發動機氣體分配機構、設計和工作原理

Содержание

時機如何
時間說明
配氣機構的種類

氣體分配機構 (GRM) 是一組零件和組件，可在給定時間點打開和關閉發動機的進氣門和排氣門。氣體分配機構的主要任務是向燃燒室及時供應空氣燃料或燃料（取決於發動機的類型）和排放廢氣。為了解決這個問題，整個複雜的機構都可以順利工作，其中一些是電子控制的。

時機如何

在現代發動機中，氣體分配機構位於發動機氣缸蓋內。它由以下主要元素組成：

凸輪軸. 這是一款設計複雜的產品，由耐用的鋼或高精度鑄鐵製成。根據正時的設計，凸輪軸可以安裝在氣缸蓋或曲軸箱中（目前不使用這種佈置）。這是負責順序打開和關閉閥門的主要部分。

軸具有推動閥桿或搖臂的軸承軸頸和凸輪。凸輪的形狀具有嚴格定義的幾何形狀，因為閥門的持續時間和打開程度取決於此。此外，凸輪設計在不同的方向，以確保氣缸交替運行。

驅動器. 曲軸的扭矩通過驅動器傳遞到凸輪軸。驅動器因設計解決方案而異。曲軸齒輪的尺寸是凸輪軸齒輪的一半。因此，曲軸以兩倍的速度旋轉。根據驅動器的類型，它包括：

鏈條或皮帶；
軸齒輪；
張緊器（張力輥）；
減震器和鞋子。

進氣門和排氣門. 它們位於氣缸蓋上，是一端帶有平頭的桿，稱為提升閥。入口閥和出口閥的設計不同。入口一體成型。它還有一個更大的盤子，可以更好地用新鮮的電荷填充氣缸。出口通常由耐熱鋼製成，並有一個空心閥桿，以便更好地冷卻，因為它在運行過程中會暴露在更高的溫度下。空腔內部是鈉填充物，它很容易熔化並將部分熱量從板帶走到棒上。

氣門頭採用斜面設計，以便在氣缸蓋的孔中提供更緊密的配合。這個地方叫做馬鞍。除了閥門本身之外，機構中還提供了其他元件以確保其正常運行：

彈簧。按下後將閥門恢復到原來的位置。
閥桿密封件。這些是防止油沿著閥桿進入燃燒室的特殊密封件。
導套。安裝在氣缸蓋外殼中並提供精確的閥門運動。
臘斯克。在他們的幫助下，彈簧連接到閥桿上。

推動者. 通過推桿，力從凸輪軸凸輪傳遞到連桿。由高強度鋼製成。它們有不同的類型：

機械 - 眼鏡；
滾筒;
液壓補償器。

機械推桿和凸輪軸凸角之間的熱間隙是手動調節的。液壓補償器或液壓挺桿自動保持所需間隙，無需調整。

搖臂或槓桿. 一個簡單的搖桿是一個執行搖擺運動的兩臂槓桿。在不同的佈局中，搖臂的工作方式可能不同。
可變氣門正時系統. 這些系統並非安裝在所有發動機上。有關設備和 CVVT 工作原理的更多詳細信息，請參閱我們網站上的另一篇文章。

時間說明

氣體分配機構的運行很難與發動機的運行循環分開考慮。它的主要任務是在一定的時間內及時打開和關閉閥門。因此，在進氣沖程，進氣口打開，在排氣沖程，排氣口打開。也就是說，事實上，該機構必須執行計算的氣門正時。

從技術上講，它是這樣的：

曲軸通過驅動器將扭矩傳遞到凸輪軸。
凸輪軸凸輪壓在推桿或搖桿上。
閥門在燃燒室內移動，允許接觸新鮮的進氣或廢氣。
凸輪經過活動階段後，閥門在彈簧的作用下返回原位。

還應該注意的是，對於一個完整的循環，凸輪軸旋轉 2 圈，根據它們的工作順序交替打開每個氣缸上的氣門。即，例如在1-3-4-2運行方案中，第一個氣缸上的進氣門和第四個氣缸上的排氣門將同時打開。在第二個和第三個閥門將被關閉。

