A gázelosztó mechanizmus (GRM) egy olyan mechanizmus , amely biztosítja a tiszta levegő beszívását és a kipufogógázok kibocsátását a hengerekből . A főtengely fordulatszámától és egyéb tényezőktől függően fix szelepidőzítésű és állítható is lehet.
Leggyakrabban vezérműtengelyből vagy több vezérműtengelyes hajtótengelyből, lengőkarokból , rugókból , szelepekből, dugattyúkból és főtengelyből áll. Egyes kivitelekben az elosztórendszert forgó vagy oszcilláló elosztóhüvelyek vagy orsók képviselik.
A négyütemű motor vezérműtengely-hajtásrendszere mindenképpen a főtengely szögsebességének 1/2-ével megegyező szögsebességgel biztosítja a forgását [1] .
A gázelosztó mechanizmusok osztályozása attól függően történik, hogy hogyan szabályozzák a bevitelt és a kipufogót. Általában négyféle szívó- és kipufogórendszer létezik:
A dugattyús vezérlésű szívó- és kipufogógáz-elosztó mechanizmust (más néven ablakos gázelosztó mechanizmust) a forgattyúkamrás öblítésű kétütemű motoroknál használják. Ebben a gázelosztási fázisok a hengerfalban lévő ablakok nyitása és zárása miatt vannak beállítva, amelyet közvetlenül a dugattyú hajt végre.
A beömlőablak általában a főtengely pozíciójában nyílik, amelyben a dugattyú nem éri el a 40-60°-ot az alsó holtpontig (a főtengely elfordulási szögétől függően), hanem 40-60°-ot bezár, miután elhaladt. , ami meglehetősen szűk beviteli fázist ad - nem több, mint 130 -140 °. Erősen gyorsított sportmotorokon a szívóablak 65-70°-kal nyitható a BDC előtt, ami kiterjeszti a szívó fázist, ugyanakkor a motor működése alacsony és közepes fordulatszámon instabillá válik, és az inproduktív üzemanyag-fogyasztás jelentősen megnő a az üzemanyag-keverék fordított irányú kibocsátása a légkörbe.
A kipufogóablak kb. 80-85°-ban kinyílik, mielőtt a dugattyú elérné az alsó holtpontot, majd 80-85°-ban bezárul az áthaladása után, ami a kipufogó fázis időtartamát kb. 160-165°-ban adja. Az öblítési fázis időtartama körülbelül 110-125°.
A szelep időzítésének szimmetriája a szívó és kipufogó dugattyús szabályozásával annak a ténynek köszönhető, hogy a dugattyú és az ablakok egymáshoz viszonyított helyzete a hengerfalban mind a felfelé, mind a lefelé irányuló löket során azonos. Ez hátrány, hiszen az optimális motorteljesítményhez legalább a szívó fázisnak aszimmetrikusnak kell lennie, ami tisztán dugattyús szelepvezérléssel nem érhető el. E teljesítmény elérése érdekében a kisméretű, kétütemű forgattyúkamrás motorok orsószelepet vagy reed-szelepet használnak a szívónyíláson (lásd alább) .
Nagy térfogatú kétütemű motorokban (dízel, tengeri, repülőgép, tartály) hengerenként vagy két dugattyú mozog egymás felé , amelyek közül az egyik kinyitja a bemeneti ablakokat, a második pedig kipufogó (közvetlen áramlású öblítés), vagy ablakok a hengerfalban csak a beszívást és a kipufogót a hengerfejben lévő szelep vezérli (szelep-rés öblítés), ami szintén optimálisabb öblítést ér el.
A forgódugattyús motoroknál a gázelosztás szabályozását általában egy dugattyú (rotor) is használja, amely ebben az esetben az orsó szerepét tölti be [5] .
Az orsószelep -időzítést a Lenoir kétütemű gázmotornál is alkalmazták , amely a világ első kereskedelmileg sikeres belső égésű motorja (1859). Két doboz alakú orsóval ellátott gázelosztó szerkezete teljesen átmásolódott a gőzgépek gőzelosztó szerkezetéből , és orsók segítségével a gáz-levegő munkakeveréket is beengedték, és a kipufogógázokat is kiengedték. Később azonban a kétütemű motorok fejlesztése a dugattyús (könnyű motoroknál) vagy a szelepes gázelosztás útját követte.
Az orsószelep-időzítés alkalmazása a modern típusú könnyű kétütemű motoroknál (forgattyúkamra-öblítéssel) legalább az 1920-as évek óta nyomon követhető, de ennek az elvnek igazán sikeres megvalósítása csak az 1950-es évek elején valósult meg. Daniel Zimmerman keletnémet mérnök az MZ sport- és versenymotorokon , majd az 1960-as és 70-es években hasonló megoldások kezdtek megjelenni a Jawa , Yamaha , Suzuki , Kawasaki és mások márkájú sorozatos motorkerékpárjainál.
Az orsószelepes vezérlésű kétütemű motorokon a beszívást főtengely-hajtású orsó vezérli - forgótárcsa vagy hengeres (daru) vagy dugattyús lemezes típusú. Az orsó ilyen vagy olyan módon végzi a motor szívócsatornájának nyitását és zárását, ezáltal szabályozza a szívónyílás időtartamát. Ennek köszönhetően a beviteli fázis a BDC-hez képest aszimmetrikussá tehető (általában a BDC előtt 130-140°-kal kezdődik és utána 40-50°-kal ér véget) és az időtartamát 180-200°-ra növeljük, ezáltal javítva. hengertöltés. A szelepidő-szabályozás egyes megvalósításai lehetővé teszik a szelepvezérlés közvetlen megváltoztatását a motor működése közben. Általános szabály, hogy a dugattyú továbbra is szabályozza a kioldást, kinyitva a kimeneti ablak(oka)t.
Hasonló célból a motor szívócsatornájába egy szirom vagy membrán típusú (Yamaha stb.) szelep is beépíthető, amelyet nyomásesés okoz automatikusan.
Az 1950-es évek elején a permi 19-es motorgyárban V. V. Polyakov vezetésével kétütemű, öthengeres csillag alakú repülőgép-hajtóműveket fejlesztettek ki és gyártottak egy kisméretű VP-760, VP-1300 és VP-2650 típussal. sorozat a forgattyúházba forgatható orsóval szerelt gázelosztóval és kétfokozatú, fordított T alakú dugattyúkkal történő öblítéssel (a keskeny rész működik, a széles rész befecskendezéses), amelyeket könnyű repülőgépekben való használatra szántak [6 ] .
A Lotus az 1990-es évek elején kísérleteket végzett forgó orsóval történő gázelosztással egy kétütemű gépjárműmotorral kapcsolatban hajtókompresszor öblítésével , és a hagyományos kétütemű, szelepnyílás-öblítésű motorral ellentétben a levegőt egy orsón keresztül juttatták a henger tetejére, a kipufogógázokat pedig a henger alsó részén lévő ablakokon keresztül távolították el (hagyományos, szelepnyílásos öblítésű motorban a levegőt a henger középső részén lévő ablakokon keresztül vezették be és a gázokat a blokkfejben lévő szelepen keresztül távolítják el). Az orsó üreges, a tengelye körül folyamatosan forgó henger alakú volt - egy rotor -, a falakban ablakokkal, amelynek belsejében egy üreges hengernek látszó, hosszanti válaszfallal ellátott állórész is volt, amelynek forgása a tengelyhez képest. rotor, amelyet elektronikus rendszer hajt végre, vezérelte a gázelosztási fázisokat. Egy ilyen gázelosztó berendezés lehetővé tette a szelepnyílás-öblítésű dízelmotoroknál általában alkalmazott közvetlen befecskendezés helyett az energiarendszer olcsóbb változatának alkalmazását, alacsony nyomású fúvókával, amely az üzemanyagot az orsóba permetezi, ahonnan a munkakeveréket fújtak a hengerbe a bemeneti ablakon keresztül. Ezeket a munkákat hiába fejezték be, aminek egyik oka a 90-es évek közepén a környezetvédelmi normák ( Euro-1 , Euro-2 stb.) éles szigorítása volt, ami véget vetett a kétütemű használatának. motorok a közúti közlekedésben.
A bütyköstengellyel így vagy úgy összekapcsolt, a szívó- és kipufogóablakokat nyitó és záró doboz alakú, dugattyús vagy forgó (daru) orsószelepet néhány négyütemű motornál alkalmaztak, de a vezérműtengelyhez így vagy úgy hozzákapcsolták a szívó- és kipufogóablak nyitását és zárását. számos nehézség ennek az elvnek a gyakorlati megvalósítása során, különösen az orsók tömítésével kapcsolatos problémák, különösen azok, amelyek kipufogógázokhoz és ezért nagy nyomású forró kipufogógázokhoz működnek.
A gőzgép orsóihoz hasonló doboz alakú orsóval történő gázelosztást a világ első négyütemű belső égésű motorján alkalmazták, amelyet N. Otto (1861) tervezett, és széles körben alkalmazták a XIX. - a 20. század legeleje.
A dugattyús dugattyús orsóval ellátott gázelosztás szabályozása tulajdonképpen alapfelszereltség a gőzgépeken és az erős dugattyús szivattyúkon, egyes tervezők megpróbálták belső égésű motorhoz is igazítani, de nem sok sikerrel - az orsó mozgatása nagyon nehézkesnek bizonyult a magas gáz miatt. nyomás, ami hatalmas súrlódási erőt hozott létre az orsó és az orsódoboz falai között, nem beszélve a gázok tömítéseken keresztüli áttörésének problémáiról.
Valamivel nagyobb sikert aratott a forgó (daru) orsós gázelosztó mechanizmusok részesedése. A gázelosztásnak ez a változata vonzotta a tervezőket a hagyományos szelepekhez képest csendes működésével (amelyek kopogása az időzítés során nagy problémát jelentett a XX. század eleji motoroknál), a szelepvezérléshez képest potenciálisan nagyobb áteresztőképességgel és az időzítés egyszerűsítése, mivel egyetlen orsót használnak egy hengeren, amely mind a szívó-, mind a kipufogógázhoz működik, vagy akár minden hengerpárhoz egy-egy orsót, valamint az egyik legveszélyesebb robbanóközpont eltávolítása az égéstérből - a kipufogógáz szelep (ami ismét nagyon fontos volt a 20. század elején, amikor a rendelkezésre álló üzemanyag nagyon alacsony oktánszámú volt ).
A forgó orsóval történő gázelosztás első szabadalmát a Crossley brit cég szerezte meg az 1880-as évek közepén. Az erre épülő alacsony fordulatszámú gázmotorok állómotorként népszerűek voltak, és ez a cég gyártotta 1886 és 1902 között.
E formatervezés népszerűségének csúcspontja az autómotorokban az 1910-es évek elején következett be, amikor a legújabb divatot követve számos drága autót gyártó cég, mint például az Itala (Olaszország, 1911), a Darraq (Franciaország, 1912) bemutatta saját termékeit. az orsószelep időzítésének lehetőségei. , majd Minerva (Belgium, 1925).
