زمان بندی سوپاپ چیست و چگونه کار می کند

طراحی موتور چهار زمانه ، که بر اساس اصل آزاد سازی انرژی در هنگام احتراق مخلوط سوخت و سوخت کار می کند ، شامل یک مکانیزم مهم است که بدون آن واحد نمی تواند کار کند. این مکانیسم زمان بندی یا توزیع گاز است.

در بیشتر موتورهای استاندارد ، آن را در سر سیلندر نصب می کنند. جزئیات بیشتر در مورد ساختار مکانیسم در شرح داده شده است مقاله جداگانه... حال ما به این موضوع می پردازیم که زمان سوپاپ چیست و همچنین اینکه چگونه عملکرد آن بر روی شاخص های قدرت موتور و کارایی آن تأثیر می گذارد.

زمان بندی سوپاپ موتور چیست؟

مختصراً درباره خود سازوکار زمان بندی. میل لنگ از طریق درایو تسمه (در بسیاری از موتورهای مدرن با احتراق داخلی ، یک زنجیره به جای تسمه لاستیکی نصب شده است) به میل بادامک. وقتی راننده موتور را روشن می کند ، استارتر چرخ لنگر را لنگ می کند. هر دو شافت شروع به چرخش همزمان می کنند ، اما با سرعت های مختلف (اساساً در یک دور از میل میل ، میل لنگ دو دور می کند).

بادامک های مخصوص قطره ای شکل روی میل بادامک قرار دارند. با چرخش ساختار ، بادامک به سمت ساقه شیر سوار شده به فن فشار می آورد. سوپاپ باز می شود و اجازه می دهد مخلوط هوا / سوخت وارد سیلندر شود یا اگزوز را به داخل منیفولد اگزوز خارج کند.

مرحله توزیع گاز دقیقاً همان لحظه ای است که شیر شروع به باز کردن ورودی / خروجی می کند قبل از لحظه ای که کاملاً بسته می شود. هر مهندسی که در حال توسعه یک واحد نیرو است ، ارتفاع دهانه سوپاپ و همچنین مدت زمان باز بودن آن را محاسبه می کند.

تأثیر زمان بندی سوپاپ بر عملکرد موتور

بسته به مدی که موتور در آن کار می کند ، توزیع گاز باید زودتر یا دیرتر شروع شود. این کارایی واحد ، اقتصاد و حداکثر گشتاور آن را تحت تأثیر قرار می دهد. دلیل این امر این است که باز و بسته شدن به موقع منیفولدهای ورودی و خروجی کلید استفاده حداکثری از انرژی آزاد شده در هنگام احتراق HVAC است.

اگر سوپاپ مکش در لحظه ای دیگر که پیستون حرکت مکش را شروع می کند شروع به باز شدن کند ، در آن صورت پر شدن ناهموار حفره سیلندر با یک قسمت تازه از هوا اتفاق می افتد و سوخت بدتر مخلوط می شود ، که منجر به احتراق ناقص مخلوط می شود.

در مورد سوپاپ اگزوز ، این شیر نیز باید زودتر از زمان رسیدن پیستون به مرکز مرده پایین باز شود ، اما نه دیرتر از شروع حرکت صعودی به سمت بالا. در حالت اول ، فشرده سازی افت می کند و با آن موتور قدرت خود را از دست می دهد. در مرحله دوم ، محصولات احتراق با شیر بسته مقاومت برای پیستون ایجاد می کند ، که شروع به افزایش می کند. این یک بار اضافی در مکانیسم لنگ است که می تواند به برخی از قطعات آن آسیب برساند.

برای عملکرد کافی واحد نیرو ، زمان بندی متفاوت سوپاپ مورد نیاز است. برای یک حالت لازم است که سوپاپ ها زودتر باز شوند و دیرتر بسته شوند و برای دیگران برعکس. پارامتر همپوشانی نیز از اهمیت بالایی برخوردار است - اینکه آیا هر دو سوپاپ به طور همزمان باز می شوند یا خیر.

اکثر موتورهای استاندارد دارای یک زمان بندی ثابت هستند. چنین موتوری ، بسته به نوع میل بادامک ، حداکثر کارایی را در حالت اسپرت یا با رانندگی اندازه گیری شده در دور پایین خواهد داشت.

