Μηχανισμός διανομής αερίου του κινητήρα, σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας

Ο μηχανισμός διανομής αερίου (GRM) είναι ένα σύνολο εξαρτημάτων και συγκροτημάτων που ανοίγουν και κλείνουν τις βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής του κινητήρα σε μια δεδομένη χρονική στιγμή. Το κύριο καθήκον του μηχανισμού διανομής αερίου είναι η έγκαιρη παροχή αέρα-καυσίμου ή καυσίμου (ανάλογα με τον τύπο του κινητήρα) στον θάλαμο καύσης και η απελευθέρωση καυσαερίων. Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα, λειτουργεί ομαλά ένα ολόκληρο σύμπλεγμα μηχανισμών, ορισμένοι από τους οποίους ελέγχονται ηλεκτρονικά.

Πώς είναι το timing

Στους σύγχρονους κινητήρες, ο μηχανισμός διανομής αερίου βρίσκεται στην κυλινδροκεφαλή του κινητήρα. Αποτελείται από τα ακόλουθα κύρια στοιχεία:

• Εκκεντροφόρος άξονας. Πρόκειται για ένα προϊόν σύνθετου σχεδιασμού, κατασκευασμένο από ανθεκτικό χάλυβα ή χυτοσίδηρο με υψηλή ακρίβεια. Ανάλογα με το σχεδιασμό του χρονισμού, ο εκκεντροφόρος μπορεί να εγκατασταθεί στην κυλινδροκεφαλή ή στον στροφαλοθάλαμο (προς το παρόν δεν χρησιμοποιείται αυτή η διάταξη). Αυτό είναι το κύριο μέρος που είναι υπεύθυνο για το διαδοχικό άνοιγμα και κλείσιμο των βαλβίδων.

Ο άξονας έχει κρίκους ρουλεμάν και έκκεντρα που σπρώχνουν το στέλεχος της βαλβίδας ή τον βραχίονα. Το σχήμα του έκκεντρου έχει μια αυστηρά καθορισμένη γεωμετρία, αφού η διάρκεια και ο βαθμός ανοίγματος της βαλβίδας εξαρτάται από αυτό. Επιπλέον, τα έκκεντρα είναι σχεδιασμένα σε διαφορετικές κατευθύνσεις για να διασφαλίζουν την εναλλακτική λειτουργία των κυλίνδρων.

• Μονάδα οδήγησης. Η ροπή από τον στροφαλοφόρο άξονα μεταδίδεται μέσω της κίνησης στον εκκεντροφόρο άξονα. Η μονάδα δίσκου διαφέρει ανάλογα με τη σχεδιαστική λύση. Το γρανάζι του στροφαλοφόρου έχει το μισό μέγεθος από το γρανάζι του εκκεντροφόρου. Έτσι, ο στροφαλοφόρος άξονας περιστρέφεται δύο φορές πιο γρήγορα. Ανάλογα με τον τύπο του δίσκου, περιλαμβάνει:

1. αλυσίδα ή ζώνη?
2. γρανάζια άξονα?
3. εντατήρας (κύλινδρος τάσης).
4. αμορτισέρ και παπούτσι.

• Βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής. Βρίσκονται στην κεφαλή του κυλίνδρου και είναι ράβδοι με επίπεδη κεφαλή στο ένα άκρο, που ονομάζονται παπούτσι. Οι βαλβίδες εισόδου και εξόδου διαφέρουν ως προς το σχεδιασμό. Η είσοδος γίνεται μονοκόμματη. Διαθέτει επίσης μεγαλύτερη πλάκα για να γεμίζει καλύτερα τον κύλινδρο με φρέσκο ​​φορτίο. Η έξοδος είναι συνήθως κατασκευασμένη από ανθεκτικό στη θερμότητα χάλυβα και έχει ένα κοίλο στέλεχος για καλύτερη ψύξη, καθώς εκτίθεται σε υψηλότερες θερμοκρασίες κατά τη λειτουργία. Μέσα στην κοιλότητα υπάρχει ένα πληρωτικό νάτριο που λιώνει εύκολα και αφαιρεί μέρος της θερμότητας από την πλάκα στη ράβδο.

