Классификация распредвалов.

Все тюнинговые распредвалы можно условно разделить на две группы: низовые и верховые. Исходя из названия, первые увеличивают момент в области низких оборотов двигателя, а вторые — в области высоких. Достигается это изменением высоты подъема и профиля кулачков, а также фазами открытия/закрытия клапанов.
1. Низовые валы.
Низовые валы имеют небольшую высоту подъема и отсутствие зоны перекрытия клапанов, что предотвращает выбрасывание рабочей смеси обратно во впуск на низких оборотах. Уменьшение высоты подъема влечет за собой неизбежную потерю наполнения на высоких оборотах, что приводит к уменьшению макимальной мощности двигателя. Однако это не столь важно, так как основная область их применения — езда по городу. Следует заметить, что сама по себе мощность двигателя влияет только на максимальную скорость автомобиля и не более. Например, уменьшение мощности двигателя автомобиля 21093 на 10 л.с. приведет к уменьшению максимальной скорости на 6 км/час, что не очень заметно. Основное достоинство таких валов — повышение крутящего момента на низах, что позволяет заметно быстрее ускоряться со светофора и лишний раз не включать пониженную передачу. На этом все преимущества заканчиваются. В области средних оборотов такие валы ведут себя в лучшем случае, как серийные, а на высоких оборотах совсем "умирают".
2. Верховые валы.
Верховые валы, напротив, имеют широкие фазы, высокие подъемы и довольно большую зону перекрытия клапанов. Это позволяет увеличить наполнение на верхах, как по причине увеличения проходного сечения в зоне клапана, так и за счет использования эффекта инерционного наддува. При этом почти всегда повышается мощность двигателя, а пик крутящего момента смещается в зону более высоких оборотов. Широкие фазы приводят к обратному выталкиванию смеси во впускной коллектор на низких частотах вращения, что вызывает снижение наполнения и провал на низах. Чем более "верховой" распредвал — тем сильнее этот эффект.
3. Тюнинговые и спортивные распредвалы.
Среди верховых валов можно выделить еще две группы: "тюнинговые" и "спортивные". Распредвалы для тюнинга и спорта отличаются подъемом, фазовой характеристикой и высотой перекрытия. Чем выше подъем — тем выше момент и мощность на высоких оборотах. Спортивные валы мало пригодны для обычной езды по городу, так как имеют ощутимый провал в области низких частот вращения и повышенные (к тому же неустойчивые) обороты холостого хода. Кроме того, такие валы могут иметь максимальную отдачу в области очень высоких частот вращения двигателя (8500 об/мин и выше), что совершенно неприемлемо для обычных гражданских моторов.

Производители распредвалов.

"Тольяттинские" валы
Широкое распространение получили так называемые "Тольяттинские" валы, неполнобазные, изготовленые перешлифовкой обычных серийных распредвалов. Такие валы встречаются с высотой подъема 10,2; 10,3; 10,4; 10,63; 10,9 мм. Все эти валы имеют повышенную отдачу в области высоких оборотов, пропорциональные высоте подъема клапанов.
Вследствие того, что базовый диаметр уменьшен, профиль кулачка становится заостренным, что приводит к нарушению фаз газораспределения и повышенному износу. По этой причине, применять такие валы нецелесообразно. Исключением может быть лишь вал с подъемом 10,2 мм, у которого описанный выше эффект выражен меньше всего.

Валы производства НПФ "МастерМотор"
Наиболее грамотно расчитанными и изготовленными на сегодняшний день являются валы производства НПФ "МастерМотор", г.Уфа. Профиль кулачков этих валов расчитывается по запатентованой методике "DynamicCams". Основное преимущество данной методики в том, что кулачок имеет очень гладкий профиль, причем даже третья производная также является гладкой кривой. На практике это позволяет максимально снизить ударные нагрузки в механизме привода клапана, а также обеспечить работу привода на высоких оборотах без разрыва кинематической связи пары кулачок-толкатель.

Особое внимание при проектирования профиля уделяется участкам сбега кулачков, т.е. перехода от активного профиля к базовому радиусу. Зачастую распредвалы, например серийные на ВАЗовских двигателях, очень чуствительны к регулировке зазоров. На кулачках распредвалов "МастерМотор" участок сбега на стороне закрытия клапана (именно здесь возникает стук клапана) увеличен. Это облегчает регулировку зазора и увеличивает срок эксплуатации до момента очередной регулировки.
Ассортимент валов очень широк, с ним можно подробно познакомиться на официальном сайте Мастер Мотор.
Применительно к 8-клапанному двигателю, наиболее применимы для "гражданской" езды валы 49, 52 и 54. Вал 49 хорош как низовой, для активной и динамичной езды по городу в диапазоне оборотов двигателя 2 — 4 тыс., 52 уже более верховой, наиболее оптимальный при смешанной езде город/трасса, 54 — еще более верховой. 54 вал имеет уменьшенный базовый диаметр.
Совсем недавно ОКБ "Динамика"(является правоприемником на расчеты распредвалов, выполненных по патенту 1237778) выпустила новинку — 55 вал с подъемом впускного клапана 10,6 мм. 55-й распредвал является продолжением серии распредвалов 52 и 54, но отличается тем, что обеспечивает устойчивую работу двигателя на 900 об/мин. Увеличивает крутящий момент во всем диапазоне работы двигателя за счет оптимизированного профиля кулачков и меньшей высоты перекрытия клапанов.
Спортивные модификации — это 62, M1, M2 и М3. Применительно к драг-рейсингу, оптимальным вариантом можно считать 62 вал. Этот вал имеет обороты кинематического разрыва более 9000 об/мин. Реально он позволяет раскручивать двигатель вплоть до 8000…8500 об/мин, при соответствующей подготовке ШПГ и ГБЦ. В области низких частот вращения двигателя этот вал имеет небольшой провал, который можно компенсировать только тщательной настройкой впускной и выпускной системы. Оптимальные обороты холостого хода на этом валу — примерно 1100 об/мин.
Валы M1-M3 являются очень верховыми, имеют большую высоту перекрытия клапанов, и для полной реализации всех своих возможностей требуют существенной доработки двигателя. В частности, полностью раскрыть потенциал этих валов можно только с примененим короткого 4-х дроссельного впуска, что довольно дорого и технически сложно.

