Gasdistributionsmekanism för motorn, design och funktionsprincip

Gasdistributionsmekanismen (GRM) är en uppsättning delar och sammansättningar som öppnar och stänger motorns inlopps- och avgasventiler vid en given tidpunkt. Huvuduppgiften för gasdistributionsmekanismen är snabb tillförsel av luftbränsle eller bränsle (beroende på motortyp) till förbränningskammaren och utsläpp av avgaser. För att lösa detta problem fungerar ett helt komplex av mekanismer smidigt, varav en del styrs elektroniskt.

Hur är timingen

I moderna motorer är gasdistributionsmekanismen placerad i motorns cylinderhuvud. Den består av följande huvudelement:

• Kamaxel. Detta är en produkt av komplex design, gjord av slitstarkt stål eller gjutjärn med hög precision. Beroende på utformningen av timingen kan kamaxeln installeras i cylinderhuvudet eller i vevhuset (för närvarande används inte detta arrangemang). Detta är huvuddelen ansvarig för sekventiell öppning och stängning av ventilerna.

Axeln har lagertappar och kammar som trycker på ventilskaftet eller vippan. Formen på kammen har en strikt definierad geometri, eftersom varaktigheten och graden av öppning av ventilen beror på detta. Dessutom är kammarna utformade i olika riktningar för att säkerställa omväxlande drift av cylindrarna.

• Drivenhet. Vridmoment från vevaxeln överförs genom drivningen till kamaxeln. Drivningen skiljer sig beroende på designlösning. Vevaxeldrevet är hälften så stort som kamaxeldrevet. Således roterar vevaxeln dubbelt så snabbt. Beroende på typ av enhet innehåller den:

1. kedja eller bälte;
2. axeldrev;
3. spännare (spännrulle);
4. dämpare och sko.

• Insugnings- och avgasventiler. De är placerade på cylinderhuvudet och är stavar med ett platt huvud i ena änden, som kallas en tallrik. Inlopps- och utloppsventiler skiljer sig i design. Inloppet är gjort i ett stycke. Den har också en större tallrik för att bättre fylla cylindern med ny laddning. Utloppet är vanligtvis tillverkat av värmebeständigt stål och har en ihålig skaft för bättre kylning, då den utsätts för högre temperaturer under drift. Inuti kaviteten finns ett natriumfyllmedel som lätt smälter och tar bort en del av värmen från plattan till stången.

Ventilhuvudena är fasade för att ge en tätare passform i hålen i cylinderhuvudet. Denna plats kallas sadeln. Förutom själva ventilerna finns ytterligare element i mekanismen för att säkerställa att de fungerar korrekt:

1. Fjädrar. Återställ ventilerna till sitt ursprungliga läge efter pressning.
2. Ventilskaftstätningar. Dessa är speciella tätningar som hindrar olja från att komma in i förbränningskammaren längs ventilskaftet.
3. Styrbussning. Installerad i cylinderhuvudhuset och ger exakt ventilrörelse.
4. Skorpor. Med deras hjälp är en fjäder fäst vid ventilskaftet.

• Påskjutare. Genom påskjutarna överförs kraften från kamaxelkammen till stången. Tillverkad av höghållfast stål. De är av olika typer:

1. mekaniska - glasögon;
2. roller;
3. hydrauliska kompensatorer.

Det termiska gapet mellan de mekaniska påskjutarna och kamaxelloberna justeras manuellt. Hydrauliska kompensatorer eller hydrauliska lyftare bibehåller automatiskt det nödvändiga spelet och kräver ingen justering.

• Vipparm eller spakar. En enkel rocker är en tvåarmad spak som utför gungande rörelser. I olika layouter kan vipparmarna fungera olika.
• Variabla ventiltider. Dessa system är inte installerade på alla motorer. Mer information om enheten och principen för drift av CVVT finns i en separat artikel på vår webbplats.

Beskrivning av tidpunkten

Funktionen av gasfördelningsmekanismen är svår att beakta separat från motorns arbetscykel. Dess huvudsakliga uppgift är att öppna och stänga ventiler i tid under en viss tidsperiod. Därför, vid insugningsslaget, öppnas intaget, och vid avgasslaget öppnas avgasen. Det vill säga, i själva verket måste mekanismen implementera den beräknade ventiltimingen.

Tekniskt ser det ut så här:

1. Vevaxeln överför vridmoment genom drivningen till kamaxeln.
2. Kamaxelkammen trycker på pushern eller vippan.
3. Ventilen rör sig inuti förbränningskammaren, vilket ger tillgång till färsk laddning eller avgaser.
4. Efter att kammen har passerat den aktiva verkningsfasen återgår ventilen till sin plats under fjäderns inverkan.

Det bör också noteras att för en komplett arbetscykel gör kamaxeln 2 varv och öppnar växelvis ventilerna på varje cylinder, beroende på i vilken ordning de fungerar. Det vill säga, till exempel, med ett 1-3-4-2 driftschema, kommer insugningsventilerna på den första cylindern och avgasventilerna på den fjärde att öppna samtidigt. I den andra och tredje ventilen kommer att stängas.

