Tárgyak:
- Általános
- Felső vezérműtengely
- Az alatta lévő vezérműtengely
- Gyors vezérműtengelyek
- Szelep átfedés
- Változtatható szelepidőzítés és szelepemelés
- kenés
összesen:
A vezérműtengely a motor fontos része. A vezérműtengely biztosítja, hogy a szelepek nyitnak és zárnak, lehetővé téve a levegő be- és kiáramlását a hengerből. A vezérműtengely úgy forog, hogy a bütyök a szeleprugó rugóereje ellenében kinyitja a szelepet. A szeleprugó biztosítja, hogy a nyitott szelep zárva legyen, amikor a bütyök tovább forog.
A vezérműtengely a hengerfej tetején vagy alján, vagy a motorblokk alján található. A vezérműtengelyt a vezérműszíj, lánc vagy lánckerekek hajtják. Erről bővebben a fejezetben olvashat elosztás.
Felső vezérműtengely:
A felső vezérműtengelyt csak manapság használják. A vezérműtengely ezután a hengerfejbe kerül. A felső vezérműtengellyel rendelkező motorok előnye, hogy nagyobb fordulatszámot is képesek kezelni, mint az alatta lévő vezérműtengellyel rendelkező motorok.
A bal oldali képen látható, hogy a szelep zárva van, mert a szeleprugó zárva tartja a szelepet, és hogy a vezérműtengely az óramutató járásával megegyezően forog. A jobb oldali képen a vezérműtengely meg van csavarodva, amitől a bütyök lenyomja a szelepet. A rugó összenyomódik, lenyomva a szelepet. Amikor a vezérműtengely tovább forog, a szeleprugó ismét felfelé nyomja a szelepet. A szeleprugó körülbelül 20 kg ellennyomást fejt ki.
A négyütemű motor szelepeit 1 vagy 2 vezérműtengely nyitja. Az 1 vezérműtengelyes változatnál a szívó- és kipufogószelepeket is működteti.
A 2 vezérműtengelyes változatnál az egyik vezérműtengely a szívószelep(eke)t, a másik a kipufogószelep(eke)t működteti. A 2 vezérműtengely egymás után hajtható az 1 vezérműszíj segítségével, de vannak olyan rendszerek is, amelyekben az egyik vezérműtengely külön szíj vagy lánc segítségével hajtja a másikat (lásd az alábbi képeket)
Az alábbi képek csak példák a vezérműszíj felépítésére. Az elv ugyanaz az időzítő láncnál.
A bal fenti képen egyetlen vezérműtengellyel felszerelt motor látható. Ez működteti a szívó- és kipufogószelepeket is. Ez általában vonatkozik például a 8 vagy 12 szelepes négyhengeres motorokra (azaz hengerenként 2 vagy 3 szeleppel).
A középső képen egy dupla vezérműtengelyes motor látható, amelyet két vezérműszíj hajt meg. A vezérműtengely lánckerekét (1) közvetlenül a főtengely hajtja meg a nagy szíjjal. Az 1-es fokozat szíjtárcsájának hátulján egy kis fogaskerék található, amelyen a hátsó szíj fut. Ez a hátsó (kis) szíj hajtja meg a vezérműtengely lánckerekét (2). A kis szíjhoz külön feszítő szükséges. Ezt általában a 16 vagy több szelepes négyhengeres motoroknál alkalmazzák. (tehát hengerenként 4 vagy több szelep)
A jobb oldali képen két vezérműtengelyes motorkerékpár motor látható. A vezérműtengelyeket szíj és lánc is hajtja. Az 1. vezérműtengelyt a vezérműszíj hajtja meg, amelyet a főtengely hajt meg. A 2. vezérműtengelyt az 1. vezérműtengely által meghajtott lánc hajtja meg. Ez a lánc a szelepfedél alá van szerelve feszítővel vagy állítómechanizmussal. Ez általában vonatkozik például a 16 vagy több szelepes négyhengeres motorokra. (négy vagy több szelep hengerenként)
Mögöttes vezérműtengely:
A múltban a motorokat egy alatta lévő vezérműtengellyel látták el. Manapság a személygépkocsi-motorokat csak felső vezérműtengellyel szerelik fel. Az alatta lévő vezérműtengellyel rendelkező szerkezet eltűnik. Ennek a felépítésnek az a hátránya, hogy ezek a motorok nem bírnak nagy fordulatszámmal, mert nagy a tömeg a vezérműtengely és a szelep között. Nagy fordulatszámon túl nagy holtjáték lép fel, és a szelep többé nem nyit és zár a megfelelő időben.
A főtengely a segítségével hajt egy kis vezérműláncot vagy szíjat az alatta lévő vezérműtengelyhez (lásd az alábbi képet). A vezérműtengely egyenesen felfelé nyomja a szelepemelőt és a tolórudat. A lengőkar jobb oldala fel van tolva. A lengőkar a lengőkar tengelye körül 'borul', és a bal oldalt lefelé nyomja. Ez lefelé kényszeríti a szelepet a szeleprugó erejével szemben. A vezérműtengely tovább forgatásakor a szeleprugó zárva tartja a szelepet, és a lengőkar visszatér kiinduló helyzetébe.
