ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Десмодромный механизм газораспределения

На чтение 5 мин. Просмотров 493

Десмодромный газораспределительный механизм относится к одному из типов механизмов газораспределения, который обеспечивает руководство поднятия и опускания клапанов, а балгодаря этому появляется возможность достижения своевременного открывания и закрывания клапанов на каждом обороте коленвала автомобильного двигателя.

Десмодромный газораспределительный механизм был разработан относительно недавно, а именно в начале применения блоков электронного руководства и бортовых компьютеров в строение двигателей. Благодаря системе электронно-магнитных клапанов, которая обеспечивает перемену режимов функционирования по отношению к командам микропроцессора, предоставляется возможность снятия мощности с двигателя на минимальном уровне топливных затрат. Десмодромным приводом клапанов называется газораспределительный механизм, в процессе которого открываются и закрываются клапаны при помощи распредвалика.

Представленный механизм довольно распространен в мотоциклах от компании “Ducati”.

Десмодромный механизм газораспределения

В данной статье размещены ответы на такие довольно распространенные вопросы:

  1. Что собой представляет десмодромный газораспределительный механизм?
  2. Устройство ГРМ Desmodromic;
  3. Назначение десмодромного газораспределительного механизма;
  4. В чем заключается принцип действия ГРМ Desmodromic?
  5. Часто встречаемые неисправности десмодромного механизма газораспределения и методы их решения.

Основная информация о ГРМ Desmodromic

Десмодромный газораспределительный механизм относится к одному из типов механизмов газораспределения, который обеспечивает руководство поднятия и опускания клапанов, а благодаря этому появляется возможность достижения своевременного открывания и закрывания клапанов на каждом обороте коленвала автомобильного двигателя. Механизм десмодромного газораспределения также называется как Desmodromic, что дословно переводится как руководящее передвижение.

На сегодняшний момент десмодромный механизм применяется на гоночных мотоциклах, которые производятся фирмой Ducati.

Двигатель с десмодромным механизмом газораспределения

Для начала необходимо обсудить устройство газораспределительного механизма. Механизм газораспределения имеет такие основные элементы:

  • Распредвалик;
  • Привод;
  • Клапан;
  • Уплотнение клапана;
  • Направляющую клапана;
  • Толкатели;
  • Открывающее коромысло;
  • Закрывающее коромысло;
  • Втулку или как ее еще называют цангу;
  • Открывающую шайбу;
  • Закрывающую шайбу;
  • Зажим;
  • Пружинку;
  • Кулак распредвалика;
  • Штанги.

Механизм привода распредвалика образовывает обороты со стабильной угловой скорость, составляющей 1,5 угловой скорости коленчатого валика.

Руководящее передвижение клапанов десмодромного механизма газораспределения производится при помощи специального привода, включающего такие элементы:

  • Распредвалик, который имеет специальную форму и оснащен кулаками;
  • Пара коромысел, главная функция которых заключается в обеспечении закрывания и открывания всех клапанов;
  • Соединяющие элементы, называемые шайбами коромысла с клапанов.

Механизм десмодромного газораспределения

Использование механизма десмодронного газораспределения дает возможность предотвращения, так называемого зависания клапанов, которое возникает из-за высокого уровня частоты вращения коленвала автомобильного двигателя, резонанса пружин и инерции клапанов. Процесс зависания клапанов в большинстве случаев приводит к множеству проблем, таких как:

  1. Перегревание клапанов, вследствие чего происходит их разрушение и коробление.
  2. Столкновение клапана и поршня, вследствие чего происходит их разрушение.
  3. Воздушно-топливная смесь загорается преждевременно, вследствие чего уменьшается давление продуктов горения, снижается мощность автомобильного двигателя и увеличивается количество вредоносных выбросов продуктов горения.

Представленную проблему на представленном механизме газораспределения можно решить такими методами:

  1. Используйте несколько пружинок, которые помогут предотвратить колебания резонанса;
  2. Используйте новые материалы и сплавы для изготовления пружинок и клапанов, которые снижают вес;
  3. Используйте пневматический привод клапанов.

Десмодромный механизм имеет целый перечень недостатков и вот несколько из них:

  1. Сильный шум;
  2. Дороговизна деталей, а следственно и всей конструкции;
  3. Громоздкая конструкция, поэтому ее используют только на мотоциклах;
  4. Сложное техническое обслуживание.