Οι κεφαλές των βαλβίδων είναι λοξότμητες για να παρέχουν πιο σφιχτή εφαρμογή στις οπές στην κυλινδροκεφαλή. Αυτό το μέρος λέγεται σέλα. Εκτός από τις ίδιες τις βαλβίδες, στον μηχανισμό παρέχονται πρόσθετα στοιχεία για τη διασφάλιση της σωστής λειτουργίας τους:

1. Ελατήρια. Επαναφέρετε τις βαλβίδες στην αρχική τους θέση αφού τις πιέσετε.
2. Τσιμούχες στελέχους βαλβίδας. Πρόκειται για ειδικές σφραγίδες που εμποδίζουν το λάδι να εισέλθει στον θάλαμο καύσης κατά μήκος του στελέχους της βαλβίδας.
3. Δοχείο οδηγού. Τοποθετείται στο περίβλημα της κυλινδροκεφαλής και παρέχει ακριβή κίνηση της βαλβίδας.
4. Παξιμάδια. Με τη βοήθειά τους, ένα ελατήριο συνδέεται στο στέλεχος της βαλβίδας.

• ωθητές. Μέσω των ωστηρίων, η δύναμη μεταδίδεται από τον εκκεντροφόρο στη ράβδο. Κατασκευασμένο από χάλυβα υψηλής αντοχής. Είναι διαφορετικών τύπων:

1. μηχανικά - γυαλιά?
2. κύλινδρος;
3. υδραυλικοί αντισταθμιστές.

Το θερμικό διάκενο μεταξύ των μηχανικών ωστηρίων και των λοβών του εκκεντροφόρου ρυθμίζεται χειροκίνητα. Οι υδραυλικοί αντισταθμιστές ή οι υδραυλικές τάπες διατηρούν αυτόματα το απαιτούμενο διάκενο και δεν χρειάζονται ρύθμιση.

• Βραχίονας ή μοχλοί. Ένας απλός βραχίονας λικνίσματος είναι ένας μοχλός δύο βραχιόνων που εκτελεί κινήσεις λικνίσματος. Σε διαφορετικές διατάξεις, οι βραχίονες στροφείου μπορούν να λειτουργήσουν διαφορετικά.
• Μεταβλητά συστήματα χρονισμού βαλβίδων. Αυτά τα συστήματα δεν είναι εγκατεστημένα σε όλους τους κινητήρες. Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τη συσκευή και την αρχή λειτουργίας του CVVT μπορείτε να βρείτε σε ξεχωριστό άρθρο στον ιστότοπό μας.

Περιγραφή του χρονισμού

Η λειτουργία του μηχανισμού διανομής αερίου είναι δύσκολο να εξεταστεί χωριστά από τον κύκλο λειτουργίας του κινητήρα. Το κύριο καθήκον του είναι να ανοίγει και να κλείνει έγκαιρα τις βαλβίδες για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα. Επομένως, στη διαδρομή εισαγωγής ανοίγει η εισαγωγή και στην διαδρομή εξάτμισης ανοίγει η εξάτμιση. Δηλαδή, στην πραγματικότητα, ο μηχανισμός πρέπει να εφαρμόσει τις υπολογιζόμενες φάσεις διανομής αερίου.

Τεχνικά έχει ως εξής:

1. Ο στροφαλοφόρος άξονας μεταδίδει τη ροπή μέσω της κίνησης στον εκκεντροφόρο άξονα.
2. Το έκκεντρο εκκεντροφόρου πιέζει τον ωθητή ή τον παλινδρομητή.
3. Η βαλβίδα κινείται μέσα στο θάλαμο καύσης, επιτρέποντας πρόσβαση σε φρέσκο ​​φορτίο ή καυσαέρια.
4. Αφού το έκκεντρο περάσει την ενεργό φάση δράσης, η βαλβίδα επιστρέφει στη θέση της υπό τη δράση του ελατηρίου.

Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι για έναν πλήρη κύκλο, ο εκκεντροφόρος κάνει 2 στροφές, ανοίγοντας εναλλάξ τις βαλβίδες σε κάθε κύλινδρο, ανάλογα με τη σειρά με την οποία λειτουργούν. Δηλαδή, για παράδειγμα, με ένα σχέδιο λειτουργίας 1-3-4-2, οι βαλβίδες εισαγωγής στον πρώτο κύλινδρο και οι βαλβίδες εξαγωγής στον τέταρτο θα ανοίγουν ταυτόχρονα. Στη δεύτερη και τρίτη βαλβίδες θα είναι κλειστές.

Τύποι μηχανισμών διανομής αερίου

Οι κινητήρες μπορεί να έχουν διαφορετικά σχήματα χρονισμού. Εξετάστε την ακόλουθη ταξινόμηση.

Με τη θέση του εκκεντροφόρου

Υπάρχουν δύο τύποι θέσης εκκεντροφόρου:

• κάτω μέρος;
• μπλουζα.

