Mecanisme de distribució de gas del motor, disseny i principi de funcionament

El mecanisme de distribució de gas (GRM) és un conjunt de peces i conjunts que obren i tanquen les vàlvules d'admissió i d'escapament del motor en un moment determinat. La tasca principal del mecanisme de distribució de gas és el subministrament oportú d'aire-combustible o combustible (segons el tipus de motor) a la cambra de combustió i l'alliberament de gasos d'escapament. Per solucionar aquest problema, funciona sense problemes tot un complex de mecanismes, alguns dels quals es controlen electrònicament.

Com és el temps

En els motors moderns, el mecanisme de distribució de gas es troba a la culata del motor. Consta dels següents elements principals:

• Arbre de lleves. Aquest és un producte de disseny complex, fet d'acer durador o ferro colat amb alta precisió. Depenent del disseny de la temporització, l'arbre de lleves es pot instal·lar a la culata o al càrter (actualment no s'utilitza aquesta disposició). Aquesta és la part principal responsable de l'obertura i tancament seqüencial de les vàlvules.

L'eix té butxaques i lleves que empenyen la tija de la vàlvula o el balancí. La forma de la lleva té una geometria estrictament definida, ja que d'això depèn la durada i el grau d'obertura de la vàlvula. A més, les lleves estan dissenyades en diferents direccions per garantir un funcionament alternatiu dels cilindres.

• Actuador. El parell del cigonyal es transmet a través de l'accionament a l'arbre de lleves. La unitat varia segons la solució de disseny. L'engranatge del cigonyal té la meitat de la mida de l'engranatge de l'arbre de lleves. Així, el cigonyal gira el doble de ràpid. Depenent del tipus d'accionament, inclou:

1. cadena o cinturó;
2. engranatges de l'eix;
3. tensor (corró de tensió);
4. amortidor i sabata.

• Vàlvules d'admissió i d'escapament. Estan situats a la culata i són unes varetes amb un cap pla en un extrem, anomenat poppet. Les vàlvules d'entrada i de sortida difereixen en disseny. L'entrada es fa d'una sola peça. També té un plat més gran per omplir millor el cilindre amb càrrega fresca. La sortida sol ser d'acer resistent a la calor i té una tija buida per a un millor refredament, ja que està exposada a temperatures més elevades durant el funcionament. Dins de la cavitat hi ha un farciment de sodi que es fon fàcilment i elimina part de la calor de la placa a la vareta.

Els capçals de les vàlvules estan bisellats per oferir un ajustament més ajustat als forats de la culata. Aquest lloc s'anomena la sella. A més de les vàlvules, es proporcionen elements addicionals al mecanisme per garantir el seu correcte funcionament:

1. Fonts. Torneu les vàlvules a la seva posició original després de prémer.
2. Segells de tija de vàlvula. Es tracta de segells especials que impedeixen que l'oli entri a la cambra de combustió al llarg de la tija de la vàlvula.
3. Casquillo guia. S'instal·la a la carcassa de la culata i proporciona un moviment precís de la vàlvula.
4. Rusks. Amb la seva ajuda, s'uneix una molla a la tija de la vàlvula.

• Empensors. A través dels polsadors, la força es transmet des de la lleva de l'arbre de lleves a la vareta. Fabricat en acer d'alta resistència. Són de diferents tipus:

1. ulleres mecàniques;
2. corró;
3. compensadors hidràulics.

La bretxa tèrmica entre els polsadors mecànics i els lòbuls de l'arbre de lleves s'ajusta manualment. Els compensadors hidràulics o taquets hidràulics mantenen automàticament l'espai lliure necessari i no requereixen ajust.

• Balanç o palanques. Un balancí simple és una palanca de dos braços que realitza moviments de balanceig. En diferents dissenys, els braços basculants poden funcionar de manera diferent.
• Sistemes de temporització de vàlvules variables. Aquests sistemes no estan instal·lats a tots els motors. Podeu trobar més detalls sobre el dispositiu i el principi de funcionament de CVVT en un article separat al nostre lloc web.

Descripció del temps

El funcionament del mecanisme de distribució de gas és difícil de considerar per separat del cicle de funcionament del motor. La seva tasca principal és obrir i tancar les vàlvules a temps durant un període de temps determinat. Per tant, en la carrera d'admissió, l'admissió s'obre, i en la carrera d'escapament, l'escapament s'obre. És a dir, de fet, el mecanisme ha d'implementar el temps de vàlvula calculat.

Tècnicament va així:

1. El cigonyal transmet el parell a través de l'accionament a l'arbre de lleves.
2. La lleva de l'arbre de lleves pressiona l'empenjador o el balancí.
3. La vàlvula es mou a l'interior de la cambra de combustió, permetent l'accés a la càrrega fresca o als gasos d'escapament.
4. Després que la lleva ha passat la fase activa d'acció, la vàlvula torna al seu lloc sota l'acció de la molla.

També cal tenir en compte que per a un cicle de treball complet, l'arbre de lleves fa 2 voltes, obrint alternativament les vàlvules de cada cilindre, en funció de l'ordre en què funcionen. És a dir, per exemple, amb un esquema de funcionament 1-3-4-2, les vàlvules d'admissió del primer cilindre i les vàlvules d'escapament del quart s'obriran simultàniament. En el segon i tercer es tancaran les vàlvules.

Tipus de mecanisme de distribució de gas

Els motors poden tenir diferents esquemes de temps. Considereu la següent classificació.

