ما هو توقيت الصمام وكيف يعمل
شروط السيارات,  جهاز السيارة,  وحدة المحرك

ما هو توقيت الصمام وكيف يعمل

يتضمن تصميم المحرك رباعي الأشواط ، الذي يعمل على مبدأ إطلاق الطاقة أثناء احتراق خليط من الوقود والوقود ، آلية مهمة واحدة لا يمكن للوحدة أن تعمل بدونها. هذه آلية توقيت أو توزيع الغاز.

في معظم المحركات القياسية ، يتم تثبيته في رأس الأسطوانة. مزيد من التفاصيل حول هيكل الآلية موصوفة في المادة منفصلة... الآن سنركز على ماهية توقيت الصمام ، وكذلك كيفية تأثير عمله على مؤشرات قوة المحرك وكفاءته.

ما هو توقيت صمام المحرك

باختصار عن آلية التوقيت نفسها. العمود المرفقي من خلال محرك الحزام (في العديد من محركات الاحتراق الداخلي الحديثة ، يتم تثبيت سلسلة بدلاً من حزام مطاطي) متصل بـ عمود الحدبات. عندما يبدأ السائق تشغيل المحرك ، يقوم البادئ بتشغيل دولاب الموازنة. يبدأ كلا العمودين في الدوران بشكل متزامن ، ولكن بسرعات مختلفة (بشكل أساسي ، في دورة واحدة لعمود الكامات ، يقوم العمود المرفقي بعمل دورتين).

ما هو توقيت الصمام وكيف يعمل

هناك حدبات خاصة على شكل قطرات على عمود الكامات. أثناء دوران الهيكل ، تندفع الكامة في اتجاه ساق الصمام المحمّل بنابض. يفتح الصمام ، مما يسمح لمزيج الوقود / الهواء بدخول الأسطوانة أو العادم في مجمع العادم.

مرحلة توزيع الغاز هي بالضبط اللحظة التي يبدأ فيها الصمام بفتح المدخل / المخرج قبل اللحظة التي يغلق فيها تمامًا. يقوم كل مهندس يعمل على تطوير وحدة طاقة بحساب ما يجب أن يكون عليه ارتفاع فتح الصمام ، وكذلك المدة التي سيظل فيها مفتوحًا.

تأثير توقيت الصمام على تشغيل المحرك

اعتمادًا على الوضع الذي يعمل فيه المحرك ، يجب أن يبدأ توزيع الغاز إما مبكرًا أو لاحقًا. يؤثر هذا على كفاءة الوحدة واقتصادها وعزم الدوران الأقصى. هذا لأن فتح / إغلاق مشعبات السحب والعادم في الوقت المناسب هو المفتاح لتحقيق أقصى استفادة من الطاقة المنبعثة أثناء احتراق HVAC.

إذا بدأ صمام السحب في الفتح في لحظة مختلفة عندما يقوم المكبس بضربة السحب ، فسيحدث ملء غير متساوٍ لتجويف الأسطوانة بجزء جديد من الهواء وسيختلط الوقود بشكل أسوأ ، مما يؤدي إلى احتراق غير كامل للخليط.

ما هو توقيت الصمام وكيف يعمل

أما بالنسبة لصمام العادم ، فينبغي أيضًا أن يفتح في موعد لا يتجاوز وصول المكبس إلى المركز الميت السفلي ، ولكن في موعد لا يتجاوز بعد أن يبدأ شوطه الصاعد. في الحالة الأولى ، سينخفض ​​الضغط ، وسيفقد المحرك قوته. في الحالة الثانية ، ستخلق منتجات الاحتراق ذات الصمام المغلق مقاومة للمكبس الذي بدأ في الارتفاع. هذا حمل إضافي على آلية الكرنك ، والذي يمكن أن يتلف بعض أجزائه.

للتشغيل المناسب لوحدة الطاقة ، يلزم توقيت صمام مختلف. بالنسبة لوضع واحد ، من الضروري أن تفتح الصمامات مبكرًا وتغلق لاحقًا ، وللآخرين ، العكس. تعتبر معلمة التداخل أيضًا ذات أهمية كبيرة - ما إذا كان سيتم فتح كلا الصمامين في وقت واحد.

معظم المحركات القياسية لها توقيت ثابت. سيكون لهذا المحرك ، اعتمادًا على نوع عمود الكامات ، أقصى قدر من الكفاءة سواء في الوضع الرياضي أو مع القيادة المقاسة عند الدورات المنخفضة.

