مکانیسم توزیع گاز موتور، طراحی و اصل کار

مکانیسم توزیع گاز (GRM) مجموعه ای از قطعات و مجموعه هایی است که دریچه های ورودی و خروجی موتور را در یک نقطه زمانی معین باز و بسته می کنند. وظیفه اصلی مکانیسم توزیع گاز، تامین به موقع هوا-سوخت یا سوخت (بسته به نوع موتور) به محفظه احتراق و انتشار گازهای خروجی است. برای حل این مشکل، مجموعه کاملی از مکانیسم ها به آرامی کار می کنند که برخی از آنها به صورت الکترونیکی کنترل می شوند.

زمانش چطوره

در موتورهای مدرن مکانیسم توزیع گاز در سر سیلندر موتور قرار دارد. از عناصر اصلی زیر تشکیل شده است:

• میل بادامک. این محصول با طراحی پیچیده، ساخته شده از فولاد بادوام یا چدن با دقت بالا است. بسته به طراحی زمان بندی، میل بادامک را می توان در سر سیلندر یا در میل لنگ نصب کرد (در حال حاضر از این ترتیب استفاده نمی شود). این قسمت اصلی مسئول باز و بسته شدن متوالی دریچه ها است.

شفت دارای ژورنال های بلبرینگ و بادامک هایی است که میل سوپاپ یا راکر را فشار می دهند. شکل بادامک هندسه کاملاً مشخصی دارد ، زیرا مدت زمان و درجه باز شدن دریچه به این بستگی دارد. علاوه بر این، بادامک ها در جهات مختلف طراحی شده اند تا از عملکرد متناوب سیلندرها اطمینان حاصل کنند.

• عملگر. گشتاور از میل لنگ از طریق درایو به میل بادامک منتقل می شود. درایو بسته به راه حل طراحی متفاوت است. اندازه چرخ دنده میل لنگ نصف دنده میل بادامک است. بنابراین، میل لنگ دو برابر سریعتر می چرخد. بسته به نوع درایو، شامل موارد زیر است:

1. زنجیر یا کمربند؛
2. چرخ دنده های شفت؛
3. کشنده (غلتک کششی)؛
4. دمپر و کفش.

• شیرهای ورودی و خروجی. آنها روی سر سیلندر قرار دارند و میله هایی با سر صاف در یک انتها هستند که به آن پاپت می گویند. دریچه های ورودی و خروجی در طراحی متفاوت هستند. ورودی به صورت یک تکه ساخته شده است. همچنین دارای یک بشقاب بزرگتر برای پر کردن بهتر سیلندر با شارژ تازه است. خروجی معمولاً از فولاد مقاوم در برابر حرارت ساخته شده و دارای یک ساقه توخالی برای خنک سازی بهتر است، زیرا در حین کار در معرض دماهای بالاتر قرار می گیرد. در داخل حفره یک پرکننده سدیم وجود دارد که به راحتی ذوب می شود و مقداری از حرارت را از صفحه به میله می برد.

سر سوپاپ‌ها به منظور ایجاد تناسب محکم‌تر در سوراخ‌های سرسیلندر، دارای اریب هستند. به این مکان زین می گویند. علاوه بر خود شیرها، عناصر اضافی در مکانیزم برای اطمینان از عملکرد صحیح آنها ارائه شده است:

1. فنر. پس از فشار دادن سوپاپ ها را به حالت اولیه برگردانید.
2. آب بندی ساقه سوپاپ. اینها مهر و موم های خاصی هستند که از ورود روغن به محفظه احتراق در امتداد میل سوپاپ جلوگیری می کنند.
3. بوش راهنما. در محفظه سر سیلندر نصب شده و حرکت دقیق سوپاپ را فراهم می کند.
4. سوخاری. با کمک آنها، یک فنر به ساقه سوپاپ متصل می شود.

• هل دهنده ها. از طریق فشار دهنده ها، نیرو از بادامک میل بادامک به میله منتقل می شود. ساخته شده از فولاد با استحکام بالا. آنها انواع مختلفی دارند:

1. مکانیکی - عینک؛
2. غلتک؛
3. جبران کننده های هیدرولیک

شکاف حرارتی بین فشار دهنده های مکانیکی و لوب های میل بادامک به صورت دستی تنظیم می شود. جبران کننده های هیدرولیک یا شیرهای هیدرولیک به طور خودکار فاصله مورد نیاز را حفظ می کنند و نیازی به تنظیم ندارند.