В момент набирания девяти тысяч оборотов за минуту пружинки обычного ГРМ не смогут создавать необходимую скорость срабатывания, потому как это может привести к поломке автомобильного двигателя. Представленный механизм не имеет ограничения максимального количества оборотов за минуту, потому как скорость срабатывания системы зависит от скорости вращения коленчатых валиков.

Часто встречаемые неисправности механизма газораспределения Desmodromic

Основная проблема во время создания представленного механизма заключается в обеспечении компенсации зазоров, которые образовываются в процессе износа, а это ограничивает их использование на автомобилях массового производства. Поэтому давайте рассмотрим процесс регулировки теплового зазора. В приводном механизме клапана обязательно должен сохраняться тепловой зазор. Во время достижения максимального уровня мощности температура во впускном клапане находится в пределе от 750⁰С до 850⁰С, но одновременно с этим температура элементов основы цилиндров автомобильного двигателя с охлаждающей жидкостью находится в пределах от 100⁰С до 200⁰С.

Клапанный стержень удлиняется намного больше, нежели другие элементы основы цилиндров, а одновременно с этим тепловой зазор уменьшается. В случае перегревания клапана, например, по причине позднего зажигания, износе фаски клапана и седла или же неправильного проведения регулирования теплового зазора нарушается прижатие и герметичность прижатия клапана к седлу, происходит прогорание клапана.

Величина теплового зазора и профиль кулака для предотвращения стука выбирается так, что момент толкательного кулака или приводного режима во время любого теплового режима соответствует зоне минимальных ускорений.

Тепловой зазор автомобильного двигателя с охлаждающей жидкостью определяется с помощью плоского щупчика, но одновременно с этим необходимо учитывать особенности конструкции автомобильного двигателя, долгосрочность контактирующих поверхностей и многое другое. Минимальной массы поступательно передвигающихся элементов можно достичь в приводе клапана от кулака при помощи толкателей. Тогда процесс регулирования теплового зазора происходит при произведении замены вставок цилиндра на всех клапанах. В процессе износа контактных поверхностей тепловой зазор выходит намного больше. Исходя из этого самым точным методом произведения замеров теплового зазора, является измерение с использованием специального приспособления и индикатора.

Изучаем десмодромный механизм газораспределения

Устройство, которое управляет работой клапанов газового впуска и выпуска в двигателе внутреннего сгорания и является разновидностью механизма газораспределения, называется десмодромным. Пионерами в использовании данного механизма стали немецкие автопроизводители, которые активно внедряли его в свои творения. Отдельного же внимания заслуживает компания Mercedes. Спустя много лет после своего появления и применения в автомобилях, десмодромный механизм несколько изменился, но в целом можно сказать, что он остался прежним. На сегодняшний день многие автомобилисты знают его как Desmodromic.

Как работает десмодромный механизм

Функционирование десмодромного механизма начинается после приведения в действие специального приводного устройства. Эта конструкция представляет собой механизм, который запускает десмодромную систему, состоящую из:

— двух коромысел, которые используются для манипулирования клапанами

— одного или двух распредвалов, в зависимости от конструкции

— элементов связи клапанов и коромысел

— втулки

— шайб

— зажима

— пружины

— клапана

— уплотнителя

Функции десмодромного механизма

Главная задача десмодромного механизма газораспределения состоит в том, чтобы максимально форсировать двигатель внутреннего сгорания по количеству оборотов. Это достигается благодаря точно выверенным специальным кулачковым профилям во время ускорения работы клапанов. При правильном контроле функционирования десмодромных клапанов достигается равновесие между значением проходного клапанного сечения и скоростью движения поршня. Оно обеспечивает наполнение цилиндра должным количеством топливно-воздушной смеси в кратчайшие сроки.

Двигатели с десмодромными механизмами газораспределения работают на более высоких оборотах, которые недоступны обычным пружинным клапанным механизмам. Как правило, работа клапанных пружин происходит на меньшей скорости, чем это необходимо для отвода клапанов от столкновения с поршнем до того, как он попадёт в конечную точку.

Недостатки десмодромного механизма

Несомненно, данная система весьма актуальна и полезна, но, увы, не лишена ряда недостатков, которые и влияют на редкость его использования:

1. Весомые затраты на производство, что напрямую отображается на конечной стоимости механизма.

2. Слишком сложное техническое обслуживание. Это обусловлено множеством движущихся элементов и деталей, которые при сильных нагрузках изнашиваются достаточно быстро.

