрезной шестерни.

И так начнем. Для того что бы установить и отрегулировать разрезную шестерню нужно знать что регулировать и откуда всё это делать. Лучше всего на классическом двигателе производить установку на снятой головке, почему? Потому что, нам нужно точно выставить верхнюю мёртвую точку газораспределительного вала и что бы это сделать точно, нужно снять головку блока цилиндров. Можно конечно и так попробовать, но тогда регулировка может быть не точной.

Первым делом нам нужно приобрести саму шестерню. На рынке есть множество шестерен разных производителей, но смотрите на качество изготовления и потом на цену.

Как видите, шестерня состоит из двух частей это не подвижная внутренняя часть, которая крепится к газораспределительному валу и наружная подвижная, на которую одевается моторная цепь.

Прикрутив на место старой шестерни новую, сразу же обращаем внимание на то, что шестерня немного касается шпилек.

При прокручивании чувствуется зацепление рёбрами жесткости шестерни о шпильки. Для этого шпильки нужно немного укоротить, как верхнюю, так и нижнюю. Вот такой небольшой нюанс на начальном этапе, но не будим расстраиваться и продолжим дальше.

Теперь нам нужно поставить метку на шестерне относительно выступа на корпусе пенала, что бы точно выставить ВМТ газораспределительного вала и потом знать, что и куда крутить.

Для установки ВМТ газораспределительного вала, снимаем полностью все рокера и оставляем только на первом цилиндре. Провернув рукой за шестерню, выставляем кулачки четвёртого цилиндра как бы в перекрытие, что бы они смотрели в низ.

Теперь, так как четвёртый цилиндр стоит в режиме перекрытия, значит, на первом будет режим воспламенение. Переходим к первому цилиндру и регулируем зазор между рокером и кулачком газораспределительного вала. Зазор должен быть 0.15мм.

Мы выставили соответствующий зазор. Как видим, один рокер стоит косо относительно вала и это видно по зазору указанному красными стрелками, как с этим бороться я расскажу в отдельной статье (со временем поставлю ссылку).

Регулировка разрезной шестерни.

Регулировку разрезной шестерни начнём из замеров, которые нам понадобятся в дальнейшей работе. Переворачиваем головку на бок и с помощью штангенциркуля замеряем расстояние глубины между клапанами (впускным и выпускным).

Зачем это делается. Это делается для того, что клапана, когда они закрыты они сидят в своих сёдлах, но они могут находятся на разных глубинах, и когда мы будем ставить метку на шестерне, мы должны будем выставить их на такое же расстояние в момент их перекрытия. Для этого и производим замер. Зазор составляет в моём варианте 1.3мм.

Далее мы проворачиваем газораспределительный вал до момента перекрытия клапанов первого цилиндра, это 180 градусов. Что бы точно выставить ВМТ вала в момент перекрытия, с помощью того же штангенциркуля и путём прокручивания вала, находим такой же зазор глубины между клапанами 1.3мм. Зазор указан красной стрелкой.

Выставив нужный зазор, переходим к шестерне и ставим свою метку напротив заводского отлива на корпусе пенала.

Теперь, мы знаем, что у нас есть точная метка ВМТ газораспределительного вала, что вал, находится, именно там где нам нужно. Почему такие трудности, потому что, бывает, что заводская метка не совпадает с тем, что нужно, от этого падает динамика, и увеличивается расход топлива.

Продолжая регулировку, переходим к коленчатому валу или верней к шкиву и выставляем его по метке. Заводская метка на шкиве тоже ни всегда совпадает. В моём случае двигатель разобран, и я смог точно выставить ВМТ. Метка на крышке показывала на край метки. Поэтому нужно усчитать разницу.

Далее ставим головку на место и надеваем цепь на шестерню. Перед установкой, болты на шестерне желательно подтянуть, что бы ни болталось и не создавало лишних трудностей.

После установки шестерни, нужно подтянуть моторную цепь, об этом я напишу в соответствующем разделе и поставлю ссылку. Когда натянули цепь, проворачиваем двигатель по часовой стрелке два оборота, для того что бы все село на свои места и после этого выставляем шкив по меткам, естественно с поправкой. Теперь нам нужно выставить по меткам, которые мы сделали на самой шестерне.

