Gasfordelingsmekanisme af motoren, design og funktionsprincip

Gasfordelingsmekanismen (GRM) er et sæt dele og samlinger, der åbner og lukker motorens indsugnings- og udstødningsventiler på et givet tidspunkt. Gasfordelingsmekanismens hovedopgave er rettidig tilførsel af luftbrændstof eller brændstof (afhængigt af motortypen) ind i forbrændingskammeret og frigivelse af udstødningsgasser. For at løse dette problem fungerer et helt kompleks af mekanismer harmonisk, hvoraf nogle styres elektronisk.

Hvordan virker tandremmen?

I moderne motorer er gasfordelingsmekanismen placeret i motorens cylinderhoved. Den består af følgende hovedelementer:

• Knastaksel. Dette er et produkt af komplekst design, lavet af holdbart stål eller støbejern med høj præcisionsbearbejdning. Afhængigt af tandremmens design kan knastakslen installeres i cylinderhovedet eller i krumtaphuset (dette arrangement bruges ikke i øjeblikket). Dette er hoveddelen, der er ansvarlig for den sekventielle åbning og lukning af ventilerne.

Akslen har lejetapper og knaster, der skubber ventilstammen eller vippearmen. Formen af ​​knasten har en strengt defineret geometri, da varigheden og graden af ​​åbning af ventilen afhænger af dette. Derudover er knastene multi-direktionelle for at sikre vekslende drift af cylindrene.

• Drive enhed. Moment fra krumtapakslen overføres gennem drevet til knastakslen. Drevet varierer afhængigt af designet. Krumtapakselgearet er halvt så stort som knastakselgearet. Dermed roterer krumtapakslen dobbelt så hurtigt. Afhængigt af drevtypen inkluderer det:

1. kæde eller bælte;
2. aksel gear;
3. strammer (spændingsvalse);
4. dæmper og sko.

• Indsugnings- og udstødningsventiler. De er placeret på cylinderhovedet og er stænger med et fladt hoved i den ene ende kaldet en tallerken. Indsugnings- og udstødningsventiler er forskellige i design. Indtaget er lavet i ét stykke. Den har også en plade med større diameter for bedre at fylde cylinderen med frisk ladning. Udtaget er normalt lavet af varmebestandigt stål og har en hul kerne for bedre afkøling, da det udsættes for højere temperaturer under drift. Inde i hulrummet er der et natriumfyldstof, som let smelter og fjerner noget af varmen fra pladen til stangen.

Ventilhovederne er specielt affasede for at sikre en tættere pasform i hullerne i cylinderhovedet. Dette sted kaldes sadlen. Ud over selve ventilerne indeholder mekanismen yderligere elementer for at sikre deres korrekte funktion:

1. Fjedre. Sæt ventilerne tilbage i deres oprindelige position efter tryk.
2. Ventilspindelpakninger. Det er specielle tætninger, der forhindrer olie i at trænge ind i forbrændingskammeret langs ventilspindlen.
3. Styrebøsning. Installeret i cylinderhovedhuset og sikrer præcis ventilbevægelse.
4. Kiks. Med deres hjælp er en fjeder fastgjort til ventilstammen.

• Skubbere. Gennem pusherne overføres kraften fra knastakselkammen til stangen. Fremstillet af højstyrkestål. De kommer i forskellige typer:

1. mekaniske - briller;
2. rulle;
3. hydrauliske kompensatorer.

Det termiske mellemrum mellem de mekaniske skubbere og knastakselkammene justeres manuelt. Hydrauliske kompensatorer eller hydrauliske pushere opretholder automatisk den nødvendige termiske frigang og kræver ikke justering.

• Vippearm eller håndtag. En simpel rocker er en dobbeltarmet håndtag, der udfører en vippebevægelse. Vippearme kan fungere forskelligt i forskellige konfigurationer.
• Variable ventiltidssystemer. Disse systemer er ikke installeret på alle motorer. Du kan læse mere om design- og driftsprincippet for CVVT i en separat artikel på vores hjemmeside.

Beskrivelse af tandremsdriften

Driften af ​​gasfordelingsmekanismen er vanskelig at overveje separat fra motorens driftscyklus. Dens hovedopgave er at åbne og lukke ventiler rettidigt i en vis periode. Følgelig åbner indsugningsventilerne ved indsugningsslaget, og ved udstødningsslaget åbnes udstødningsventilerne. Det vil sige, at mekanismen faktisk skal implementere den beregnede ventiltiming.

Teknisk set sker det sådan her:

1. Krumtapakslen overfører drejningsmoment gennem drevet til knastakslen.
2. Knastakslens knast trykker på stødstangen eller vippearmen.
3. Ventilen bevæger sig inde i forbrændingskammeret, hvilket giver adgang til frisk ladning eller udstødningsgas.
4. Efter at knasten har passeret den aktive handlingsfase, vender ventilen tilbage til sin plads under påvirkning af en fjeder.

Det skal også bemærkes, at under en fuld arbejdscyklus laver knastakslen 2 omdrejninger, skiftevis åbner ventilerne på hver cylinder afhængigt af rækkefølgen af ​​deres drift. Det vil sige, for eksempel med en 1-3-4-2 driftsordning, vil indsugningsventilerne på den første cylinder og udstødningsventilerne på den fjerde åbne samtidigt. I anden og tredje vil ventilerne være lukkede.