3.

Сложная и объёмная конструкция Desmodromic.

4. Очень шумная на больших оборотах.

5. Регулировка тепловых зазоров производится достаточно сложно. В данном механизме эта процедура происходит при помощи специальных шайб, которые расположены на коромыслах. Для верхних и нижних коромысел отдельно подбираются пары регулировочных шайб, а это создаёт определённые сложности при сборке и обслуживании механизма.

Неисправности десмодромного механизма

Главная задача десмодромного механизма газораспределения заключается в предотвращении неполного закрытия клапана. Возникновение этого явления связано с частым вращением коленчатого вала, инерционности клапанов и резонанса их пружин. Такое зависание приводит к серьёзным неисправностям и поломкам:

1.

Столкновению, с дальнейшим выходом из строя или разрушением поршня и клапана.

2. Перегреву металла клапанов.

3. Запоздалому воспламенению воздушно-топливной смеси с дальнейшим снижением давления газов.

4. Снижению мощности двигателя.

5. Увеличению объёма выброса отработанных газов.

При возникновении таких проблем, для их устранения применяется не только десмодромный механизм газораспределения, но и другие:

1. Применение нескольких пружин, вложенных друг в друга. Возникающие резонансные колебания.

2. Изготовление деталей из новых сверхпрочных компонентов.

3. Использование пневмопривода, схожего с тем, что устанавливается на автомобили Формулы-1.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Плюсы и минусы десмодромного ГРМ

«Объясните, что такое десмодромный ГРМ? Чем он отличается от обычных ГРМ, где применяется, какие у него достоинства и недостатки?»

Десмодромный механизм газораспределения по принципу действия напоминает традиционный ГРМ автомобильных двигателей, в котором впуском в цилиндры свежего заряда и выпуском отработавших газов заведуют клапаны. В десмодромном ГРМ клапанами также управляют кулачки распределительного вала, профиль которых определяет, в какие моменты времени в зависимости от протекания рабочего процесса в цилиндре двигателя клапаны должны открываться и закрываться, на какую величину они открываются и сколько находятся в открытом состоянии.

Разница заключается в том, что в десмодромном ГРМ нет пружин, возвращающих клапаны в исходное положение. Иначе говоря, если в традиционных ГРМ за возвращение клапанов в седла отвечают пружины и благодаря их упругости тарелки клапанов плотно прижимаются к горловинам отверстий в головке цилиндров, чем обеспечивается герметичность пространства над поршнем, когда в цилиндре происходит сжатие, сгорание и рабочий ход, то в десмодромном ГРМ это осуществляется иначе.

Вместо пружины в десмодромном ГРМ предусмотрено вильчатое коромысло, воздействующее на клапан снизу. Оно заставляет клапан закрыться и удерживает его в таком состоянии столько, сколько требуется в соответствии с фазами газораспределения.

Чтобы понять, в чем заключаются преимущества десмодромной схемы, следует сказать, в чем состоят недостатки традиционных ГРМ. С подъемом клапана из седла проблем нет. Другое дело, когда клапан в седло возвращается. Профиль обратной стороны кулачка обеспечивает плавную посадку тарелки в седло, однако по мере роста оборотов двигателя ситуация начинает ухудшаться. Причина — в инерции массы клапана и способности пружин колебаться. Из-за этого, во-первых, клапан при высокой частоте вращения распредвала, достигнув верхней точки подъема, может затем не успевать за кулачком, а стало быть, не будет закрываться вовремя. Во-вторых, клапан вместо того, чтобы закрыться без удара, начинает бить по седлу, что при многократном повторении вызывает накопление в материале тарелки и седла усталостных напряжений и появление микротрещин.

Третий нюанс — так как клапан закрывается с ударом, из-за способности пружин сжиматься возможен отскок тарелки от седла, но она должна закрывать отверстие в головке цилиндров сразу же и плотно. Это ведет к потерям горючей смеси, падению мощности, перегреву клапанов и риску их прогорания.

При десмодромном управлении закрытием клапана такого быть не может, но есть и недостатки. Во-первых, необходима высокая точность изготовления деталей привода, что увеличивает его стоимость. Во-вторых, и это главное, детали привода подвержены более интенсивному износу, увеличение которого ухудшает точность работы механизма и в конечном итоге определяет срок его службы. Последний недостаток оказался решающим, ибо справиться с ним намного труднее, чем с проблемами ГРМ, использующих пружины для закрытия клапанов, тем более что эти проблемы проявляются лишь при частоте вращения коленвала свыше 7-8 тыс. об/мин, на которой гражданские автомобильные двигатели фактически не работают.

