المواضيع:
- عام
- عمود كامات علوي
- عمود الحدبات الأساسي
- أعمدة الكامات السريعة
- تداخل الصمام
- توقيت الصمام المتغير ورفع الصمام
- تزييت
عموما:
يعد عمود الحدبات جزءًا مهمًا من المحرك. يضمن عمود الحدبات أن الصمامات يتم فتحها وإغلاقها مما يسمح للهواء بالتدفق داخل وخارج الأسطوانة. يدور عمود الكامات بحيث تفتح الكامة الصمام مقابل قوة زنبرك زنبرك الصمام. يضمن زنبرك الصمام إغلاق الصمام المفتوح عندما تستمر الكامة في الدوران.
يقع عمود الكامات في الجزء العلوي أو السفلي من رأس الأسطوانة، أو في الجزء السفلي من كتلة المحرك. يتم تشغيل عمود الحدبات بواسطة حزام التوقيت أو السلسلة أو العجلة المسننة. انظر المزيد عن هذا في الفصل التوزيع.
عمود كامات علوي:
يتم استخدام عمود الحدبات العلوي فقط في الوقت الحاضر. ثم يتم وضع عمود الحدبات في رأس الاسطوانة. تتمثل ميزة المحركات ذات عمود الحدبات العلوي في قدرتها على التعامل مع سرعات أعلى من المحركات ذات عمود الحدبات الأساسي.
في الصورة اليسرى يمكنك أن ترى أن الصمام مغلق لأن زنبرك الصمام يضغط على الصمام مغلقًا وأن عمود الكامات يدور في اتجاه عقارب الساعة. في الصورة اليمنى، عمود الكامات ملتوي، مما يتسبب في دفع الكامة للصمام لأسفل. يتم الآن ضغط الزنبرك، مما يدفع الصمام إلى الأسفل. عندما يتم تدوير عمود الكامات بشكل أكبر، سيدفع زنبرك الصمام الصمام لأعلى مرة أخرى. يمارس زنبرك الصمام ضغطًا مضادًا يبلغ حوالي 20 كجم.
يتم فتح صمامات المحرك رباعي الأشواط بواسطة عمود كامات واحد أو اثنين. في الإصدار الذي يحتوي على عمود كامات واحد، يقوم بتشغيل كل من صمامات السحب والعادم.
في الإصدار الذي يحتوي على عمودين كامات، يقوم أحدهما بتشغيل صمام (صمامات) السحب والآخر بصمام (صمامات) العادم. يمكن تشغيل عمودين الكامات واحدًا تلو الآخر بواسطة حزام التوقيت رقم 2، لكن هناك أيضًا أنظمة يقوم فيها عمود الكامات بدفع الآخر عن طريق حزام أو سلسلة منفصلة (انظر الصور أدناه)
الصور أدناه هي مجرد أمثلة لبناء حزام التوقيت. المبدأ هو نفسه مع سلسلة التوقيت.
الصورة أعلاه على اليسار لمحرك مزود بعمود كامات واحد. يعمل هذا على تشغيل صمامات السحب والعادم. يتم تطبيق هذا عادةً، على سبيل المثال، على المحركات ذات الأربع أسطوانات التي تحتوي على 8 أو 12 صمامًا (أي مع 2 أو 3 صمامات لكل أسطوانة).