Метки на шкиве коленчатого вала мы уже выставили. Отпускаем болты на разрезной шестерне и подводим по метке внутреннюю часть шестерни. Теперь газораспределительный вал стоит чётко по перекрытию, а значит то, что как говорится нам и нужно. В этом и заключается функция разрезной шестерни, что бы двигатель поставить строго по меткам, это будет самый оптимальный режим как скоростной, так и экономический на всех режимах. Можно, конечно же, подрегулировать туда-сюда, но тогда может быть зарезан какой-то один режим и прирост на другом. Так что целесообразно ставить именно по перекрытию, это будет самая оптимальная характеристика двигателя, конечно же, если вы не гонщик.

Бывает и такое, люди говорят, что я переставил шестерню на 5-7 градусов и машина едет лучше. А как оказалось, просто заводские метки не совпадали с нужными на эти же самые 5-7 градусов.

Вот и всё, в этом и заключаются все нюансы установки разрезной шестерни.

Вопрос о том, когда мотор работает лучше – при фазах, сдвинутых вперед или назад, не правомерен. Именно соблюдение эффективных фаз газораспределения (ФГР) обеспечивает оптимальные характеристики силового агрегата. Применение разрезанной шестерни распредвала, пришедшей к нам из спорта, дает возможность не ослабляя натяжения ремня ГРМ, изменить положение распредвала относительно коленвала. Причем шаг настройки калибруется на десятые доли градуса.

Мощность и крутящий момент двигателя определяются его механической частью: рабочим объемом; проходными сечениями каналов и длиной систем впуска и выпуска; ФГР – периодами открытого и закрытого состояния клапанов, выраженные в градусах поворота коленвала относительно верхней и нижней мертвых точек (ВМТ и НМТ). ФГР обычно изображают в виде круговых диаграмм. Для простоты рассмотрим ФГР двигателя ВАЗ 21083 объемом 1500 см3 со стандартным распредвалом 2108 и зазорами 0,2±0,05мм впускных и 0,35±0,05мм выпускных клапанов (рис. 1) Хотя все нижеизложенное имеет большое практическое значение для любого 4-ех тактного двигателя внутреннего сгорания

Как видим моменты открытия-закрытия клапанов несколько раньше прихода поршня в ВМТ (на 33o), а закрывается значительно позже, чем поршень пройдет НМТ (на угол 80o). Во впускном канале, перед клапаном, скорость потока топливовоздушной смеси переменная – от нуля при закрытом клапане до 100 м/c при открытом. Поэтому при завершении такта впуска, впускной клапан закрывается после достижения поршнем НМТ, когда он уже идет вверх, сжимая горючую смесь, при этом на высоких оборотах возникает эффект газодинамического наддува – инерционный подпор потока свежей смеси способствует уплотнению "заряда", улучшая наполнение цилиндра свежей рабочей смесью. Следовательно угол запаздывания закрытия после НМТ впускного клапана (Угол газодинамического наддува Г=80o) – один из основных параметров распредвала. Не менее важный параметр – угол перекрытия клапанов (П=33o+17o=50o). Впускной клапан начинает открываться до достижения поршнем ВМТ, пока еще идет такт выпуска и поршень движется вверх, вытесняя из камеры сгорания отработавшие газы. При этом наступает перекрытие клапанов, когда впускной и выпускной клапан одновременно открыты и разрежение, которое создается в выпускном коллекторе "подхватывает" свежую смесь в цилиндр, улучшая его наполнение. Причем, возникающий при этом эффект "продувки" цилиндров, выражен тем сильнее, чем больше обороты двигателя. Монтаж разрезанной шестерни рекомендуется по 2 причинам:

1. При крупносерийном производстве двигателей отклонения размеров деталей от заданных чертежей неизбежны. За счет отклонения размеров деталей механизма газораспределения и кривошипно-шатунного механизма, фактические ФГР двигателя одной модели могут отличаться от номинальных до ±10o по коленвалу, что составляет погрешность в пределах одного зуба на распред шестерне. Для компенсации такой погрешности в нашей лаборатории практикуется установка разрезанной шестерни, позволяющей изменить положение ее зубчатого венца относительно ступицы с шагом 0, в отличии от заводской сплошной шестерни, которая фиксируется только в одном положении и отойти от него можно лишь на зуб вперед или назад с шагом 17o по коленвалу. Как следствие – заметная потеря в мощности и моменте вместо предполагаемой прибавки.