Per posició de l'arbre de lleves

Hi ha dos tipus de posició de l'arbre de lleves:

• fons;
• superior.

A la posició inferior, l'arbre de lleves es troba al bloc de cilindres al costat del cigonyal. L'impacte de les lleves a través dels polsadors es transmet als balancins, mitjançant barres especials. Es tracta de varetes llargues que connecten les varetes de la part inferior amb els braços de balancí de la part superior. La ubicació més baixa no es considera la més reeixida, però té els seus avantatges. En particular, una connexió més fiable entre l'arbre de lleves i el cigonyal. Aquest tipus de dispositiu no s'utilitza en els motors moderns.

A la posició superior, l'arbre de lleves es troba a la culata, just per sobre de les vàlvules. En aquesta posició, es poden implementar diverses opcions per influir en les vàlvules: utilitzant polsadors o palanques. Aquest disseny és més senzill, més fiable i més compacte. La posició superior de l'arbre de lleves s'ha tornat més habitual.

Per nombre d'arbres de lleves

Els motors en línia es poden equipar amb un o dos arbres de lleves. Els motors amb un sol arbre de lleves es designen amb l'abreviatura SOHC(Arbre de lleves en capçal únic), i amb dos - DOHC(Arbre de lleves en capçal doble). Un eix s'encarrega d'obrir les vàlvules d'admissió i l'altre de l'escapament. Els motors en V utilitzen quatre arbres de lleves, dos per cada banc de cilindres.

Per nombre de vàlvules

La forma de l'arbre de lleves i el nombre de lleves dependran del nombre de vàlvules per cilindre. Hi pot haver dues, tres, quatre o cinc vàlvules.

L'opció més senzilla és amb dues vàlvules: una d'admissió i l'altra d'escapament. Un motor de tres vàlvules té dues vàlvules d'admissió i una d'escapament. En la versió amb quatre vàlvules: dues d'admissió i dues d'escapament. Cinc vàlvules: tres d'admissió i dues d'escapament. Com més vàlvules d'admissió, més mescla aire-combustible entra a la cambra de combustió. En conseqüència, augmenta la potència i la dinàmica del motor. Fer més de cinc no permetrà la mida de la cambra de combustió i la forma de l'arbre de lleves. Les quatre vàlvules més utilitzades per cilindre.

Per tipus de conducció

Hi ha tres tipus d'accionaments d'arbre de lleves:

1. engranatge. Aquesta opció d'accionament només és possible si l'arbre de lleves es troba a la posició inferior del bloc de cilindres. El cigonyal i l'arbre de lleves són accionats per engranatges. El principal avantatge d'aquesta unitat és la fiabilitat. Quan l'arbre de lleves està a la posició superior de la culata, s'utilitzen tant la cadena com la corretja.
2. Cadena. Aquesta unitat es considera més fiable. Però l'ús de la cadena requereix condicions especials. Per amortir les vibracions, s'instal·len amortidors i la tensió de la cadena es regula mitjançant tensors. Es poden utilitzar diverses cadenes en funció del nombre d'eixos.
   

   El recurs de la cadena és suficient per a una mitjana de 150-200 mil quilòmetres.

   El principal problema de la transmissió de la cadena es considera un mal funcionament dels tensors, amortidors o una ruptura de la pròpia cadena. Amb una tensió insuficient, la cadena durant el funcionament pot lliscar entre les dents, la qual cosa comporta una violació del temps de la vàlvula.

   Ajuda a ajustar automàticament la tensió de la cadena tensors hidràulics. Es tracta de pistons que pressionen l'anomenada sabata. La sabata està subjecta directament a la cadena. Es tracta d'una peça amb un revestiment especial, corbada en arc. Dins del tensor hidràulic hi ha un pistó, una molla i una cavitat de treball per a l'oli. L'oli entra al tensor i empeny el cilindre al nivell correcte. La vàlvula tanca el pas de l'oli i el pistó manté la tensió correcta de la cadena en tot moment.Els compensadors hidràulics d'una corretja de distribució funcionen amb un principi similar. L'amortidor de cadena absorbeix les vibracions residuals que no han estat amortides per la sabata. Això garanteix un funcionament perfecte i precís de la transmissió per cadena.

   El problema més gran pot provenir d'un circuit obert.

   L'arbre de lleves deixa de girar, però el cigonyal continua girant i movent els pistons. Els fons dels pistons arriben als discs de la vàlvula, fent-los deformar. En els casos més greus, el bloc de cilindres també es pot danyar. Per evitar que això passi, de vegades s'utilitzen cadenes de doble fila. Si un es trenca, l'altre continua funcionant. El conductor podrà corregir la situació sense conseqüències.

3. cinturó.La transmissió per corretja no requereix lubricació, a diferència de la transmissió per cadena.
   

   El recurs del cinturó també és limitat i té una mitjana de 60-80 mil quilòmetres.

   S'utilitzen corretges dentades per a una millor adherència i fiabilitat. Aquest és més senzill. Una corretja trencada amb el motor en marxa tindrà les mateixes conseqüències que una cadena trencada. Els principals avantatges d'una transmissió per corretja són la facilitat d'operació i substitució, el baix cost i el funcionament silenciós.

El funcionament del motor, la seva dinàmica i potència depenen del correcte funcionament de tot el mecanisme de distribució de gas. Com més gran sigui el nombre i el volum de cilindres, més complex serà el dispositiu de sincronització. És important que cada conductor entengui l'estructura del mecanisme per notar un mal funcionament a temps.