امروزه ، بسیاری از اتومبیل های بخش متوسط ​​و ممتاز به موتورهایی مجهز هستند که سیستم توزیع گاز آنها می تواند برخی از پارامترهای باز شدن دریچه را تغییر دهد ، به همین دلیل پر کردن و تهویه سیلندرها با کیفیت بالا در سرعت های مختلف میل لنگ اتفاق می افتد.

در اینجا نحوه انجام زمان بندی در دورهای مختلف موتور آورده شده است:

1. بیکاری به اصطلاح به فازهای باریک احتیاج دارد. این بدان معنی است که سوپاپ ها دیرتر شروع به باز شدن می کنند و برعکس ، زمان بسته شدن آنها زود است. در این حالت حالت باز همزمان وجود ندارد (هر دو سوپاپ همزمان باز نخواهند شد). هنگامی که چرخش میل لنگ از اهمیت کمی برخوردار است ، هنگامی که فازها با هم همپوشانی دارند ، گازهای خروجی می توانند وارد منیفولد ورودی شوند و حجم معینی از VTS می تواند وارد اگزوز شود.
2. قدرتمندترین حالت - به مراحل گسترده ای نیاز دارد. این روشی است که در آن به دلیل سرعت زیاد ، دریچه ها از موقعیت بازتری برخوردار هستند. این منجر به این واقعیت می شود که در هنگام رانندگی ورزشی ، پر کردن و تهویه سیلندرها ضعیف انجام می شود. برای اصلاح اوضاع باید زمان سوپاپ تغییر کند ، یعنی شیرها زودتر باز شوند و مدت زمان آنها در این وضعیت افزایش یابد.

هنگام توسعه طراحی موتورهایی با زمان بندی متغیر سوپاپ ، مهندسان وابستگی لحظه باز شدن شیر را به سرعت میل لنگ در نظر می گیرند. این سیستم های پیشرفته به موتور اجازه می دهد تا حد امکان برای سبک های مختلف سواری همه کاره باشد. به لطف این پیشرفت ، واحد طیف گسترده ای از امکانات را نشان می دهد:

• در دورهای پایین موتور باید رشته ای باشد.
• وقتی دورهای چرخش افزایش می یابد ، نباید قدرت خود را از دست بدهد.
• صرف نظر از مدی که موتور احتراق داخلی در آن کار می کند ، صرفه جویی در مصرف سوخت و همچنین سازگاری با محیط زیست ، باید بالاترین سطح ممکن را برای یک واحد خاص داشته باشد.

همه این پارامترها را می توان با جایگزینی طرح میل بادامک تغییر داد. با این حال ، در این حالت ، بازده موتور فقط در یک حالت محدودیت خواهد داشت. چطور در مورد موتور بسته به تعداد دورهای میل لنگ می تواند پروفایل را به تنهایی تغییر دهد؟

زمان بندی متغیر شیر

خود ایده تغییر زمان باز شدن سوپاپ در حین کار واحد قدرت جدید نیست. این ایده به صورت دوره ای در ذهن مهندسانی ظاهر می شد که هنوز در حال تولید موتورهای بخار بودند.

بنابراین ، یکی از این پیشرفت ها دنده استیونسون نامیده می شد. مکانیسم زمان ورود بخار به استوانه کار را تغییر می دهد. رژیم "برش بخار" نامیده می شد. هنگامی که مکانیزم تحریک می شد ، فشار بسته به نوع طراحی خودرو تغییر مسیر می یابد. به همین دلیل ، علاوه بر دود ، لوکوموتیوهای بخار قدیمی هنگام ایستادن قطار ، پاف های بخار نیز منتشر می کردند.

کار با تغییر زمان سوپاپ نیز با واحدهای هواپیما انجام شد. بنابراین ، یک مدل آزمایشی از موتور V-8 از شرکت Clerget-Blin با ظرفیت 200 اسب بخار می تواند این پارامتر را تغییر دهد ، زیرا طراحی مکانیسم شامل یک میل بادامک کشویی است.

و روی موتور Lycoming XR-7755 میل بادامک نصب شد که در آنها دو بادامک متفاوت برای هر سوپاپ وجود داشت. دستگاه دارای یک درایو مکانیکی بود و توسط خود خلبان فعال شد. او می تواند یکی از دو گزینه را بسته به اینکه آیا نیاز به پرواز هواپیما به آسمان ، فرار از تعقیب یا فقط پرواز اقتصادی دارد ، انتخاب کند.