2. применение тюнинговых и спортивных распредвалов с увеличенным подъемом кулачков и измененным профилем. Установка такого вала со стандартной шестерней дает прибавку по мощности и моменту. Настройка такого на эффективные ФГР при помощи разрезанной шестерни добавляет еще 3% по мощности.

Внешняя скоростная характеристика двигателя при быстроходной (1) и тихоходной (2) регулировке:

Ре – эффективная мощность
Ме – эффективный крутящий момент
n – частота вращения КВ

В качестве примера рассмотрим последовательность настройки эффективных ФГР из условия обеспечения промежуточного варианта. Необходимо совместить точку мах перекрытия клапанов с ВМТ. Для этого распредвал поворачивается на 8o (рис 2). Следовательно угол газодинамического наддува Г составляет уже 80+8=88o, что позволит "дозаряжать" цилиндр, улучшая наполнение на высоких оборотах. Необходимо также учитывать, что слишком раннее открытие впускных клапанов при работе на малых и средних оборотах, ухудшает наполнение цилиндров – выхлопные газы проникают во впускной коллектор и сильно обедняют свежую смесь. Поэтому, уменьшив в результате поворота распредвала на 8o (грубо говоря – на пол зуба шестерни) угол опережения открытия впускного клапана до ВМТ, улучшим воспламеняемость горючей смеси в режиме частичных нагрузок. Результаты испытаний на мощностном стенде показывают, что настройка эффективных ФГР на стандартном распредвале дает прибавку по мощности и крутящему моменту до 3% ! без замены распредвала ! А при настройке на экстримальное значение (мощность или крутящий момент) – до 5%. Следует отметить, что при управлении клапанами с помощью одного распредвала можно вести речь о эффективной настройке ФГР или только для впускных (что мы с вами только что проделали) или для выпускных клапанов. На двигателях, где управление впускными и выпускными клапанами осуществляется отдельными распредвалами (! внимание владельцев 16-ти клапанников !) подбор эффективных ФГР позволяет получить гарантированную прибавку по мощности и крутящему моменту до 7%.

Разрезанная шестеренка Классика.

Методика настройки разрезанной шестерни на двигателе 8 V ВАЗ 2108 – 2110

Берем разрезную шестеренку (шкив) и помечаем на ней (на неподвижной и подвижной частях) стандартную метку, сравнивая со стандартной шестерней (шкивом) распредвала.
Монтируем разрезанную шестерню на распредвал, надеваем ремень ГРМ на шестерню. Проверяем совпадение установочных меток на шкиве распределительного вала и задней крышки ремня, а также находится ли метка на маховике ( в люке картера сцепления) против среднего деления шкалы.
Контролируем впускной и выпускной клапан 4 цилиндра по перекрытию: при грамотно выставленных фазах впускной и выпускной клапан должны быть открыты на определенную величину, заданную при проектировании вала(для равноподъемных валов клапаны, как правило должны быть открыты на равную величину). Если требуемого перекрытия нет, то ослабляем наружные болты шестерни и поворачиваем распредвал относительно внешней части шестерни, выставляя его. Таким образом получаем нулевое (оптимальное) положение распределительного вала.
В зависимости от того, что хотим получить, можно произвести дополнительную коррекцию фаз газораспределения методом контрольных поездок.
поворачивая распредвал относительно коленвала по ходу вращения ( на опережение) , увеличиваем начальный угол открытия впускного клапана до ВМТ и уменьшаем угол газодинамического наддува ( запаздывание закрытия впускного клапана до НМТ), улучшая тем самым тягу на нижних и средних оборотах.
поворачивая распредвал относительно коленвала против хода вращения ( на запаздывание) увеличиваем угол газодинамического наддува, дозаряжая цилиндры на высоких оборотах и получая дополнительную мощность.
практика показывает, что «играя фазами» не стоит уходить от точки перекрытия в +_ больше, чем на 1/3-1/2 зуба по шкиву, что соответствует 3-4 градусам по распредвалу.
при корректировке фаз ГРМ на карбюраторных х, не забывайте каждый раз после вращения распредвала, выставлять заново начальный угол опережения зажигания, тк. трамблер с распределительным валом имеет жесткую связь через муфту датчика распределителя зажигания.