Typer af gasfordelingsmekanisme

Motorer kan have forskellige tidskredsløb. Overvej følgende klassifikation.

I henhold til knastakselposition

Der er to typer knastakselpositioner:

• nederste;
• top.

I den nederste position er knastakslen placeret på cylinderblokken ved siden af ​​krumtapakslen. Slaget fra knastene overføres gennem pusherne til vippearmene ved hjælp af specielle stænger. Det er de lange stænger, der forbinder stødstængerne i bunden med vippearmene øverst. Den lavere placering betragtes ikke som den mest succesrige, men den har sine fordele. Især en mere pålidelig forbindelse mellem knastakslen og krumtapakslen. Denne type enhed bruges ikke i moderne motorer.

I den øverste position er knastakslen placeret i topstykket, lige over ventilerne. I denne position kan du implementere flere muligheder for at påvirke ventilerne: ved hjælp af vippearmsskubbere eller håndtag. Dette design er enklere, mere pålideligt og mere kompakt. Den øverste knastakselposition er blevet mere almindelig.

Efter antal knastaksler

Rækkemotorer kan udstyres med en eller to knastaksler. Enkelt knastakselmotorer er betegnet med forkortelsen SOHC(Enkelt overliggende knastaksel), og med to - DOHC(Dobbelt overliggende knastaksel). Den ene aksel er ansvarlig for at åbne indsugningsventilerne, og den anden er ansvarlig for udstødningsventilerne. V-twin motorer bruger fire knastaksler, to for hver cylinderbank.

Efter antal ventiler

Formen på knastakslen og antallet af knaster vil afhænge af antallet af ventiler pr. cylinder. Der kan være to, tre, fire eller fem ventiler.

Den enkleste mulighed er med to ventiler: en til indsugning, den anden til udstødning. En motor med tre ventiler har to indsugnings- og en udstødningsventil. I versionen med fire ventiler: to indsugnings- og to udstødninger. Fem ventiler: tre til indsugning og to til udstødning. Jo flere indsugningsventiler, jo mere luft-brændstofblanding kommer ind i forbrændingskammeret. Følgelig øges motorens kraft og dynamik. At lave mere end fem vil ikke tillade størrelsen af ​​forbrændingskammeret og formen af ​​knastakslen. De mest almindeligt anvendte fire ventiler pr. cylinder.

Efter type drev

Der er tre typer knastakseldrev:

1. gear. Denne drivmulighed er kun mulig, hvis knastakslen er i cylinderblokkens nederste position. Krumtapakslen og knastakslen drives af tandhjul. Den største fordel ved en sådan enhed er pålidelighed. Når knastakslen er i den øverste position i topstykket, anvendes kæde- og remtræk.
2. Kæde. Dette drev anses for at være mere pålideligt. Men at bruge en kæde kræver særlige forhold. For at dæmpe vibrationer monteres dæmpere, og kædespændingen reguleres af strammere. Afhængig af antallet af aksler kan flere kæder bruges.
   

   Kæderessourcen varer i gennemsnit 150-200 tusinde kilometer.

   Hovedproblemet med et kædedrev anses for at være en funktionsfejl i strammerne, dæmperne eller et brud i selve kæden. Hvis spændingen er utilstrækkelig, kan kæden glide mellem tænderne under drift, hvilket fører til en overtrædelse af ventiltimingen.

   Hjælper med automatisk at justere kædespændingen hydrauliske strammere. Det er stempler, der trykker på den såkaldte sko. Skoen støder direkte op til kæden. Dette er en del med en speciel belægning, buet i en bue. Inde i den hydrauliske strammer er der et stempel, en fjeder og et arbejdshulrum til olie. Olie kommer ind i strammeren og skubber cylinderen til det ønskede niveau. Ventilen lukker oliekanalen og stemplet holder konstant den korrekte kædespænding Hydrauliske kompensatorer i tandremmen arbejder efter et lignende princip. Kædedæmperen absorberer resterende vibrationer, som ikke blev dæmpet af skoen. Dette garanterer perfekt og præcis drift af kædetrækket.

   Det største problem kan opstå fra et brudt kredsløb.

   Knastakslen holder op med at rotere, men krumtapakslen fortsætter med at rotere og bevæge stemplerne. Stempelhovederne når ventilpladerne, hvilket får dem til at deformeres. I de mest alvorlige tilfælde kan cylinderblokken også blive beskadiget. For at forhindre dette i at ske, bruges sommetider dobbeltrækkede kæder. Hvis den ene går i stykker, fortsætter den anden med at arbejde. Chaufføren vil være i stand til at rette op på situationen uden konsekvenser.

3. bælte.Båndtræk kræver ikke smøring, i modsætning til kædetræk.
   

   Bæltressourcen er også begrænset og er i gennemsnit 60-80 tusinde kilometer.

   Tandremme bruges for bedre greb og pålidelighed. Denne er enklere. Et rembrud, mens motoren kører, vil have samme konsekvenser som et kædebrud. De vigtigste fordele ved remdrev er nem betjening og udskiftning, lave omkostninger og lydløs drift.

Driften af ​​motoren, dens dynamik og kraft afhænger af den korrekte funktion af hele gasfordelingsmekanismen. Jo større antal og volumen af ​​cylindre, jo mere kompleks vil synkroniseringsanordningen være. Det er vigtigt for enhver chauffør at forstå strukturen af ​​mekanismen for at kunne bemærke en fejl i tide.