در مورد صنعت خودروسازی ، مهندسان شروع به فکر کردن درباره کاربرد این ایده از دهه 20 قرن گذشته کردند. دلیل آن ظهور موتورهای پرسرعتی بود که روی اتومبیل های اسپرت نصب شده بودند. افزایش قدرت در چنین واحدهایی محدودیت خاصی داشت ، اگرچه این واحد می تواند حتی بیشتر باز شود. برای اینکه وسیله نقلیه قدرت بیشتری داشته باشد ، در ابتدا فقط حجم موتور افزایش یافت.

اولین شخصی که زمان بندی متغیر سوپاپ را معرفی کرد ، لارنس پومروی بود که به عنوان طراح ارشد در شرکت خودروسازی واکسهال کار می کرد. او موتوری را ایجاد کرد که در آن میل بادامک ویژه ای در مکانیسم توزیع گاز نصب شده بود. تعدادی از دوربین های وی دارای چندین مجموعه پروفیل بودند.

H-Type 4.4 لیتری ، بسته به سرعت میل لنگ و باری که تجربه می کند ، می تواند میل بادامک را در امتداد محور طولی حرکت دهد. به همین دلیل ، زمان و ارتفاع سوپاپ ها تغییر کرد. از آنجا که این قسمت دارای محدودیت های حرکتی بود ، کنترل فاز نیز دارای محدودیت هایی بود.

پورشه نیز درگیر ایده ای مشابه بود. در سال 1959 ، یک اختراع برای "تیرهای نوسان" میل بادامک ظاهر شد. این توسعه قرار بود تغییر دهنده سوپاپ ، و در همان زمان ، زمان باز شدن را تغییر دهد. توسعه در مرحله پروژه باقی ماند.

اولین مکانیسم کنترل زمان بندی سوپاپ توسط فیات توسعه داده شد. این اختراع توسط Giovanni Torazza در اواخر دهه 60 توسعه یافت. این مکانیزم از هلدرهای هیدرولیکی استفاده می کرد که باعث تغییر نقطه محور تاپت سوپاپ شد. این دستگاه بسته به دور موتور و فشار موجود در منیفولد ورودی کار می کرد.

با این حال ، اولین خودروی تولیدی با فازهای متغیر GR از آلفا رومئو بود. مدل اسپایدر 1980 یک مکانیسم الکترونیکی دریافت کرد که بسته به حالت عملکرد موتور احتراق داخلی ، مراحل را تغییر می دهد.

راه های تغییر طول و عرض زمان بندی شیر

امروزه چندین نوع مکانیزم وجود دارد که باعث تغییر لحظه ، زمان و ارتفاع دهانه شیر می شود:

1. در ساده ترین طراحی آن ، کلاچ مخصوصی است که روی درایو مکانیزم زمان بندی (شیفت فاز) نصب می شود. کنترل به لطف اثر هیدرولیکی بر روی مکانیسم اجرا انجام می شود و کنترل توسط الکترونیک انجام می شود. وقتی موتور در دور کار است ، میل بادامک در موقعیت اصلی خود قرار دارد. به محض افزایش دور موتور الکترونیکی به این پارامتر واکنش نشان می دهد و هیدرولیک را فعال می کند که میل بادامک را نسبت به موقعیت اولیه کمی می چرخاند. با تشکر از این ، دریچه ها کمی زودتر باز می شوند ، که این امکان را می دهد تا سریع سیلندرها را با یک بخش تازه از BTC پر کنید.
2. تغییر مشخصات دوربین این تحولی است که رانندگان مدتهاست از آن استفاده می کنند. نصب میل بادامک با بادامکهای غیراستاندارد می تواند واحد را در دورهای بالاتر کارآمدتر کار کند. با این حال ، چنین ارتقااتی باید توسط یک مکانیک آگاه انجام شود که منجر به هدر رفتن زیاد می شود. در موتورهای دارای سیستم VVTL-i ، میل بادامک ها مجموعه های مختلفی از بادامک را با پروفیل های مختلف دارند. هنگامی که موتور احتراق داخلی در دور کار است ، عناصر استاندارد عملکرد خود را انجام می دهند. به محض این که دور میل لنگ از مرز 6 هزار حرکت می کند ، میل بادامک کمی تغییر مکان می دهد ، به همین دلیل مجموعه دیگری از بادامک ها به کار می افتند. فرآیندی مشابه هنگامی رخ می دهد که موتور تا 8.5 هزار دور می چرخد ​​و مجموعه سوم بادامک ها شروع به کار می کنند که این باعث می شود فازها حتی بیشتر شوند.
3. تغییر در ارتفاع دهانه شیر. این پیشرفت به شما امکان می دهد حالت های زمان بندی همزمان را تغییر دهید ، همچنین دریچه گاز را حذف کنید. در چنین مکانیزم هایی ، فشار دادن پدال گاز دستگاه مکانیکی را فعال می کند که بر نیروی باز شدن دریچه های ورودی تأثیر می گذارد. این سیستم حدود 15 درصد مصرف سوخت را کاهش می دهد و قدرت واحد را به همان میزان افزایش می دهد. در موتورهای مدرن تر ، نه از مکانیک ، بلکه از آنالوگ الکترومغناطیسی استفاده می شود. مزیت گزینه دوم این است که وسایل الکترونیکی قادر به تغییر و کارآیی حالت های باز شدن شیر هستند. ارتفاع بالابر می تواند تقریباً ایده آل باشد و زمان بازتر از نسخه های قبلی بیشتر است. چنین تحولی به دلیل صرفه جویی در مصرف سوخت حتی ممکن است برخی از سیلندرها را خاموش کند (برخی از دریچه ها را باز نکنید). این موتورها با توقف ماشین سیستم را فعال می کنند اما نیازی به خاموش شدن موتور احتراق داخلی نیست (مثلاً در چراغ راهنما) یا وقتی راننده با استفاده از موتور احتراق داخلی سرعت خودرو را کم می کند.