Методика настройки разрезанных шестерен на двигателе 16 V ВАЗ 2110-2112

Устанавливаем новые распределительные валы.
Выставляем, примерно, перекрытия клапанов, ориентируясь по меткам стандартных шкивов, подводим поршень 1-го и 4-го цилиндра в ВМТ и одеваем ремень.
Устанавливаем планку для индикаторов часового типа (необходимо 3 шт.: для определения перемещения впускного, выпускного валов и положения ВМТ) и сами индикаторы.
Находим поочередно нулевые(закрытые) положения впускного и выпускного клапанов 4-го цилиндра и положение его ВМТ. После этого выставляем требуемые перекрытия по индикаторам, используя разрезные шкивы.
Затягиваем фиксирующие болты разрезных шкивов, проворачиваем 1 оборот к/вала и проверяем установки.
Собираем двигатель и заводим.
В том случае, когда установки производителя по тем или иным причинам могут не являться оптимальными, придется корректировать положение валов, контролируя цикловое наполнение контрольными замерами на дороге.

Методика настройки разрезанной шестерни на двигателе 8 V ВАЗ КЛАССИКА.

Устанавливаем новый распределительный вал.
Выставляем, примерно, перекрытие клапанов, ориентируясь по меткам стандартной шестерни, подводим поршень 1-го и 4-го цилиндра в вмт и одеваем цепь.
Устанавливаем планку для индикаторов часового типа (необходимо 3 шт.: для определения перемещения впускного, выпускного клапанов и положения вмт) и сами индикаторы. Ножки индикаторов опираем на рокеры.
Находим, поочередно, нулевые (закрытые) положения впускного и выпускного клапанов 1-го цилиндра и положение его вмт точно. После этого выставляем требуемое перекрытие по индикаторам, используя разрезную шестерню (необходимо не забыть о том, что рокер имеет передаточное отношение, также как имеет значение, на какое место на рокере опирается ножка индикатора). Если вы устанавливаете равнофазный и равноподъемный р/вал, то можно, просто, найти его нулевое положение (когда оба клапана открыты на одинаковую величину), не вдаваясь в величины множителя рокера.
Затягиваем фиксирующие болты разрезной шестерни, проворачиваем 1 оборот к/вала и проверяем установки.
Собираем двигатель и заводим.
В том случае, когда установки производителя по тем или иным причинам могут не являться оптимальными, придется корректировать положение валов, руководствуясь динамическими замерами или субъективными ощущениями. Ведь двигатель вы настраиваете под себя.

Наверняка каждый второй водитель задумывался об улучшении работы двигателя своего автомобиля. Одни устанавливают турбокомпрессоры, другие занимаются расточкой коленвала. Способов тюнинга в настоящий момент существует достаточно много. Не исключением является и установка спортивного распредвала на головку блока цилиндров. Однако данное мероприятие, чаще всего сопровождается установкой еще одной не менее важной детали – это разрезная шестерня распредвала. Сегодня вы узнаете, что это такое, для чего применяется и как ее правильно установить и отрегулировать.

Роль разрезной шестерни в конструкции распредвала двигателя

Сама шестерня распредвала предназначена для передачи вращающего момента с коленчатого вала двигателя на распределительный вал ГРМ посредством ременной или зубчатой передачи.

Такая шестерня выполняется из металла и не имеет подвижных частей, так как сама является ею. Разрезная же шестерня выполняется из двух частей, которые могут перемещаться относительно друг друга. Она позволяет менять положение распределительного вала, не затрагивая при этом, натяжение ремня или цепи ГРМ, то есть оставляет не подвижными все остальные части.

Чтобы понять назначение такой шестерни, необходимо вспомнить, какие факторы влияют на мощность работы любого мотора. Под этими факторами понимаются: сечение и длина специальных каналов, по которым осуществляется подача топлива и выпуск отработавших газов, а также фазы газораспределения. Ими называют те момента времени, при которых клапана находятся в открытом или закрытом состоянии. Для облегчения восприятия данного определения составляется специальная круговая диаграмма, на которой изображаются эти фазы относительно коленчатого вала.

Итак, разрезная шестерня устанавливается в двух случаях:

При проектировании деталей двигателя не учитываются погрешности оборудования, выполняющего их изготовление. Дело в том, что размеры конечной детали могут отличаться от исходного чертежа. Такой деталью является шестерня распредвала. Дело в том, что она смещает фазы газораспределения на допустимую погрешность, равную, примерно, 10 %. Однако данные отклонения влияют на эффективность работы мотора и в большинстве случаев снижают номинальную мощность. Это объясняет то, что многие двигатели, выпущенные одним и тем же заводом, могут иметь различные характеристики.

