מנגנון השסתום של המנוע, המכשיר ועקרון הפעולה שלו
תוכן
מנגנון השסתום הוא מפעיל תזמון ישיר, המבטיח אספקה בזמן של תערובת דלק האוויר לצילינדרים של המנוע ושחרור גזי פליטה לאחר מכן. מרכיבי המפתח של המערכת הם שסתומים, אשר, בין היתר, חייבים להבטיח את אטימות תא הבעירה. הם נמצאים תחת עומסים כבדים, ולכן עבודתם כפופה לדרישות מיוחדות.
המרכיבים העיקריים של מנגנון השסתום
המנוע דורש לפחות שני שסתומים לכל צילינדר, יניקה ואגזוז, כדי לתפקד כראוי. השסתום עצמו מורכב מגזע וראש בצורת צלחת. המושב הוא המקום שבו ראש השסתום פוגש את ראש הצילינדר. שסתומי יניקה הם בעלי קוטר ראש גדול יותר משסתומי פליטה. זה מבטיח מילוי טוב יותר של תא הבעירה בתערובת האוויר-דלק.
המרכיבים העיקריים של המנגנון:
- שסתומי הכנסה ופליטת פליטה - מיועדים להיכנס לתערובת האוויר-דלק וגזי הפליטה מתא הבעירה;
- תותבי מדריך - להבטיח את כיוון התנועה המדויק של השסתומים;
- קפיץ - מחזיר את השסתום למקומו המקורי;
- מושב שסתום - מקום המגע של הצלחת עם ראש הצילינדר;
- קרקרים - משמשים כתמיכה לקפיץ ומתקן את המבנה כולו);
- אטמי גזע שסתומים או טבעות קלע שמן - מונע כניסת שמן לצילינדר;
- pusher - מעביר לחץ מצלמת גל הזיזים.
הזיזים על גל הזיזים לוחצים על השסתומים, הטעונים בקפיצים כדי לחזור למקומם המקורי. הקפיץ מחובר למוט עם קרקרים וצלחת קפיצים. כדי לדכא רעידות תהודה, ניתן להתקין לא אחד, אלא שני קפיצים עם סלילה רב-תכליתית על המוט.
שרוול המדריך הוא חתיכה גלילית. זה מפחית חיכוך ומבטיח פעולה חלקה ונכונה של המוט. במהלך הפעולה, חלקים אלה נתונים גם ללחץ וטמפרטורה. לכן, סגסוגות עמידות ללבוש ועמידות בחום משמשות לייצור שלהן. תותבי שסתום פליטה וכניסה שונים מעט בגלל ההבדל בעומס.
כיצד פועל מנגנון השסתום
שסתומים חשופים כל הזמן לטמפרטורות ולחצים גבוהים. זה דורש תשומת לב מיוחדת לעיצוב ולחומרים של חלקים אלה. הדבר נכון במיוחד לגבי קבוצת הפליטה, שכן דרכה יוצאים גזים חמים. ניתן לחמם את לוחית שסתום הפליטה במנועי בנזין עד 800˚C - 900˚C, ובמנועי דיזל 500˚C - 700C. העומס על לוחית שסתום הכניסה קטן פי כמה, אבל מגיע ל-300˚С, וזה גם די הרבה.
לכן, בייצור שלהם נעשה שימוש בסגסוגות מתכת עמידות בחום עם תוספים מתג. בנוסף, לשסתומי פליטה יש בדרך כלל גזע חלול מלא בנתרן. זה הכרחי עבור ויסות חום טוב יותר וקירור של הצלחת. הנתרן בתוך המוט נמס, זורם, ולוקח חלק מהחום מהצלחת ומעביר אותו אל המוט. בדרך זו, ניתן למנוע התחממות יתר של החלק.
במהלך הפעולה עלולים להיווצר משקעי פחמן על האוכף. כדי למנוע את זה קורה, עיצובים משמשים לסובב את השסתום. המושב הוא טבעת סגסוגת פלדה בעלת חוזק גבוה הנלחצת ישירות לתוך ראש הצילינדר למגע חזק יותר.
