מנגנון חלוקת גז של המנוע, עיצוב ועיקרון הפעולה
תוכן
מנגנון חלוקת הגז (GRM) הוא קבוצה של חלקים ומכלולים הפותחים וסוגרים את שסתומי היניקה והפליטה של המנוע בנקודת זמן נתונה. המשימה העיקרית של מנגנון חלוקת הגז היא אספקה בזמן של דלק אוויר או דלק (בהתאם לסוג המנוע) לתא הבעירה ושחרור גזי פליטה. כדי לפתור בעיה זו, מכלול שלם של מנגנונים פועל בצורה חלקה, חלקם נשלטים באופן אלקטרוני.
איך העיתוי
במנועים מודרניים, מנגנון חלוקת הגז ממוקם בראש צילינדר המנוע. הוא מורכב מהמרכיבים העיקריים הבאים:
- גַל פִּקוֹת. זהו מוצר בעל עיצוב מורכב, עשוי פלדה עמידה או ברזל יצוק עם דיוק גבוה. בהתאם לעיצוב התזמון, ניתן להתקין את גל הזיזים בראש הצילינדר או בארכובה (כרגע לא נעשה שימוש בסידור זה). זהו החלק העיקרי שאחראי לפתיחה וסגירה ברצף של השסתומים.
לפיר יש יציאות וסיבים שדוחפים את גזע השסתום או הנדנדה. לצורת הפקה יש גיאומטריה מוגדרת בהחלט, שכן משך ומידת הפתיחה של השסתום תלויים בכך. בנוסף, המצלמות מתוכננות לכיוונים שונים כדי להבטיח פעולה חלופית של הצילינדרים.
- כונן. מומנט מגל הארכובה מועבר דרך הכונן אל גל הזיזים. הכונן שונה בהתאם לפתרון העיצוב. גלגל הארכובה הוא חצי מגודלו של גלגל הזיזים. לפיכך, גל הארכובה מסתובב פי שניים מהר יותר. בהתאם לסוג הכונן, הוא כולל:
- שרשרת או חגורה;
- גלגלי שיניים פיר;
- מותחן (רולר מתח);
- מנחת ונעל.
- שסתומי כניסה ופליטה. הם ממוקמים על ראש הצילינדר והם מוטות עם ראש שטוח בקצה אחד, הנקראים פופ. שסתומי כניסה ויציאה שונים בעיצובם. הכניסה עשויה מקשה אחת. יש לו גם מגש גדול יותר כדי למלא טוב יותר את הגליל במטען טרי. השקע עשוי בדרך כלל מפלדה עמידה בחום ובעל גזע חלול לקירור טוב יותר, שכן הוא חשוף לטמפרטורות גבוהות יותר במהלך הפעולה. בתוך החלל נמצא חומר מילוי נתרן הנמס בקלות ומסיר חלק מהחום מהצלחת אל המוט.
ראשי השסתומים משופעים כדי לספק התאמה הדוקה יותר לחורים בראש הצילינדר. המקום הזה נקרא האוכף. בנוסף לשסתומים עצמם, אלמנטים נוספים מסופקים במנגנון כדי להבטיח את פעולתם התקינה:
- מעיינות. החזר את השסתומים למקומם המקורי לאחר הלחיצה.
- אטמי גזע שסתומים. אלו הם אטמים מיוחדים המונעים כניסת שמן לתא הבעירה לאורך גזע השסתום.
- תותב מדריך. מותקן בבית ראש הצילינדר ומספק תנועת שסתום מדויקת.
- צלעים. בעזרתם, קפיץ מחובר לגזע השסתום.
- דוחפים. דרך הדוחפים, הכוח מועבר מצלמת גל הזיזים אל המוט. עשוי מפלדה בעלת חוזק גבוה. הם מסוגים שונים:
- מכאני - משקפיים;
- מַכבֵּשׁ;
- מפצים הידראוליים.
הפער התרמי בין הדוחפים המכניים לאונות גל הזיזים מותאם באופן ידני. מפצים הידראוליים או ברזים הידראוליים שומרים אוטומטית על המרווח הנדרש ואינם דורשים התאמה.