Остаются более быстроходные мотоциклетные моторы, однако и в этой области на сегодняшний день достоинства и недостатки десмодромного ГРМ пожинает лишь фирма Ducati, сделавшая систему Desmodromic фирменной изюминкой своих мотоциклов.

Это объясняет, почему для рассказа о принципах работы десмодромного ГРМ мы воспользовались иллюстрациями Ducati, однако в пределах принципа возможны разные исполнения. В частности, если взглянуть на вопрос с исторической точки зрения, выяснится, что «десмодром» является самым старым изо всех возможных типов газораспределения. Во всяком случае именно десмодромная схема применялась в двигателе Даймлера, ставшем, как известно, первым транспортным мотором. В торце маховика двигателя Даймлера имелся кольцевой паз, формой напоминавший кулачок, в котором удерживался и скользил ползун, толкающий штангу, другим концом открывавшую или закрывавшую клапан в зависимости от положения ползуна в канавке маховика.

По иронии судьбы первым транспортным средством, которое изготовил Даймлер, был как раз мотоцикл, однако известны примеры применения десмодромных ГРМ на автомобильных моторах.

Самый знаменитый из них ставился на Mercedes-Benz W196, на котором в 1954 и 1955 годах были выиграны два чемпионских титула в Формуле-1. Пилотировал машину пятикратный чемпион мира Хуан-Мануэль Фанхио.

Сергей БОЯРСКИХ
Фото автора и из открытых источников
ABW.BY

У вас есть вопросы? У нас еcть ответы. Интересующие вас темы квалифицированно прокомментируют либо специалисты, либо наши авторы — результат вы увидите на сайте abw.by. Присылайте вопросы на адрес [email protected] и следите за сайтом

Что такое десмодромный механизм газораспределения?

Десмодромный механизм является разновидностью газораспределительного устройства управляющий работой клапанов на впуск и выпуск газов в двигателе внутреннего сгорания.

Первыми десмодромный механизм начали активно использовать производители немецких автомобилей. Среди пионеров, применяющих устройство, отдельного внимания заслуживает компания Мерседес.

Через многие годы после первого появления и использования в автомобилях, десмодромный механизм претерпел незначительные изменения и по большей части остался прежним. Сегодня он известен многим автолюбителям под названием Desmodromiс.

Конструктивные особенности десмодромного механизма

Свою работу десмодромный механизм начинает после активизации специального приводного устройства.

Это своеобразная пусковая конструкция, активизирующая десмодромную систему, которая состоит из:

1.Коромысла

Используются 2 коромысла для открытия и закрытия клапанов

2. Распределительный вал

Привод может оснащаться одним или двумя распредвалами

3.Элементы объединяющие клапаны и коромысло

4.Втулка

5.Шайбы

6.Зажим

7.Пружина

8.Клапан

9.Уплотнитель

Что такое десмодромный механизм газораспределения?

Десмодромная система обеспечивает форсирование двигателя внутреннего сгорания по количеству оборотов. Используются кулачки сложной конфигурации при быстрой работе клапанов.

Именно применение десмодромной системы позволяет достигнуть равновесного значения между скоростью движения поршня и проходного клапанного сечения. Это даёт возможность с максимальным уровнем эффективности наполнять цилиндры топливовоздушной смесью.

Кроме всего прочего, механизм позволяет предотвратить неполное закрытие клапанов. Подобное негативное явление возникает в результате увеличения частоты вращения коленчатого вала.

Зависания подобного типа очень часто приводят к очень серьёзным поломкам, требующим существенных материальных вложений:

  • Встреча клапана и поршня
  • Перегрев клапанов
  • Снижение мощности мотора
  • Детонация

Недостатки использования десмодромного механизма газораспределения

Несмотря на то, что система подобного типа в последнее время очень активно используется, она имеет ряд характерных недостатков:

  1. Высокая цена механизма
  2. Шумность
  3. Сложная конструкция
  4. Низкая ремонтопригодность

Понятно, что использование новых современных систем подобных десмодромному механизму не может проходить гладко. Должно пройти некоторому количеству времени, прежде чем работа системы будет отлажена.

Спасибо за внимание, удачи вам на дорогах.

Газораспределительный механизм. Назначение и устройство ГРМ

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуска отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизм подразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами.