Az 1930-as és 1950-es években a brit R. Cross és F. Aspin viszonylag sikeres motorterveket készítettek kúpos forgó orsóval gázelosztó motorokkal, versenyautóknál használták őket, de soha nem kerültek tömeggyártásba, többek között a megoldatlan problémák miatt. az orsó tömítésével és kenésével. Ugyanebben az években F. Wankel német mérnök a BMW , a DVL, a Daimler-Benz , a Lilienthal és a Junkers együttműködésében kísérletezett a szelepes gázelosztással , de anélkül, hogy döntő sikert ért volna el, áttért egy forgódugattyús motor projektre , amely nagyon sikerült.
Az 1950-es években a Szovjetunióban a Moskvich-400 (4 hengeres) és ZIS-120 (6 hengeres) soros motorok alapján építettek orsószelep-vezérlésű pilótamotorokat, amelyeknek a blokkfejébe szeleporsókat szereltek, ill. a főtengely tengelyével párhuzamos tengely körül forog. Az alacsonyabb szelepekhez képest az orsószelepes gázelosztású motorok jobb hengertöltéssel és ennek megfelelően nagyobb fajlagos teljesítménnyel rendelkeztek - például a Moskvich-motoron 8% volt a teljesítménynövekedés a sorozathoz képest. Ugyanakkor az olajfogyasztás jelentősen megnőtt az orsótömítés problémái miatt, a motor észrevehető füsttel működött. Ezenkívül a kompressziós löket végén és a dugattyúlöket során az orsó a kipufogógázok nyomása alatt a tömítőpapucs nyomása miatt nagy súrlódást szenvedett, ami jelentősen megnövelte a súrlódási veszteségeket, és hathengeres motor még a háromsoros hajtáslánc megszakadásához is vezetett. Időzítés a tesztelés során. Az orsószelep időzítésű motorokhoz nem lehetett biztosítani a szükséges motorerőforrást [5] .
Körülbelül ugyanebben az időben a brit Norton cég számos orsószelepes vezérlésű versenymotort gyártott, de 1954-ben teljesen leállították az ebben az irányban végzett munkát. A hüvelyes gázelosztást, amelyet a szövegben külön tárgyalunk, néha egyfajta orsószelepnek tekintik.
A gázelosztást billenőszelepek szabályozzák , amelyeket általában vezérműtengely hajt meg . Ez a rendszer a legelterjedtebb a modern négyütemű motorokon, valamint az erős kétütemű motorokon (a szelepnyílások öblítésével csak kipufogószelepek vannak).
Ebben az időzítési kialakításban egy szelepet használnak, amely egy lemezből (fejből) és egy rúdból (szárból) áll, amely a bemeneti és kimeneti csatornák nyitására és zárására szolgál. A szelepes szelep fő előnye, amely lehetővé tette számára, hogy ezen a területen túlnyomórészt elterjedjen, a tömítettség biztosításának egyszerűsége: az égéstérben lévő nyomás hatására a szelepe szorosan az üléshez nyomódik, ezért megakadályozza gázszivárgás esetén elég óvatosan összedörzsölni ezeket az alkatrészeket, és az égéstérben generált nyomás a szelepszár tengelye mentén irányul, és nem akadályozza meg, hogy a vezető mentén mozogjon. Amikor a szelepet kinyitják, az az üléshez képest a szelepemelésnek nevezett távolsággal elmozdul. Ebben az esetben megnyílik egy bizonyos áramlási szakasz, amelyet az emelés magassága, a szelep mérete és alakja határoz meg. A legtöbb esetben a szívószelepek áramlási területe nagyobb, mint a kipufogószelepeké, a kipufogógázok nagy nyomása és a kipufogószelepek nagyobb kipufogósebessége miatt.
Korábban, körülbelül az 1950-es évekig a szelepek általában közönséges szénből vagy gyengén ötvözött szerszámacélból (például króm 40X) készültek, de a motorok fejlődésével és a kényszerítés mértékének növekedésével szükségessé vált legalább kipufogószelepek alkalmazása, a hőmérséklet amelyekből elérheti a 600-850 °C-ot, speciális ötvözött hőálló acélok, például szilícium (40X10S2M / EI107, 40X9S2 / ESH8), X45CrNiW189, X53CrMNi219 stb. A bemeneti szelepek hőmérséklete általában nem magasabb, mint 40030 °C-os, és króm-, króm-vanádium vagy króm-nikkel acélból készülnek.
Néha a költségek csökkentése érdekében csak a szeleplemez (fej) hőálló acélból, a szár pedig közönséges műszerből készül; továbbá a kipufogószelepek lemezein egy további bevonat egy réteg néha kemény hőálló ötvözet is készíthető, ami megnöveli a szelep élettartamát. Az égéstér nagy termikus igénybevételével rendelkező motorokban nátriummal töltött üreges rudas szelepek használhatók - amikor a motor jár, a nátrium megolvad, és keveredve javítja a hőelvonást a szelepből.
A közelmúltban titánötvözet szelepek használhatók, amelyek kombinálják a hőállóságot a könnyűséggel, ami csökkentheti az időzítő alkatrészek tehetetlenségét.
Egy másik módszer a kipufogószelepek hőfeszültségének kezelésére az, hogy kerámia permetet, például cirkónium-oxidot alkalmaznak a lemezre . Az üzemi hőmérséklet csökkentésének hatása több száz fok is lehet.
A szelepeket egy acélrúd melegfejezésével (térfogatsajtolása) készítik, majd mechanikai és hőkezelésnek vetik alá [5] [7] [8] .
A szelep lapja (feje) lehet lapos (T alakú), domború vagy tulipán alakú (áramvonalas, sima átmenettel a szárra). A kidudorodó fejű szelepeket néha kipufogószelepként használják nagy merevségük és a henger oldaláról történő jobb áramvonalasságuk miatt, ami különösen fontos egy alacsonyabb szelepes motornál. A tulipánszelepeket korábban gyakran a nagy szelepátmérőjű bemenetre szerelték fel, mivel azt hitték, hogy az áramvonalas fejforma csökkenti a légáramlási ellenállást, de később, körülbelül az 1980-as évektől alkalmazásukat felhagyták, mivel nem adtak jelentős hatást. , vagy akár azonos emelés mellett is romlott a hengerek feltöltése a hagyományosakhoz képest, nagyobb gyártási bonyolultság mellett.
A szelepfej kúpos munkafelülettel rendelkezik - egy reteszelő letörés , amely szorosan a szelepülék (foglalat) illeszkedő letöréséhez van köszörülve. A szelepfej letörése 30°-os vagy 45°-os szögben van kialakítva. A 45°-os letörés kisebb áramlási területet biztosít ugyanannak az emelésnek, mint a 30°-os letörés, ugyanakkor megkönnyíti a szelepülésben való központosítást és növeli annak merevségét, ezért a 30°-os letörést korlátozottan alkalmazzák, általában a szívószelepeken. nagy teljesítményű és sportmotorok. Bizonyos esetekben kettős letörés is használható. A letörést köszörüljük, majd szorosan hozzádörzsöljük az üléshez (aljzathoz). A szelepszár alsó (farok) végén gyűrű alakú hornyok vannak kialakítva a szeleprugó lemezeinek rögzítésére, általában kúpos krakkolókkal (ritkábban keresztirányú csappal vagy menettel). Néha a szelep élettartamának növelése érdekében a szeleprugó tárcsáját nyomócsapággyal látják el, amely lehetővé teszi, hogy a szelep szabadon forogjon a tengelye körül, amikor a motor jár. Korábban a szelepszár farrészén esetenként gyűrű alakú mélyedést is készítettek biztonsági gyűrűnek, amely megakadályozza, hogy a szelep a hengerbe essen, ha a rugó szétreped, vagy a motor működése közben véletlenül kiesnek a repedések [7] [8] .
A szelepek nyergei (fészkei) vagy közvetlenül a hengerblokk anyagából (alsószelepes motoroknál) vagy hengerfejekből készülnek, vagy ötvözött öntöttvasból, bronzból vagy hőálló acélból préselt egyedi alkatrészek formájában. (csak kipufogószelepek, vagy szívó- és kipufogószelepek egyaránt), esetenként kopásálló, szormit típusú kobaltötvözet felülettel [7] . Az ülésnek általában egy 45 °-os szögű letörése van, vagy két letörése van - a felső 30 °-os szöggel, amely átmenetként szolgál a fő letöréstől az égéskamra faláig, és a fő letörés az égéstér falához. 45 °. Néha van egy körülbelül 60°-os szögű alsó letörés is, amelynek használata csökkenti az ülés ellenállását a légáramlással szemben. Különösen fontos a szívószelep-ülékek letörésének alakjának tanulmányozása, amelyen keresztül a hengerek a munkakeverékkel megtelnek [8] .
Szelepvezető perselyek biztosítják a nyeregbe való pontos illeszkedést, öntöttvasból, alumínium bronzból vagy kerámia-fém súrlódásgátló kompozíciókból (bronz-grafit és egyebek) készülnek. A szelepvezető és a szár közötti résen keresztül történő olajfogyasztás csökkentése érdekében vagy olajálló gumiból készült olajálló sapkát kell felhelyezni magára a szelepszárra, vagy gyűrűs rugós olajtömítést (olajkaparó sapkát) kell felszerelni. útmutatóján [7] [8] .
A szeleprugók biztosítják a szelep zárását és szoros illeszkedését az ülésbe, érzékelik az időzítés működéséből adódó erőket. A szelepmechanizmus összeszerelésekor a rugó előfeszítést kap, melynek értéke a motor minőségét befolyásoló fontos paraméter. Ha a rugó száraz állapotban nem fejleszti ki a műszaki dokumentációban előírt megfelelő erőt, akkor záráskor késés („lógás”) és szelepugrás lép fel, ami megzavarja a gázelosztási fázisokat és rontja a hengerek feltöltődését. éghető keverék, ami miatt a motor nem fejleszti ki a teljes teljesítményt, és nem biztosítja az autó útlevél dinamikus jellemzőit. Amikor a szelep teljesen zárt, a rugó maradék erejének elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy fenntartsa a kapcsolatot a vezérműtengely bütyök és a vele érintkező vezérműrész (toló, billenőkar, billenő) között, ami lehetővé teszi a megadott szelepnyitási idő fenntartását. a tervezők által, és kiküszöböli a szelephajtásban a lökésszerű terheléseket, amelyek gyorsan eltávolítják azt az épületből.
A szeleprugók rendszerint ötvözött, magas széntartalmú acélból (mangán, szilícium-mangán, króm-nikkel-vanádium) készülnek hidegen hengerelt, majd hőkezeléssel és lövöldözéssel az élettartam növelése érdekében. Lehetnek hengeres vagy kúpos, állandó vagy változó tekercselési osztásúak. Acél nyomóalátéteket [5] [7] [8] [9] helyeznek el alatta, hogy megakadályozzák a hengerfej csapágyfelületének kopását és rögzítsék a rugót .
Néha két rugót használnak szelepenként, amelyek egymásban helyezkednek el, és a külső és a belső rugó forgásiránya eltérő, hogy megakadályozzák a belső rugó összeakadását a külső tekercsekkel. Az ilyen kettős rugók használata lehetővé teszi az egység teljes méreteinek némi csökkentését, mivel a két rugó kisebb összmagassága azonos erejű egyetlen rugóval összehasonlítva, és biztosításként szolgál az egyik törés esetén. a rugókat, ezzel növelve a motor megbízhatóságát és problémamentes működését. Ezenkívül néha a szeleprugót nem magára a szelepre, hanem a tolóba lehet felszerelni (példa - dízel YaAZ-204 ) [7] .