配氣機構的種類

引擎可能有不同的時序方案。考慮以下分類。

按凸輪軸位置

有兩種類型的凸輪軸位置：

底部;
最佳。

在較低的位置，凸輪軸位於曲軸旁邊的氣缸體上。凸輪通過推動器產生的衝擊力通過特殊的桿傳遞到搖臂。這些長桿將底部的推桿連接到頂部的搖臂。較低的位置不被認為是最成功的，但有其優勢。特別是凸輪軸和曲軸之間的連接更加可靠。現代發動機中不使用這種類型的設備。

在頂部位置，凸輪軸位於氣缸蓋中，就在氣門上方。在此位置，可以實施多種影響閥門的選項：使用搖桿推動器或槓桿。這種設計更簡單、更可靠、更緊湊。凸輪軸的上部位置變得更加普遍。

按凸輪軸數量

直列式發動機可以配備一個或兩個凸輪軸。帶有單凸輪軸的發動機用縮寫表示 碳氫化合物（單頂置凸輪軸），並帶有兩個 - DOHC（雙頂置凸輪軸）。一根軸負責打開進氣門，另一根軸負責排氣。 V 型發動機使用四個凸輪軸，每排氣缸兩個。

按閥門數量

凸輪軸的形狀和凸輪的數量將取決於每個氣缸的氣門數量。可能有兩個、三個、四個或五個閥門。

最簡單的選擇是使用兩個閥門：一個用於進氣，另一個用於排氣。三氣門發動機有兩個進氣門和一個排氣門。在有四個閥門的版本中：兩個進氣和兩個排氣。五個閥門：三個用於進氣，兩個用於排氣。進氣門越多，進入燃燒室的空氣燃料混合物就越多。因此，增加了發動機的功率和動力。使超過五個將不允許燃燒室的尺寸和凸輪軸的形狀。最常用的每缸四氣門。

按驅動器類型

凸輪軸驅動器分為三種類型：

齒輪. 僅當凸輪軸位於氣缸體的下部位置時，此驅動選項才可用。曲軸和凸輪軸由齒輪驅動。這種單元的主要優點是可靠性。當凸輪軸在氣缸蓋的頂部位置時，鏈傳動和皮帶傳動都使用。
鏈. 該驅動器被認為更可靠。但是鏈條的使用需要特殊的條件。為了抑制振動，安裝了阻尼器，鏈條張力由張緊器調節。根據軸的數量，可以使用多個鏈條。
平均150-200萬公里的鏈條資源就足夠了。
鏈條傳動的主要問題被認為是張緊器、阻尼器的故障或鏈條本身的斷裂。在張力不足的情況下，鏈條在運行過程中可能會在齒間滑動，從而導致氣門正時違規。
有助於自動調整鏈條張力 液壓張緊器. 這些是壓在所謂的鞋上的活塞。鞋子直接連接到鏈條上。這是一件帶有特殊塗層的作品，呈弧形彎曲。液壓張緊器內部有一個柱塞、一個彈簧和一個供油的工作腔。油進入張緊器並將氣缸推到正確的高度。閥門關閉油道，活塞始終保持正確的鏈條張力，正時皮帶中的液壓補償器以類似的原理工作。鏈條減振器吸收沒有被鞋子減振的殘余振動。這保證了鏈傳動的完美和精確操作。
最大的問題可能來自開路。
凸輪軸停止旋轉，但曲軸繼續旋轉並移動活塞。活塞的底部到達閥盤，導致它們變形。在最嚴重的情況下，氣缸體也可能損壞。為了防止這種情況發生，有時會使用雙排鏈條。如果一個中斷，另一個繼續工作。駕駛員將能夠糾正這種情況而不會產生任何後果。
腰帶. 與鏈傳動不同，皮帶傳動不需要潤滑。
該帶的資源也有限，平均為60-80萬公里。
齒形帶用於更好的抓地力和可靠性。這個比較簡單。發動機運轉時皮帶斷裂會產生與鏈條斷裂相同的後果。皮帶傳動的主要優點是易於操作和更換，成本低且運行安靜。

發動機的運行、動力和功率取決於整個氣體分配機構的正常運行。氣缸的數量和體積越大，同步裝置就越複雜。每個駕駛員都必須了解機制的結構，以便及時發現故障。