Variklio dujų paskirstymo mechanizmas, konstrukcija ir veikimo principas

Dujų paskirstymo mechanizmas (GRM) yra dalių ir mazgų rinkinys, kuris tam tikru momentu atidaro ir uždaro variklio įsiurbimo ir išmetimo vožtuvus. Pagrindinis dujų paskirstymo mechanizmo uždavinys – savalaikis oro-kuro arba kuro (priklausomai nuo variklio tipo) tiekimas į degimo kamerą ir išmetamųjų dujų išleidimas. Norint išspręsti šią problemą, sklandžiai veikia visas kompleksas mechanizmų, kurių dalis valdoma elektroniniu būdu.

Kaip yra laikas

Šiuolaikiniuose varikliuose dujų paskirstymo mechanizmas yra variklio cilindro galvutėje. Jį sudaro šie pagrindiniai elementai:

• Paskirstymo velenas. Tai sudėtingos konstrukcijos gaminys, pagamintas iš patvaraus plieno arba ketaus su dideliu tikslumu. Priklausomai nuo laiko konstrukcijos, skirstomasis velenas gali būti montuojamas cilindro galvutėje arba karteryje (šiuo metu šis išdėstymas nenaudojamas). Tai yra pagrindinė dalis, atsakinga už nuoseklų vožtuvų atidarymą ir uždarymą.

Velenas turi guolių kakliukus ir kumštelius, kurie stumia vožtuvo kotą arba svirtį. Kumštelio forma turi griežtai apibrėžtą geometriją, nes nuo to priklauso vožtuvo atidarymo trukmė ir laipsnis. Be to, kumšteliai suprojektuoti skirtingomis kryptimis, kad būtų užtikrintas pakaitinis cilindrų veikimas.

• Vairuoti. Sukimo momentas iš alkūninio veleno per pavarą perduodamas paskirstymo velenui. Pavara skiriasi priklausomai nuo dizaino sprendimo. Alkūninio veleno pavara yra perpus mažesnė už skirstomojo veleno krumpliaratį. Taigi alkūninis velenas sukasi dvigubai greičiau. Priklausomai nuo disko tipo, jis apima:

1. grandinė arba diržas;
2. veleno krumpliaračiai;
3. įtempiklis (įtempimo volelis);
4. amortizatorius ir batas.

• Įsiurbimo ir išmetimo vožtuvai. Jie yra ant cilindro galvutės ir yra strypai, kurių viename gale yra plokščia galvutė, vadinama poppet. Įleidimo ir išleidimo vožtuvai skiriasi savo konstrukcija. Įvadas pagamintas iš vieno gabalo. Jame taip pat yra didesnė lėkštė, kad būtų galima geriau užpildyti cilindrą šviežiu įkrovimu. Išleidimo anga dažniausiai yra pagaminta iš karščiui atsparaus plieno ir turi tuščiavidurį kotą, kad geriau aušintų, nes darbo metu jį veikia aukštesnė temperatūra. Ertmės viduje yra natrio užpildas, kuris lengvai tirpsta ir pašalina dalį šilumos nuo plokštės iki strypo.

Vožtuvų galvutės yra nuožulnios, kad būtų geriau prigludusios prie cilindro galvutės skylių. Ši vieta vadinama balnu. Be pačių vožtuvų, mechanizme yra papildomų elementų, užtikrinančių tinkamą jų veikimą:

1. Spyruoklės. Paspaudę vožtuvus grąžinkite į pradinę padėtį.
2. Vožtuvo koto sandarikliai. Tai specialūs sandarikliai, neleidžiantys alyvai patekti į degimo kamerą palei vožtuvo kotą.
3. Kreipiamoji įvorė. Montuojamas cilindro galvutės korpuse ir užtikrina tikslų vožtuvo judėjimą.
4. Džiūvėsiai. Jų pagalba prie vožtuvo koto pritvirtinama spyruoklė.

• Stūmikliai. Per stūmiklius jėga perduodama iš skirstomojo veleno kumštelio į strypą. Pagaminta iš didelio stiprumo plieno. Jie yra įvairių tipų:

1. mechaniniai - akiniai;
2. volelis;
3. hidrauliniai kompensatoriai.

Šiluminis tarpas tarp mechaninių stūmoklių ir skirstomojo veleno skilčių reguliuojamas rankiniu būdu. Hidrauliniai kompensatoriai arba hidrauliniai sriegikliai automatiškai palaiko reikiamą tarpą ir jų nereikia reguliuoti.