בנוסף, עבור הפעולה הנכונה של המנגנון, יש צורך לבחון את הפער התרמי המוסדר. טמפרטורות גבוהות גורמות לחלקים להתרחב, מה שעלול לגרום לתקלה של השסתום. הפער בין מצלמות גל הזיזים לדוחפים מותאם על ידי בחירת דסקיות מתכת מיוחדות בעובי מסוים או בדוחפים עצמם (משקפיים). אם המנוע משתמש במרים הידראוליים, הפער מותאם אוטומטית.
מרווח מרווח גדול מאוד מונע מהשסתום להיפתח במלואו, ולכן הצילינדרים יתמלאו בתערובת טרייה בצורה פחות יעילה. פער קטן (או חוסר בו) לא יאפשר לסגירה מלאה של השסתומים, מה שיוביל לשחיפת שסתומים ולירידה בדחיסת המנוע.
סיווג לפי מספר שסתומים
הגרסה הקלאסית של מנוע ארבע פעימות דורשת רק שני שסתומים לכל צילינדר כדי לפעול. אבל מנועים מודרניים מתמודדים עם יותר ויותר דרישות מבחינת כוח, צריכת דלק וכבוד לאיכות הסביבה, כך שזה כבר לא מספיק להם. מכיוון שככל שיותר שסתומים, כך יהיה יעיל יותר למלא את הצילינדר במטען חדש. בזמנים שונים, התוכניות הבאות נבדקו על מנועים:
- שלושה שסתום (כניסה - 2, יציאה - 1);
- ארבעה שסתום (כניסה - 2, פליטה - 2);
- חמישה שסתום (כניסה - 3, פליטה - 2).
מילוי וניקוי טובים יותר של צילינדרים מושגים על ידי יותר שסתומים לכל צילינדר. אבל זה מסבך את העיצוב של המנוע.
כיום, המנועים הפופולריים ביותר עם 4 שסתומים לכל צילינדר. הראשון מבין המנועים הללו הופיע ב-1912 בפיג'ו גראן פרי. באותו זמן, פתרון זה לא היה בשימוש נרחב, אך מאז 1970 החלו לייצר באופן פעיל מכוניות בייצור המוני עם מספר כזה של שסתומים.
עיצוב כונן
גל הזיזים והנעת התזמון אחראים לפעולה נכונה ובזמן של מנגנון השסתום. העיצוב ומספר גלי הזיזים עבור כל סוג של מנוע נבחרים בנפרד. חלק הוא פיר שעליו ממוקמות מצלמות בעלות צורה מסוימת. כשהם מסתובבים, הם מפעילים לחץ על מוטות הדחיפה, המרימים ההידראוליים או זרועות הנדנדה ופותחים את השסתומים. סוג המעגל תלוי במנוע הספציפי.
גל הזיזים ממוקם ישירות בראש הצילינדר. ההנעה אליו מגיעה מגל הארכובה. זה יכול להיות שרשרת, חגורה או ציוד. הכי אמין הוא שרשרת, אבל זה דורש התקני עזר. למשל, בולם רעידות שרשרת (בולם) ומותחן. מהירות הסיבוב של גל הזיזים היא מחצית ממהירות הסיבוב של גל הארכובה. זה מבטיח את עבודתם המתואמת.
מספר גלי הזיזים תלוי במספר השסתומים. ישנן שתי תוכניות עיקריות:
- SOHC - עם פיר אחד;
- DOHC - שני פירים.
רק שני שסתומים מספיקים לגל זיזים אחד. הוא מסתובב ופותח לסירוגין את שסתומי היניקה והפליטה. למנועי ארבעה שסתומים הנפוצים ביותר יש שני גלי זיזים. האחד מבטיח את פעולת שסתומי היניקה, והשני מבטיח את שסתומי הפליטה. מנועי V מצוידים בארבעה גלי זיזים. שניים מכל צד.
מצלמות גל הזיזים אינן דוחפות את גזע השסתום ישירות. ישנם מספר סוגים של "מתווכים":
- מנופי רולר (זרוע נדנדה);
- דוחפים מכניים (משקפיים);
- דוחפים הידראוליים.