Στην κάτω θέση, ο εκκεντροφόρος βρίσκεται στο μπλοκ κυλίνδρων δίπλα στον στροφαλοφόρο άξονα. Η πρόσκρουση από τα έκκεντρα μέσω των ωστηρίων μεταδίδεται στους βραχίονες στροφείου, χρησιμοποιώντας ειδικές ράβδους. Πρόκειται για μακριές ράβδους που συνδέουν τις ράβδους ώθησης στο κάτω μέρος με τους βραχίονες παλινδρόμησης στο επάνω μέρος. Η χαμηλότερη τοποθεσία δεν θεωρείται η πιο επιτυχημένη, αλλά έχει τα πλεονεκτήματά της. Συγκεκριμένα, μια πιο αξιόπιστη σύνδεση μεταξύ του εκκεντροφόρου και του στροφαλοφόρου άξονα. Αυτός ο τύπος συσκευής δεν χρησιμοποιείται σε σύγχρονους κινητήρες.

Στην επάνω θέση, ο εκκεντροφόρος βρίσκεται στην κυλινδροκεφαλή, ακριβώς πάνω από τις βαλβίδες. Σε αυτή τη θέση, μπορούν να εφαρμοστούν διάφορες επιλογές για τον επηρεασμό των βαλβίδων: χρησιμοποιώντας ωθητές ή μοχλούς. Αυτός ο σχεδιασμός είναι απλούστερος, πιο αξιόπιστος και πιο συμπαγής. Η επάνω θέση του εκκεντροφόρου έχει γίνει πιο κοινή.

Με τον αριθμό των εκκεντροφόρων

Οι εν σειρά κινητήρες μπορούν να εξοπλιστούν με έναν ή δύο εκκεντροφόρους. Οι κινητήρες με έναν εκκεντροφόρο άξονα χαρακτηρίζονται από τη συντομογραφία επέκταση SOHC(Μονός εναέριος εκκεντροφόρος), και με δύο - επέκταση DOHC(Διπλός εκκεντροφόρος εναέριος άξονας). Ο ένας άξονας είναι υπεύθυνος για το άνοιγμα των βαλβίδων εισαγωγής και ο άλλος για την εξάτμιση. Οι κινητήρες V χρησιμοποιούν τέσσερις εκκεντροφόρους, δύο για κάθε συστοιχία κυλίνδρων.

Με αριθμό βαλβίδων

Το σχήμα του εκκεντροφόρου και ο αριθμός των εκκεντροφόρων θα εξαρτηθούν από τον αριθμό των βαλβίδων ανά κύλινδρο. Μπορεί να υπάρχουν δύο, τρεις, τέσσερις ή πέντε βαλβίδες.

Η απλούστερη επιλογή με δύο βαλβίδες: μία για εισαγωγή, η άλλη για εξαγωγή. Ένας κινητήρας με τρεις βαλβίδες έχει δύο βαλβίδες εισαγωγής και μία εξαγωγής. Στην έκδοση με τέσσερις βαλβίδες: δύο εισαγωγής και δύο εξαγωγής. Πέντε βαλβίδες: τρεις για την εισαγωγή και δύο για την εξαγωγή. Όσο περισσότερες βαλβίδες εισαγωγής, τόσο περισσότερο μείγμα αέρα-καυσίμου εισέρχεται στον θάλαμο καύσης. Αντίστοιχα, αυξάνεται η ισχύς και η δυναμική του κινητήρα. Για να κάνετε περισσότερα από πέντε δεν θα επιτρέψετε το μέγεθος του θαλάμου καύσης και το σχήμα του εκκεντροφόρου. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες τέσσερις βαλβίδες ανά κύλινδρο.

Κατά τύπο δίσκου

Υπάρχουν τρεις τύποι μετάδοσης κίνησης εκκεντροφόρου:

1. Μηχανισμός. Αυτή η επιλογή κίνησης είναι δυνατή μόνο εάν ο εκκεντροφόρος βρίσκεται στην κάτω θέση του μπλοκ κυλίνδρων. Ο στροφαλοφόρος και ο εκκεντροφόρος κινούνται με γρανάζια. Το κύριο πλεονέκτημα μιας τέτοιας μονάδας είναι η αξιοπιστία. Όταν ο εκκεντροφόρος βρίσκεται στην επάνω θέση στην κυλινδροκεφαλή, χρησιμοποιούνται τόσο η αλυσίδα όσο και ο ιμάντας κίνησης.
2. Αλυσίδα. Αυτή η μονάδα δίσκου θεωρείται πιο αξιόπιστη. Αλλά η χρήση της αλυσίδας απαιτεί ειδικές συνθήκες. Για την απόσβεση των κραδασμών, τοποθετούνται αποσβεστήρες και η τάση της αλυσίδας ρυθμίζεται από εντατήρες. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν πολλές αλυσίδες ανάλογα με τον αριθμό των αξόνων.
   

