Moottorin kaasunjakomekanismi, rakenne ja toimintaperiaate

Kaasunjakelumekanismi (GRM) on joukko osia ja kokoonpanoja, jotka avaavat ja sulkevat moottorin imu- ja pakoventtiilit tietyllä hetkellä. Kaasunjakelumekanismin päätehtävä on ilma-polttoaineen tai polttoaineen oikea-aikainen syöttäminen (moottorityypistä riippuen) polttokammioon ja pakokaasujen vapauttaminen. Tämän ongelman ratkaisemiseksi koko joukko mekanismeja toimii sujuvasti, joista osa on ohjattu elektronisesti.

Miten on ajoitus

Nykyaikaisissa moottoreissa kaasunjakomekanismi sijaitsee moottorin sylinterinkannessa. Se koostuu seuraavista pääelementeistä:

• Nokka-akseli. Tämä on monimutkainen tuote, joka on valmistettu kestävästä teräksestä tai valuraudasta erittäin tarkasti. Ajoituksen suunnittelusta riippuen nokka-akseli voidaan asentaa sylinterinkanteen tai kampikammioon (tällä hetkellä tätä järjestelyä ei käytetä). Tämä on pääosa, joka vastaa venttiilien peräkkäisestä avaamisesta ja sulkemisesta.

Akseleissa on laakeritapit ja nokat, jotka työntävät venttiilin karaa tai keinua. Nokan muodossa on tiukasti määritelty geometria, koska venttiilin kesto ja avautumisaste riippuu tästä. Lisäksi nokat on suunniteltu eri suuntiin varmistamaan sylintereiden vuorotteleva toiminta.

• Ajaa. Vääntömomentti kampiakselilta välittyy vetolaitteen kautta nokka-akselille. Taajuusmuuttaja vaihtelee suunnitteluratkaisun mukaan. Kampiakselin vaihde on puolet nokka-akselin vaihteesta. Siten kampiakseli pyörii kaksi kertaa nopeammin. Aseman tyypistä riippuen se sisältää:

1. ketju tai hihna;
2. akselin vaihteistot;
3. kiristin (kiristystela);
4. vaimennin ja kenkä.

• Imu- ja pakoventtiilit. Ne sijaitsevat sylinterinkannessa ja ovat tankoja, joiden toisessa päässä on litteä pää, jota kutsutaan poppetiksi. Tulo- ja poistoventtiilit eroavat rakenteeltaan. Sisääntulo on valmistettu yhdestä kappaleesta. Siinä on myös suurempi vati, joka täyttää sylinterin paremmin tuoreella latauksella. Poistoaukko on yleensä valmistettu lämmönkestävästä teräksestä ja siinä on ontto varsi jäähdytyksen parantamiseksi, koska se altistuu korkeammille lämpötiloille käytön aikana. Ontelon sisällä on natriumtäyteaine, joka sulaa helposti ja siirtää osan lämmöstä levystä sauvaan.

Venttiilipäät on viistetty, jotta ne sopivat paremmin sylinterinkannen reikiin. Tätä paikkaa kutsutaan satulaksi. Itse venttiilien lisäksi mekanismissa on lisäelementtejä niiden oikean toiminnan varmistamiseksi:

1. Jouset. Palauta venttiilit alkuperäiseen asentoonsa painamisen jälkeen.
2. Venttiilivarren tiivisteet. Nämä ovat erikoistiivisteitä, jotka estävät öljyn pääsyn polttokammioon venttiilin karaa pitkin.
3. Ohjausholkki. Asennettu sylinterinkannen koteloon ja tarjoaa tarkan venttiilin liikkeen.
4. Korput. Heidän avullaan jousi on kiinnitetty venttiilin varteen.

• Työntäjät. Työntöjen kautta voima välittyy nokka-akselin nokasta tankoon. Valmistettu erittäin lujasta teräksestä. Niitä on eri tyyppejä:

1. mekaaniset - lasit;
2. rulla;
3. hydrauliset kompensaattorit.

Mekaanisten työntimien ja nokka-akselin keilojen välinen lämpörako säädetään manuaalisesti. Hydrauliset kompensaattorit tai hydraulinostimet ylläpitävät automaattisesti vaaditun välyksen eivätkä vaadi säätöä.