الصورة الوسطى لمحرك بعمود كامات مزدوج، يتم تشغيله بواسطة حزامي توقيت. يتم تشغيل ضرس عمود الكامات (1) مباشرة بواسطة العمود المرفقي باستخدام الحزام الكبير. يوجد في الجزء الخلفي من بكرة الترس 1 ترس صغير، يمر فوقه الحزام الخلفي. يقوم هذا الحزام الخلفي (الصغير) بتشغيل ضرس عمود الكامات (2). يتطلب الحزام الصغير شدادًا منفصلاً. يتم تطبيق هذا عادةً على المحركات ذات الأربع أسطوانات التي تحتوي على 16 صمامًا أو أكثر. (أي 4 صمامات أو أكثر لكل أسطوانة)
الصورة اليمنى لمحرك دراجة نارية بعمودي كامات. يتم تشغيل أعمدة الكامات بواسطة الحزام والسلسلة. يتم تشغيل عمود الكامات 1 بواسطة حزام التوقيت، والذي يتم تشغيله بواسطة العمود المرفقي. يتم تشغيل عمود الكامات 2 بواسطة السلسلة التي يتم تشغيلها بواسطة عمود الكامات 1. يتم تثبيت هذه السلسلة أسفل غطاء الصمام بواسطة شداد أو آلية تعديل. يتم تطبيق هذا عادةً، على سبيل المثال، على المحركات ذات الأربع أسطوانات التي تحتوي على 16 صمامًا أو أكثر. (أربعة صمامات أو أكثر لكل أسطوانة)
عمود الحدبات الأساسي:
في الماضي، كانت المحركات مجهزة بعمود كامات أساسي. في الوقت الحاضر، تم تجهيز محركات سيارات الركاب بعمود كامات علوي فقط. البناء مع عمود الحدبات الأساسي يختفي. عيب هذا البناء هو أن هذه المحركات لا يمكنها التعامل مع السرعات العالية بسبب وجود كتلة كبيرة بين عمود الكامات والصمام. عند السرعات العالية، سيحدث الكثير من اللعب ولن يعد الصمام مفتوحًا أو مغلقًا في الأوقات الصحيحة.
يتحرك العمود المرفقي عن طريق سلسلة توقيت صغيرة أو حزام لعمود الكامات الأساسي (انظر الصورة أدناه). يقوم عمود الكامات بدفع غماز الصمام وقضيب الدفع للأعلى بشكل مستقيم. يتم دفع الجانب الأيمن من ذراع الروك للأعلى. "يتدحرج" الذراع المتأرجح حول محور الذراع المتأرجح، مما يدفع الجانب الأيسر إلى الأسفل. يؤدي هذا إلى دفع الصمام إلى الأسفل مقابل قوة زنبرك الصمام. عندما يتم تدوير عمود الكامات بشكل أكبر، يضغط زنبرك الصمام على الصمام ليغلق ويعود الذراع المتأرجح إلى موضع البداية.
أعمدة الكامات السريعة:
إذا كانت الكامة بيضاوية أكثر وأطول، فسيظل الصمام مفتوحًا لفترة أطول. يمكن بعد ذلك أن يتدفق المزيد من الهواء إلى الأسطوانة. وهذا يؤدي إلى مكاسب رأس المال. ويستخدم هذا المبدأ، من بين أمور أخرى، في ضبط المحرك. وهذا ما يسمى "أعمدة الكامات السريعة". إذا كانت النهاية أكثر وضوحًا (أكثر على شكل نقطة)، فسوف ينغلق الصمام بسرعة أكبر. يجب أيضًا أن يكون محدبًا قليلاً، وإلا فإن الصمام سوف يصطدم بالمقعد بسرعة عالية جدًا، مما يتسبب في تآكل شديد لمقاعد الصمام. عند تصميم المحرك، يتم أيضًا اختبار ذلك بعناية، بحيث يتم تركيب أعمدة الكامات الأكثر مثالية من حيث الطاقة واستهلاك الوقود وقيم الانبعاثات.
تداخل الصمام:
أثناء تداخل الصمام، يتم فتح صمامات الدخول والخروج لفترة وجيزة في نفس الوقت. في نهاية شوط العادم، عندما يصل المكبس إلى TDC تقريبًا، يفتح صمام السحب قبل إغلاق صمام العادم. في هذه الحالة، تكون سرعة غازات العادم الخارجة من غرفة الاحتراق عالية جدًا بحيث يتم سحب الهواء الداخل بالفعل من خلال تأثير الفراغ. بعد إغلاق صمام العادم وتحرك المكبس إلى ODP، يفتح صمام السحب بالكامل. وبالتالي فإن الهواء الداخل سوف يملأ مساحة الاحتراق.
ميزة تداخل الصمام هي أن سرعة الهواء الداخل تزداد عندما يفتح صمام الدخول، مما يؤدي إلى درجة تعبئة أعلى.
يوضح الشكل الحالة التي يتم فيها فتح صمام الدخول (يسار) وصمام العادم (يمين) في نفس الوقت.
يوضح الرسم البياني فتح وإغلاق صمامات العادم والدخول. أثناء دوران عمود الكامات، يفتح صمام العادم ويغلق مرة أخرى (الخطوط الزرقاء). يحدث تداخل الصمام في منتصف الرسم البياني. يظهر هذا باللون الأحمر. لقد تم بالفعل فتح صمام الدخول (الموضح بالخطوط الخضراء) قليلاً هنا.