- זרוע נדנדה או מנופים. נדנדה פשוטה היא מנוף דו-זרועי המבצע תנועות נדנוד. בפריסות שונות, זרועות הנדנדה יכולות לעבוד אחרת.
- מערכות תזמון משתנה של שסתומים. מערכות אלו אינן מותקנות בכל המנועים. פרטים נוספים על המכשיר ועקרון הפעולה של CVVT ניתן למצוא במאמר נפרד באתר האינטרנט שלנו.
תיאור התזמון
קשה לשקול את פעולת מנגנון חלוקת הגז בנפרד ממחזור הפעולה של המנוע. המשימה העיקרית שלו היא לפתוח ולסגור שסתומים בזמן לפרק זמן מסוים. לכן, במכת היניקה, היניקה נפתחת, ובמהלך הפליטה, האגזוז נפתח. כלומר, למעשה, המנגנון חייב ליישם את תזמון השסתום המחושב.
טכנית זה הולך ככה:
- גל הארכובה מעביר מומנט דרך הכונן אל גל הזיזים.
- פקת גל הזיזים לוחצת על הדוחף או הנדנדה.
- השסתום נע בתוך תא הבעירה, ומאפשר גישה למטען טרי או לגז פליטה.
- לאחר שהמצקה עברה את שלב הפעולה הפעיל, השסתום חוזר למקומו תחת פעולת הקפיץ.
כמו כן, יש לציין כי עבור מחזור עבודה שלם, גל הזיזים עושה 2 סיבובים, לסירוגין פותח את השסתומים בכל צילינדר, בהתאם לסדר העבודה. כלומר, למשל, עם ערכת פעולה 1-3-4-2, שסתומי היניקה בצילינדר הראשון ושסתומי הפליטה ברביעי ייפתחו בו זמנית. בשסתומים השני והשלישי ייסגרו.
סוגי מנגנון הפצת גז
למנועים עשויים להיות סכימות תזמון שונות. שקול את הסיווג הבא.
לפי מיקום גל זיזים
ישנם שני סוגים של מיקום גל זיזים:
- תַחתִית;
- חלק עליון.
במצב התחתון, גל הזיזים ממוקם על בלוק הצילינדר ליד גל הארכובה. הפגיעה מהמצלמה דרך הדוחפים מועברת לזרועות הנדנדה, באמצעות מוטות מיוחדים. אלו הם מוטות ארוכים המחברים את מוטות הדחיפה בתחתית לזרועות הנדנדה בחלק העליון. המיקום התחתון לא נחשב למוצלח ביותר, אבל יש לו יתרונות. בפרט, חיבור אמין יותר בין גל הזיזים לגל הארכובה. סוג זה של מכשיר אינו בשימוש במנועים מודרניים.
במיקום העליון, גל הזיזים נמצא בראש הצילינדר, ממש מעל השסתומים. במצב זה, ניתן ליישם מספר אפשרויות להשפעה על השסתומים: שימוש בדוחפי נדנדה או מנופים. עיצוב זה פשוט יותר, אמין יותר וקומפקטי יותר. המיקום העליון של גל הזיזים הפך נפוץ יותר.
לפי מספר גלי זיזים
ניתן להצטייד במנועים בשורה בגל זיזים אחד או שניים. מנועים עם גל זיזים בודד מסומנים על ידי הקיצור SOHC(גל זיזים עילי יחיד), ועם שניים - DOHC(גל זיזים עילי כפול). פיר אחד אחראי על פתיחת שסתומי היניקה, והשני על הפליטה. מנועי V משתמשים בארבעה גלי זיזים, שניים לכל בנק צילינדרים.
לפי מספר שסתומים
צורת גל הזיזים ומספר המצלמות יהיו תלויים במספר השסתומים לכל צילינדר. עשויים להיות שניים, שלושה, ארבעה או חמישה שסתומים.