Для двухтактных двигателей механизм газораспределения осуществляется при помощи впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей самая распространенная система верхнеклапанная, о ней и пойдет речь ниже.

 

Устройство ГРМ

В верхней части блока цилиндров находится ГБЦ (головка блока цилиндров) с расположенными на ней распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами. Шкив привода распредвала вынесен за пределы головки блока цилиндров. Для исключения протекания моторного масла из-под клапанной крышки, на шейку распредвала устанавливается сальник. Сама клапанная крышка устанавливается на масло- бензо- стойкую прокладку. Ремень ГРМ или цепь одевается на шкив распредвала и приводится в действие шестерней коленчатого вала. Для натяжения ремня используются натяжные ролики, для цепи натяжные «башмаки». Обычно ремнем ГРМ приводится в действие помпа водяной системы охлаждения, промежуточный вал для системы зажигания и привод насоса высокого давления ТНВД (для дизельных вариантов).

С противоположной стороны распределительного вала посредством прямой передачи или при помощи ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.

Распредвал представляет собой ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки расположены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно в соответствии с рабочими тактами двигателя.

Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных.

Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей. Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели. Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется.

 

Принцип работы ГРМ

 

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

 

ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для осуществления в определенной последовательности выпуска продуктов сгорания и впуска свежего заряда. Газораспределительный механизм состоит из впускных и выпускных органов и деталей, передающих к ним движение от коленчатого вала.

Классификация и конструктивный обзор газораспределительных механизмов

В зависимости от конструкции органов и приводов газораспределительные механизмы классифицируются согласно схеме, изображенной на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема классификации газораспределительных механизмов

Бесклапанные ГРМ могут быть: золотниковыми и гильзовыми. На рис. 2.2 приведена схема гильзового ГРМ, предложенная Чарльзом Найтом в 1907 г.

Рис. 2.2. Схема гильзового ГРМ Чарльза Найта:

1 – коленчатый вал, 2 – гильзы, 3 – шатуны привода гильз, 4 – распредвал

Золотниковые механизмы газораспределения, несмотря на ряд преимуществ – возможность обеспечения больших проходных сечений впускных и выпускных отверстий, лучшие условия охлаждения и возможность в связи с этим некоторого повышения степени сжатия в бензиновых двигателях, бесшумность работы, не получили распространения из-за конструктивной сложности и дороговизны изготовления и ремонта в четырехтактных ДВС. Поэтому золотниковые механизмы газораспределения рассматриваться не будут.

В двухтактных ДВС часто в качестве золотника используется поршень. Такое газораспределение может быть названо золотниковым, хотя собственно механизм газораспределения в случае щелевой продувки отсутствует и его заменяет кривошипно-шатунный механизм.

В четырехтактных автотракторных двигателях широкое распространение получили клапанные механизмы газораспределения.



В некоторых двигателях с целью обеспечения надежной работы на высоких оборотах применяются беспружинные механизмы газораспределения с принудительным открытием и закрытием клапанов, или так называемые десмодромные механизмы (рис. 2.3). Принудительное открытие и закрытие клапанов осуществляется от самостоятельных кулачков или электромагнитами с очень большими ускорениями, что позволяет значительно увеличить коэффициент наполнения двигателя.

Рис. 2.3. Десмодромный газораспределительный механизм

Наиболее широкое распространение в автотракторных двигателях получили пружинные клапанные механизмы газораспределения, конструктивный обзор которых, в зависимости от расположения клапанов, положения и привода распределительного вала, рассматривается ниже.

Расположение клапанов

В дизелях возможно только верхнее расположение клапанов, так как относительно малый объем камеры сгорания, получающийся при высоких значениях степени сжатия, не позволяет разместить клапаны сбоку цилиндра. В бензиновых двигателях возможно как верхнее, так и нижнее расположение клапанов.

При верхнем расположении клапанов камера сгорания получается более компактной, с относительно малой поверхностью охлаждения, вследствие чего уменьшаются потери в систему охлаждения и увеличивается индикаторный КПД двигателя.

Компактность камеры сгорания уменьшает опасность детонации и позволяет при том же октановом числе бензина увеличить степень сжатия примерно на пол-единицы по сравнению с двигателями, имеющими нижние клапаны, что также оказывает положительное влияние на увеличение индикаторного КПД. Все это вместе взятое, а также применение высокооктанового бензина позволяет в настоящее время достигнуть высокой топливной экономичности автомобильных бензиновых двигателей, приближающейся к экономичности дизелей с разделенными камерами сгорания.

