Meccanismo di distribuzione del gas del motore, design e principio di funzionamento

Il meccanismo di distribuzione del gas (GRM) è un insieme di parti e assiemi che aprono e chiudono le valvole di aspirazione e scarico del motore in un determinato momento. Il compito principale del meccanismo di distribuzione del gas è la fornitura tempestiva di aria-carburante o carburante (a seconda del tipo di motore) alla camera di combustione e il rilascio dei gas di scarico. Per risolvere questo problema, un intero complesso di meccanismi funziona senza intoppi, alcuni dei quali sono controllati elettronicamente.

Com'è il tempismo

Nei motori moderni, il meccanismo di distribuzione del gas si trova nella testata del motore. Si compone dei seguenti elementi principali:

• Albero a camme. Questo è un prodotto dal design complesso, realizzato in acciaio resistente o ghisa ad alta precisione. A seconda del design della fasatura, l'albero a camme può essere installato nella testata o nel basamento (attualmente questa disposizione non è utilizzata). Questa è la parte principale responsabile dell'apertura e chiusura sequenziale delle valvole.

L'albero ha perni di banco e camme che spingono lo stelo della valvola o il bilanciere. La forma della camma ha una geometria rigorosamente definita, poiché da essa dipendono la durata e il grado di apertura della valvola. Inoltre, le camme sono progettate in direzioni diverse per garantire il funzionamento alternato dei cilindri.

• Unità motrice. La coppia dall'albero motore viene trasmessa attraverso la trasmissione all'albero a camme. L'unità varia a seconda della soluzione progettuale. L'ingranaggio dell'albero a gomiti è la metà delle dimensioni dell'ingranaggio dell'albero a camme. Pertanto, l'albero motore ruota due volte più velocemente. A seconda del tipo di azionamento, include:

1. catena o cintura;
2. ingranaggi dell'albero;
3. tenditore (rullo tenditore);
4. ammortizzatore e scarpa.

• Valvole di aspirazione e scarico. Si trovano sulla testata del cilindro e sono steli con una testa piatta a un'estremità, chiamata fungo. Le valvole di ingresso e di uscita differiscono nel design. L'ingresso è realizzato in un unico pezzo. Ha anche una piastra più grande per riempire meglio il cilindro con carica fresca. L'uscita è solitamente realizzata in acciaio resistente al calore e ha uno stelo cavo per un migliore raffreddamento, poiché durante il funzionamento è esposta a temperature più elevate. All'interno della cavità c'è un riempitivo di sodio che si scioglie facilmente e rimuove parte del calore dalla piastra all'asta.

Le teste delle valvole sono smussate per fornire un accoppiamento più stretto nei fori della testata. Questo posto è chiamato la sella. Oltre alle valvole stesse, nel meccanismo sono previsti elementi aggiuntivi per garantirne il corretto funzionamento:

1. molle. Riportare le valvole nella loro posizione originale dopo aver premuto.
2. Guarnizioni stelo valvola. Si tratta di guarnizioni speciali che impediscono all'olio di entrare nella camera di combustione lungo lo stelo della valvola.
3. Boccola di guida. Installato nell'alloggiamento della testata del cilindro e fornisce un movimento preciso della valvola.
4. Fette biscottate. Con il loro aiuto, una molla è attaccata allo stelo della valvola.

• Spacciatori. Attraverso gli spintori, la forza viene trasmessa dall'albero a camme all'asta. Realizzato in acciaio ad alta resistenza. Sono di diversi tipi:

1. meccanico - occhiali;
2. rullo;
3. compensatori idraulici.

Lo spazio termico tra le punterie meccaniche e le camme dell'albero a camme viene regolato manualmente. I compensatori idraulici o le punterie idrauliche mantengono automaticamente il gioco richiesto e non richiedono regolazioni.

• Bilanciere o leve. Un semplice bilanciere è una leva a due bracci che esegue movimenti oscillanti. In diversi layout, i bilancieri possono funzionare in modo diverso.
• Sistemi di fasatura variabile delle valvole. Questi sistemi non sono installati su tutti i motori. Maggiori dettagli sul dispositivo e sul principio di funzionamento di CVVT sono disponibili in un articolo separato sul nostro sito Web.

Descrizione della tempistica

Il funzionamento del meccanismo di distribuzione del gas è difficile da considerare separatamente dal ciclo di funzionamento del motore. Il suo compito principale è quello di aprire e chiudere le valvole in tempo per un certo periodo di tempo. Pertanto, sulla corsa di aspirazione, l'aspirazione si apre e sulla corsa di scarico, lo scarico si apre. Cioè, infatti, il meccanismo deve attuare le fasi di distribuzione del gas calcolate.

Tecnicamente funziona così:

1. L'albero a gomiti trasmette la coppia attraverso la trasmissione all'albero a camme.
2. La camma dell'albero a camme preme sullo spintore o sul bilanciere.
3. La valvola si muove all'interno della camera di combustione, consentendo l'accesso alla carica fresca o ai gas di scarico.
4. Dopo che la camma ha superato la fase attiva di azione, la valvola ritorna al suo posto sotto l'azione della molla.

Va inoltre notato che per un ciclo completo, l'albero a camme compie 2 giri, aprendo alternativamente le valvole su ciascun cilindro, a seconda dell'ordine in cui lavorano. Cioè, ad esempio, con uno schema di funzionamento 1-3-4-2, le valvole di aspirazione sul primo cilindro e le valvole di scarico sul quarto si apriranno contemporaneamente. Nella seconda e terza le valvole saranno chiuse.

Tipi di meccanismo di distribuzione del gas

I motori possono avere schemi di temporizzazione diversi. Considera la seguente classificazione.

