Mecanismul de distribuție a gazului a motorului, proiectarea și principiul de funcționare

Mecanismul de distribuție a gazelor (GRM) este un set de piese și ansambluri care deschid și închid supapele de admisie și evacuare ale motorului la un moment dat. Sarcina principală a mecanismului de distribuție a gazelor este furnizarea în timp util cu aer-combustibil sau combustibil (în funcție de tipul de motor) a camerei de ardere și eliberarea gazelor de eșapament. Pentru a rezolva această problemă, un întreg complex de mecanisme funcționează fără probleme, dintre care unele sunt controlate electronic.

Cum este momentul

La motoarele moderne, mecanismul de distribuție a gazului este situat în chiulasa motorului. Se compune din următoarele elemente principale:

• Arbore cu came. Acesta este un produs de design complex, realizat din oțel durabil sau fontă cu mare precizie. În funcție de proiectarea distribuției, arborele cu came poate fi instalat în chiulasă sau în carter (în prezent nu se utilizează acest aranjament). Aceasta este partea principală responsabilă pentru deschiderea și închiderea secvențială a supapelor.

Arborele are rulmenți și came care împing tija supapei sau culbutorul. Forma camei are o geometrie strict definită, deoarece durata și gradul de deschidere a supapei depind de aceasta. În plus, camele sunt proiectate în direcții diferite pentru a asigura funcționarea alternativă a cilindrilor.

• Unitate. Cuplul de la arborele cotit este transmis prin transmisie la arborele cu came. Unitatea diferă în funcție de soluția de proiectare. Angrenajul arborelui cotit este jumătate din dimensiunea angrenajului arborelui cu came. Astfel, arborele cotit se rotește de două ori mai repede. În funcție de tipul de unitate, acesta include:

1. lanț sau centură;
2. angrenaje arborelui;
3. întinzător (rolă de tensionare);
4. amortizor și pantof.

• Supape de admisie și evacuare. Sunt situate pe chiulasa si sunt tije cu cap plat la un capat, numite poppet. Supapele de admisie și de evacuare diferă ca design. Intrarea este realizată dintr-o singură bucată. De asemenea, are o placă mai mare pentru a umple mai bine cilindrul cu încărcare proaspătă. Ieșirea este de obicei realizată din oțel rezistent la căldură și are o tijă goală pentru o răcire mai bună, deoarece este expusă la temperaturi mai ridicate în timpul funcționării. În interiorul cavității este o umplutură de sodiu care se topește cu ușurință și elimină o parte din căldură de pe placă către tijă.

Capetele supapelor sunt teșite pentru a asigura o potrivire mai strânsă în orificiile din chiulasa. Acest loc se numește șaua. Pe lângă supapele în sine, în mecanism sunt prevăzute elemente suplimentare pentru a asigura funcționarea lor corectă:

1. Izvoare. Readuceți supapele în poziția inițială după apăsare.
2. Garnituri de tijă de supapă. Acestea sunt garnituri speciale care împiedică pătrunderea uleiului în camera de ardere de-a lungul tijei supapei.
3. Bucșă de ghidare. Instalat în carcasa chiulasei și asigură o mișcare precisă a supapei.
4. Rusks. Cu ajutorul lor, un arc este atașat la tija supapei.

• Împingătoare. Prin intermediul împingătoarelor, forța este transmisă de la came arborelui cu came la tijă. Fabricat din oțel de înaltă rezistență. Sunt de diferite tipuri:

1. mecanic - ochelari;
2. rola;
3. compensatoare hidraulice.

Intervalul termic dintre tachetele mecanice și camele arborelui cu came este reglat manual. Compensatoarele hidraulice sau tachetele hidraulice mențin automat spațiul necesar și nu necesită reglare.

• Culbutor sau pârghii. Un balansier simplu este o pârghie cu două brațe care efectuează mișcări de balansare. În diferite configurații, culbutorii pot funcționa diferit.
• Sisteme de sincronizare variabilă a supapelor. Aceste sisteme nu sunt instalate pe toate motoarele. Mai multe detalii despre dispozitiv și principiul de funcționare al CVVT pot fi găsite într-un articol separat de pe site-ul nostru.

Descrierea timpului

Funcționarea mecanismului de distribuție a gazului este dificil de luat în considerare separat de ciclul de funcționare al motorului. Sarcina sa principală este de a deschide și închide supapele la timp pentru o anumită perioadă de timp. Prin urmare, pe cursa de admisie, admisia se deschide, iar pe cursa de evacuare, evacuarea se deschide. Adică, de fapt, mecanismul trebuie să implementeze sincronizarea calculată a supapelor.

Tehnic merge cam asa:

1. Arborele cotit transmite cuplul prin intermediul transmisiei către arborele cu came.
2. Cama arborelui cu came apasă pe împingător sau culbutor.
3. Supapa se deplasează în interiorul camerei de ardere, permițând accesul la încărcătura proaspătă sau gazele de eșapament.
4. După ce cama a trecut de faza activă de acțiune, supapa revine la locul său sub acțiunea arcului.

De remarcat, de asemenea, că pentru un ciclu complet, arborele cu came face 2 rotații, deschizând alternativ supapele de pe fiecare cilindru, în funcție de ordinea în care funcționează. Adică, de exemplu, cu o schemă de funcționare 1-3-4-2, supapele de admisie de pe primul cilindru și supapele de evacuare de pe al patrulea se vor deschide simultan. În a doua și a treia supape vor fi închise.

Tipuri de mecanisme de distribuție a gazelor

Motoarele pot avea scheme de sincronizare diferite. Luați în considerare următoarea clasificare.

După poziţia arborelui cu came

Există două tipuri de poziții ale arborelui cu came:

• partea de jos;
• top.