Простая форма впускного канала с малым гидравлическим сопротивлением, а также возможность увеличения площади проходного сечения клапанов за счет увеличения числа клапанов или расположения их под углом к оси цилиндра повышают коэффициент наполнения на 5–7%, что создает более широкие возможности для форсирования двигателя по числу оборотов.

К недостаткам верхнего расположения клапанов следует отнести усложнение механизма газораспределения при нижнем расположении распределительного вала или усложнение привода к нему при верхнем расположении последнего, а также увеличение высоты головки цилиндра, что при вертикальном расположении цилиндров приводит к увеличению высоты, а при горизонтальном – ширины двигателя. В короткоходных двигателях последний недостаток сказывается меньше вследствие небольшой высоты блока и картера.

При нижнем расположении клапанов высота головки цилиндров и двигателя в целом уменьшается, а механизм газораспределения и привод к распределительному валу упрощаются. Однако из-за менее компактной формы камеры сгорания экономические показатели таких двигателей ниже, а невозможность обеспечить высокие значения коэффициента наполнения при высоком числе оборотов ограничивает степень форсирования. Ограничивается также возможность увеличения степени сжатия: при степени сжатия более 7.5 уже возникают трудности в компоновке камеры сгорания.

Нижнее расположение клапанов применяется в настоящее время редко в двигателях со сравнительно низкой степенью сжатия и небольшим числом оборотов, для которых основным требованием является простота конструкции, технологии изготовления и ремонта.

Нижние клапаны (рис. 2.4) размещаются с одной стороны блока цилиндров в один ряд и приводятся в действие через толкатели от общего для всех клапанов блока распределительного вала.

Рис. 2.4. Нижнее расположение клапанов (SV) Чередование впускных и выпускных клапанов может быть принято различным. Попарное расположение одноименных клапанов дает возможность уменьшить число каналов в блоке и упростить трубопроводы, но при таком расположении увеличивается неравномерность износа цилиндра по окружности из-за термических деформаций. Поэтому в настоящее время применяют смешанное чередование клапанов, при котором рядом могут располагаться как одноименные, так и разноименные клапаны соседних цилиндров (рис. 2.5).

Если рядом расположены впускные клапаны соседних цилиндров, то их каналы могут быть объединены; каналы выпускных клапанов делаются индивидуальными, чтобы обеспечить лучшее охлаждение клапанов.

Рис. 2.5. Смешанное чередование клапанов Верхние клапаны могут иметь различное расположение, выбор которого связан с формой камеры сгорания и конструкцией механизма газораспределения. Два клапана в цилиндре могут быть расположены в один ряд вдоль оси блока или в два ряда. При расположении в один ряд клапаны (рис. 2.6) обычно чередуются так же, как и клапаны при нижнем расположении. В бензиновых двигателях оба трубопровода, как правило, размещаются с одной стороны головки, что обеспечивает подогрев впускного трубопровода и более интенсивное испарение топлива.
Рис. 2.6. Расположение двух верхних клапанов в один ряд В дизелях трубопроводы часто располагаются по обе стороны головки, при этом уменьшается подогрев воздуха, что повышает коэффициент наполнения. Привод клапанов может быть осуществлен или непосредственно от верхнего распределительного вала, расположенного над ними (рис. 2.7), или от нижнего вала, размещенного в блоке или в верхней половине картера через толкатели, штанги и коромысла (рис. 2.8). Последний вариант находит широкое применение в двухрядных V-образных двигателях, в которых от одного распределительного вала, расположенного в развале блоков, приводятся в движение клапаны всех цилиндров.

При расположении в два ряда впускные и выпускные клапаны размещаются в различных рядах. Соответствующие коллекторы располагаются с разных сторон головки (рис. 2.9).

Рис. 2.7. Верхнее расположение клапанов, верхнее положение распредвала (OHС) Рис. 2.8. Верхнее расположение клапанов, нижнее положение распредвала (OHV) В двигателях с воздушным охлаждением при таком расположении клапанов имеются большие возможности для оребрения выпускных патрубков. Однако расположение клапанов в два ряда затрудняет размещение форсунки в цилиндре и доступ к ней, в связи с чем в дизелях с жидкостным охлаждением такое расположение, как правило, не применяется. Привод к клапанам при двухрядном их расположении усложняется. Для непосредственного привода требуются два верхних вала на блок, помещаемых над клапанами (рис. 2.10). При одном верхнем вале нужна система рычагов (рис. 2.11). В случае нижнего расположения вала приходится применять систему рычагов (рис. 2.12) или приводить каждый из рядов клапанов от отдельных валов, располагая их по обе стороны блока.

