آلية توزيع الغاز للمحرك وتصميمه ومبدأ التشغيل
محتوى
آلية توزيع الغاز (GRM) عبارة عن مجموعة من الأجزاء والتجمعات التي تفتح وتغلق صمامات السحب والعادم للمحرك في نقطة زمنية معينة. تتمثل المهمة الرئيسية لآلية توزيع الغاز في توفير وقود الهواء أو الوقود في الوقت المناسب (حسب نوع المحرك) إلى غرفة الاحتراق وإطلاق غازات العادم. لحل هذه المشكلة ، تعمل مجموعة كاملة من الآليات بسلاسة ، ويتم التحكم في بعضها إلكترونيًا.
كيف هو التوقيت
في المحركات الحديثة ، توجد آلية توزيع الغاز في رأس أسطوانة المحرك. يتكون من العناصر الرئيسية التالية:
- عمود الحدبات. هذا منتج ذو تصميم معقد ، مصنوع من الفولاذ المتين أو الحديد الزهر بدقة عالية. اعتمادًا على تصميم التوقيت ، يمكن تثبيت عمود الكامات في رأس الأسطوانة أو في علبة المرافق (حاليًا لا يتم استخدام هذا الترتيب). هذا هو الجزء الرئيسي المسؤول عن الفتح والإغلاق المتسلسل للصمامات.
يحتوي العمود على دفاتر وكامات تحمل التي تدفع ساق الصمام أو الكرسي الهزاز. يتميز شكل الكاميرا بهندسة محددة بدقة ، حيث تعتمد على ذلك مدة ودرجة فتح الصمام. بالإضافة إلى ذلك ، تم تصميم الكامات في اتجاهات مختلفة لضمان التشغيل البديل للأسطوانات.
- Привод. ينتقل عزم الدوران من العمود المرفقي عبر محرك الأقراص إلى عمود الكامات. يختلف محرك الأقراص حسب حل التصميم. يبلغ حجم ترس العمود المرفقي نصف حجم ترس عمود الكامات. وبالتالي ، فإن العمود المرفقي يدور بسرعة مضاعفة. اعتمادًا على نوع محرك الأقراص ، فإنه يشمل:
- سلسلة أو حزام
- تروس رمح
- الموتر (بكرة التوتر) ؛
- المثبط والحذاء.
- صمامات السحب والعادم. توجد على رأس الأسطوانة وهي قضبان برأس مسطح في أحد طرفيها ، تسمى poppet. تختلف صمامات المدخل والمخرج في التصميم. المدخل مصنوع من قطعة واحدة. كما أن لديها طبقًا أكبر لملء الأسطوانة بشكل أفضل بشحنة جديدة. عادة ما يكون المخرج مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للحرارة وله ساق مجوف لتبريد أفضل ، حيث يتعرض لدرجات حرارة أعلى أثناء التشغيل. يوجد داخل التجويف حشو صوديوم يذوب بسهولة ويزيل بعض الحرارة من اللوحة إلى القضيب.
رؤوس الصمامات مشطوفة لتوفير ملاءمة أكثر إحكاما للفتحات الموجودة في رأس الأسطوانة. هذا المكان يسمى السرج. بالإضافة إلى الصمامات نفسها ، يتم توفير عناصر إضافية في الآلية لضمان التشغيل السليم:
- الينابيع. أعد الصمامات إلى وضعها الأصلي بعد الضغط عليها.
- أختام جذع الصمام. هذه سدادات خاصة تمنع الزيت من دخول غرفة الاحتراق على طول ساق الصمام.
- توجيه جلبة. مثبت في مبيت رأس الأسطوانة ويوفر حركة دقيقة للصمام.
- بقسماط. بمساعدتهم ، يتم توصيل زنبرك بجذع الصمام.
- دافعات. من خلال الدوافع ، تنتقل القوة من عمود الحدبات إلى القضيب. مصنوع من الفولاذ عالي القوة. هم من أنواع مختلفة:
- نظارات ميكانيكية
- أسطوانة؛
- المعوضات الهيدروليكية.
يتم ضبط الفجوة الحرارية بين الدافعات الميكانيكية وفصوص عمود الكامات يدويًا. تحافظ المعوضات الهيدروليكية أو الغمازات الهيدروليكية تلقائيًا على الخلوص المطلوب ولا تتطلب الضبط.