A legtöbb esetben a szelepmechanizmusban öntöttvasból vagy ötvözött acélból készült vezérműtengelyt használnak a szelepek vezérlésére , csapágycsapokkal, amelyek a tengely beszerelését szolgálják az ágy csapágyaiba, és eltérő profilú bütykök , amelyek meghatározzák a a motor szelepvezérlése. Általában hengerenként két vezérműtengely-rés van (egy szívó és egy kipufogó), de vannak más lehetőségek is. Ezenkívül egynél több vezérműtengely is lehet. A vezérműtengely-hajtást a motor főtengelyéről hajtják végre, és négyütemű motoroknál fordulatszáma megegyezik a főtengely fordulatszámának felével, kétütemű motoroknál pedig ezzel egyenlő. A tengely siklócsapágyakban forog, és általában acélból készült, néha alumínium bevonattal ellátott acélból, bronzból, súrlódásgátló cermetből vagy műanyagból készült tolófélgyűrűk védik meg a tengelyirányú elmozdulástól.
A régebbi motorokban a vezérműtengelyt gyakran használták más motoregységek – az olaj- és üzemanyagszivattyúk, a gyújtáselosztó, sőt néha az ablaktörlő – meghajtására is. A modern motorokon az üzemanyag-szivattyú elektromos hajtású, a megszakító-elosztó hiányzik, és teljes egészében elektronikus vezérlőrendszerrel helyettesítették, az olajszivattyút pedig általában közvetlenül a főtengelyről hajtják lánc vagy fogaskerék segítségével.
A 20. század eleji motorok időnként használhattak automatikusan működő szívószelepeket, amelyeket a légkör és a szívócsőben lévő vákuum közötti nyomáskülönbség váltott ki, de ezek nem működtek kielégítően nagy fordulatszámon, és hamarosan kiestek a használatból (a kipufogószelepek megtartották a meghajtás a vezérműtengelyről) [10] .
A vezérműtengely bütykei és a szelepszárak közé erőátviteli kapcsolatokat szerelnek fel, amelyek kialakítása a motor időzítési mechanizmusától függ.
Az alsó vezérműtengellyel rendelkező motorokban ütőket használnak a bütykökből származó erő enyhítésére, amelyeket a hengerblokk lyukaiba szerelnek be, a vezérműtengely ágya felett. A tolóról az erő közvetlenül a szelepszárra (alsó szelepes motoroknál) vagy egy hajtórúdon keresztül a szelepszárat működtető lengőkarra továbbítható, amely az erő irányát az ellenkezőjére változtatja (felső szelepnél). szelepszár hajtással rendelkező motorok) [8] .
Különböztesse meg a hengeres, tányér alakú (gomba) és görgős tológépeket. Az első két típusnál a vezérműtengely bütykével érintkező csapágyfelület lapos vagy gömb alakú, míg a görgős szelepemelőknél a nagy kopásgátló tulajdonságokkal rendelkező keményacél görgő érintkezik a vezérműtengely bütykével, ami jelentősen növelheti a vezérműtengely tartósságát. az összeszerelést és csökkenti a kenőanyag extrém nyomási tulajdonságaira vonatkozó követelményeket.olajok - ezt a kialakítást korábban főleg dízelmotoroknál használták, de az 1980-as évektől elterjedt. Az idő előtti kopás megelőzése érdekében a lapos vagy gömb alakú csapágyfelületű tolónak működés közben a függőleges tengelye körül kell forognia, ami lapos csapágyfelület esetén a bütyök tengelyéhez képesti elmozdulásával, gömbölyűnél pedig felhasználásával érhető el. ferde felületű bütykök [8] .
A nagy lökettérfogatú dízelmotorokban néha lengőgörgős tológépeket használnak, amelyek egyik végén tengelylyukkal ellátott lengőkar, a másik végén pedig a vezérműtengely bütykével érintkező görgő, az erőt a tengelyen található acél sarokrészről eltávolítják. kar a tetején, amelyen a lengőkar támaszkodik, amely lehetővé teszi, hogy egy ilyen tolóban egy bizonyos áttételi arány jelenléte miatt nagy erőt érjünk el, amely egy ilyen motor gázelosztó mechanizmusának meghajtásához szükséges [8] .
A modern motorokban a hidraulikus szelephézag-kiegyenlítőket gyakran tolókban helyezik el, ilyenkor a tolókat néha hidraulikusnak nevezik. Állandó, holtjáték-mentes érintkezést biztosítanak a szelepsor alkatrészei között, ami kiküszöböli a motorzajt és csökkenti a kopást az ütési terhelések kiküszöbölésével. Néha hidraulikus emelőket lehet beépíteni a lengőkarokba [8] .
A felső vezérműtengellyel rendelkező motoroknál vagy karok (kétkaros vagy egykarú) hajtják meg a szelepeket, amelyeket az adott kialakítástól függően billenőkaroknak vagy billenőknek (kar tolókaroknak) neveznek, vagy az alatt elhelyezett rövid hengeres szelepemelőket. a vezérműtengely, közvetlenül a bütykök és a szelepszárak között [8] .
Amikor a motor jár, különösen nagy terhelés mellett, a szelepszár hosszabbra nyúlik meg, mint a hengerfej többi része, mivel a szelep további hőterhelést szenved az égéstérbe kiálló lemezének forró gázokkal történő mosása miatt, míg a fejhenger többi része általában folyadékhűtéses, és hőmérséklete nem haladja meg a 100 ... 120 ° C-ot (folyadékhűtő rendszerrel rendelkező motorokban). Ebben az esetben a szelep és az azt vezető rész között a motor beállítása során beállított hőrés kerül kiválasztásra, aminek eredményeként a motor felmelegítése után az időzítés szinte hangtalanul kezd működni. Ha a termikus hézag rosszul van beállítva, a szelep túlmelegszik, fejének vagy ülékének letörése elhasználódott, hiányozhat a motor kialakítása által biztosított hőrés a szelepműködtetőben, aminek következtében a szelepek elvesznek. feszességük és elkezdenek kiégni [5] .
Jelenleg a legtöbb motor fel van szerelve a szelephajtás hőhézagának automatikus szabályozására szolgáló rendszerrel, amelyet hidraulikus szelephézag-kompenzátorok (szelepnyomókkal rendelkező motorok esetén) vagy hidraulikus leállítók (karos szelephajtású motorok esetén) segítségével hajtanak végre. A hidraulikus elem belső üregét kitöltő olaj nyomása miatt a vezérműtengely bütyök folyamatosan érintkezik a vezérmű hajtómű láncszemeivel, ami kiküszöböli a beállítást, valamint növeli a motor megbízhatóságát azáltal, hogy megakadályozza a szelepek kiégésének lehetőségét. a letörés vagy az ülés kopása. A motor hosszabb időre történő leállítása után az olaj kipréselődik a hidraulikus elemből, aminek következtében az újraindítás után néhány szelep néhány percig tartó kopogást okozhat. A motor szelepkopogással történő működésének időtartama a hidraulikus kompenzátorok dugattyúpárjai vagy a hidraulikus tömítések elhasználódásával növekszik. Ezen túlmenően ezek az eszközök érzékenyek az olajhabosodásra, mivel amikor a dugattyús olajpár levegővel bejut, veszít teljesítményéből [5] .
A szelepes gázelosztó motorok gázelosztó mechanizmusainak osztályozását maguk a szelepek és az őket meghajtó vezérműtengely relatív helyzetétől, valamint a köztük lévő átviteli kapcsolatok kialakításától függően kell elvégezni.
A szelepek elhelyezkedése szerint a motorokat megkülönböztetik:
A vezérműtengely elhelyezkedése szerint a motorokat megkülönböztetik:
A vezérműtengelyek száma szerint :
A gázelosztás kezeléséhez:
Ezen jellemzők szerint a négyütemű belső égésű motorok szelepmechanizmusait számos altípusra osztják.
Motorok vezérműtengellyel a hengerblokkban Alsó szelepekAlsószelepes motor (oldalszelepekkel, angol L-Head, Flathead, SV - Side-Valve ) - olyan motor, amelyben a szelepek a hengerblokkban helyezkednek el, felfelé lapoznak, és az alattuk található vezérműtengelyről hajtják a tolóknak. A V alakú alsó szelepes motorokban a vezérműtengely általában a hengerblokk összeomlásában található, a szelepek V betű formájában térnek el tőle.
Minden ilyen típusú időzítő alkatrész a blokk belsejében található, ami lehetővé teszi, hogy nagyon kompakt motort kapjon. A vezérműtengely a főtengellyel közös forgattyúházban helyezkedik el, ami leegyszerűsíti a kenési rendszert és növeli a megbízhatóságot, a vezérműtengely bütykök és a szelepek között nincsenek közbenső átviteli kapcsolatok (hintőkarok, billenők, karok stb.), nincs szükség összetett szelepszár tömítések (szeleptömítések) .
Az alsó szelepes motorblokk feje egy egyszerű öntöttvas vagy alumínium lemez hűtőfolyadék csatornákkal, könnyen szétszerelhető, kényelmes hozzáférést biztosítva a szelepekhez és a dugattyúkhoz, ami nagyon fontos volt azokban az években, amikor a dugattyúkra szükség volt. rendszeresen meg kell tisztítani a szénlerakódásoktól, és a szelepeket időszakonként nyereggé kellett köszörülni, amihez a lemezeikben speciális nyílásokat készítettek a lelapológép számára.
Az alsó szelepes elrendezés fő hátránya a szívó- és kipufogócsatornák sajátos elrendezése a szelepek fordított elrendezése miatt, ami a motor specifikus jellemzőinek csökkenéséhez vezet. A hozzá kapcsolódó levegő-üzemanyag keverék bonyolult útja miatt, melynek áramlása a hengerbe kerülve hirtelen irányt változtat, a bemeneti nyílásnál megnő az ellenállás, és különösen nagy sebességnél jelentősen romlik a hengerek töltése. Ennek eredményeként a legtöbb esetben az alsó szelepes motor alacsony fordulatszámúnak és gazdaságtalannak bizonyul, alacsony teljesítménysűrűséggel [5] .