• بازو یا اهرم های راکر. راکر ساده یک اهرم دو بازویی است که حرکات گهواره ای را انجام می دهد. در چیدمان های مختلف، بازوهای راکر می توانند متفاوت عمل کنند.
• سیستم های زمان بندی متغیر سوپاپ. این سیستم ها روی همه موتورها نصب نمی شوند. جزئیات بیشتر در مورد دستگاه و اصل عملکرد CVVT را می توان در مقاله جداگانه ای در وب سایت ما یافت.

شرح زمان

عملکرد مکانیزم توزیع گاز جدا از چرخه عملکرد موتور دشوار است. وظیفه اصلی آن باز و بسته کردن دریچه ها به موقع برای مدت زمان معین است. بنابراین، در کورس ورودی، ورودی باز می شود و در کورس اگزوز، اگزوز باز می شود. یعنی در واقع مکانیزم باید زمان بندی شیر محاسبه شده را اجرا کند.

از نظر فنی به این صورت است:

1. میل لنگ گشتاور را از طریق درایو به میل بادامک منتقل می کند.
2. بادامک میل بادامک روی فشار دهنده یا راکر فشار می آورد.
3. سوپاپ در داخل محفظه احتراق حرکت می کند و امکان دسترسی به شارژ تازه یا گاز خروجی را فراهم می کند.
4. پس از گذراندن بادامک مرحله فعال عمل، شیر تحت عمل فنر به جای خود باز می گردد.

همچنین لازم به ذکر است که برای یک سیکل کامل، میل بادامک 2 دور چرخش می کند و بسته به ترتیب کار، سوپاپ های هر سیلندر را به طور متناوب باز می کند. به عنوان مثال، با یک طرح عملیاتی 1-3-4-2، سوپاپ های ورودی در سیلندر اول و سوپاپ های اگزوز در سیلندر چهارم به طور همزمان باز می شوند. در دریچه های دوم و سوم بسته خواهد شد.

انواع مکانیزم توزیع گاز

موتورها ممکن است طرح های زمان بندی متفاوتی داشته باشند. طبقه بندی زیر را در نظر بگیرید.

با موقعیت میل بادامک

دو نوع موقعیت میل بادامک وجود دارد:

• پایین؛
• بالا.

در موقعیت پایین، میل بادامک روی بلوک سیلندر در کنار میل لنگ قرار دارد. ضربه از بادامک ها از طریق فشار دهنده ها با استفاده از میله های مخصوص به بازوهای راکر منتقل می شود. اینها میله های بلندی هستند که میله های فشار را در پایین به بازوهای راکر در بالا متصل می کنند. مکان پایین تر موفق ترین در نظر گرفته نمی شود، اما مزایای خود را دارد. به ویژه، اتصال قابل اعتمادتر بین میل بادامک و میل لنگ. این نوع دستگاه در موتورهای مدرن استفاده نمی شود.

در موقعیت بالایی، میل بادامک در سر سیلندر، درست بالای سوپاپ ها قرار دارد. در این موقعیت، چندین گزینه برای نفوذ دریچه ها قابل اجرا است: با استفاده از فشار دهنده ها یا اهرم ها. این طراحی ساده تر، قابل اطمینان تر و فشرده تر است. موقعیت بالای میل بادامک رایج تر شده است.

بر اساس تعداد میل بادامک

موتورهای درون خطی می توانند به یک یا دو میل بادامک مجهز شوند. موتورهای دارای یک میل بادامک با علامت اختصاری مشخص می شوند SOHC(تک میل بادامک بالای سر)، و با دو - DOHC(میل بادامک دو سر بالا). یک شفت وظیفه باز کردن دریچه های ورودی و دیگری برای خروجی اگزوز است. موتورهای V از چهار میل بادامک استفاده می کنند که دو میل بادامک برای هر سیلندر است.

بر اساس تعداد دریچه ها

شکل میل بادامک و تعداد بادامک ها به تعداد سوپاپ ها در هر سیلندر بستگی دارد. ممکن است دو، سه، چهار یا پنج دریچه وجود داشته باشد.