האפשרות הפשוטה ביותר היא עם שני שסתומים: אחד לכניסה, השני לפליטה. למנוע בעל שלושה שסתומים יש שני שסתומי יניקה ואחד פליטה. בגרסה עם ארבעה שסתומים: שני יניקה ושני פליטים. חמישה שסתומים: שלושה עבור יניקה ושניים עבור פליטה. ככל שסתומי יניקה רבים יותר, כך נכנסת יותר תערובת דלק אוויר לתא הבעירה. בהתאם, הכוח והדינמיקה של המנוע גדלים. לעשות יותר מחמישה לא יאפשר את גודל תא הבעירה ואת הצורה של גל הזיזים. ארבעת השסתומים הנפוצים ביותר לכל צילינדר.
לפי סוג הכונן
ישנם שלושה סוגים של כונני גל זיזים:
- גלגל שיניים. אפשרות הנעה זו אפשרית רק אם גל הזיזים נמצא במיקום התחתון של בלוק הצילינדר. גל הארכובה וגל הזיזים מונעים על ידי גלגלי שיניים. היתרון העיקרי של יחידה כזו הוא אמינות. כאשר גל הזיזים נמצא במיקום העליון בראש הצילינדר, נעשה שימוש גם בהנעת השרשרת וגם בהנעת הרצועה.
- שַׁרשֶׁרֶת. כונן זה נחשב לאמין יותר. אבל השימוש בשרשרת דורש תנאים מיוחדים. כדי לשכך רעידות, מותקנים בולמים, ומתח השרשרת מווסת על ידי מותחנים. ניתן להשתמש במספר שרשראות בהתאם למספר הצירים.
משאב השרשרת מספיק ל-150-200 אלף קילומטרים בממוצע.
הבעיה העיקרית של הנעת השרשרת נחשבת לתקלה במותחנים, בולמים או שבר בשרשרת עצמה. עם מתח לא מספיק, השרשרת במהלך הפעולה יכולה להחליק בין השיניים, מה שמוביל להפרה של תזמון השסתום.
עוזר לכוונון אוטומטי של מתח השרשרת מותחנים הידראוליים. אלו הן בוכנות שלוחצות על מה שנקרא נעל. הנעל מחוברת ישירות לשרשרת. זהו יצירה עם ציפוי מיוחד, מעוקל בקשת. בתוך המותחן ההידראולי יש בוכנה, קפיץ וחלל עבודה לשמן. שמן נכנס למותחן ודוחף את הצילינדר לרמה הנכונה. השסתום סוגר את מעבר השמן והבוכנה שומרת על מתח השרשרת הנכון בכל עת, מפצים הידראוליים ברצועת טיימינג פועלים על עיקרון דומה. בולם השרשרת סופג רעידות שאריות שלא הובלו על ידי הנעל. זה מבטיח פעולה מושלמת ומדויקת של כונן השרשרת.
הבעיה הגדולה ביותר יכולה לנבוע ממעגל פתוח.
גל הזיזים מפסיק להסתובב, אך גל הארכובה ממשיך להסתובב ולהזיז את הבוכנות. החלק התחתון של הבוכנות מגיע לדסקיות השסתומים, וגורם להן לעיוות. במקרים החמורים ביותר, גם בלוק הצילינדר עלול להינזק. כדי למנוע זאת, משתמשים לפעמים בשרשראות דו-שורות. אם אחד נשבר, השני ממשיך לעבוד. הנהג יוכל לתקן את המצב ללא השלכות.
- חֲגוֹרָה.הנעת הרצועה אינה דורשת שימון, בניגוד להנעת השרשרת.
גם משאב החגורה מוגבל ועומד בממוצע על 60-80 אלף קילומטרים.
חגורות שיניים משמשות לאחיזה ואמינות טובים יותר. זה יותר פשוט. לרצועה שבורה כשהמנוע פועל יהיו אותן השלכות כמו שרשרת שבורה. היתרונות העיקריים של הנעת רצועה הם קלות תפעול והחלפה, עלות נמוכה ופעולה שקטה.
פעולת המנוע, הדינמיקה והכוח שלו תלויים בתפקוד הנכון של מנגנון חלוקת הגז כולו. ככל שמספר הצילינדרים ונפחם גדולים יותר, כך מכשיר הסנכרון יהיה מורכב יותר. חשוב שכל נהג יבין את מבנה המנגנון על מנת להבחין בתקלה בזמן.