מנופי רולר הם הסידור המועדף. מה שנקרא זרועות הנדנדה מתנדנדות על סרני פלאג-אין ומפעילות לחץ על הדוחף ההידראולי. כדי להפחית את החיכוך, מסופק רולר על הידית היוצר מגע ישיר עם הפקה.
בתכנית אחרת משתמשים בדוחפים הידראוליים (מפציפי פערים), הממוקמים ישירות על המוט. מפצים הידראוליים מכוונים אוטומטית את הפער התרמי ומספקים פעולה חלקה ושקטה יותר של המנגנון. חלק קטן זה מורכב מצילינדר עם בוכנה וקפיץ, מעברי שמן ושסתום סימון. הדוחף ההידראולי מופעל על ידי שמן המסופק ממערכת שימון המנוע.
דוחפים מכניים (משקפיים) הם תותבים סגורים בצד אחד. הם מותקנים בבית ראש הצילינדר ומעבירים ישירות את הכוח לגזע השסתום. החסרונות העיקריים שלה הם הצורך להתאים מעת לעת את הפערים והדפיקות בעת עבודה עם מנוע קר.
רעש במהלך הפעולה
תקלת השסתום העיקרית היא נקישה במנוע קר או חם. דפיקה על מנוע קר נעלמת לאחר עליית הטמפרטורה. כשהם מתחממים ומתרחבים, הפער התרמי נסגר. בנוסף, עשויה להיות הסיבה לכך צמיגות השמן, שאינה זורמת בנפח הנכון לתוך המרימים ההידראוליים. זיהום של תעלות השמן של המפצה יכול להיות גם הגורם להקשה האופיינית.
שסתומים עלולים לדפוק על מנוע חם עקב לחץ שמן נמוך במערכת הסיכה, מסנן שמן מלוכלך או מרווח תרמי שגוי. כמו כן, יש צורך לקחת בחשבון את הבלאי הטבעי של חלקים. תקלות עשויות להיות במנגנון השסתום עצמו (שחיקה של הקפיץ, שרוול מנחה, תנועות הידראוליות וכו').
התאמת מרווח
ההתאמות מתבצעות רק במנוע קר. הפער התרמי הנוכחי נקבע על ידי בדיקות מתכת שטוחות מיוחדות בעוביים שונים. כדי לשנות את הרווח בזרועות הנדנדה יש בורג כוונון מיוחד שמסתובב. במערכות עם דוחף או שיבולים, ההתאמה מתבצעת על ידי בחירת חלקים בעובי הנדרש.
שקול את התהליך שלב אחר שלב של התאמת שסתומים למנועים עם דוחפים (משקפיים) או דסקיות:
- הסר את מכסה שסתום המנוע.
- סובב את גל הארכובה כך שהבוכנה של הצילינדר הראשון תהיה במרכז המת עליון. אם קשה לעשות זאת על ידי סימנים, ניתן להבריג את המצת ולהכניס מברג לבאר. התנועה המקסימלית שלו כלפי מעלה תהיה מרכז מת.
- בעזרת סט מדי מישוש, מדוד את מרווח השסתומים מתחת למצלמות שאינן לוחצות על הברזים. לבדיקה צריכה להיות משחק הדוק, אך לא חופשי מדי. רשום את מספר השסתום וערך המרווח.
- סובב את גל הארכובה סיבוב אחד (360°) כדי להביא את בוכנת הצילינדר הרביעי ל-TDC. מדוד את המרווח מתחת לשאר השסתומים. רשום את הנתונים.
- בדוק אילו שסתומים מחוץ לסובלנות. אם יש כאלה, בחר את הדוחפים בעובי הרצוי, הסר את גלי הזיזים והתקן משקפיים חדשים. זה משלים את ההליך.
מומלץ לבדוק את הפערים כל 50-80 אלף קילומטרים. ניתן למצוא ערכי מרווח סטנדרטיים במדריך לתיקון הרכב.
שימו לב שמרווחי שסתום היניקה והפליטה עשויים לפעמים להיות שונים.
מנגנון חלוקת גז מותאם ומכוון כהלכה יבטיח פעולה חלקה ואחידה של מנוע הבעירה הפנימית. לכך תהיה גם השפעה חיובית על משאבי המנוע ונוחות הנהג.