• Keinuvarsi tai vivut. Yksinkertainen rokkari on kaksivartinen vipu, joka suorittaa keinuvia liikkeitä. Eri asetteluissa keinuvivut voivat toimia eri tavalla.
• Säädettävät venttiilien ajoitusjärjestelmät. Näitä järjestelmiä ei ole asennettu kaikkiin moottoreihin. Lisätietoja laitteesta ja CVVT:n toimintaperiaatteesta löytyy erillisestä artikkelista verkkosivuillamme.

Kuvaus ajoituksesta

Kaasunjakelumekanismin toimintaa on vaikea tarkastella erillään moottorin toimintajaksosta. Sen päätehtävänä on avata ja sulkea venttiileitä ajoissa tietyksi ajaksi. Siksi imuiskulla imuaukko avautuu ja pakotahdilla pakoputki avautuu. Eli itse asiassa mekanismin on toteutettava laskettu venttiilin ajoitus.

Teknisesti se menee näin:

1. Kampiakseli välittää vääntömomentin vetolaitteen kautta nokka-akselille.
2. Nokka-akselin nokka painaa työntö- tai keinuvipua.
3. Venttiili liikkuu polttokammion sisällä mahdollistaen pääsyn tuoreeseen varaukseen tai pakokaasuun.
4. Kun nokka on läpäissyt aktiivisen toimintavaiheen, venttiili palaa paikoilleen jousen vaikutuksesta.

On myös huomattava, että koko työjakson aikana nokka-akseli tekee 2 kierrosta ja avaa vuorotellen kunkin sylinterin venttiilit niiden työjärjestyksestä riippuen. Eli esimerkiksi 1-3-4-2 toimintamallilla ensimmäisen sylinterin imuventtiilit ja neljännen pakoventtiilit avautuvat samanaikaisesti. Toisessa ja kolmannessa venttiilit suljetaan.

Kaasunjakelumekanismin tyypit

Moottoreilla voi olla erilaisia ​​ajoitusjärjestelmiä. Harkitse seuraavaa luokittelua.

Nokka-akselin asennon mukaan

Nokka-akselin asentoa on kahta tyyppiä:

• pohja;
• alkuun.

Alemmassa asennossa nokka-akseli sijaitsee sylinterilohkossa kampiakselin vieressä. Isku nokista työntimien kautta välittyy keinuvarsiin erityisten tankojen avulla. Nämä ovat pitkiä tankoja, jotka yhdistävät pohjassa olevat työntötangot yläosassa oleviin keinuvarsiin. Alempaa sijaintia ei pidetä menestyneimpänä, mutta siinä on etunsa. Erityisesti luotettavampi yhteys nokka-akselin ja kampiakselin välillä. Tämän tyyppistä laitetta ei käytetä nykyaikaisissa moottoreissa.

Yläasennossa nokka-akseli on sylinterin kannessa, juuri venttiilien yläpuolella. Tässä asennossa voidaan toteuttaa useita vaihtoehtoja venttiileihin vaikuttamiseksi: käyttämällä keinuvipuja tai vipuja. Tämä malli on yksinkertaisempi, luotettavampi ja kompaktimpi. Nokka-akselin yläasento on yleistynyt.

Nokka-akselien lukumäärän mukaan

Rivimoottorit voidaan varustaa yhdellä tai kahdella nokka-akselilla. Moottorit, joissa on yksi nokka-akseli, on merkitty lyhenteellä SOHC(yksi yläpuolinen nokka-akseli) ja kahdella - DOHC(Kaksoisyläpuolinen nokka-akseli). Toinen akseli on vastuussa imuventtiilien avaamisesta ja toinen pakokaasusta. V-moottoreissa on neljä nokka-akselia, kaksi kutakin sylinteriryhmää kohti.

Venttiilien lukumäärän mukaan

Nokka-akselin muoto ja nokkien lukumäärä riippuvat venttiilien lukumäärästä sylinteriä kohti. Venttiilejä voi olla kaksi, kolme, neljä tai viisi.