In base alla posizione dell'albero a camme

Esistono due tipi di posizione dell'albero a camme:

• parte inferiore;
• superiore.

Nella posizione inferiore, l'albero a camme si trova sul blocco cilindri accanto all'albero motore. L'impatto delle camme attraverso i pulsanti viene trasmesso ai bilancieri, tramite apposite aste. Si tratta di lunghe aste che collegano le aste di spinta in basso ai bilancieri in alto. La posizione più bassa non è considerata la più riuscita, ma ha i suoi vantaggi. In particolare, un collegamento più affidabile tra l'albero a camme e l'albero motore. Nei motori moderni, questo tipo di dispositivo non viene utilizzato.

Nella posizione più alta, l'albero a camme è nella testata, appena sopra le valvole. In questa posizione possono essere implementate diverse opzioni per influenzare le valvole: utilizzando pulsanti a bilanciere o leve. Questo design è più semplice, più affidabile e più compatto. La posizione superiore dell'albero a camme è diventata più comune.

Per numero di alberi a camme

I motori in linea possono essere dotati di uno o due alberi a camme. I motori con un solo albero a camme sono designati dall'abbreviazione SOHC(albero a camme in testa singolo) e con due - DOHC(Doppio albero a camme in testa). Un albero è responsabile dell'apertura delle valvole di aspirazione e l'altro dello scarico. I motori a V utilizzano quattro alberi a camme, due per ciascuna bancata di cilindri.

Per numero di valvole

La forma dell'albero a camme e il numero di camme dipenderà dal numero di valvole per cilindro. Possono esserci due, tre, quattro o cinque valvole.

L'opzione più semplice è con due valvole: una per l'aspirazione, l'altra per lo scarico. Un motore a tre valvole ha due valvole di aspirazione e una di scarico. Nella versione a quattro valvole: due di aspirazione e due di scarico. Cinque valvole: tre per l'aspirazione e due per lo scarico. Più valvole di aspirazione, più miscela aria-carburante entra nella camera di combustione. Di conseguenza, la potenza e la dinamica del motore sono aumentate. Fare più di cinque non consentirà la dimensione della camera di combustione e la forma dell'albero a camme. Le quattro valvole più comunemente usate per cilindro.

Per tipo di azionamento

Esistono tre tipi di trasmissioni ad albero a camme:

1. Ingranaggio. Questa opzione di azionamento è possibile solo se l'albero a camme si trova nella posizione più bassa del blocco cilindri. L'albero a gomiti e l'albero a camme sono azionati da ingranaggi. Il vantaggio principale di una tale unità è l'affidabilità. Quando l'albero a camme è nella posizione più alta nella testata, vengono utilizzate sia la trasmissione a catena che quella a cinghia.
2. Catena. Questa unità è considerata più affidabile. Ma l'uso della catena richiede condizioni speciali. Per smorzare le vibrazioni, sono installati ammortizzatori e la tensione della catena è regolata da tenditori. È possibile utilizzare più catene a seconda del numero di alberi.
   

   La risorsa della catena è sufficiente per una media di 150-200 mila chilometri.

   Il problema principale della trasmissione a catena è considerato un malfunzionamento dei tenditori, degli ammortizzatori o un'interruzione della catena stessa. Con una tensione insufficiente, la catena durante il funzionamento può scivolare tra i denti, il che porta a una violazione della fasatura della valvola.

   Aiuta a regolare automaticamente la tensione della catena tenditori idraulici. Questi sono pistoni che premono sul cosiddetto pattino. La scarpa è attaccata direttamente alla catena. Questo è un pezzo con un rivestimento speciale, curvato ad arco. All'interno del tenditore idraulico è presente uno stantuffo, una molla e una cavità di lavoro per l'olio. L'olio entra nel tenditore e spinge il cilindro al livello corretto. La valvola chiude il passaggio dell'olio e il pistone mantiene sempre la corretta tensione della catena I compensatori idraulici in una cinghia di distribuzione funzionano secondo un principio simile. L'ammortizzatore a catena assorbe le vibrazioni residue che non sono state smorzate dalla scarpa. Ciò garantisce un funzionamento perfetto e preciso della trasmissione a catena.

   Il problema più grande può derivare da un circuito interrotto.

   L'albero a camme smette di ruotare, ma l'albero a gomiti continua a ruotare e a muovere i pistoni. La parte inferiore dei pistoni raggiunge i dischi delle valvole, provocandone la deformazione. Nei casi più gravi, anche il blocco cilindri può essere danneggiato. Per evitare che ciò accada, a volte vengono utilizzate catene a doppia fila. Se uno si rompe, l'altro continua a funzionare. L'autista sarà in grado di correggere la situazione senza conseguenze.

3. cintura.La trasmissione a cinghia non necessita di lubrificazione, a differenza della trasmissione a catena.
   

   Anche la risorsa della cintura è limitata e ha una media di 60-80 mila chilometri.

   Le cinghie dentate sono utilizzate per una migliore presa e affidabilità. Questo è più semplice. Una cinghia rotta con il motore acceso avrà le stesse conseguenze di una catena rotta. I principali vantaggi di una trasmissione a cinghia sono la facilità di funzionamento e sostituzione, il basso costo e il funzionamento silenzioso.

Il funzionamento del motore, la sua dinamica e potenza dipendono dal corretto funzionamento dell'intero meccanismo di distribuzione del gas. Maggiore è il numero e il volume dei cilindri, più complesso sarà il dispositivo di sincronizzazione. È importante che ogni pilota comprenda la struttura del meccanismo per notare un malfunzionamento in tempo.