Mechanismus rozvodu plynu motoru, konstrukce a princip činnosti

Mechanismus distribuce plynu (GRM) je soubor částí a sestav, které otevírají a zavírají sací a výfukové ventily motoru v daném okamžiku. Hlavním úkolem mechanismu distribuce plynu je včasný přívod vzduchu-paliva nebo paliva (v závislosti na typu motoru) do spalovací komory a uvolňování výfukových plynů. K vyřešení tohoto problému plynule funguje celý komplex mechanismů, z nichž některé jsou ovládány elektronicky.

Jak je načasování

U moderních motorů je mechanismus distribuce plynu umístěn v hlavě válců motoru. Skládá se z následujících hlavních prvků:

• Vačková hřídel. Jedná se o výrobek složité konstrukce, vyrobený z odolné oceli nebo litiny s vysokou přesností. Podle provedení rozvodu může být vačkový hřídel instalován v hlavě válců nebo v klikové skříni (v současnosti se toto uspořádání nepoužívá). Toto je hlavní část zodpovědná za sekvenční otevírání a zavírání ventilů.

Hřídel má ložiskové čepy a vačky, které tlačí dřík ventilu nebo vahadlo. Tvar vačky má přesně definovanou geometrii, protože na tom závisí doba trvání a stupeň otevření ventilu. Kromě toho jsou vačky navrženy v různých směrech, aby zajistily střídavý provoz válců.

• Jednotka pohonu. Točivý moment z klikového hřídele se přenáší přes pohon na vačkový hřídel. Pohon se liší podle konstrukčního řešení. Ozubené kolo klikového hřídele je poloviční než ozubené kolo vačkového hřídele. Klikový hřídel se tedy otáčí dvakrát rychleji. V závislosti na typu pohonu zahrnuje:

1. řetěz nebo pás;
2. hřídelová ozubená kola;
3. napínák (napínací váleček);
4. tlumič a bota.

• Sací a výfukové ventily. Jsou umístěny na hlavě válců a jsou to tyče s plochou hlavou na jednom konci, nazývané talíř. Vstupní a výstupní ventily se liší konstrukcí. Vstup je vyroben z jednoho kusu. Má také větší talíř, aby se válec lépe naplnil čerstvou náplní. Vývod bývá vyroben ze žáruvzdorné oceli a má dutou stopku pro lepší chlazení, protože je při provozu vystaven vyšším teplotám. Uvnitř dutiny je sodíková výplň, která se snadno taví a odvádí část tepla z desky na tyč.

Hlavy ventilů jsou zkosené, aby lépe zapadly do otvorů v hlavě válců. Tomuto místu se říká sedlo. Kromě samotných ventilů jsou v mechanismu další prvky, které zajišťují jejich správnou funkci:

1. pružiny. Po stlačení vraťte ventily do původní polohy.
2. Těsnění dříku ventilu. Jedná se o speciální těsnění, která zabraňují pronikání oleje do spalovací komory podél dříku ventilu.
3. Vodicí pouzdro. Instaluje se do krytu hlavy válců a zajišťuje přesný pohyb ventilu.
4. Suchary. S jejich pomocí je k dříku ventilu připevněna pružina.

• Posunovače. Prostřednictvím tlačných prvků se síla přenáší z vačky vačkového hřídele na tyč. Vyrobeno z vysoce pevné oceli. Jsou různých typů:

1. mechanické - brýle;
2. váleček;
3. hydraulické kompenzátory.

Tepelná mezera mezi mechanickými tlačníky a laloky vačkového hřídele se nastavuje ručně. Hydraulické kompenzátory nebo hydraulická zdvihátka automaticky udržují požadovanou vůli a nevyžadují seřízení.

• Vahadlo nebo páky. Jednoduchý vahadlo je dvouramenná páka, která provádí kývavé pohyby. V různých uspořádáních mohou vahadla fungovat odlišně.
• Systémy variabilního časování ventilů. Tyto systémy nejsou instalovány na všech motorech. Více podrobností o zařízení a principu fungování CVVT naleznete v samostatném článku na našem webu.

Popis načasování

Činnost mechanismu distribuce plynu je obtížné uvažovat odděleně od pracovního cyklu motoru. Jeho hlavním úkolem je otevírat a zavírat ventily včas po určitou dobu. Proto se při sacím zdvihu otevře sání a při výfukovém zdvihu se otevře výfuk. To znamená, že ve skutečnosti musí mechanismus implementovat vypočítané časování ventilů.

Technicky to vypadá takto:

1. Klikový hřídel přenáší točivý moment přes pohon na vačkový hřídel.
2. Vačka vačkového hřídele tlačí na tlačník nebo vahadlo.
3. Ventil se pohybuje uvnitř spalovací komory a umožňuje přístup k čerstvé náplni nebo výfukovým plynům.
4. Poté, co vačka projde aktivní fází působení, ventil se působením pružiny vrátí na své místo.

Je třeba také poznamenat, že pro celý cyklus dělá vačkový hřídel 2 otáčky, střídavě otevírá ventily na každém válci, v závislosti na pořadí, ve kterém pracují. To znamená, že například při provozním schématu 1-3-4-2 se současně otevřou sací ventily na prvním válci a výfukové ventily na čtvrtém. Ve druhém a třetím ventilu budou uzavřeny.

Typy mechanismů distribuce plynu

Motory mohou mít různá schémata časování. Zvažte následující klasifikaci.