Ezenkívül az alsó szelepes motor tervezési jellemzői súlyosan korlátozzák a kompressziós arány növelésének lehetőségét az égéstér térfogatának csökkentésével , ami általában a legegyszerűbb és leghatékonyabb módja a belső égésű motor teljesítménysűrűségének növelésének. [5]
Az égéstér-boltozat magasságának csökkentése annak érdekében, hogy az alsó szelepes motorban csökkentse a térfogatát, a szívó- és kipufogócsatornák áramlási szakaszainak csökkenéséhez vezet, ráadásul azok legkritikusabb részén, közvetlenül az égéstér mellett, ami az égéstér fala és a szeleptárcsa közötti rés csökkenése okozza. Ennek eredményeként az égéstér térfogatának csökkenésével és ennek megfelelően a kompressziós arány növekedésével a hengerek töltése romlik, ami jelentősen csökkenti a motor kényszerítő intézkedésének hatékonyságát. Ezt a hátrányt részben kiküszöböli az égéstérbe benyúló kiszorítós dugattyúk alkalmazása, a szelepülékek elhelyezése a blokk felületén lévő mélyedésekben, valamint a dugattyúfenéken a szelepek felőli furat alkalmazása. Azonban még ezeknek az intézkedéseknek a figyelembevétele mellett is körülbelül 8:1 és nagyobb kompressziós aránynál az alsó szelepes motor hengereinek töltése a fojtóhatás miatt olyan mértékben romlik, hogy az tovább növeli a nyomást. a kompressziós arány értelmetlen - a motor munkafolyamatának ennek köszönhetően elért hatékonyságának növekedését kiegyenlíti a töltőhengerek romlása. Ezenkívül az alsó szelepes motor égésterének formája önmagában megakadályozza a lemezek átmérőjének növekedését és a szelepek felemelését az égéstérben való szoros elhelyezkedésük miatt, és minél több, annál nagyobb a kompressziós arány Következésképpen minél tömörebb a hengerek égéstere. [9] [11]
Ugyanezen okból nincs értelme alacsonyabb szelepes dízelmotort létrehozni, mivel a dízelmotorokhoz 16:1-es vagy magasabb kompressziós arány szükséges a hatékony munkafolyamat biztosításához.
Egyrészt a henger és a vezérműtengely tengelyei közötti minimális szerkezetileg meghatározott távolság, másrészt a szeleplemez és az égéstér falai közötti szükséges hézag biztosításának szükségessége arra kényszeríti a tervezőket, hogy az alsó szelepes motor égéstere nagyon hosszúkás alakú. Ezért az égéstér térfogatának hosszának csökkentésével történő csökkentése nem ér el jelentős hatást. Az égéstér nem optimális formája viszont jelentősen megnöveli a falakon keresztüli hőátadást, hőveszteséget és hatékonyságcsökkenést okozva, növeli a keverék égési idejét, ami korlátozza a motor fordulatszámát, és hozzájárul a a detonáció kialakulása , ezért egy alacsonyabb szelepes motorhoz azonos sűrítési arány mellett magasabb oktánszámú üzemanyagra van szükség, mint a felső szelepé.
Ezek a hiányosságok kismértékben kiküszöbölhetők a szeleptengelyek hengertengelyhez viszonyított megdöntésével, ami csökkenti az égéstér hosszát, javítva ezzel a keverék égési körülményeit és csökkenti a motor robbanási hajlamát, ill. csökkenti a hengerbe szívott munkakeverék áramlásának ellenállását (például a Moskvich-400 autó motorjában a szelep dőlésszöge valamivel több volt, mint 8 °), ugyanakkor a a motorok gyorsan növekednek, ami korlátozza ennek a megközelítésnek a lehetőségeit a soros motorokban [12] .
A V alakú alsó szelepes motorban a szelepek dőlésszöge sokkal nagyobb mértékben növelhető a külső méretek túlzott növekedése nélkül, mint egy soros motorban. Az alsó szelepkör hiányosságait igyekezve a tervezők időnként egy V alakú alsó szelepmotor hengerblokkjában helyezték el a szelepeket a hengertengelyhez képest igen nagy szögben, vízszintesen vagy majdnem vízszintesen, amihez a vezérműtengelyt kellett. magasra kell helyezni a blokk összecsukásakor, és további láncszemeket kellett bevezetni a szelephajtásba - hosszú lengő tolókarok (egykaros karok) vagy himbakarok (kétkaros karok). Különösen az 1930-as évek V-alakú 8 hengeres Lycoming FB motorjának volt egy ilyen időzítési kialakítása, amelyben a szelepeket a henger tengelyéhez képest 35 ° -os szögben szerelték fel, és egykaros karokon keresztül működtették. A szelepek ilyen elrendezésével a bemeneti és kimeneti csatornák simábban, 90 fokos elfordulás nélkül csatlakoztak az égéstérhez, ami lehetővé tette a töltés mozgási irányának éles változásával kapcsolatos problémák gyakorlatilag kiküszöbölését. munkakeverék a bemenetnél, ráadásul az égéstér viszonylag rövidnek bizonyult.
Ennek a tervezési megoldásnak további előnye volt, hogy a kipufogócsatornákat fel lehetett emelni, és nem a blokk összeomlásán belül, mint sok alsó szelepes V8-as esetében, ami leegyszerűsítette a kipufogórendszer kialakítását és csökkentette a kipufogógázból származó motorfűtést. gázok. Az alsó szelepes motorok egyéb hátrányai azonban teljes mértékben megmaradtak - a szívócsatorna kis áramlási területe és a kompressziós arány egy bizonyos határ fölé történő növelésének lehetetlensége, valamint az ilyen időzítésű motor kialakítása nagyon bonyolult és költséges a gyártása, ami megakadályozta a forgalmazását. Valójában ez az időzítés egy „átmenet” az alsó szelepes motorok és a felső szelepes OHV motorok között (lásd alább) . A szelepek dőlésszögének a hengerek tengelyéhez viszonyított további növelésével már át kellett őket vinni a hengerfejre, ezáltal a motor felső szelep lett.
Az alsó szelepes motor fajlagos teljesítményének növelésének leghatékonyabb módja a hajtási kompresszorról vagy turbófeltöltőről történő feltöltése, amely lehetővé teszi a hengerek jó feltöltését és a munkafolyamat meglehetősen magas hatásfokát alacsony hőmérsékleten is. tömörítési arány. A megvalósítás bonyolultsága és magas költsége miatt azonban, más konstrukciók motorjaihoz képest viszonylag szerény hatással, rendkívül ritkán használták, főleg az 1930-as és 40-es években az USA-ban, és nagyon széles körben - az amerikai alacsony hangolásban. V8-as szelepek (különösen a hot rodokon ).
Az alsó szelepes motor égésterei összetett formájúak, és általában nem megmunkáltak, megtartva az öntés során kapott érdes felületet, ami tovább csökkenti a motor teljesítményét, és térfogat- és ennek megfelelően az anyag jellegében is eltéréseket okoz. egy fej égéstereinek működése . A hengerblokkban található hosszú kipufogónyílások hozzájárulnak az alsó szelepmotor túlmelegedéséhez a forró kipufogógázok további felmelegedése miatt. Ez különösen igaz a szelep alatti V8-asokra, ahol a kipufogónyílások általában egyenesen, keresztirányban futnak át a hengerblokkon, a dőlésszögből kifelé a kipufogócsonkok felé, és a rajtuk áthaladó kipufogógázok sok hőt adnak le a módon, ami a motor túlmelegedését okozza, különösen a hűtőrendszer nem megfelelő hatékonysága esetén.
Egyes alsószelepes motoroknál a standard szelephézag állítás egyáltalán nem volt biztosítva ( Ford T , Ford A és származékaik), súlyos meghibásodás esetén a szelepszárakat módosították: ha túl kicsi volt a hézag, kicsit reszelték (végezték), és ha túl nagy volt, akkor a megvastagodott farokrészt kikovácsolták, miközben a rudat kissé meghosszabbították. Ezt követően a legtöbb motoron bevezették a résbeállító mechanizmust (a tolóba csavart rögzítőanyával ellátott csavar), azonban a hozzáférés gyakran rendkívül kényelmetlen volt (az ilyen motorokon azonban viszonylag ritkán volt szükség). Ezt a problémát a tokenbe épített hidraulikus szelephézag-kompenzátorok teljesen megoldják .
Az 1950-es évekig egyszerűségük és alacsony költségük miatt az ilyen időzítésű motorok a legelterjedtebbek az autókban (a sportautók kivételével) és a teherautókban voltak. Az első felső szelepes motorral szerelt sorozatgyártású modellek még az 1920-as években jelentek meg, de ezekben az években az alsó szelepes motorok szinte egyenlő versenyben versenyeztek velük. Csak az 1950-es évekre, a nagyobb oktánszámú üzemanyag elérhetővé válása után, amelynek előnyeinek realizálása a kompressziós arány növelését igényli, világossá vált, hogy az alacsonyabb szeleprendszer hátráltatja az autóipar fejlődését, megakadályozva a fejlettebb, dinamikusabb és nagy sebességű autók létrehozása, amelyek megfelelnek a közúti forgalom változó feltételeinek. Ennek eredményeként az 1950-es évek első felében megkezdődött a felső szelepes motorok tömeges bevezetése a személygépkocsikban, az alsó szeleprendszerben rejlő hátrányoktól mentesen. Egyes autómodelleknél azonban az alsó szelepes motorok az 1960-as évek elejéig működtek (minden Plymouth modell a soros hatos változatban, Studebaker , Rambler , Simca Vedette , ZIM GAZ-12 ), a teherautókon pedig általában ezt a sémát használták. a hetvenes évekig, ha nem tovább - például az 1990-es évekig gyártottak alacsonyabb szelepes motorral szerelt GAZ-52 és ZIL-157 teherautókat. A speciális berendezésekben manapság széles körben használják az alsó szelepes motorokat.
Ezenkívül az alsó szelepes motorok megtartanak bizonyos népszerűséget a kis dugattyús repülőgépekben , ahol alacsony üzemi sebességük nagy előnyt jelent, mivel lehetővé teszik a csavarhajtású redukciós hajtómű kiiktatását a tervezésből. Megjegyezzük tehát a belga boxer alsószelepes D-Motor LF26 és LF39 repülőgépmotorokat, amelyek maximális teljesítményüket mindössze 2800 ... 3000 ford./perc főtengely-fordulatszám mellett adják ki. A tervezés egyszerűsége, a szelep alatti motor megbízhatósága és megbízhatósága is nagy előnyt jelent ezen a területen.
DuplaszelepesAz alsó szelepelrendezésű séma egyik változata a T-alakú fejjel (az angol szakirodalomban T-fejű ), vagy az alsó szelepes, kétsoros szelepelrendezésű motorok voltak , amelyek eloszlása az első felében volt. a 20. század . Náluk a hengerblokk egyik oldalán a szívószelepek, a másikon a kipufogószelepek voltak. Két vezérműtengely is volt. Az ilyen motorokat többek között az első Russo-Baltokkal szerelték fel.
Ennek a kialakításnak az a célja, hogy kiküszöbölje a blokk szívószelepeinek és szívónyílásainak túlmelegedését azáltal, hogy elszigeteli őket a forró kipufogógáztól. A helyzet az, hogy a 20. század elején kapható alacsony oktánszámú benzin erősen hajlamos volt a detonációra, ami némileg előnyössé tette a séma alkalmazását - a hidegebb benzin-levegő keverék oktánszáma valamivel magasabb ( vízbefecskendezés működött ugyanezen az elven hengerekbe , amelyek a munkakeveréket hűtötték - ez a kialakítás azokban az években is forgalomban volt). Ellenkező esetben az ilyen gázelosztó rendszerrel rendelkező motor rosszabb tulajdonságokkal rendelkezett, mint a hagyományos alacsonyabb szelepvezérlésű motorok, különösen alacsonyabb volt a teljesítménysűrűsége. Ezenkívül bonyolultnak, terjedelmesnek, nehéznek és költségesnek bizonyult a gyártása. Ezért az első világháború után, amelyet mind a motorgyártás, mind a petrolkémia területén jelentős előrelépés jellemez, ez az időzítési séma használaton kívül került.