Typer av gasdistributionsmekanism

Motorer kan ha olika tidsscheman. Tänk på följande klassificering.

Genom kamaxelläge

Det finns två typer av kamaxelpositioner:

• botten;
• topp.

I det nedre läget är kamaxeln placerad på cylinderblocket bredvid vevaxeln. Stöten från kammarna genom påskjutarna överförs till vipparmarna med hjälp av speciella stavar. Dessa är långa stavar som förbinder stötstängerna i botten med vipparmarna upptill. Den lägre platsen anses inte vara den mest framgångsrika, men har sina fördelar. I synnerhet en mer tillförlitlig anslutning av kamaxeln till vevaxeln. Denna typ av enhet används inte i moderna motorer.

I toppläget sitter kamaxeln i cylinderhuvudet, precis ovanför ventilerna. I detta läge kan flera alternativ för att påverka ventilerna implementeras: med hjälp av vipptryckare eller spakar. Denna design är enklare, mer pålitlig och mer kompakt. Kamaxelns övre läge har blivit vanligare.

Efter antal kamaxlar

Radmotorer kan utrustas med en eller två kamaxlar. Motorer med en enda kamaxel betecknas med förkortningen SOHC(Enkel överliggande kamaxel), och med två - DOHC(Dubbel överliggande kamaxel). En axel är ansvarig för att öppna insugningsventilerna och den andra för avgaserna. V-motorer använder fyra kamaxlar, två för varje cylinderrad.

Efter antal ventiler

Formen på kamaxeln och antalet kammar beror på antalet ventiler per cylinder. Det kan finnas två, tre, fyra eller fem ventiler.

Det enklaste alternativet är med två ventiler: en för insug, den andra för avgas. En treventilsmotor har två insugnings- och en avgasventil. I versionen med fyra ventiler: två insug och två avgaser. Fem ventiler: tre för insug och två för avgaser. Ju fler insugningsventiler, desto mer luft-bränsleblandning kommer in i förbränningskammaren. Följaktligen ökas motorns kraft och dynamik. Att göra mer än fem kommer inte att tillåta storleken på förbränningskammaren och formen på kamaxeln. De vanligaste fyra ventilerna per cylinder.

Efter enhetstyp

Det finns tre typer av kamaxeldrift:

1. redskap. Detta drivalternativ är endast möjligt om kamaxeln är i cylinderblockets nedre läge. Vevaxeln och kamaxeln drivs av kugghjul. Den största fördelen med en sådan enhet är tillförlitlighet. När kamaxeln är i toppläget i cylinderhuvudet används både kedja och remdrift.
2. Kedja. Denna enhet anses vara mer tillförlitlig. Men användningen av kedjan kräver särskilda villkor. För att dämpa vibrationer installeras dämpare och kedjespänningen regleras av spännare. Flera kedjor kan användas beroende på antalet axlar.
   

   Kedjeresursen räcker till i genomsnitt 150-200 tusen kilometer.

   Huvudproblemet med kedjedriften anses vara ett fel på spännarna, dämparna eller ett brott i själva kedjan. Med otillräcklig spänning kan kedjan under drift glida mellan tänderna, vilket leder till en kränkning av ventilens timing.

   Hjälper till att automatiskt justera kedjespänningen hydrauliska spännare. Det är kolvar som trycker på den så kallade skon. Skon fästs direkt på kedjan. Detta är en bit med en speciell beläggning, böjd i en båge. Inuti den hydrauliska spännaren finns en kolv, en fjäder och en arbetskavitet för olja. Olja kommer in i spännaren och trycker cylindern till rätt nivå. Ventilen stänger oljepassagen och kolven bibehåller hela tiden rätt kedjespänning.Hydrauliska kompensatorer i en kamrem fungerar på liknande princip. Kedjedämparen absorberar kvarvarande vibrationer som inte har dämpats av skon. Detta garanterar perfekt och exakt drift av kedjedriften.

   Det största problemet kan komma från en öppen krets.

   Kamaxeln slutar rotera, men vevaxeln fortsätter att rotera och flytta kolvarna. Kolvarnas botten når ventilskivorna, vilket gör att de deformeras. I de svåraste fallen kan även cylinderblocket vara skadat. För att förhindra att detta inträffar används ibland dubbelradiga kedjor. Om den ena går sönder fortsätter den andra att arbeta. Föraren kommer att kunna rätta till situationen utan konsekvenser.

3. bälte.Remdriften kräver ingen smörjning, till skillnad från kedjedriften.
   

   Bältets resurs är också begränsad och är i genomsnitt 60-80 tusen kilometer.

   Kuggremmar används för bättre grepp och tillförlitlighet. Den här är enklare. En bruten rem med motorn igång får samma konsekvenser som en trasig kedja. De främsta fördelarna med en remdrift är enkel användning och byte, låg kostnad och tyst drift.

Motorns funktion, dess dynamik och kraft beror på hur hela gasdistributionsmekanismen fungerar korrekt. Ju större antal och volym av cylindrar, desto mer komplex blir synkroniseringsanordningen. Det är viktigt för varje förare att förstå mekanismens struktur för att upptäcka ett fel i tid.