Podle polohy vačkového hřídele

Existují dva typy polohy vačkového hřídele:

• dno;
• horní.

V dolní poloze je vačkový hřídel umístěn na bloku válců vedle klikového hřídele. Náraz od vaček přes tlačníky se přenáší na vahadla pomocí speciálních tyčí. Jsou to dlouhé tyče, které spojují táhla dole s vahadlami nahoře. Nižší umístění není považováno za nejúspěšnější, ale má své výhody. Zejména spolehlivější spojení mezi vačkovým hřídelem a klikovým hřídelem. Tento typ zařízení se v moderních motorech nepoužívá.

V horní poloze je vačkový hřídel v hlavě válců, těsně nad ventily. V této poloze lze realizovat několik možností ovlivňování ventilů: pomocí kolébkových tlačníků nebo pák. Tento design je jednodušší, spolehlivější a kompaktnější. Horní poloha vačkového hřídele se stala běžnější.

Podle počtu vačkových hřídelů

Řadové motory mohou být vybaveny jedním nebo dvěma vačkovými hřídeli. Motory s jedním vačkovým hřídelem jsou označeny zkratkou Rozšíření SOHC(Jeden vačkový hřídel v hlavě) a se dvěma - DOHC(Dvojitý vačkový hřídel nad hlavou). Jedna hřídel je zodpovědná za otevírání sacích ventilů a druhá za výfuk. V-motory používají čtyři vačkové hřídele, dva pro každou řadu válců.

Podle počtu ventilů

Tvar vačkového hřídele a počet vaček bude záviset na počtu ventilů na válec. Ventily mohou být dva, tři, čtyři nebo pět.

Nejjednodušší varianta je se dvěma ventily: jeden pro sání, druhý pro výfuk. Tříventilový motor má dva sací a jeden výfukový ventil. Ve verzi se čtyřmi ventily: dvěma sacími a dvěma výfukovými. Pět ventilů: tři pro sání a dva pro výfuk. Čím více sacích ventilů, tím více směsi vzduchu a paliva vstupuje do spalovací komory. V souladu s tím se zvyšuje výkon a dynamika motoru. Vyrobit více než pět nedovolí velikost spalovací komory a tvar vačkového hřídele. Nejčastěji se používají čtyři ventily na válec.

Podle typu pohonu

Existují tři typy pohonů vačkových hřídelů:

1. Ozubené kolo. Tato možnost pohonu je možná pouze v případě, že je vačkový hřídel v dolní poloze bloku válců. Klikový a vačkový hřídel jsou poháněny ozubenými koly. Hlavní výhodou takové jednotky je spolehlivost. Když je vačkový hřídel v hlavě válců v horní poloze, používá se řetězový i řemenový pohon.
2. Řetěz. Tento pohon je považován za spolehlivější. Ale použití řetězu vyžaduje zvláštní podmínky. Pro tlumení vibrací jsou instalovány tlumiče a napínání řetězu je regulováno napínáky. V závislosti na počtu hřídelí lze použít několik řetězů.
   

   Řetězový zdroj vystačí v průměru na 150–200 tisíc kilometrů.

   Za hlavní problém řetězového pohonu je považována porucha napínáků, tlumičů nebo přetržení samotného řetězu. Při nedostatečném napnutí může řetěz během provozu prokluzovat mezi zuby, což vede k porušení časování ventilů.

   Pomáhá automaticky upravit napnutí řetězu hydraulické napínače. Jedná se o písty, které tlačí na tzv. botu. Bota se upevňuje přímo na řetízek. Jedná se o kus se speciální povrchovou úpravou, zakřivený do oblouku. Uvnitř hydraulického napínače je plunžr, pružina a pracovní dutina pro olej. Olej vstupuje do napínače a tlačí válec na správnou úroveň. Ventil uzavírá olejový kanál a píst udržuje po celou dobu správné napnutí řetězu.Na podobném principu fungují i ​​hydraulické kompenzátory v rozvodovém řemenu. Tlumič řetězu absorbuje zbytkové vibrace, které nebyly utlumeny botou. To zaručuje perfektní a přesný chod řetězového pohonu.

   Největší problém může pocházet z otevřeného okruhu.

   Vačkový hřídel se přestane otáčet, ale klikový hřídel se dále otáčí a pohybuje písty. Spodní části pístů dosahují k kotoučům ventilů a způsobují jejich deformaci. V nejtěžších případech může dojít i k poškození bloku válců. Aby k tomu nedocházelo, někdy se používají dvouřadé řetězy. Pokud se jeden rozbije, druhý pokračuje v práci. Řidič bude moci situaci napravit bez následků.

3. pás.Řemenový pohon na rozdíl od řetězového pohonu nevyžaduje mazání.
   

   Zdroj pásu je také omezený a průměrně 60–80 tisíc kilometrů.

   Pro lepší přilnavost a spolehlivost se používají ozubené řemeny. Tento je jednodušší. Přetržený řemen při běžícím motoru bude mít stejné následky jako přetržený řetěz. Hlavními výhodami řemenového pohonu jsou snadná obsluha a výměna, nízká cena a tichý chod.

Činnost motoru, jeho dynamika a výkon závisí na správném fungování celého mechanismu rozvodu plynu. Čím větší je počet a objem válců, tím složitější bude synchronizační zařízení. Je důležité, aby každý řidič porozuměl struktuře mechanismu, aby včas zaznamenal poruchu.