Ez a séma lehetővé teszi hengerenként három vagy négy szelep használatát egy alsó szelepes motorban - két szívószelep az egyik oldalon és egy vagy két kipufogószelep a másik oldalon, azonban alacsonyabb szelepes motor esetén az erősítés ennek köszönhetően kapott kicsi.
Vegyes szelep elrendezés (IOE típus)Szintén megtalálható az F-Head vagy IOE ( Intake Over Exhaust - „bemeneti szelep a kipufogószelep felett”) megjelölés. Egy ilyen motorban a szívószelepek általában a blokkfejben helyezkednek el, mint egy felső szelepes motornál, és tolórudakkal működtetik, a kipufogószelepek pedig a blokkban vannak, mint egy szelep alatti motornál. A vezérműtengely egy volt, és a blokkban helyezkedett el, mint egy hagyományos alsó szelepes motor.
Ennek a rendszernek az az előnye, hogy teljesítménye lényegesen nagyobb, mint a "tiszta" alsó szelepé - a szívószelepek felső elrendezése jelentősen javíthatja a hengerek feltöltését a munkakeverékkel. Az ilyen motorokat általában a folyamatos korszerűsítés intézkedéseként alakították át alacsonyabb szelepes motorokról, ami gyakran technológiailag egyszerűbb és költséghatékonyabb volt, mint az ugyanazon hengerblokkon alapuló, teljesen felső szelepes motorra való átállás.
Az ilyen motorokat a Rolls-Royce és a Rover (beleértve a Land Rover SUV-kat is) széles körben alkalmazta , mind az alsó szelepes motorokhoz képest (a felső szelepek jó hűtése miatt), mind a korai felső szelepes motorokhoz képest (a fele a szelepes motorok miatt) nagy megbízhatóságuk miatt. rudak száma), valamint az alacsony oktánszámú benzinnel való működés képessége detonáció nélkül.
Hasonló "félszelepes" átalakítások soros motorokon alapultak a Szovjetunióban - ezek a Moskvich , Pobeda és ZIM autók egységein alapuló sportmotorok voltak . A teljesítménynövekedés más kényszerintézkedésekkel kombinálva jelentős volt - 20 ... 40 LE-ig. A jelzett motorok kezdeti teljesítménye 35, 50 és 90 liter. s., ill. A tervek szerint a Pobeda örökösén is hasonló motort alkalmaznának , de végül egy teljesen új család teljes értékű felsőszelepes motorja mellett döntöttek.
Az "igazi" felső szelepes motorok széleskörű elterjedésével ez a rendszer szinte teljesen használaton kívül került. Az utolsó ilyen motort azonban a Willys gyártotta az 1970-es években.
Nagyon ritka esetekben (1936-os és 1937-es Indian Four motorkerékpárok) a kipufogószelepeket felső részre tették, míg a szívószelepeket alacsonyabbra tették. Ez a kialakítás rendkívül sikertelen volt a kipufogószelepek állandó kiégése miatt, és nem ismétlődött meg.
Felső szelepek rúd működtetésű szelepekkel (OHV típusú)Ezt az időzítést David Dunbar Buick találta ki a 20. század legelején. Az ilyen időzítésű motoroknál a szelepek a hengerfejben, a vezérműtengely pedig a blokkban találhatók (angol megjelölés - OHV , OverHead Valve ; megtalálható még az I-Head vagy a Pushrod , azaz "tolórudakkal" ) . Az egymástól távol elhelyezkedő vezérműtengely és a szelepek között hosszú erőátviteli kapcsolatokat kell beépíteni - tolórudak, amelyek erőt adnak át a vezérműtengely bütykeivel érintkező tolókaroktól a szelepeket közvetlenül meghajtó billenőkarokhoz, ami ennek az időzítési sémának a fő megkülönböztető jellemzője. .
A hengerfejben a szelepek általában egy sorban helyezkednek el, függőlegesen (lapos-ovális égéstérrel) vagy enyhe lejtéssel (ékes égéstérrel), megközelítőleg az égéstér hossztengelye mentén, de vannak más lehetőségek. Tehát a Chrysler HEMI V8 motorokon az égéstér félgömb alakú, a szívó- és kipufogócsatornák a félgömb sugarai mentén közelítenek hozzá - a szívó- és kipufogószelepek két sorban helyezkednek el a tengely hossztengelyének ellentétes oldalán. égéskamra, nagy lejtővel és az őket vezető rudak A tolóelemek V betű formájában válnak el az összeomlásban található vezérműtengely blokktól (két sor rúd a V alakú motor minden fejéhez - a felső sor hajt a szívószelepek, az alsó kipufogó). A GM 122 / Vortec 2200 soros négyhengeres motoron és a GM Big Block V8 család egyes motorjain, mint például a Vortec 8100, átlósan orientált ék égéstérrel, a szelepek szintén két sorban helyezkedtek el ferdén, és szintén a V alakú tolórudaktól hajtva. Mindkét esetben a bonyolult időzítési elrendezést a tervezők azon törekvése magyarázza, hogy a bemeneti és kimeneti csatornákat az áteresztőképesség szempontjából hatékonyabb konfigurációval tervezzék.
Előfordul, hogy elrendezési okokból a vezérműtengely nem a forgattyúház üregében, a főtengely mellett található, hanem sokkal magasabban, közvetlenül a hengerfej alatt, miközben a lengőkarokhoz vezető rövid tolórudak megmaradnak. Ilyen megoldás például a YaAZ-204 / 206 család kétütemű dízelmotorja (Detroit Diesel 4-71 / 6-71), és a vezérműtengely-hajtás (valamint a vele szimmetrikusan elhelyezkedő kiegyenlítő tengely) ki bennük a lendkerék oldalán elhelyezett összetett fogaskerekes rendszeren keresztül. Ebben az esetben a vezérműtengely elrendezésének oka az volt, hogy ezek a motorok hajtókompresszorral voltak felszerelve, amelyet közvetlenül a blokk oldalfalára szereltek fel, és a hengereket a középső részükben található ablakokon keresztül öblítették ki (lásd alább). , így a hengerblokkban kialakított csatornák az áthaladó levegő számára egyszerűen nem hagytak helyet a vezérműtengelynek, a tolóknak és a rudaknak, ezért kellett feljebb helyezni őket.
Hasonló "félig felső" kialakítást alkalmanként a személygépkocsik és motorkerékpárok motorjainál is alkalmaznak, például a francia Renault Cléon-Alu (Moteur A) az 1960-as-80-as években egyetlen "félig felső" vezérműtengellyel a blokkban. , amelyek ferdén elhelyezkedő szelepeket hajtanak a fejben, vagy néhány BMW kéthengeres boxermotort, köztük a még mindig gyártott BMW R nineT -et , amelyeknek két lánchajtású vezérműtengelye nagyon közel van a fejekhez, de még mindig nagyon rövid tolórudak vannak. Ennek előnye a szelephajtás tömegének és ennek megfelelően a tehetetlenségének csökkentése a hagyományos OHV időzítéshez képest, ami lehetővé teszi az üzemi fordulatszám növelését, megközelítve a felső motorok jellemzőit, miközben egy vezérműtengelyt tart a belső motoron. soros motor. A vezérműtengely-hajtás azonban bonyolultabb és kevésbé megbízható.
Nagyon ritka esetekben előfordulhat, hogy a szelepek nem függőlegesen vagy enyhe dőlésszögben helyezkednek el a hengerfejben, hanem vízszintesen vagy majdnem vízszintesen. Ebben az esetben a blokkban található vezérműtengely (vezérműtengelyek) meghajtásához a karokat vagy a lengőkarokat közvetlenül, hajtórudak nélkül használják. Tehát soros Duesenberg Aero repülőgépmotorok hengerenként négy szeleppel, ugyanannak a cégnek néhány autómotorja (együtt Duesenberg Walking Beam Engines néven is ismert), valamint Lanchester motorok , amelyek jobbra két sorban elhelyezkedő szelepeket hajtanak meg, az égéstértől balra a hengerblokk oldalfalaira szerelt nagyon hosszú lengőkarokat alkalmaztak, amelyek alsó része közvetlenül érintkezett a vezérműtengely bütykeivel, felső része pedig a szelepeket működtette.
Néha úgy gondolják, hogy ezt a kialakítást először egy Cameron autómotoron használták 1906-ban. A V-alakú motoroknál a Vincenzo Lancia által tervezett első világháborús Lancia Tipo 4 és Tipo 5 repülőgépmotorokon a hengerfejekben vízszintesen vagy majdnem vízszintesen elhelyezett szelepekkel és a blokk összeomlásánál egy vezérműtengely magasan elhelyezett elrendezést alkalmazták. , valamint a V alakú 12 hengeres Lycoming BB motor [13] [14] [15] .
Az OHV típusú időzítés pozitív oldala a viszonylag egyszerű kialakítás és az általa biztosított szerkezeti megbízhatóság, különösen általában egyszerű és megbízható vezérműtengely-hajtást használnak a fogaskerekek, ami kiküszöböli az olyan meghibásodások lehetőségét, mint az időzítés meghibásodása. szíj vagy a lánc „ugrása” lánchajtású mechanizmusban (ritkábban rövid Morse lemezes fogazott láncot használnak, ami lehetővé teszi a hajtás teljes zajtalanságát, de rövid hossza miatt fennáll a nyújtása sokkal kisebb, mint a felső vezérműtengelynél; szíjhajtást csak kivételként használnak, például néhány japán dízelmotornál). Az időzítő alkatrészek működési terhelése is viszonylag alacsonynak bizonyul, ami nagy tartósságot és kenőanyag-igénytelenséget biztosít. A V alakú motorban ennek az időzítési sémának az a további előnye, hogy lehetővé válik mindkét fej szelepeinek meghajtása egyetlen vezérműtengelyről, amely a blokk összeomlásában található.
Sok OHV típusú vezérműmotor lényegesen kompaktabb, mint a felső motorok, mivel nincs vezérműtengelyük a blokkfej tetején, ami különösen fontos a billenőtengely nélküli motoroknál, amelyekben minden lengőkar külön támasztékon nyugszik. oszlop alakú félgömb alakú csapszegmens (gömbülés) , ami az amerikai motorokra jellemző; soros motoroknál ez különösen érvényes a magassági hézagra, a V-motoroknál pedig mind a magasságra, mind a teljes szélességre.
Az OHV időzítésű sportmotorok sikeresen működhetnek 9,5 ezres fordulatszámon ( NASCAR ), de akár 10 ... 12 ezres fordulatszámon is (NHRA Pro Stock), de ennek biztosítására speciális, nagyon költséges szerkezeti és technológiai megoldások (nagyon merev, mégis könnyű) , titán tolórudak, speciális vezérműtengelyek nagy nyakátmérővel, szeleprugók, lengőkarok stb.); például egy NHRA Pro Stock motor építési költsége körülbelül 100 000 dollár, ugyanakkor gyakorlatilag nincs közös alkatrésze az alapul vett soros motorral. Ezért ennek a rendszernek a motorjai általában viszonylag alacsony fordulatszámúak, ugyanakkor jó rugalmassággal és rugalmas nyomatékkarakterisztikával rendelkeznek. .