ما هو توقيت الصمام وكيف يعمل

اليوم ، تم تجهيز العديد من السيارات من القطاعين الأوسط والمتميز بمحركات ، يمكن لنظام توزيع الغاز منها تغيير بعض معايير فتح الصمام ، بسبب ملء وتهوية الأسطوانات عالية الجودة بسرعات مختلفة في العمود المرفقي.

إليك كيف يجب أن يتم التوقيت بسرعات مختلفة للمحرك:

  1. يتطلب الخمول ما يسمى بالمراحل الضيقة. هذا يعني أن الصمامات تبدأ في الفتح لاحقًا ، ووقت إغلاقها ، على العكس من ذلك ، مبكر. لا توجد حالة مفتوحة متزامنة في هذا الوضع (لن يتم فتح كلا الصمامين في نفس الوقت). عندما يكون دوران العمود المرفقي ذا أهمية قليلة ، عندما تتداخل المراحل ، يمكن أن تدخل غازات العادم مجمع السحب ، ويمكن أن يدخل حجم معين من VTS إلى العادم.
  2. أقوى وضع - يتطلب مراحل واسعة. هذا هو الوضع الذي يكون فيه للصمامات وضع فتح أقصر بسبب السرعة العالية. هذا يؤدي إلى حقيقة أنه أثناء القيادة الرياضية ، يتم ملء وتهوية الأسطوانات بشكل سيء. لمعالجة الموقف ، يجب تغيير توقيت الصمام ، أي يجب فتح الصمامات في وقت مبكر ، ويجب زيادة مدتها في هذا الوضع.

عند تطوير تصميم المحركات ذات توقيت الصمام المتغير ، يأخذ المهندسون في الحسبان اعتماد لحظة فتح الصمام على سرعة العمود المرفقي. تسمح هذه الأنظمة المتطورة للمحرك بأن يكون متعدد الاستخدامات قدر الإمكان لأنماط القيادة المختلفة. بفضل هذا التطور ، تظهر الوحدة مجموعة واسعة من الاحتمالات:

  • في الدورات المنخفضة ، يجب أن يكون المحرك خيطيًا ؛
  • عندما تزيد الدورات ، لا ينبغي أن تفقد القوة ؛
  • بغض النظر عن الوضع الذي يعمل فيه محرك الاحتراق الداخلي ، يجب أن يكون للاقتصاد في استهلاك الوقود ، ومعه سهولة النقل البيئية ، أعلى مستوى ممكن لوحدة معينة.
ما هو توقيت الصمام وكيف يعمل

يمكن تغيير كل هذه المعلمات عن طريق تغيير تصميم أعمدة الكامات. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، سيكون لكفاءة المحرك حدودها فقط في وضع واحد. ماذا عن المحرك يمكنه تغيير المظهر الجانبي من تلقاء نفسه اعتمادًا على عدد دورات العمود المرفقي؟

توقيت الصمام المتغير

إن فكرة تغيير وقت فتح الصمام أثناء تشغيل وحدة الطاقة ليست جديدة. ظهرت هذه الفكرة بشكل دوري في أذهان المهندسين الذين كانوا لا يزالون يطورون المحركات البخارية.

لذلك ، كان أحد هذه التطورات يسمى معدات ستيفنسون. غيرت الآلية وقت دخول البخار إلى أسطوانة العمل. النظام كان يسمى "قطع البخار". عندما تم تشغيل الآلية ، تم إعادة توجيه الضغط اعتمادًا على تصميم السيارة. لهذا السبب ، بالإضافة إلى الدخان ، أطلقت القاطرات البخارية القديمة أيضًا نفثًا من البخار عندما توقف القطار.

ما هو توقيت الصمام وكيف يعمل

تم أيضًا العمل مع تغيير توقيت الصمامات باستخدام وحدات الطائرات. لذلك ، يمكن لنموذج تجريبي لمحرك V-8 من شركة Clerget-Blin بسعة 200 حصان تغيير هذه المعلمة نظرًا لحقيقة أن تصميم الآلية يتضمن عمود كامات منزلق.

وعلى محرك Lycoming XR-7755 ، تم تركيب أعمدة كامات ، حيث كانت هناك حدبتان مختلفتان لكل صمام. كان للجهاز محرك ميكانيكي ، وقام بتفعيله الطيار نفسه. يمكنه اختيار أحد الخيارين اعتمادًا على ما إذا كان بحاجة إلى ركوب الطائرة في السماء ، أو الابتعاد عن المطاردة ، أو ببساطة الطيران اقتصاديًا.