   Ο πόρος της αλυσίδας είναι αρκετός για κατά μέσο όρο 150-200 χιλιάδες χιλιόμετρα.

   Το κύριο πρόβλημα της μετάδοσης κίνησης της αλυσίδας θεωρείται ότι είναι η δυσλειτουργία των τεντωτηρίων, των αποσβεστήρων ή η θραύση της ίδιας της αλυσίδας. Με ανεπαρκή τάση, η αλυσίδα κατά τη λειτουργία μπορεί να γλιστρήσει μεταξύ των δοντιών, γεγονός που οδηγεί σε παραβίαση του χρονισμού της βαλβίδας.

   Βοηθά στην αυτόματη ρύθμιση της τάσης της αλυσίδας υδραυλικοί εντατήρες. Πρόκειται για πιστόνια που πατάνε στο λεγόμενο παπούτσι. Το παπούτσι συνδέεται απευθείας στην αλυσίδα. Πρόκειται για ένα κομμάτι με ειδική επίστρωση, κυρτό σε τόξο. Μέσα στον υδραυλικό εντατήρα υπάρχει ένα έμβολο, ένα ελατήριο και μια κοιλότητα εργασίας για το λάδι. Το λάδι εισέρχεται στον εντατήρα και ωθεί τον κύλινδρο στη σωστή στάθμη. Η βαλβίδα κλείνει τη δίοδο λαδιού και το έμβολο διατηρεί τη σωστή τάση της αλυσίδας ανά πάσα στιγμή.Οι υδραυλικοί αντισταθμιστές σε έναν ιμάντα χρονισμού λειτουργούν με παρόμοια αρχή. Ο οδηγός της αλυσίδας απορροφά τους υπολειπόμενους κραδασμούς που δεν έχουν αποσβεστεί από το παπούτσι. Αυτό εγγυάται τέλεια και ακριβή λειτουργία της αλυσίδας κίνησης.

   Το μεγαλύτερο πρόβλημα μπορεί να προέλθει από ένα σπασμένο κύκλωμα.

   Ο εκκεντροφόρος σταματά να περιστρέφεται, αλλά ο στροφαλοφόρος συνεχίζει να περιστρέφεται και να κινεί τα έμβολα. Οι πυθμένες των εμβόλων φτάνουν στους δίσκους των βαλβίδων, με αποτέλεσμα να παραμορφώνονται. Στις πιο σοβαρές περιπτώσεις, το μπλοκ κυλίνδρων μπορεί επίσης να καταστραφεί. Για να μην συμβεί αυτό, μερικές φορές χρησιμοποιούνται αλυσίδες διπλής σειράς. Αν το ένα σπάσει, το άλλο συνεχίζει να δουλεύει. Ο οδηγός θα είναι σε θέση να διορθώσει την κατάσταση χωρίς συνέπειες.

3. ζώνη.Η κίνηση του ιμάντα δεν απαιτεί λίπανση, σε αντίθεση με την αλυσίδα.
   

   Ο πόρος της ζώνης είναι επίσης περιορισμένος και είναι κατά μέσο όρο 60-80 χιλιάδες χιλιόμετρα.

   Οι οδοντωτές ζώνες χρησιμοποιούνται για καλύτερο κράτημα και αξιοπιστία. Αυτό είναι πιο απλό. Μια σπασμένη ζώνη με τον κινητήρα σε λειτουργία θα έχει τις ίδιες συνέπειες με μια σπασμένη αλυσίδα. Τα κύρια πλεονεκτήματα ενός ιμάντα κίνησης είναι η ευκολία λειτουργίας και αντικατάστασης, το χαμηλό κόστος και η αθόρυβη λειτουργία.

Η λειτουργία του κινητήρα, η δυναμική και η ισχύς του εξαρτώνται από τη σωστή λειτουργία ολόκληρου του μηχανισμού διανομής αερίου. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός και ο όγκος των κυλίνδρων, τόσο πιο πολύπλοκη θα είναι η συσκευή συγχρονισμού. Είναι σημαντικό για κάθε οδηγό να κατανοήσει τη δομή του μηχανισμού προκειμένου να παρατηρήσει έγκαιρα μια δυσλειτουργία.