Yksinkertaisin vaihtoehto on kahdella venttiilillä: yksi imua varten, toinen poistoa varten. Kolmiventtiilisessä moottorissa on kaksi imu- ja yksi pakoventtiiliä. Neljällä venttiilillä varustetussa versiossa: kaksi imua ja kaksi poistoa. Viisi venttiiliä: kolme imua ja kaksi poistoa varten. Mitä enemmän imuventtiilejä, sitä enemmän ilma-polttoaineseosta tulee polttokammioon. Vastaavasti moottorin teho ja dynamiikka lisääntyvät. Yli viiden tekeminen ei salli palotilan kokoa ja nokka-akselin muotoa. Yleisimmin käytetty neljä venttiiliä sylinteriä kohden.

Asematyypin mukaan

Nokka-akselikäyttöjä on kolmenlaisia:

1. vaihde. Tämä käyttövaihtoehto on mahdollista vain, jos nokka-akseli on sylinterilohkon ala-asennossa. Kampiakselia ja nokka-akselia käyttävät vaihteet. Tällaisen yksikön tärkein etu on luotettavuus. Kun nokka-akseli on yläasennossa sylinterikannessa, käytetään sekä ketju- että hihnakäyttöä.
2. Ketju. Tätä asemaa pidetään luotettavampana. Mutta ketjun käyttö vaatii erityisehtoja. Värähtelyn vaimentamiseksi asennetaan vaimentimet, ja ketjun kireyttä säädetään kiristimien avulla. Useita ketjuja voidaan käyttää akselien lukumäärästä riippuen.
   

   Ketjuresurssi riittää keskimäärin 150-200 tuhannelle kilometrille.

   Ketjukäytön pääongelmana pidetään kiristinten, vaimentimien toimintahäiriötä tai itse ketjun katkeamista. Riittämättömällä kireydellä ketju voi liukua käytön aikana hampaiden väliin, mikä johtaa venttiilin ajoituksen rikkomiseen.

   Auttaa säätämään automaattisesti ketjun kireyttä hydrauliset kiristimet. Nämä ovat mäntiä, jotka painavat niin kutsuttua kenkää. Kenkä kiinnitetään suoraan ketjuun. Tämä on kappale, jossa on erityinen pinnoite, kaareva kaari. Hydraulisen kiristimen sisällä on mäntä, jousi ja öljyn työskentelytila. Öljyä tulee kiristimeen ja työntää sylinterin oikealle tasolle. Venttiili sulkee öljykanavan ja mäntä ylläpitää koko ajan oikeanlaista ketjun kireyttä.Jakohihnan hydrauliset kompensaattorit toimivat samalla periaatteella. Ketjun vaimennin vaimentaa jäännösvärähtelyjä, joita kenkä ei ole vaimentanut. Tämä takaa ketjukäytön täydellisen ja tarkan toiminnan.

   Suurin ongelma voi johtua avoimesta piiristä.

   Nokka-akseli lakkaa pyörimästä, mutta kampiakseli jatkaa pyörimistä ja mäntien liikuttamista. Mäntien pohjat ulottuvat venttiililevyihin aiheuttaen niiden muodonmuutoksia. Vakavimmissa tapauksissa myös sylinterilohko voi vaurioitua. Tämän estämiseksi käytetään joskus kaksirivisiä ketjuja. Jos toinen rikkoutuu, toinen jatkaa toimintaansa. Kuljettaja pystyy korjaamaan tilanteen ilman seurauksia.

3. vyö. Hihnakäyttö ei vaadi voitelua, toisin kuin ketjukäyttö.
   

   Myös hihnan resurssit ovat rajalliset ja keskimäärin 60-80 tuhatta kilometriä.

   Hammashihnoja käytetään parempaa pitoa ja luotettavuutta varten. Tämä on yksinkertaisempi. Katkennetulla hihnalla moottorin käydessä on samat seuraukset kuin katkenneella ketjulla. Hihnakäytön tärkeimmät edut ovat käytön ja vaihdon helppous, alhaiset kustannukset ja hiljainen toiminta.

Moottorin toiminta, sen dynamiikka ja teho riippuvat koko kaasunjakelumekanismin oikeasta toiminnasta. Mitä suurempi määrä ja tilavuus sylintereitä on, sitä monimutkaisempi synkronointilaite on. Jokaisen kuljettajan on tärkeää ymmärtää mekanismin rakenne voidakseen havaita vian ajoissa.