Ezenkívül egy ilyen séma megnehezíti hengerenként kettőnél több szelep használatát (az ilyen időzítésű motorok, amelyek hengerenként 4 szeleppel rendelkeznek, nagy méretűek és tömegűek, ami miatt kevéssé használhatóak az autókban, de teljesen elfogadhatóak teherautók és nehézgépek – példák erre a KamAZ, YaMZ, TMZ motorok, a ChME3 dízelmozdony és még sokan mások), és bonyolítja a hengerfej bemeneti és kimeneti nyílásainak kialakítását az áteresztőképesség és az áramlási ellenállás szempontjából rendkívül hatékony konfigurációval.
A Szovjetunióban a Volga GAZ-21 motor volt az első tömeggyártású felsőszelepes motor személygépkocsiban (a kisméretű NAMI-1 és ZIS-101 már az 1920-as és 30-as években is ilyen időzítéssel rendelkezett). A szovjet autók közül a Volga összes tömegporlasztós modellje, az M-407, M-408 és M-2138 család Moskvich családja, valamint a V8 -as konfigurációjú karburátoros teherautók és autóbuszok (ZIL, GAZ) rendelkeztek ilyenekkel. gázelosztó mechanizmus. Jelenleg Oroszországban gyártják az UMZ-4216 család soros négyhengeres motorjait és a ZMZ-511 család V8-as motorjait, amelyek szelepszár-hajtással és befecskendező energiarendszerrel rendelkeznek, ami lehetővé tette számukra, hogy illeszkedjenek az Euro-5 környezetbe. alapértelmezett. Ezenkívül szinte minden, a Szovjetunióban tömegesen gyártott nagy sebességű dízelmotor, különösen a YaAZ-204 / 206, a YaMZ-236 / 238, a KamAZ-740 és így tovább, szelepszár-hajtással rendelkezett, és így tovább be (kivéve a V-2 család dízelmotorjait ).
A személygépkocsi-gyártás világgyakorlatában az 1910-es – 1920-as évektől széles körben alkalmazzák az ilyen motorokat, azonban a nagy oktánszámú üzemanyagok megjelenéséig, a 40-es évek végén - az 1950-es évek első feléig nem tudtak döntő fölényt elérni. az alsó szelepekhez képest, mivel az összehasonlítható teljesítmény mellett az utóbbiak előnyt jelentenek a tervezés egyszerűsége és az alacsony előállítási költség tekintetében. Tehát az USA-ban a Ford és a Chrysler csak alsó szelepes motorokat használt a háború előtti modelljeiken, a GM felső- és alsószelepes motorokat egyaránt, és ezek teljesítménye és egyéb jellemzői tekintetében meglehetősen összehasonlíthatóak voltak. A háború előtti Németországban elterjedtebbek voltak a felsőszelepes motorok, de ezzel együtt folytatódott az alsószelepesek tömeggyártása.
A felső szelepes motorok elterjedése az Oldsmobile Rocket V8-as motor 1949-es bevezetésével kezdődött, amelynek kompressziós arányát magas oktánszámú üzemanyagokhoz tervezték, ami „lóerő-versenyt” váltott ki az amerikai autóiparban, amely csak az 1970-es évek elején csillapodott el. Európában a szelepszárral működtetett motorok nem tartottak sokáig, sőt átmeneti lehetőséggé váltak az alsó szelepesről a felső szelepesre - az 1960-as évek végére ezt a sémát ott elavultnak tekintették, és ritkán használták új motorokon. autómodellek. Az Egyesült Államokban azonban, ahol egészen a közelmúltig népszerűek voltak a viszonylag alacsony fordulatszámú, nagy lökettérfogatú motorok, amelyekhez a rúdszelep-működtetés igencsak megfelelő, az OHV típusú gázelosztó mechanizmust az 1980-as, sőt az 1990-es évekig igen széles körben alkalmazták, és továbbra is megtalálható a jelenleg a modern személyszállító motorokban – például a Chrysler 5.7 L Hemi ( Dodge Ram , Dodge Charger R/T , Jeep Grand Cherokee , Chrysler 300C ), amelyet 2003 óta gyártanak, a dinamikusan változó hengerűrtartalmú és dinamikusan változó szelepidőzítés.
Néha az ilyen motorokat olcsó modern európai autókon is használták olcsóságuk és kompaktságuk miatt. Például az első generációs Ford Ka (1996–2002) az 1950-es évek végének Kent négyhengeres OHV vezérműmotorjának befecskendezett változatát használta, amely a mai mércével mérve nagyon kompakt volt ahhoz, hogy a motor a Ka kis motorterébe illeszkedjen.
Teherautók és nehézgépek motorjaiban, amelyeknél nem jelent hátrányt a kisebb üzemi fordulatszám és az időzítés tehetetlensége, a megbízhatóság és a tartósság a legfontosabb, az OHV típus időzítése még mindig nagyon elterjedt. Az OHV-séma népszerű a fűnyírók , benzines erőművek és a mögöttes traktorok alacsony fordulatszámú négyütemű motorjainál is . A modern traktormotorok is rendelkeznek ezzel a rendszerrel.
Az ilyen kialakítású motorok másik alkalmazási területe a klasszikus amerikai motorkerékpárok, elsősorban a Harley-Davidson és az indiai , valamint néhány, ezeket utánzó japán gyártó motorkerékpárjai, mint például a Yamaha (Star márkanév alatt) és a Kawasaki Heavy Industries . Az ilyen motorok megbízhatósága és rugalmassága, valamint a többi időzítési elrendezéshez képest megnövekedett rezgés- és zajterhelés már régóta a klasszikus amerikai stílusú motorkerékpárok jellemzőivé vált. .
Felső vezérműtengelyes (OHC) motorok SOHCMotor egy felső vezérműtengellyel és a fejben lévő szelepekkel ( Overhead Camshaft vagy SOHC - Single Overhead Camshaft ). Az egyik elsőt 1910-ben a brit Maudslay cég használta a 32 LE-s modellen.
Billenőszelep hajtás
Szelep meghajtás karokkal (hinták)
Szelephajtás tolókkal
Vegyes szelephajtás - toló és billenőkar
A szelephajtás konkrét konfigurációjától függően a szelephajtású motorokat billenőkarokkal, karokkal (hintőkarokkal) vagy hengeres tolókarokkal különböztetjük meg.
A billenőszelep-működtetésű felső motorokban a szelepek működtetésére himbakarokat használnak - kétkarú karok, amelyek egyik vége (általában rövidebb) érintkezik az alatta található vezérműtengely bütykével, a második pedig (hosszabb) érintkezik a szelepszárral. A legtöbb esetben a lengőkarok egy közös tengelyen helyezkednek el, ami megkönnyíti a gázelosztó mechanizmus össze- és szétszerelését. Ezt a szelepműködtetést általában olyan félgömb alakú vagy sátorkamrás motoroknál használják, amelyeknél két V-soros szelepre van szükség, és ahol más típusú szelepműködtetéshez vagy nagyon hosszú karokra vagy két vezérműtengelyre lenne szükség, minden szelepsoronként egyet, ami általában kevésbé előnyös. . Bár elvileg semmi sem akadályozza meg a szelephajtás használatát lengőkarokkal és egysoros szelepelrendezéssel. Ezenkívül a vezérműtengelynek a lengőkarok alatti elhelyezkedése miatt a blokkfej viszonylag kompakt magasságú (de nagy szélessége). Példák a billenőszelepes felső motorokra a Moskvich-412 (félgömb alakú égéskamra), a BMW (félgömb alakú) és a Honda (sátor) egyes motorjai, a 8 szelepes Renault Logan motor (sátor).
A karok (hinták) szelephajtású felső motorjaiban az egykarú karokat (kar tolókarok) a vezérműtengely bütykök és a szelepek közötti átviteli kapcsolatként használják, közös tengelyen vagy egyedi támasztóoszlopokon (ütközőkön) egy gömb alakú munkafelületű csavar, amelyre a kart egy speciális hajtűrugó ereje nyomja. A vezérműtengely a karok felett helyezkedik el, és nagyjából középen nyomja őket. Ez a séma viszonylag egyszerűen kivitelezhető és olcsó, azonban megnövekedett zajszinttel rendelkezik, valamint a vezérműtengely bütyök és a kar érintkezési felülete nagy terhelésnek van kitéve, ami a kenőolaj nagy extrém nyomási jellemzőit igényli. Ezenkívül a vezérműtengely karok feletti elhelyezkedése miatt a hengerfej nehézkes magasságú (a szélesség az adott elrendezéstől függ, de általában nagyobb, mint amikor a szelepeket hengeres tolókkal hajtják meg). Ez az időzítés jellemző a Zhiguli VAZ-2101 ... 2107 és a Niva VAZ-2121 motorokra, valamint számos más motorra, amelyeket főként az 1960-as és 70-es években fejlesztettek ki.
A hengeres szelepemelőkkel felszerelt felső motoroknál a vezérműtengely közvetlenül a szelepszárak felett helyezkedik el, és rövid hengeres szelepemelőkön keresztül hajtja meg azokat. A meghajtás nagyon egyszerű és minimális tehetetlenséggel bír, ami a nagy sebességű motoroknál előnyös, a hengerfej pedig minden irányban meglehetősen kompakt. A szelephézag beállítása a szelephajtás ilyen kialakításával azonban jelentős nehézségeket okoz a tológépekhez való nehéz hozzáférés miatt, ezért az ilyen időzítésű modern motoroknál általában szelephézag hidraulikus kompenzátorok vannak beépítve a tolókba. A fenti előnyök (egyszerűség, kompaktság, minimális tehetetlenség) miatt jelenleg ez a szelephajtás a legelterjedtebb a személygépkocsi-motoroknál (SOHC és DOHC egyaránt).
Egyszerre többféle szelephajtás használható ugyanazon a motoron - például a Triumph Dolomite Sprint motorban hengerenként négy szeleppel a szívószelepeket tolókon, a kipufogószelepeket pedig billenőkön keresztül hajtották meg, ráadásul ugyanabból. bütyök egyetlen vezérműtengelyen.
A legtöbb esetben az OHC-séma olyan motorokhoz kapcsolódik, amelyek hengerenként két szeleppel rendelkeznek, de egyes motorok hengerenként három vagy akár négy szelepet is használhatnak, amelyet egyetlen felső vezérműtengely hajt meg. Például egy V-alakú nyolchengeres Mercedes-Benz M113 motoron minden hengerfejbe egy-egy vezérműtengelyt szereltek be, amelyek bütykeiből két szívószelepet és egy nagy kipufogószelepet hajtottak meg himbakarokkal (három bütyök minden hengerhez ). Néha Y-alakú lengőkarokat használnak, amelyek lehetővé teszik, hogy egy vezérműtengely-bütykből egyszerre két szelepet hajtsanak meg (Subaru EJ25). Jelenleg az ilyen motorokat szinte teljesen felváltják a DOHC időzítő motorok.
Az OHC-séma a hatvanas-nyolcvanas évek második felében volt a leggyakoribb. Korunkban számos ilyen rendszerű motort is gyártanak, főleg olcsó autókhoz (mondjuk számos Renault Logan motorhoz ).
DOHCMotor két vezérműtengellyel a hengerfejben (Double Overhead Camshaft). Ennek a mechanizmusnak két komolyan eltérő változata van, amelyek a szelepek számában különböznek egymástól.