• Svirties svirtis arba svirtys. Paprastas rokeris – tai dviejų rankų svirtis, kuri atlieka siūbavimo judesius. Skirtinguose išdėstymuose svirties svirtys gali veikti skirtingai.
• Kintamos vožtuvų laiko sistemos. Šios sistemos įdiegtos ne visuose varikliuose. Daugiau informacijos apie įrenginį ir CVVT veikimo principą rasite atskirame mūsų svetainės straipsnyje.

Laiko aprašymas

Dujų paskirstymo mechanizmo veikimą sunku vertinti atskirai nuo variklio veikimo ciklo. Jo pagrindinė užduotis yra laiku atidaryti ir uždaryti vožtuvus tam tikrą laiką. Todėl, esant įsiurbimo taktui, atsidaro įsiurbimo anga, o išmetimo eigoje - išmetimo anga. Tai yra, iš tikrųjų mechanizmas turi įgyvendinti apskaičiuotą vožtuvo laiką.

Techniškai viskas vyksta taip:

1. Alkūninis velenas perduoda sukimo momentą per pavarą į skirstomąjį veleną.
2. Skirstomojo veleno kumštelis spaudžia stūmiklį arba svirtį.
3. Vožtuvas juda degimo kameros viduje, todėl pasiekiamas naujas įkrovimas arba išmetamosios dujos.
4. Po to, kai kumštelis praeina aktyviąją veikimo fazę, vožtuvas grįžta į savo vietą, veikiamas spyruoklės.

Taip pat reikėtų pažymėti, kad per visą ciklą skirstomasis velenas daro 2 apsisukimus, pakaitomis atidarydamas kiekvieno cilindro vožtuvus, priklausomai nuo jų veikimo tvarkos. Tai yra, pavyzdžiui, naudojant 1-3-4-2 veikimo schemą, pirmojo cilindro įsiurbimo vožtuvai ir ketvirtojo išmetimo vožtuvai atsidarys vienu metu. Antrame ir trečiame vožtuvai bus uždaryti.

Dujų paskirstymo mechanizmo tipai

Varikliai gali turėti skirtingas laiko schemas. Apsvarstykite toliau pateiktą klasifikaciją.

Pagal skirstomojo veleno padėtį

Yra dviejų tipų skirstomojo veleno padėtis:

• dugnas;
• viršuje.

Apatinėje padėtyje skirstomasis velenas yra ant cilindrų bloko šalia alkūninio veleno. Smūgis iš kumštelių per stūmiklius perduodamas svirties svirtims, naudojant specialius strypus. Tai ilgi strypai, kurie jungia stūmiklius apačioje su svirtimis viršuje. Žemesnė vieta nelaikoma sėkmingiausia, tačiau turi savų privalumų. Visų pirma, patikimesnis ryšys tarp skirstomojo veleno ir alkūninio veleno. Šio tipo prietaisai šiuolaikiniuose varikliuose nenaudojami.

Viršutinėje padėtyje skirstomasis velenas yra cilindro galvutėje, tiesiai virš vožtuvų. Šioje padėtyje gali būti įgyvendintos kelios vožtuvų įtakos galimybės: naudojant svirties stūmiklius arba svirtis. Šis dizainas yra paprastesnis, patikimesnis ir kompaktiškesnis. Viršutinė skirstomojo veleno padėtis tapo įprasta.

Pagal skirstomųjų velenų skaičių

Linijiniai varikliai gali būti komplektuojami su vienu arba dviem skirstomaisiais velenais. Varikliai su vienu skirstomuoju velenu žymimi santrumpa SOHC(vienas viršutinis skirstomasis velenas) ir su dviem DOHC(Dvigubas viršutinis skirstomasis velenas). Vienas velenas yra atsakingas už įsiurbimo vožtuvų atidarymą, o kitas - už išmetimą. V formos varikliuose naudojami keturi skirstomieji velenai, po du kiekvienam cilindrų blokui.

Pagal vožtuvų skaičių

Skirstomojo veleno forma ir kumštelių skaičius priklausys nuo vožtuvų skaičiaus viename cilindre. Gali būti du, trys, keturi arba penki vožtuvai.