 

Рис. 2.9. Расположение двух верхних клапанов в два ряда Рис. 2.10. Верхнее расположение клапанов, верхнее положение 2 распредвалов (2ОHC)

 

Рис. 2.11. Верхнее расположение клапанов, верхнее положение распредвала (OHC) Рис. 2.12. Верхнее расположение клапанов, нижнее положение распредвала (OHV)

Четыре клапана в цилиндре устанавливают для увеличения площади их проходных сечений и уменьшения размеров клапанов. Последнее обстоятельство способствует увеличению их жесткости и обеспечивает лучшее охлаждение. В дизелях причетырех клапанах форсунка может быть расположена по оси цилиндра, что при неразделенной камере сгорания имеет большое значение для равномерного распределения топлива по ее объему. Одноименные клапаны могут располагаться в двух рядах (рис. 2.13)или в отдельных рядах (рис. 2.14).

Рис. 2.13. Расположение одноименных клапанов в двух рядах Рис. 2.14. Расположение одноименных клапанов в отдельных рядах

В первом случае имеется возможность уменьшить число каналов в головке блока и расположить оба трубопровода с одной стороны, что в ряде случаев оказывается удобным для V-образных и горизонтальных двигателей. Однако при этом стержень выпускного клапана, расположенного со стороны трубопровода, обтекается также отработавшими газами соседнего клапана, что увеличивает его тепловую напряженность. Вследствие этого чаще применяется расположение одноименных клапанов в отдельных рядах.

Кроме непосредственного привода от двух верхних валов (рис. 2.15),при первом расположении клапанов привод их может осуществляться от одного верхнего вала с помощью поперечных траверс (рис. 2.16),обеспечивающих одновременное открытие обоих одноименных клапанов. При размещении одноименных клапанов в одном ряду привод осуществляется с помощью продольных траверс (рис. 2.17) или трехплечных рычагов.

Рис. 2.15. Открытие клапанов с помощью двух распредвалов

При установке трех клапанов в цилиндре – одного большого и двух меньшего размера (рис. 2.18) – может быть увеличена относительная площадь клапанов даже по сравнению с четырьмя клапанами. Выпускным может быть большой клапан (рис. 2.18а) или два меньших (рис. 2.18б). При наличии трех клапанов в головке цилиндра размещение форсунки затруднено.

В первом случае обеспечивается лучшее наполнение цилиндров, во втором – снижение температуры выпускных клапанов.

Рис. 2.16. Открытие клапанов с помощью поперечных траверс Рис. 2.17. Открытие клапанов с помощью продольных траверс

Иногда применяется смешанное расположение клапанов (рис. 2.19) – один верхний, один нижний. При таком расположении клапанов конструкция механизма газораспределения усложняется, но имеется возможность сильно увеличить проходные сечения клапанов и обеспечить высокое форсирование двигателей по числу оборотов. Смешанное расположение клапанов применяется в высокооборотных двигателях.

а б

Рис. 2.18. Расположение трех клапанов в цилиндре

Для улучшения наполнения цилиндров, снижения температуры выпускных клапанов и уменьшения массы движущихся деталей механизма газораспределения, приходящихся на один клапан, в двигателях большой мощности устанавливают пять клапанов (рис. 2.20) – три впускных и два выпускных. В этом случае открытие клапанов осуществляется двумя верхними распредвалами.


Находим плюсы индивидуального управления клапанами — ДРАЙВ

Авторы системы говорят, что с её помощью можно модернизировать уже выпускаемые двигатели. Да, придётся изменить головку блока, но это намного проще, чем разрабатывать весь мотор полностью с нуля.

О пользе изменения фаз газораспределения ДВС на впуске и (или) выпуске мы рассказывали ещё одиннадцать лет назад. Ныне такие моторы — обычное дело. Иногда они дополняются устройством, меняющим высоту подъёма клапана. И всё же полной свободы регулирования там нет. Ведь «умные» актуаторы действуют не на сами клапаны, а сдвигают на несколько градусов распредвалы, вращение которых связано с поворотом коленчатого вала. Либо такие системы переводят работу клапана с одного кулачка на другой, с иным профилем. Избавить регулировку фаз от каких-либо ограничений позволяет другая технология: Intelligent Valve Actuation (IVA) от британской компании Camcon Auto.