2OHC/DOHC hengerenként két szeleppelEz a séma a szokásos OHC bonyolult változata. A hengerfejben két vezérműtengely található, amelyek közül az egyik a szívószelepeket hajtja meg, a második a kipufogót, míg minden hengernek egy szívó- és egy kipufogószelepe van. Ezt a sémát az 1960-as és 1970-es években használták olyan autók nagy potenciálú motorjain, mint a Fiat 125 , Jaguar , Alfa Romeo , valamint a Moskvich-412 R, Moskvich-G5 versenyautók kísérleti motorjain és a szintén könnyű személygépkocsikban. kereskedelmi, Ford konszern az európai piacra, 1994-ig.
A séma lehetővé teszi a főtengely fordulatszámának jelentős növelését a szelephajtás tehetetlenségének csökkentésével, ezért növeli a motorból vett teljesítményt. Például a Moskvich-412 motor sportmódosításának teljesítménye két 1,6 literes vezérműtengellyel 100-130 liter volt. Val vel.
DOHC hengerenként három vagy több szeleppelKét vezérműtengely, amelyek mindegyike saját szelepsorozatot hajt meg. Általában az egyik vezérműtengely két szívószelepet nyom, a másik egy vagy két kipufogószelepet. Jelenleg jellemzően hengerenként négy szelepet alkalmaznak, vagyis az OHC séma kétsoros változatát, kétszer annyi vezérműtengellyel és szeleppel, de más, hengerenként összesen három-hat szelepes változat is megvalósítható. Szelephajtás általában hengeres tolókkal, mint a legkompaktabb. A legtöbb esetben sátoros égésteret használnak, bár létezik egy félgömb alakú égésteres változat is, amelyben mind a négy szelep ferdén, különböző síkban van beépítve - ez nagymértékben bonyolítja a szelephajtás kialakítását, így ez a kialakítás nem elosztást kapott.
Ez az időzítési séma lehetővé teszi a motor fajlagos teljesítményének jelentős növelését a henger jobb feltöltése miatt, különösen nagy fordulatszámon. Több kis bemeneti szelep használata egy nagy helyett lehetővé teszi nemcsak a teljes áramlási terület növelését, hanem a szelepmechanizmus hajtásában fellépő dinamikus terhelések csökkentését is, az egyes szelepek tömegének és löketének csökkenése miatt. , és ezért csökkenti az időzítő alkatrészek tehetetlenségét és növeli a motor működési sebességét. A kimenetnél két kis szelep használata egy nagy helyett lehetővé teszi a hőmérséklet csökkentését a hőleadás javításával a szeleptárcsa kis átmérőjével [5] .
A henger gyors tisztítása miatt azonban egy ilyen motor érzékenyebb a szelep átfedési fázisának időtartamára (amikor a szívó- és kipufogószelepek egyidejűleg nyitva vannak) - nagy fordulatszámon a fázis időtartama hosszabb lehet a hengerek jobb tisztítása érdekében, de alacsony fordulatszámon ez az éghető keverék töltésének elvesztéséhez és a munka hatékonyságának csökkenéséhez vezet. Más szóval, egy ilyen időzítésű motornak általában gyenge a tapadása „alul”, és nagy sebességet kell fenntartani az intenzív gyorsításhoz. A probléma radikális megoldása a változtatható szelepidőzítés (lásd alább).
Önmagában ez az időzítési séma legalább az 1920-as évek óta ismert, de sokáig csak repülőgép-hajtóműveknél és sportversenyautók motorjainál használták, mint például a Duesenberg Model J. Továbbá hengerenként négy szelepes időzítés, ill. két felső vezérműtengelyt néhány tankmotorral szereltek fel, különösen - a híres V-2 tankdízel (T-34, KV, IS) és az amerikai benzines V8 Ford GAA ("Sherman" M4A3), mindkettőt eredetileg úgy fejlesztették ki. repülőgép-hajtóművek. A tömegautóiparban ez az elrendezés csak az 1980-as években vált keresletté, amikor a hagyományos, egy felső vezérműtengelyes időzítési séma lehetőségei teljesítmény szempontjából a tervezők minden trükkje ellenére a kimerüléshez közeliek voltak.
A legtöbb jelenleg gyártott személygépkocsiban két felső vezérműtengelyes és hengerenként négy szelepes motort használnak, különösen a ZMZ-406 , ZMZ-405 és ZMZ-409 motorcsaládban , amelyeket Gazelle (korábban) és UAZ járművekre szereltek fel ( 2008-ig a Volga is), vagy a VAZ-2112 motorok és a modern VAZ modellekre telepített módosításai.
Érdemes megjegyezni, hogy vannak hengerenként négy szelepes motorok, amelyek nem tartoznak a DOHC rendszerbe, például Cummins dízelmotorok hengerenként négy szeleppel (a GAZ csoport autóira telepítve), amelyekben az összes szelepet egyetlen szelepről hajtják meg. vezérműtengely keresztfejekkel ellátott lengőkarokon keresztül . Hasonlóképpen voltak két vezérműtengelyes motorok, de hengerenként csak két szelepes.
Vezérműtengely hajtásAz időzítő meghajtók típus szerint a következőkre oszthatók:
Az SOHC vagy DOHC séma szerint készült motorok vezérműtengelyeit fogazott szíj vagy lánc hajtja, és a hajtás konstruktív megvalósítása ezekkel a gázelosztási sémákkal jelentősen megnehezíti a vezérműtengely (tengelyek) felső elhelyezkedése miatt. jelentős távolságra van a főtengelytől, ami a köztük lévő átviteli kapcsolatok nagy hosszát okozza.
Az 1980-as évek óta a személygépkocsiknál a fogasszíjjal történő vezérműtengely-hajtás vált a legelterjedtebbé. A fogasszíj az olajjal mosott térfogaton kívül van, útközben a szíj hajtja a vízpumpát. A fogak célja, hogy jó tapadást biztosítsanak és megakadályozzák a csúszást. Számuk szigorúan meghatározott, mivel a főtengely és a vezérműtengelyek szinkronizálása attól függ.
A fogazott szíjhajtás előnyei az alacsony költség, a zajtalanság, a szíj nyúlási hajlamának szinte teljes hiánya, mindkét vezérműtengely egy szíjról való meghajtásának képessége (a DOHC sémában) és a nagyszámú segédegység (hűtés) rendszer szivattyú, generátor, és a modern motorokon gyakran olajszivattyú, dízel befecskendező szivattyú stb.) nagy rugalmassága miatt.
Hátrányok - a legtöbb gyártott motorban a szíjszakadás miatt a szeleplemezek a dugattyúkhoz ütköznek. Ennek elkerülése érdekében ajánlott szigorúan betartani a fogasszíj cseréjének meghatározott gyakoriságát. Az erőforrás általában 50 és 150 ezer km között mozog. De nem szabad elfelejteni, hogy a gumi idővel öregszik, és alacsony éves futásteljesítmény esetén előfordulhat, hogy a szíj cseréjére a gyártó által előírtnál korábban is szükség lehet. Emlékeztetni kell arra is, hogy a feszítőgörgők meghibásodása szíjtöréshez is vezethet, így ha a motor „be van dugva” (vagyis a vezérműszíj elszakadása vagy megcsúszása a szeleplemezek ütközéséhez, ill. dugattyúk), akkor a vezérműszíj-mechanizmust időről időre ellenőrizni kell. A vízszivattyú beszorulása is általában szíjtöréshez vezet annak minden következményével (a szíjhajtású VAZ motorok tipikus problémája) [5] .
A modern motorokban, amelyekben az ékszíjak minőségi szintetikus anyagokból készülnek üvegszálas vagy drótszálas zsinórral, a hajtószíj törése a meghatározott élettartam alatt ritka előfordulás, amelyet általában külső tényezők okoznak - például olaj kerül a szíjra. , ami annak károsodásához vezet, idegen tárgyak bejutása a hajtásba (jég, tönkrement motoralkatrészek alkatrészei, javítás közbeni rongyok stb.), a feszítőgörgők meghibásodása vagy rossz megmunkálása (ferdeség, beszorulás), a hűtőrendszer szivattyú csapágyainak beszorulása , stb. Ezenkívül a vezérműszíj törése vagy a fogak egy részének levágása különösen gyakran fordul elő a motor télen, fagyos időben történő indításakor (a vezérműtengely forgási erejének növekedése miatt), vagy az autó hosszú üresjárata után.
A vezérműlánc-hajtás a személygépkocsik felső árszegmensében elterjedt, SUV-k és teherautók motorjaiban használatos, amelyek követelményei a megbízhatóság és a túlélés fokozott szintjét jelentik. A lánc általában kettős (kétsoros), ritkábban egysoros vagy többsoros, alacsony zajszintű görgős vagy perselyhengeres („ Gall lánc ”) vagy zajtalan lamellás fogaskerék („ Morse lánc ”), a motor térfogata, olajjal lemosva. Két vezérműtengelyes motorokon, valamint V-alakú, több láncos vezérműhajtások használhatók. Hogy a lánc ne oszcilláljon és ne ugráljon a csillagok fogai között, a vezérműlánc hajtás láncfeszítőkkel és lengéscsillapítókkal van felszerelve. A láncfeszítők vagy forgó görgő, vagy műanyag "cipő" formájában készülnek. A láncfeszesség szabályozása lehet félautomata vagy automatikus. A félautomata szabályozású motorokban a beállítást vagy egy reteszelőcsavar vagy egy patronos bilincs ("Zhiguli") végzi. A megfelelő beállítás után a feszítőrugó biztosítja a lánc megfelelő feszességét. A modern motorokon általában a láncfeszesség automatikus vezérlését használják, amelyet egy hidraulikus feszítő hajt végre. A lánc elülső szakaszaira súrlódásgátló műanyag lengéscsillapítók vannak felszerelve [5] .
A vezérműlánc hajtás előnyei: nincs veszélye a hirtelen szakadásnak - a kopott lánc kopogni kezd, különösen hideg motornál, figyelmeztetve a tulajdonost, hogy cserélje ki; hosszabb erőforrás - 2-3-szor több, mint egy fogasszíj, és valójában összehasonlítható a motor egészének erőforrásával. Hátrányok - magas költségek, valamivel magasabb zaj- és rezgésszint. A láncfeszítő („cipő”) jobban elhasználódik, mint az ékszíj futókerekei, és rendszeres cserét igényel, maga a láncfeszítő kialakítása pedig bonyolultabb, és nagy terhelésnek kell ellenállnia. Egy erősen kopott lánc megnyúlhat (még egy nagyon kicsi, néhány mikronnal is, az egyes láncszemek összességében a lánc egészének jelentős megnyúlásához vezet), és egy ponton átugorhat a lánckerék egy vagy több fogán - ez nem vezet katasztrofális következményekhez a motorra nézve, de eltolódást okoz a szelep időzítésében, és ennek megfelelően működésének jelentős megzavarását okozza, amit a javítások során nem mindig azonnal helyesen diagnosztizálnak a tünetek más meghibásodásokkal való hasonlósága miatt.