Новые технические решения.

Классический привод клапана с плоским толкателем на данный момент является самым распространенным в мире. Однако, кинематическая схема такого привода далека от совершенства и накладывает довольно жесткие ограничения на механизм привода клапана. Одним из существенных ограничений является максимальная скорость подъема клапана. Для пары "кулачок — плоский толкатель" аналог скорости равен смещению линии контакта кулачка с толкателем, причем величина этого смещения ограничена диаметром толкателя. Практически во всех спортивных модификациях распредвалов кулачок по краям выходит за пределы толкателя и при работе в зоне перед вершиной кулачка наблюдаются характерные следы износа.
Другим ограничением является величина радиуса на вершине кулачка. При попытке выполнить кулачок с большим подъемом и узкой фазой, этот радиус становится слишком мал. Это приводит к недопустимым величинам контакных напряжений на вершине кулачка и радиус делают больше, чем хотелось бы.
Этих двух факторов уже достаточно для ограничения высоты подъема при заданном диаметре толкателя и требуемых фазах открытия клапана. Проще говоря, классическая конструкция привода не позволяет сделать одновременно большую высоту подъема и узкую фазу открытия. Все классические спортивные верховые валы по этой причине имеют чрезмерно широкие фазы и чрезмерную высоту перекрытия, что вызывает неизбежную потерю наполнения в области низких и средних оборотов. Кроме того, большое смещение линии контакта приводит к перекладке толкателей в направляющих гнездах головки. Начало подъема клапана и посадка клапана на седло при плоском толкателе происходят со значительными ударными ускорениями, что вызывает ускоренный износ толкателя и кулачка.

Для устранения всех перечисленных выше ограничений ОКБ "Динамика" разработала специальные неплоские RX-толкатели с цилиндрической рабочей поверхностью. Такой толкатель не должен вращаться в направляющей ГБЦ, что обеспечиваться соответствующими конструктивными элементами. Толкатель имеет вид стакана с приливами специальной формы, исключающими вращение (при этом направляющие ГБЦ должны быть доработаны).
Прямой привод ГРМ с RX-толкателями позволяет существенно увеличить крутящий момент двигателя во всем диапазоне оборотов. Такие двигатели отличаются меньшим шумом и имеют более ровный холостой ход. Выпускаются 6 модификаций распредвалов, работающих с такими толкателями: 3 для "гражданского" применения и 3 для спорта.

Что же выбрать?

Ответ на этот вопрос зависит от того, какую цель вы преследуете. Если вам необходимо лишь немного повысить динамические показатели своего автомобиля и при этом обойтись без лишних вложений, то оптимальным вариантом можно считать установку 52, 54 или 55 вала от "МастерМотор". Выбор конкретного номера зависит от вашего стиля езды и от состояния двигателя. Если вы не привыкли (или боитесь) сильно крутить мотор, то можно остановиться и на 49 или 52 вале. Для любителей "крутить в отсечку" более подойдут 54 или 55 валы. В этом случае можно ожидать довольно существенного увеличения наполнения, поэтому, нелишним будет позаботиться об установке фильтра пониженного сопротивления и увеличении диаметра дроссельной заслонки до 52.54 мм (на впрысковых машинах). Самый бюджетный вариант — применение неполнобазного "Тольяттинского" вала, однако, и эффект от его применения будет меньшим.

Если вы готовите автомобиль для драг-рейсинга, то подход должен быть более серьезным. Для этих целей хорошо подойдет 62 вал от "МастерМотор". Следует заметить, что на этом доработка автомобиля не должна заканчиваться, в противном случае, вас ждет разочарование. Применение такого вала подразумевает более глубокий тюнинг двигателя (начиная от установки прямоточной выпускной системы и заканчивая коваными поршнями и клапанами из титанового сплава:).

На этом позвольте закончить рекомендации:). Желание хорошо подготовить автомобиль должно сопровождаться самостоятельным поиском оптимальных решений, изученим теории, общением с коллегами по тюнингу т.д. Без этого вам никогда не удасться добиться победы в каких-либо серьезных соревнованиях. Как говорили раньше, творите, выдумывайте и пробуйте!