În poziția inferioară, arborele cu came este situat pe blocul cilindrilor lângă arborele cotit. Impactul de la came prin împingătoare este transmis la culbutori, folosind tije speciale. Acestea sunt tije lungi care conectează tijele de împingere din partea de jos de culbutorii din partea de sus. Locația inferioară nu este considerată cea mai de succes, dar are avantajele sale. În special, o conexiune mai fiabilă între arborele cu came și arborele cotit. Acest tip de dispozitiv nu este utilizat la motoarele moderne.

În poziția de sus, arborele cu came se află în chiulasă, chiar deasupra supapelor. În această poziție, pot fi implementate mai multe opțiuni de influențare a supapelor: folosind împingătoare basculante sau pârghii. Acest design este mai simplu, mai fiabil și mai compact. Poziția superioară a arborelui cu came a devenit mai comună.

După numărul de arbori cu came

Motoarele în linie pot fi echipate cu unul sau doi arbori cu came. Motoarele cu un singur arbore cu came sunt desemnate prin abreviere SOHC(un singur arbore cu came deasupra capului) și cu două - DOHC(Arborele cu came dublu deasupra capului). Un arbore este responsabil pentru deschiderea supapelor de admisie, iar celălalt pentru evacuarea. Motoarele în V folosesc patru arbori cu came, câte doi pentru fiecare banc de cilindri.

După numărul de supape

Forma arborelui cu came și numărul de came vor depinde de numărul de supape pe cilindru. Pot exista două, trei, patru sau cinci supape.

Cea mai simplă opțiune cu două supape: una pentru admisie, cealaltă pentru evacuare. Un motor cu trei supape are două supape de admisie și una de evacuare. În versiunea cu patru supape: două de admisie și două de evacuare. Cinci supape: trei pentru admisie și două pentru evacuare. Cu cât sunt mai multe supape de admisie, cu atât mai mult amestec aer-combustibil intră în camera de ardere. În consecință, puterea și dinamica motorului sunt crescute. Pentru a face mai mult de cinci nu va permite dimensiunea camerei de ardere și forma arborelui cu came. Cele mai utilizate patru supape pe cilindru.

După tipul de unitate

Există trei tipuri de transmisii cu arbore cu came:

1. Angrenaj. Această opțiune de antrenare este posibilă numai dacă arborele cu came se află în poziția inferioară a blocului cilindrilor. Arborele cotit și arborele cu came sunt antrenate de roți dințate. Principalul avantaj al unei astfel de unități este fiabilitatea. Când arborele cu came este în poziția superioară a chiulasei, se folosesc atât transmisia cu lanț, cât și curea.
2. Lanţ. Această unitate este considerată mai fiabilă. Dar utilizarea lanțului necesită condiții speciale. Pentru a amortiza vibrațiile, sunt instalate amortizoare, iar tensiunea lanțului este reglată de întinzători. Se pot folosi mai multe lanțuri în funcție de numărul de arbori.
   

   Resursa lanțului este suficientă pentru o medie de 150-200 de mii de kilometri.

   Problema principală a transmisiei cu lanț este considerată a fi o defecțiune a întinzătoarelor, amortizoarelor sau o rupere a lanțului în sine. Cu o tensiune insuficientă, lanțul în timpul funcționării poate aluneca între dinți, ceea ce duce la o încălcare a sincronizarii supapei.

   Ajută la reglarea automată a tensiunii lanțului intinzatoare hidraulice. Acestea sunt pistoane care apasă pe așa-numitul pantof. Pantoful este atașat direct de lanț. Aceasta este o piesă cu o acoperire specială, curbată într-un arc. În interiorul întinzătorului hidraulic există un piston, un arc și o cavitate de lucru pentru ulei. Uleiul intră în întinzător și împinge cilindrul la nivelul corect. Supapa închide trecerea uleiului și pistonul menține în orice moment tensiunea corectă a lanțului Compensatoarele hidraulice dintr-o curea de distribuție funcționează pe un principiu similar. Ghidajul lanțului absoarbe vibrațiile reziduale care nu au fost amortizate de pantof. Acest lucru garantează funcționarea perfectă și precisă a transmisiei cu lanț.

   Cea mai mare problemă poate veni dintr-un circuit deschis.

   Arborele cu came nu se mai rotește, dar arborele cotit continuă să se rotească și să miște pistoanele. Partea inferioară a pistoanelor ajunge la discurile supapelor, provocând deformarea acestora. În cele mai grave cazuri, blocul cilindrilor poate fi, de asemenea, deteriorat. Pentru a preveni acest lucru, se folosesc uneori lanțuri cu două rânduri. Dacă unul se rupe, celălalt continuă să funcționeze. Șoferul va putea corecta situația fără consecințe.

3. centura.Transmisia cu curea nu necesită lubrifiere, spre deosebire de transmisia cu lanț.
   

   Resursa centurii este, de asemenea, limitată și are o medie de 60-80 de mii de kilometri.

   Curelele dințate sunt folosite pentru o mai bună aderență și fiabilitate. Acesta este mai simplu. O centură ruptă cu motorul pornit va avea aceleași consecințe ca și un lanț rupt. Principalele avantaje ale unei transmisii prin curea sunt ușurința în utilizare și înlocuire, costul redus și funcționarea silențioasă.

Funcționarea motorului, dinamica și puterea acestuia depind de funcționarea corectă a întregului mecanism de distribuție a gazului. Cu cât numărul și volumul de cilindri sunt mai mari, cu atât dispozitivul de sincronizare va fi mai complex. Este important ca fiecare șofer să înțeleagă structura mecanismului pentru a observa o defecțiune la timp.