Paprasčiausias variantas su dviem vožtuvais: vienas – įsiurbimui, kitas – išmetimui. Trijų vožtuvų variklis turi du įsiurbimo ir vieną išmetimo vožtuvus. Versijoje su keturiais vožtuvais: dviem įleidimo ir dviem išmetimo vožtuvais. Penki vožtuvai: trys įsiurbimui ir du išmetimui. Kuo daugiau įsiurbimo vožtuvų, tuo daugiau oro ir kuro mišinio patenka į degimo kamerą. Atitinkamai padidėja variklio galia ir dinamika. Padaryti daugiau nei penkis neleis degimo kameros dydžio ir skirstomojo veleno formos. Dažniausiai naudojami keturi vožtuvai vienam cilindrui.

Pagal pavaros tipą

Yra trijų tipų skirstomojo veleno pavaros:

1. pavara. Ši pavaros parinktis galima tik tuo atveju, jei skirstomasis velenas yra apatinėje cilindrų bloko padėtyje. Alkūninis ir skirstomasis velenas yra varomi krumpliaračiais. Pagrindinis tokio įrenginio privalumas yra patikimumas. Kai skirstomasis velenas yra viršutinėje cilindro galvutės padėtyje, naudojama ir grandinė, ir diržinė pavara.
2. Grandinė. Šis diskas laikomas patikimesniu. Tačiau grandinės naudojimui reikalingos specialios sąlygos. Vibracijai slopinti įrengiami amortizatoriai, grandinės įtempimas reguliuojamas įtempikliais. Priklausomai nuo velenų skaičiaus, gali būti naudojamos kelios grandinės.
   

   Grandinės resurso pakanka vidutiniškai 150-200 tūkstančių kilometrų.

   Pagrindine grandinės pavaros problema laikoma įtempiklių, amortizatorių gedimas arba pačios grandinės lūžis. Esant nepakankamam įtempimui, grandinė veikimo metu gali paslysti tarp dantų, o tai pažeidžia vožtuvo laiką.

   Padeda automatiškai reguliuoti grandinės įtempimą hidrauliniai įtempikliai. Tai stūmokliai, kurie spaudžia vadinamąjį batą. Batas tvirtinamas tiesiai prie grandinės. Tai gabalas su specialia danga, išlenktas lanku. Hidraulinio įtempiklio viduje yra stūmoklis, spyruoklė ir darbinė ertmė alyvai. Alyva patenka į įtempiklį ir stumia cilindrą į reikiamą lygį. Vožtuvas uždaro alyvos kanalą, o stūmoklis visą laiką palaiko tinkamą grandinės įtempimą.Panašiu principu veikia ir paskirstymo dirže esantys hidrauliniai kompensatoriai. Grandinės slopintuvas sugeria likusias vibracijas, kurių neslopino batas. Tai garantuoja nepriekaištingą ir tikslų grandinės pavaros veikimą.

   Didžiausia problema gali kilti dėl atviros grandinės.

   Skirstomasis velenas nustoja suktis, bet alkūninis velenas toliau sukasi ir judina stūmoklius. Stūmoklių dugnai pasiekia vožtuvų diskus, todėl jie deformuojasi. Sunkiausiais atvejais gali būti pažeistas ir cilindrų blokas. Kad taip neatsitiktų, kartais naudojamos dviejų eilių grandinės. Jei vienas sugenda, kitas dirba toliau. Vairuotojas galės ištaisyti situaciją be pasekmių.

3. diržas.Diržinei pavarai, kitaip nei grandininei pavarai, tepti nereikia.
   

   Juostos ištekliai taip pat yra riboti ir vidutiniškai siekia 60-80 tūkstančių kilometrų.

   Siekiant geresnio sukibimo ir patikimumo, naudojami dantyti diržai. Šis yra paprastesnis. Nutrūkęs diržas, kai variklis veikia, turės tokias pačias pasekmes kaip ir nutrūkusi grandinė. Pagrindiniai diržinės pavaros pranašumai yra paprastas valdymas ir keitimas, maža kaina ir tylus veikimas.

Variklio veikimas, jo dinamika ir galia priklauso nuo viso dujų paskirstymo mechanizmo teisingo veikimo. Kuo didesnis cilindrų skaičius ir tūris, tuo sudėtingesnis bus sinchronizavimo įrenginys. Kiekvienam vairuotojui svarbu suprasti mechanizmo struktūrą, kad galėtų laiku pastebėti gedimą.