Érdemes megjegyezni, hogy az utóbbi időben különösen a nyugat-európai motoroknál terjedt el az „olcsóbb” egysoros lamellás fogazott lánccal ellátott vezérműhajtás. Az ilyen láncnak nincs előnye az övvel szemben az erőforrások tekintetében, és a klasszikus kétsoros lánchoz képest hajlamosabb a nyúlásra és törésre.
Egyes motorok vezérműtengely-hajtást használtak, közbenső tengellyel, kúpfogaskerekekkel a végén, ilyenek például az amerikai Crosley cég motorjai, a V-2 tankdízel (utóbbi fejenként két vezérműtengely, hengerenként négy szelep).
Dezmodromikus gázelosztó mechanizmusKét vezérműtengelyt használ (vagy egyet, de összetett bütykökkel): az egyik lefelé, a másik felfelé mozgatja a szelepeket. A szeleprugók hiányoznak.
A dezmodromikus szelepvezérlésű motorok olyan sebességgel működhetnek, amely a hagyományos rugós szelepsorok számára nem elérhető, és bizonyos főtengely-fordulatszámoknál a szeleprugó reakciósebessége nem lesz elegendő ahhoz, hogy a szelepeket elterelje a dugattyúcsapás alól, mielőtt az elérné felső holtpont (a szelepek "lógása"), ami a motor meghibásodásához vezet.
A dezmodromikus mechanizmus sok precíziós alkatrészt tartalmaz, nagyon munkaigényes és költséges a gyártása, és a legjobb minőségű motorolajat igényli. Ezt a mechanizmust számos versenyautónál használták, például a Mercedes-Benz W196- on [16] , az OSCA Barchettán és a Mercedes-Benz 300 SLR- en , most pedig a Ducati motorkerékpárokon [17] [18] .
A dezmodromikus mechanizmus alternatívájaként a szelepeket pneumatikus tolókkal zárják [19] .
A nagy lökettérfogatú, kétütemű dízelmotorok szeleprés-öblítéssel általában csak kipufogószelepekkel rendelkeznek, amelyek általában hasonlóak a benzinmotorok kipufogószelepeihez, és a hengerfalakban található, lefelé irányuló dugattyúval nyitható szívónyílások. sűrített levegő az átöblítés során. A legtöbb esetben OHV típusú időzítő hajtást használnak, ami alapvetően nem különbözik a benzinmotorostól.
Azokat a mechanizmusokat, amelyek lehetővé teszik a kipufogószelepek nyitásának időtartamának és magasságának megváltoztatását közvetlenül a motor működése közben, már a 20. század elején használták - például a gyártás első éveinek Gnome-Monosoupape repülőgép-hajtóművénél ( 1913 óta) egy ilyen mechanizmus segítségével hajtották végre a sebességszabályozást. A tisztán mechanikus rendszereket azonban a szelep időzítésének megváltoztatására nem alkalmazták széles körben - a nem kellően pontos folyamatszabályozás ahhoz a tényhez vezetett, hogy egyes üzemmódokban a szelepek túlmelegedtek, ami kiégéshez vezetett. Az érdeklődés irántuk csak a motorok hatékonyságára és környezetbarátságára vonatkozó követelmények éles szigorítása, valamint a vezérlő mikroelektronika fejlesztése után merült fel, amely lehetővé tette ennek az ötletnek a teljes megvalósítását.
Jelenleg a legtöbb világszínvonalú autógyártó egyes motorjainál változtatható szelepvezérlésű rendszert kínál, amely a forgási sebességhez és a motorterheléshez igazítja a szelepnyitási paramétereket, ezáltal hatékonyabb motorteljesítmény-felhasználást ér el, csökkenti az üzemanyag-fogyasztást, és a kipufogógáz-szennyezés csökkentése. Különösen a Honda ( VTEC ), a Toyota ( VVT-i ), a Mitsubishi ( MIVEC ), a Nissan (VVL), a BMW ( VANOS ), a Ford (Ti-VCT), a Subaru (AVCS) változatai vannak ilyen fejlesztési rendszernek . és mások.
Ahelyett, hogy mechanikusan működtetnék a szelepeket közvetlenül a vezérműtengely-szárnyakból, ezek a kialakítások elektromos ( mágneses vagy mágneses ), hidraulikus vagy pneumatikus szelepműködtetést alkalmaznak. Ez jelentős előnyökkel kecsegtet a hengerek töltési arányának növelésének, a gázcsere-veszteségek csökkentésének a Miller-ciklus használatával, a munkakeverék töltetének adiabatikus kiterjesztésével, ami csökkenti a hőmérsékletet és ennek megfelelően. , nitrogén-oxid kibocsátás, valamint a rendellenes égési folyamatok (kopogás stb.) megakadályozása. P.). Ennek az elvnek a megvalósítása azonban óriási nehézségekbe ütközik [5] .
Az 1950-es évek óta számos országban kísérleti tervezési munkákat végeztek a dugattyús belső égésű motorok szelepeinek elektromágneses meghajtással való felszerelésére, különösen a Szovjetunióban, Vladimir Mitrofanovics Arkhangelsky MADI professzor irányítása alatt. Az elektromágneses szelephajtás legegyszerűbb változata azonban, amelyben az elektromágneses tér hatására kinyitották, és hagyományos szeleprugóval zárták, hamarosan számos kritikus hiányosságra derült fény. Különösen a szelep tömege az elektromágneshez való vonzódását biztosító lemezzel együtt sokkal nagyobbnak bizonyult, mint a hagyományos időzítésnél, ami a hajtómechanizmus nagyobb tehetetlenségéhez vezetett, és kényszerítette a szelep merevségét. a rugó jelentősen megnőtt, és ez a szelep erős ütközéshez vezetett az ülésen záráskor és annak gyors meghibásodásához. Ezenkívül a 20. század közepén az elektrotechnika állapota még nem tette lehetővé olyan elektronikus vezérlőegység létrehozását, amely lehetővé teszi a szelepek zárásának és nyitásának vezérlését, valamint az elektromechanikus időzítést, amelyet különösen a Az Arhangelszk vezérműtengely-bütykökkel és kapcsolórelékkel meghajtott érintkezői számos hiányosságtól szenvedtek, különösen - a reléérintkezők állandó égése és meghibásodása, az elektromágnesek működéséhez szükséges nagy áramok átkapcsolása.
Ezért a kutatók egy olyan változatra váltottak, amelyben a szelep nyitását és zárását is elektromágnesek segítségével, rugók részvétele nélkül hajtották végre. Különösen az 1970-es években dolgoztak egy hasonló rendszeren a Togliatti Állami Egyetemen V. V. Ivashin professzor irányítása alatt. A vezérműtengelyt teljesen eltávolították a tervezésből, és a szelephajtás működtetéséhez szükséges áramerősség egy nagyságrenddel csökkent az Arkhangelsky-konstrukcióhoz képest.
Az 1980-as években a NAMI -nál A. N. Terekhin, a műszaki tudományok kandidátusa vezetésével kifejlesztették a Moskvich-412 autómotor elektromágneses szelephajtású változatát, amely egy üzemidőzítési modell szakaszába került, amelyben kétoldalú elektromágnesek mind a nyolc szelepen használták. A finanszírozás 1990-es évekbeli leállása a munka leállásához vezetett.
2002-ben a BMW megkezdte egy 16 szelepes, elektromágneses szelepműködtetésű motor teljes körű tesztelését. Hasonló munkát sok más gyártó is végez.
A nagy sebességű autómotorok esetében azonban ez a technológia még nem hagyta el a fejlesztési szakaszt. Az MAN (ME sorozat) és a Wartsila (RT-flex sorozat) cégek tömegesen gyártanak alacsony fordulatszámú álló és tengeri dízelmotorokat vezérműtengely nélkül.
Ezt a konstrukciót először Charles Knight (Charles Yale Knight) amerikai mérnök fejlesztette ki , vezetéknevéről gyakran „Knight rendszernek” nevezték , bár Knight csak egy típusú hüvelyes gázelosztást fejlesztett ki – két csúszóhüvellyel az egyik belsejében. a másikat és ellentétes irányba haladva. Ebben a kialakításban a hengerbélés a henger tengelye mentén mozgatható alkatrész formájában készül, amelyet egy vezérműtengely hajt meg egy pár spirális fogaskeréken keresztül. Ez a hajtás biztosítja a hüvely fel és le mozgását, a dugattyú mozgásával szinkronban. Ugyanakkor a hüvely falaiban lévő ablakok egy bizonyos pillanatban szemben állnak a hengerfalban lévő reciprok ablakokkal, majd rajtuk keresztül beengedik a munkakeveréket, és kiengedik a kipufogógázokat.
A hüvelyes gázelosztás fő előnye a motor teljes zajtalansága, mivel működése során nincsenek egymásnak ütköző alkatrészek. Ezen túlmenően nagy tartósság, igénytelen karbantartás és a hengerek jó benzin-levegő keverékkel való feltöltése jellemzi a bélésekben lévő ablakok nagy mérete és a szelepcsatornákhoz képest kisebb ellenállása miatt - különösen az alsók tekintetében. szelepes motorok.
Ugyanakkor a hüvelyes gázelosztó motor bonyolult kialakítású, alacsony technológiájú és költséges a gyártása. Ezen kívül a csúszóhüvelyes rendszer kiküszöbölhetetlen hátránya volt a nagy olajfelhasználás a hulladék miatt - gyakorlatilag lehetetlen volt biztosítani a henger-hüvely súrlódási pár megbízható tömítését, így az olaj jelentős mennyiségben behatolt a hengerbe, ahol megégett. ki a munkakeverékkel együtt.
Főleg drága személygépkocsikon használták - mindenekelőtt meg kell jegyezni a francia Panhard et Levassor cég SS-modelljeinek egész sorát ( San-Soupape , francia "szelepek nélkül" ), valamint a Knight motorral szerelt Avions Voisin autókat. valamint olyan modellek, mint a Willys -Knight és a Mercedes-Knight. A Knight motorral felszerelt járművek teljes listája olyan márkákat és modelleket tartalmaz, mint például:
A hüvelyes gázelosztást repülőgép-hajtóműveknél is alkalmazták, különösen a harmincas években kifejlesztett brit repülőgép-hajtóműveknél, mint például a Bristol Perseus , a Bristol Hercules . Hasonló kialakításokat széles körben alkalmaztak gőzgépeken.
A brit repülőgépmotorokon nem a Knight rendszert alkalmazták, hanem a McCallum rendszert, amelyben a hüvelyek (hengerenként egy) nem csúsztak végig a hengeren, hanem ahhoz képest forogtak, ami könnyebben megvalósítható volt. Volt néhány olyan motor is, amelynek ablakai nem a henger oldalán, hanem magában a blokkfejben voltak, vagyis közelebb álltak a hagyományos szelepes rendszerhez.
Ennek a rendszernek az előnyei különösen szembetűnőek voltak a 20. század első felének alsó szelepes autómotorjaihoz képest, a szelephézagú hidraulikus kompenzátorok megjelenése és a hagyományos típusú felsőszelep-időzítés tömegeloszlása után gyakorlatilag eltűntek. Ennek ellenére a későbbiekben, egészen korunkig, számos kutató fejezte ki véleményét, hogy a jövő motorjaiban vissza lehet térni a Knight rendszerhez vagy más típusú hüvelyes gázelosztáshoz.