- ذراع هزاز أو رافعات. الروك البسيط عبارة عن رافعة ذات ذراعين تؤدي حركات هزازة. في تخطيطات مختلفة ، يمكن أن تعمل أذرع التأرجح بشكل مختلف.
- أنظمة توقيت الصمام المتغير. لم يتم تثبيت هذه الأنظمة على جميع المحركات. يمكن العثور على مزيد من التفاصيل حول الجهاز ومبدأ تشغيل CVVT في مقال منفصل على موقعنا.
وصف التوقيت
يصعب التفكير في تشغيل آلية توزيع الغاز بشكل منفصل عن دورة تشغيل المحرك. وتتمثل مهمتها الرئيسية في فتح الصمامات وإغلاقها في الوقت المناسب لفترة زمنية معينة. لذلك ، عند شوط السحب ، يفتح المدخول ، ويفتح العادم على شوط العادم. وهذا يعني ، في الواقع ، أن الآلية يجب أن تنفذ توقيت الصمام المحسوب.
من الناحية الفنية ، تسير الأمور على هذا النحو:
- ينقل العمود المرفقي عزم الدوران عبر محرك الأقراص إلى عمود الكامات.
- تضغط كاميرا عمود الحدبات على الدافع أو الكرسي الهزاز.
- يتحرك الصمام داخل غرفة الاحتراق ، مما يسمح بالوصول إلى شحنة جديدة أو غاز العادم.
- بعد اجتياز الكامة لمرحلة العمل النشطة ، يعود الصمام إلى مكانه تحت تأثير الزنبرك.
وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه بالنسبة لدورة العمل الكاملة ، يقوم عمود الكامات بعمل دورتين ، بالتناوب على فتح الصمامات على كل أسطوانة ، اعتمادًا على الترتيب الذي تعمل به. أي ، على سبيل المثال ، مع مخطط التشغيل 2-1-3-4 ، سيتم فتح صمامات السحب على الأسطوانة الأولى وصمامات العادم في الأسطوانة الرابعة في وقت واحد. سيتم إغلاق الصمامات الثانية والثالثة.
أنواع آلية توزيع الغاز
قد يكون للمحركات مخططات توقيت مختلفة. ضع في اعتبارك التصنيف التالي.
حسب موضع عمود الحدبات
هناك نوعان من موضع عمود الحدبات:
- قاع؛
- قمة.
في الموضع السفلي ، يوجد عمود الكامات على كتلة الأسطوانة بجانب العمود المرفقي. ينتقل التأثير من الكاميرات عبر الأزرار إلى أذرع الروك ، باستخدام قضبان خاصة. هذه قضبان طويلة تربط أذرع الدفع الموجودة في الأسفل بأذرع الروك في الأعلى. لا يعتبر الموقع السفلي هو الأكثر نجاحًا ، ولكن له مزاياه. على وجه الخصوص ، اتصال أكثر موثوقية لعمود الكامات بالعمود المرفقي. لا يستخدم هذا النوع من الأجهزة في المحركات الحديثة.
في الموضع العلوي ، يوجد عمود الكامات في رأس الأسطوانة ، فوق الصمامات مباشرةً. في هذا الموضع ، يمكن تنفيذ عدة خيارات للتأثير على الصمامات: استخدام دافعات أو روافع متأرجحة. هذا التصميم أبسط وأكثر موثوقية وأكثر إحكاما. أصبح الموضع العلوي لعمود الكامات أكثر شيوعًا.
حسب عدد أعمدة الكامات
يمكن تجهيز المحركات الخطية بعمود كامات واحد أو اثنين. يتم تحديد المحركات ذات عمود الحدبات الفردي بالاختصار SOHC(عمود كامات علوي واحد) ، ومع اثنين - DOHC(عمود كامات علوي مزدوج). أحد الأعمدة مسؤول عن فتح صمامات السحب والآخر عن العادم. تستخدم المحركات على شكل V أربعة أعمدة كامات ، اثنان لكل مجموعة من الأسطوانات.
حسب عدد الصمامات
يعتمد شكل عمود الحدبات وعدد الكامات على عدد الصمامات لكل أسطوانة. قد يكون هناك صمامان أو ثلاثة أو أربعة أو خمسة صمامات.