Так выглядит механизм IVA для одного цилиндра. На каждый клапан (в данном примере их четыре) — свой мини-распредвал, поворачиваемый на любой желаемый угол электромотором, плюс свой механизм связи кулачок–клапан.

В таком интеллектуальном актуаторе распредвал, персональный для каждого клапана, не крутится постоянно, а поворачивается только в момент, когда клапан надо открыть или закрыть. Причём поворот идёт сначала в одну сторону, а потом в другую. Кулачок с клапаном связывает десмодромный механизм. То есть обратный ход осуществляется не за счёт пружины, а, опять же, жёстко управляется распредвалом. Клапан можно открыть намного быстрее, чем в обычном ДВС, затем оставить практически неподвижным, потом закрыть. Можно заставить его открыться дважды за один ход поршня. Или одним софтом поменять порядок зажигания в цилиндрах. Ещё можно задать персональный профиль подъёма и опускания для каждого цилиндра и в любой момент его изменить.

Система работает с моторами, чей рабочий диапазон — до 6500 об/мин. Полный подъём клапана происходит за пять миллисекунд.

Обычный ДВС с технологией IVA может по желанию программистов реализовывать какой угодно термодинамический цикл — хоть Отто, хоть Миллера/Аткинсона, хоть с воспламенением от сжатия HCCI, хоть его маздовскую версию SCCI. Такой мотор можно простой заменой программы переводить с четырёхтактного цикла на двухтактный или даже на сверхэкономичный 12-тактный. Последний представляет собой вариацию давней идеи отключения части цилиндров под малой нагрузкой. Но в обычных ДВС электроника деактивирует, например, половину цилиндров на энное продолжительное время. А в случае IVA работают все цилиндры равномерно. Но только каждый из них получает топливо и включает зажигание не раз в четыре такта, а на каждый третий свой рабочий ход (один раз за 12 тактов). Так все цилиндры остаются в нормальном рабочем температурном режиме.

В случае рядного мотора (например, переделанной в виде опыта «четвёрки» JLR Ingenium) каждый миниатюрный распредвал системы IVA ориентирован поперёк общей оси ДВС (то есть оси коленчатого вала).

Конечно, Camcon — далеко не первая фирма, задумавшаяся над системой полного и совершенно свободного контроля за фазами газораспределения. Такие проекты существовали у GM и Форда, Ricardo и Lotus Engineering. Из последних примеров нужно вспомнить систему Qamfree вовсе без единого распредвала. Ту разработку начали в Кёнигсегге, а продолжили в фирме FreeValve вместе с Коросом. В Camcon Auto, как видим, пошли противоположным путём — поставили по персональному распредвалу на каждый клапан.

IVA также отказывается от ремня ГРМ и клапанных пружин, поэтому двигатель будет легче и, теоретически, дешевле в обслуживании.

Хотя проект является результатом сотрудничества с Jaguar Land Rover, IVA имеет большой потенциал в области мотоциклов и поможет спасти двигатель внутреннего сгорания от «чистой» электроэнергии.

Единственный недостаток — это немного удорожало производство двигателей.

Как работает интеллектуальный привод клапана

Система отсоединяет клапаны от коленчатого вала и использует электронные двигатели для открытия и закрытия миниатюрных распределительных валов на каждом клапане через десмодромную механическую систему.

Они говорят, что это дает им неограниченные возможности открывать и закрывать клапаны различными способами.

См. Также

Camcon только что представила версию технологии IVA, которая работает в одноцилиндровых двигателях, но эту систему также можно использовать в любом типе многоцилиндрового двигателя.

IVA можно использовать с любой конфигурацией двигателя.

До сих пор они использовали IVA только на впускных клапанах, но говорят, что это также возможно на выпускных клапанах.

IVA контролирует положение коленчатого вала для точной синхронизации и управления фазами газораспределения, подъемом и продолжительностью.

Это намного больше, чем система регулирования фаз газораспределения, которую Honda и Ducati внедрили в свои мотоциклы.

Camcon COO Mark Gostick говорит, что IVA теперь возможна, потому что современная электроника экономична, имеет необходимую пропускную способность обработки и может надежно выдерживать жаркие условия.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.