ما هو توقيت الصمام وكيف يعمل

بالنسبة لصناعة السيارات ، بدأ المهندسون في التفكير في تطبيق هذه الفكرة في العشرينات من القرن الماضي. والسبب هو ظهور محركات عالية السرعة تم تركيبها على السيارات الرياضية. كان للزيادة في الطاقة في مثل هذه الوحدات حد معين ، على الرغم من أنه يمكن فك الوحدة أكثر. من أجل زيادة قوة السيارة ، تمت زيادة حجم المحرك فقط في البداية.

أول من أدخل توقيت الصمامات المتغير كان لورانس بوميروي ، الذي عمل كمصمم رئيسي لشركة السيارات فوكسهول. لقد ابتكر محركًا تم فيه تثبيت عمود كامات خاص في آلية توزيع الغاز. كان لعدد من كاميراته عدة مجموعات من الملفات الشخصية.

ما هو توقيت الصمام وكيف يعمل

يمكن لنوع H-Type سعة 4.4 لتر ، اعتمادًا على سرعة العمود المرفقي والحمل الذي يواجهه ، تحريك عمود الكامات على طول المحور الطولي. نتيجة لهذا ، تم تغيير وقت وارتفاع الصمامات. نظرًا لأن هذا الجزء كان له قيود في الحركة ، فإن التحكم في الطور له حدوده أيضًا.

شاركت بورش أيضًا في فكرة مماثلة. في عام 1959 ، ظهرت براءة اختراع لـ "الكامات المتذبذبة" لعمود الكامات. كان من المفترض أن يؤدي هذا التطور إلى تغيير رفع الصمام ، وفي نفس الوقت ، وقت الفتح. ظل التطوير في مرحلة المشروع.

طورت شركة فيات أول آلية قابلة للتطبيق للتحكم في توقيت الصمامات. تم تطوير الاختراع بواسطة جيوفاني تورازا في أواخر الستينيات. استخدمت الآلية دافعات هيدروليكية ، والتي غيرت النقطة المحورية لصمام الغماز. عمل الجهاز اعتمادًا على سرعة المحرك والضغط في مشعب السحب.

ما هو توقيت الصمام وكيف يعمل

ومع ذلك ، كانت أول سيارة إنتاج ذات مراحل GR متغيرة من Alfa Romeo. تلقى موديل 1980 Spider آلية إلكترونية تغير المراحل اعتمادًا على أوضاع تشغيل محرك الاحتراق الداخلي.

طرق لتغيير مدة وعرض توقيت الصمام

يوجد اليوم عدة أنواع من الآليات التي تغير لحظة ووقت وارتفاع فتح الصمام:

  1. في أبسط أشكاله ، هذا عبارة عن قابض خاص يتم تثبيته على محرك آلية توزيع الغاز (ناقل الطور). يتم التحكم بفضل التأثير الهيدروليكي على الآلية التنفيذية ، ويتم التحكم بواسطة الإلكترونيات. عندما يكون المحرك في وضع الخمول ، يكون عمود الكامات في موضعه الأصلي. بمجرد زيادة الدورات ، تتفاعل الإلكترونيات مع هذه المعلمة ، وتنشط المكونات الهيدروليكية ، التي تقوم بتدوير عمود الكامات قليلاً بالنسبة للموضع الأولي. بفضل هذا ، تفتح الصمامات قبل ذلك بقليل ، مما يجعل من الممكن ملء الأسطوانات بسرعة بجزء جديد من BTC.ما هو توقيت الصمام وكيف يعمل
  2. تغيير ملف تعريف الكاميرا. هذا تطور يستخدمه سائقي السيارات لفترة طويلة. يمكن أن يؤدي تركيب عمود الكامات بكامات غير قياسية إلى جعل الوحدة تعمل بكفاءة أكبر عند عدد دورات أعلى في الدقيقة. ومع ذلك ، يجب أن يتم تنفيذ هذه الترقيات بواسطة ميكانيكي خبير ، مما يؤدي إلى الكثير من الهدر. في المحركات التي تعمل بنظام VVTL-i ، تحتوي أعمدة الكامات على عدة مجموعات من الكامات ذات ملفات تعريف مختلفة. عندما يكون محرك الاحتراق الداخلي في وضع الخمول ، تؤدي العناصر القياسية وظيفتها. بمجرد أن يتحرك العمود المرفقي في الدقيقة بعد 6 آلاف علامة ، يتحول عمود الكامات قليلاً ، بسبب تشغيل مجموعة أخرى من الكامات. تحدث عملية مماثلة عندما يدور المحرك حتى 8.5 ألف ، وتبدأ المجموعة الثالثة من الكامات في العمل ، مما يجعل المراحل أوسع.ما هو توقيت الصمام وكيف يعمل
  3. تغيير ارتفاع فتح الصمام. يتيح لك هذا التطوير تغيير أوضاع التشغيل في الوقت نفسه ، وكذلك استبعاد صمام الخانق. في مثل هذه الآليات ، يؤدي الضغط على دواسة الوقود إلى تنشيط جهاز ميكانيكي يؤثر على قوة فتح صمامات السحب. يقلل هذا النظام من استهلاك الوقود بحوالي 15 بالمائة ويزيد من طاقة الوحدة بنفس المقدار. في المحركات الأكثر حداثة ، يتم استخدام التناظرية الكهرومغناطيسية وليس الميكانيكية. ميزة الخيار الثاني هي أن الإلكترونيات قادرة على تغيير أوضاع فتح الصمام بشكل أكثر كفاءة وسلاسة. يمكن أن تكون ارتفاعات الرفع قريبة من المثالية ويمكن أن تكون أوقات العمل أوسع من الإصدارات السابقة. قد يؤدي هذا التطور من أجل توفير الوقود إلى إيقاف تشغيل بعض الأسطوانات (لا تفتح بعض الصمامات). تعمل هذه المحركات على تنشيط النظام عند توقف السيارة ، لكن محرك الاحتراق الداخلي لا يحتاج إلى إيقاف التشغيل (على سبيل المثال ، عند إشارة المرور) أو عندما يقوم السائق بإبطاء السيارة باستخدام محرك الاحتراق الداخلي.ما هو توقيت الصمام وكيف يعمل

لماذا تغير توقيت الصمام

يسمح استخدام الآليات التي تغير توقيت الصمام بما يلي:

  • من الأكثر كفاءة استخدام مورد وحدة الطاقة في أوضاع مختلفة من عملها ؛
  • زيادة الطاقة دون الحاجة إلى تثبيت عمود كامات مخصص ؛
  • جعل السيارة أكثر اقتصادا ؛
  • توفير تعبئة وتهوية فعالة للأسطوانات بسرعات عالية ؛
  • زيادة الملاءمة البيئية للنقل بسبب الاحتراق الأكثر كفاءة لخليط الوقود والهواء.

نظرًا لأن أوضاع التشغيل المختلفة لمحرك الاحتراق الداخلي تتطلب معلماتها الخاصة لتوقيت الصمام ، باستخدام آليات تغيير FGR ، يمكن للآلة أن تتوافق مع المعلمات المثالية للطاقة وعزم الدوران والود البيئي والاقتصاد. المشكلة الوحيدة التي لا يمكن لأي مصنع حلها حتى الآن هي التكلفة العالية للجهاز. بالمقارنة مع محرك قياسي ، فإن النظير المجهز بآلية مماثلة سيكلف ضعف هذا السعر تقريبًا.

يستخدم بعض سائقي السيارات أنظمة توقيت الصمامات المتغيرة لزيادة قوة السيارة. ومع ذلك ، بمساعدة حزام التوقيت المعدل ، من المستحيل الضغط على أقصى حد من الوحدة. اقرأ عن الاحتمالات الأخرى هنا.

في الختام ، نقدم مساعدة بصرية صغيرة لتشغيل نظام توقيت الصمام المتغير:

نظام توقيت الصمام المتغير باستخدام مثال CVVT

أسئلة وأجوبة:

ما هو توقيت الصمام؟ هذه هي اللحظة التي يفتح فيها / يغلق الصمام (المدخل أو المخرج). يتم التعبير عن هذا المصطلح بدرجات دوران العمود المرفقي للمحرك.

Чما الذي يؤثر على توقيت الصمام؟ يتأثر توقيت الصمام بوضع تشغيل المحرك. إذا لم يكن هناك ناقل طور في التوقيت ، فسيتم تحقيق أقصى تأثير فقط في نطاق معين من دورات المحرك.

ما هو مخطط توقيت الصمام؟ يوضح هذا الرسم البياني مدى كفاءة التعبئة والاحتراق والتنظيف في الأسطوانات في نطاق محدد لعدد الدورات في الدقيقة. يسمح لك بتحديد توقيت الصمام بشكل صحيح.

تعليق واحد

إضافة تعليق