ساده ترین گزینه با دو سوپاپ است: یکی برای ورودی، دیگری برای اگزوز. یک موتور سه سوپاپ دارای دو سوپاپ ورودی و یک سوپاپ خروجی است. در نسخه با چهار سوپاپ: دو ورودی و دو اگزوز. پنج سوپاپ: سه برای ورودی و دو برای خروجی. هر چه دریچه های ورودی بیشتر باشد، مخلوط هوا و سوخت بیشتری وارد محفظه احتراق می شود. بر این اساس، قدرت و دینامیک موتور افزایش می یابد. برای ساختن بیش از پنج به اندازه محفظه احتراق و شکل میل بادامک اجازه نمی دهد. متداول ترین چهار سوپاپ در هر سیلندر.

بر اساس نوع درایو

سه نوع درایو میل بادامک وجود دارد:

1. دنده. این گزینه درایو فقط در صورتی امکان پذیر است که میل بادامک در موقعیت پایین بلوک سیلندر باشد. میل لنگ و میل بادامک توسط چرخ دنده ها به حرکت در می آیند. مزیت اصلی چنین واحدی قابلیت اطمینان است. هنگامی که میل بادامک در موقعیت بالایی در سرسیلندر قرار دارد، از زنجیر و محرک تسمه استفاده می شود.
2. زنجیر. این درایو قابل اعتمادتر در نظر گرفته می شود. اما استفاده از زنجیر شرایط خاصی را می طلبد. برای تعدیل ارتعاشات، دمپرهایی تعبیه می شود و تنش زنجیر توسط کشنده ها تنظیم می شود. بسته به تعداد شفت می توان از چندین زنجیر استفاده کرد.
   

   منبع زنجیره ای به طور متوسط ​​برای 150-200 هزار کیلومتر کافی است.

   مشکل اصلی درایو زنجیر خرابی کشنده ها، دمپرها یا شکستگی خود زنجیر در نظر گرفته می شود. با کشش ناکافی، زنجیره در حین کار می تواند بین دندان ها بلغزد که منجر به نقض زمان بندی دریچه می شود.

   به تنظیم خودکار کشش زنجیره کمک می کند کشنده های هیدرولیک. اینها پیستون هایی هستند که به اصطلاح روی کفش فشار می آورند. کفش به طور مستقیم به زنجیر متصل می شود. این قطعه ای با پوشش خاص است که در یک قوس خمیده است. در داخل کشنده هیدرولیک یک پیستون، یک فنر و یک حفره کار برای روغن وجود دارد. روغن وارد کشنده می شود و سیلندر را به سطح صحیح فشار می دهد. سوپاپ مسیر عبور روغن را می بندد و پیستون تنش صحیح زنجیر را همیشه حفظ می کند جبران کننده های هیدرولیک در تسمه تایم بر اساس یک اصل مشابه عمل می کنند. دمپر زنجیر ارتعاشات باقیمانده را که توسط کفش مرطوب نشده است را جذب می کند. این کارکرد کامل و دقیق درایو زنجیره ای را تضمین می کند.

   بزرگترین مشکل می تواند از یک مدار باز باشد.

   چرخش میل بادامک متوقف می شود، اما میل لنگ به چرخش و حرکت پیستون ها ادامه می دهد. کف پیستون ها به دیسک های سوپاپ می رسد و باعث تغییر شکل آن ها می شود. در شدیدترین موارد، بلوک سیلندر نیز ممکن است آسیب ببیند. برای جلوگیری از این اتفاق گاهی اوقات از زنجیر دو ردیفه استفاده می شود. اگر یکی خراب شود، دیگری به کار خود ادامه می دهد. راننده قادر خواهد بود وضعیت را بدون عواقب اصلاح کند.

3. کمربند.درایو تسمه بر خلاف درایو زنجیره ای نیازی به روغن کاری ندارد.
   

   منبع کمربند نیز محدود است و به طور متوسط ​​60-80 هزار کیلومتر است.

   از تسمه های دندانه دار برای چسبندگی و اطمینان بهتر استفاده می شود. این یکی ساده تره شکستگی تسمه با موتور روشن، همان عواقب شکستگی زنجیر را در پی خواهد داشت. مزایای اصلی تسمه درایو سهولت کار و تعویض، هزینه کم و عملکرد بی صدا است.

عملکرد موتور، دینامیک و قدرت آن به عملکرد صحیح کل مکانیسم توزیع گاز بستگی دارد. هر چه تعداد و حجم سیلندرها بیشتر باشد، دستگاه همگام سازی پیچیده تر خواهد بود. برای هر راننده مهم است که ساختار مکانیزم را درک کند تا به موقع متوجه نقص شود.