يتم تحقيق تداخل الصمام من خلال شكل الكامة. في الصورة أدناه يمكنك أن ترى أن أعلى الكامات في عمود الكامات العلوي تفصل بينها مسافة 114 درجة. في وسط الصورة، يحدث تداخل الصمام لأن نهاية كامة السحب وبداية كامة العادم أعلى من الجزء المستدير من عمود الكامات. هذا هو الجزء الذي تكون فيه صمامات السحب والعادم مفتوحة في نفس الوقت.
كلما اقتربت العروات من بعضها البعض، زاد التداخل. ويمكن ملاحظة ذلك في الفرق بين عمود الكامات العلوي والسفلي، حيث تكون الكامات الموجودة في عمود الكامات السفلي متباعدة بمقدار 108 درجة.
ولذلك فإن تداخل الصمامات يحدث دائمًا ولا يمكن تغييره بسبب شكل الكامة الثابتة على عمود الكامات. يتم تحديد مقدار تداخل الصمام من قبل الشركة المصنعة للمحرك.
توقيت الصمام المتغير ورفع الصمام:
تعتمد قوة المحرك إلى حد كبير على عمود الحدبات. إذا كانت تحتوي على كاميرات طويلة وبيضاوية، فستبقى الصمامات مفتوحة لفترة أطول. وهذا يعني أن المزيد من الهواء يمكن أن يدخل ويخرج من المحرك، مما ينتج عنه المزيد من الطاقة. إذا كانت الكامات أقصر ومدببة، فسيفتح الصمام بشكل أقل ويغلق بشكل أسرع، مما يسمح بدخول وخروج كمية أقل من الهواء، وبالتالي ينتج أيضًا طاقة أقل. الميزة هي أن هذا يمكن أن يقلل من استهلاك الوقود.
تتطلب سرعات المحرك المنخفضة مع الأحمال المنخفضة ما يلي:
- تفتح صمامات السحب في وقت متأخر وتغلق في وقت مبكر.
- تفتح صمامات العادم في وقت متأخر وتغلق في وقت مبكر.
تتطلب سرعات المحرك العالية مع الأحمال العالية ما يلي:
- افتح صمامات السحب مبكرًا وأغلقها متأخرًا.
- افتح صمامات العادم مبكرًا وأغلقها متأخرًا.
يبحث مصنعو السيارات دائمًا عن حل وسط. يعمل توقيت الصمام المتغير على ضبط عمود الكامات على الموضع المطلوب بالسرعة التي يعمل بها المحرك. يعد رفع الصمام المتغير أيضًا أسلوبًا للحصول على مزايا متنوعة عن طريق تغيير المسافة التي يفتح عندها الصمام.
في توقيت الصمام المتغير يقوم بتدوير عمود الكامات بالنسبة إلى ضرس عمود الكامات القابل للتعديل (انظر الصورة). مع هذا النظام يمكن الترتيب لفتح الصمامات مبكرًا أو لاحقًا، لكن لا يمكن الترتيب لبقاء الصمامات مفتوحة لفترة أطول. إذا تم فتح الصمام مبكرًا، فسوف ينغلق أيضًا بشكل أسرع، لأن شكل عمود الكامات يظل كما هو. على الصفحة توقيت الصمام المتغير وسيتم تقديم المزيد من التوضيح حول هذا الموضوع.
رفع الصمام المتغير هي تقنية تضمن إمكانية تعديل ارتفاع رفع الصمام. هذا يتحكم في مدى فتح الصمام. وهذا مفيد لكل من استهلاك الوقود وقوة المحرك. الصورة أدناه هي مثال على ذلك. هذه هي سيارة BMW Valvetronic.
يتم تطبيق رفع الصمام المتغير فقط على عمود كامات السحب. هناك العديد من التقنيات التي تستخدمها الشركات المصنعة المختلفة. في الصفحة رفع الصمام المتغير يتم وصف التقنيات المختلفة بالتفصيل.
تشحيم:
يحتاج عمود الكامات إلى التشحيم، كما هو الحال مع جميع المكونات المتحركة الأخرى في المحرك. يتم إمداد عمود الكامات بالزيت في الأماكن الصحيحة عن طريق أنابيب ذات فتحات أو فوهات. يتم وصف تشغيل نظام التشحيم بالكامل في الصفحة نظام تشحيم.