أبسط خيار هو وجود صمامين: أحدهما للدخول والآخر للعادم. يحتوي المحرك ثلاثي الصمامات على صمامي سحب وصمام عادم. في الإصدار مع أربعة صمامات: اثنان سحب واثنين من العادم. خمسة صمامات: ثلاثة للسحب واثنان للعادم. كلما زاد عدد صمامات السحب ، زاد دخول خليط وقود الهواء إلى غرفة الاحتراق. وفقًا لذلك ، يتم زيادة قوة المحرك وديناميكياته. لجعل أكثر من خمسة لن يسمح بحجم غرفة الاحتراق وشكل عمود الكامات. الأكثر شيوعًا أربعة صمامات لكل أسطوانة.
حسب نوع محرك الأقراص
هناك ثلاثة أنواع من محركات عمود الحدبات:
- هيأ. يكون خيار القيادة هذا ممكنًا فقط إذا كان عمود الكامات في الموضع السفلي من كتلة الأسطوانة. يتم تشغيل العمود المرفقي وعمود الحدبات بواسطة التروس. الميزة الرئيسية لهذه الوحدة هي الموثوقية. عندما يكون عمود الكامات في الموضع العلوي في رأس الأسطوانة ، يتم استخدام كل من محرك السلسلة والحزام.
- سلسلة. يعتبر محرك الأقراص هذا أكثر موثوقية. لكن استخدام السلسلة يتطلب شروطًا خاصة. لتخفيف الاهتزازات ، يتم تثبيت مخمدات ، ويتم تنظيم توتر السلسلة بواسطة الموترات. يمكن استخدام عدة سلاسل حسب عدد الأعمدة.
مورد السلسلة يكفي لمتوسط 150-200 ألف كيلومتر.
تعتبر المشكلة الرئيسية لمحرك السلسلة هي خلل في أجهزة الشد أو المخمدات أو انقطاع في السلسلة نفسها. مع عدم كفاية التوتر ، يمكن أن تنزلق السلسلة أثناء التشغيل بين الأسنان ، مما يؤدي إلى انتهاك توقيت الصمام.
يساعد على ضبط توتر السلسلة تلقائيًا الموتر الهيدروليكي. هذه هي المكابس التي تضغط على ما يسمى الحذاء. الحذاء متصل مباشرة بالسلسلة. هذه قطعة ذات طلاء خاص ، منحنية على شكل قوس. يوجد داخل الموتر الهيدروليكي مكبس ونابض وتجويف عمل للزيت. يدخل الزيت الموتر ويدفع الأسطوانة إلى المستوى الصحيح. يغلق الصمام ممر الزيت ويحافظ المكبس على توتر السلسلة الصحيح في جميع الأوقات ، وتعمل المعوضات الهيدروليكية في حزام التوقيت وفقًا لمبدأ مماثل. يمتص مخمد السلسلة الاهتزازات المتبقية التي لم يخمدها الحذاء. هذا يضمن التشغيل المثالي والدقيق لمحرك السلسلة.
يمكن أن تأتي أكبر مشكلة من دائرة كهربائية معطلة.
يتوقف عمود الكامات عن الدوران ، لكن العمود المرفقي يستمر في الدوران وتحريك المكابس. تصل قيعان المكابس إلى أقراص الصمام ، مما يتسبب في تشوهها. في الحالات الشديدة ، قد تتضرر كتلة الأسطوانة أيضًا. لمنع حدوث ذلك ، يتم استخدام سلاسل الصف المزدوج أحيانًا. إذا انكسر أحدهما ، يستمر الآخر في العمل. سيتمكن السائق من تصحيح الوضع دون عواقب.
- حزام. محرك الحزام لا يحتاج إلى تزييت ، على عكس محرك السلسلة.
مورد الحزام محدود أيضًا ويبلغ متوسطه 60-80 ألف كيلومتر.
يتم استخدام أحزمة مسننة من أجل قبضة وموثوقية أفضل. هذا واحد أكثر بساطة. سيكون للحزام المكسور مع تشغيل المحرك نفس عواقب السلسلة المكسورة. تتمثل المزايا الرئيسية لمحرك الحزام في سهولة التشغيل والاستبدال ، والتكلفة المنخفضة والتشغيل الهادئ.
يعتمد تشغيل المحرك وديناميكياته وقوته على الأداء الصحيح لآلية توزيع الغاز بالكامل. كلما زاد عدد وحجم الأسطوانات ، زاد تعقيد جهاز المزامنة. من المهم لكل سائق أن يفهم هيكل الآلية لكي يلاحظ وجود عطل في الوقت المناسب.