چرا زمان بندی شیر را تغییر دهید

استفاده از مکانیزمی که باعث تغییر زمان سوپاپ می شود:

• استفاده از منبع واحد قدرت در حالتهای مختلف عملکرد آن کارآمدتر است.
• افزایش قدرت بدون نیاز به نصب میل بادامک سفارشی ؛
• وسیله نقلیه را اقتصادی تر کنید.
• پر کردن و تهویه مناسب سیلندرها را با سرعت زیاد فراهم کنید.
• به دلیل احتراق کارآمدتر مخلوط سوخت و هوا ، سازگاری با محیط زیست را افزایش دهید.

از آنجا که حالت های مختلف عملکرد موتور احتراق داخلی به پارامترهای مربوط به زمان سوپاپ نیاز دارند ، با استفاده از مکانیزم های تغییر FGR ، دستگاه می تواند با پارامترهای ایده آل قدرت ، گشتاور ، سازگاری با محیط زیست و اقتصاد مطابقت داشته باشد. تنها مشکلی که تاکنون هیچ سازنده ای قادر به حل آن نیست هزینه بالای دستگاه است. در مقایسه با موتور استاندارد ، یک آنالوگ مجهز به مکانیزم مشابه تقریباً دو برابر هزینه خواهد داشت.

برخی از رانندگان از سیستم زمان بندی متغیر سوپاپ برای افزایش قدرت خودرو استفاده می کنند. با این حال ، با کمک یک تسمه تایمینگ اصلاح شده ، فشردن حداکثر واحد ممکن نیست. درباره سایر احتمالات بخوانید اینجا.

در پایان ، ما یک کمک بصری کوچک در مورد عملکرد سیستم زمان بندی متغیر سوپاپ ارائه می دهیم:

سیستم زمان بندی شیر متغیر با استفاده از مثال CVVT

سوالات و پاسخ ها:

زمان بندی سوپاپ چیست؟ این لحظه ای است که دریچه (ورودی یا خروجی) باز / بسته می شود. این عبارت بر حسب درجات چرخش میل لنگ موتور بیان می شود.

Чچه چیزی بر زمان بندی سوپاپ تأثیر می گذارد؟ زمان بندی سوپاپ تحت تأثیر حالت کار موتور است. اگر تغییر دهنده فاز در زمان بندی وجود نداشته باشد، حداکثر اثر تنها در محدوده خاصی از چرخش موتور به دست می آید.

نمودار زمان بندی سوپاپ برای چیست؟ این نمودار نشان می دهد که چگونه پر کردن، احتراق و تمیز کردن سیلندرها در یک محدوده RPM خاص انجام می شود. این به شما امکان می دهد زمان بندی سوپاپ را به درستی انتخاب کنید.