Разрезная шестерня позволяет изменить фазы газораспределения и свести такую погрешность к минимуму, а значит, увеличить эффективность работы мотора, подняв его мощность.

Установка спортивного распредвала уже предполагает стремительное улучшение работы двигателя на различных оборотах, так как он имеет особую конструкцию, влияющую на периоды открытия и закрытия клапанов. Комбинация такого распредвала с разрезной шестерней позволяет увеличить мощность мотора еще на три процента.

Как установить и отрегулировать разрезную шестерню ВАЗ на 8 и 16 клапанах?

Рассмотрим данный процесс на двух ВАЗовских двигателях: 2108 8-ми и 16-ти клапанных вариантах. Для начала необходимо снять кожух и крышку клапанов. После этого, снимите старую шестерню и, ориентируясь по ней, нанесите точно такую же метку на разрезной шестерне, затем установите ее на распределительный вал, выполните совпадение меток и наденьте ремень ГРМ. После натяжки ремня можно приступать непосредственно к регулировке.

Далее нам понадобятся клапана четвертого цилиндра: проверьте их положение при заданных установках меток распредвала и маховика коленчатого вала. Если установка фаз газораспределения была выполнена верно, то впускной и выпускной клапана должны быть полностью открыты. В противном случае, ослабьте болты шестерни и поверните распределительный вал до требуемых величин открытия клапанов. После этого затяните болты шестерни. Таким образом, выходит, что вы достигли номинальных значений ФГР, а значит, мотор будет работать в номинальном режиме.

Видео – Монтаж шестерни на ВАЗ 2108

Чтобы добиться увеличения мощности на определенных оборотах, можно проделать следующие операции:

Ослабьте болты разрезной шестерни и поверните распределительный вал в ту же сторону, в которую вращается коленчатый. Таким образом, происходит смещение фазы газораспределения: впускной клапан будет открываться позже, а соответственно и позже закрываться. Данная настройка позволяет вам добиться увеличения тяги двигателя, при работе на низких оборотах или близких к средним.
Если повернуть распределительный вал против движения коленчатого вала, то получится, что клапан будет открываться раньше, а значит, камера сгорания получит больше смеси, если мотор будет работать на повышенных оборотах. Таким образом, можно очень сильно поднять мощность двигателя, но не максимальную скорость.
Выполняя данную регулировку, не стоит слишком сильно увлекаться этим процессом. Дело в том, что работа распредвала циклична, а значит, слишком большой угол его порота может и вовсе погубить двигатель. Допускается регулировка в диапазоне от 3 до 4 градусов по окружности, что равняется, примерно, половине зуба шестерни.
Если ваш автомобиль оснащен карбюраторным двигателем, то после каждой регулировки необходимо снова правильно выставлять угол опережения зажигания. Дело в том, что трамблер таких двигателей имеет механическую связь с распределительным валом, а значит, его смещение обязательно ведет к сбросу настроек системы зажигания.

Что касается 16-ти клапанного двигателя, то тут тоже ничего нет сложного, однако состав действий немного меняется:

Вначале, 1 и 4 цилиндр устанавливаются в верхнюю мертвую точку, а после этого необходимо надеть ремень ГРМ. Естественно, перед этим необходимо установить новые шестерни и сделать на них такие же метки, как и старых.
Для регулировки в этот раз вам понадобится специальный индикатор, который выполнен в виде часов. Каждый из них устанавливается на специальной планке, установленной в клапанном механизме двигателя.
Когда поршень находится в верхней мертвой точке, данные индикаторы должны показывать перекрытие клапанов. Такая величина отображается в виде чисел и должна равнять нулю. Если этого не произошло, то производится регулировка положения распределительных валов в соответствии с инструкцией выше.

Данный принцип применяется и для двигателя «Жигулей». Для этого также устанавливают планку и выставляют 1 и 4 цилиндры на их верхнюю мертвую точку. После этого происходят точно такие же регулировки.

Вот зачем нужна разрезная шестерня распредвала ВАЗ. Как видите, с установкой такой детали справится любой автолюбитель, имеющий базовые представления о принципе работы двигателя внутреннего сгорания.