Gyors vezérműtengelyek:
Ha a bütyök oválisabb és hosszabb, a szelep tovább marad nyitva. Ekkor több levegő áramolhat a hengerbe. Ez tőkenyereséget eredményez. Ezt az elvet többek között a motorhangolásnál alkalmazzák. Ezt hívják „gyors vezérműtengelyeknek”. Ha a vége élesebb (inkább hegyes alakú), a szelep gyorsabban zár. Enyhén domborúnak is kell lennie, különben a szelep túl nagy sebességgel visszacsapódik az ülésre, ami a szelepülékek kemény kopását okozza. A motor tervezése során ezt is gondosan tesztelik, így a teljesítmény, az üzemanyag-fogyasztás és a károsanyag-kibocsátási értékek szempontjából a legoptimálisabb vezérműtengelyeket szerelik be.
Szelep átfedés:
A szelep átfedése alatt a bemeneti és a kimeneti szelepek egyidejűleg rövid ideig nyitva vannak. A kipufogólöket végén, amikor a dugattyú majdnem a TDC-n van, a szívószelep kinyílik, mielőtt a kipufogószelep bezárná. Ebben a helyzetben az égésteret elhagyó kipufogógázok sebessége olyan nagy, hogy a beszívott levegőt a vákuumhatás már beszívja. Miután a kipufogószelep zárva van, és a dugattyú az ODP-hez mozdul, a szívószelep teljesen kinyílik. A beszívott levegő így kitölti az égési teret.
A szelepek átfedésének előnye, hogy a beáramló levegő sebessége megnő a bemeneti szelep nyitásakor, ami magasabb töltési fokot eredményez.
Az ábra azt a helyzetet mutatja, amikor a bemeneti szelep (balra) és a kipufogószelep (jobbra) egyszerre nyílik ki.
A diagram a kipufogó- és bemeneti szelepek nyitását és zárását mutatja. Ahogy a vezérműtengely forog, a kipufogószelep kinyílik, majd újra bezárul (kék vonalak). A szelep átfedése a diagram közepén történik. Ez piros színnel látható. A bemeneti szelepet (zöld vonalak jelzik) itt már kissé kinyitották.
A szelep átfedését a bütyök alakja biztosítja. Az alábbi képen látható, hogy a felső vezérműtengelyen a legmagasabb bütykök 114 fokban vannak egymástól. A kép közepén a szelep átfedése azért következik be, mert a szívó bütyök vége és a kipufogó bütyök eleje magasabban van, mint a vezérműtengely kerek része. Ez az a rész, ahol a szívó- és kipufogószelepek egyszerre vannak nyitva.
Minél közelebb vannak egymáshoz a fülek, annál nagyobb az átfedés. Ez látható a felső és az alsó vezérműtengely közötti különbségen, az alsó vezérműtengely bütykei 108 fokban vannak egymástól.
A szelepek átfedése ezért mindig előfordul, és a vezérműtengely rögzített bütykös alakja miatt nem módosítható. A szelepek átfedésének mértékét a motor gyártója határozza meg.
Változtatható szelepidőzítés és szelepemelés:
A motor teljesítménye nagymértékben függ a vezérműtengelytől. Ha hosszú és ovális bütykökkel rendelkezik, a szelepek tovább maradnak nyitva. Ez azt jelenti, hogy több levegő juthat be és távozhat a motorból, ami nagyobb teljesítményt termel. Ha a bütykök rövidebbek és hegyesebbek, akkor a szelep kevésbé fog kinyílni és hamarabb zár, kevesebb levegőt enged be és ki, így kevesebb energiát is termel. Előnye, hogy ezzel csökkenthető az üzemanyag-fogyasztás.
Alacsony motorfordulatszám alacsony terhelés mellett a következőket igényli:
- A szívószelepek későn nyitnak és korán zárnak.
- A kipufogószelepek későn nyitnak és korán zárnak.
A nagy motorfordulatszám nagy terhelés mellett a következőket igényli:
- Nyissa ki a szívószelepeket korán és zárja későn.
- Nyissa ki a kipufogószelepeket korán és zárja későn.
Az autógyártók mindig a középutat keresik. A változtatható szelep-időzítés a vezérműtengelyt a kívánt helyzetbe állítja azon a fordulatszámon, amelyen a motor jár. A változtatható szelepemelés egy olyan technika is, amellyel a szelep nyitási távolságának változtatásával különféle előnyök érhetők el.
-On változó szelep időzítés elfordítja a vezérműtengelyt az állítható vezérműtengely lánckerékhez képest (lásd a képet). Ezzel a rendszerrel megoldható, hogy a szelepek korábban vagy később nyíljanak ki, de az nem, hogy a szelepek hosszabb ideig nyitva maradjanak. Ha hamarabb nyílik a szelep, akkor hamarabb zár is, mert a vezérműtengely formája változatlan marad. Az oldalon változó szelep időzítés erről bővebb magyarázatot fogunk adni.
Változtatható szelepemelés egy olyan technika, amely biztosítja, hogy a szelep emelési magassága állítható legyen. Ez szabályozza a szelep nyitásának mértékét. Ez mind az üzemanyag-fogyasztás, mind a motorteljesítmény szempontjából előnyös. Az alábbi kép egy példa erre. Ez a BMW Valvetronicja.
A változó szelepemelés csak a szívó vezérműtengelyre vonatkozik. Számos technikát alkalmaznak a különböző gyártók. oldalon változtatható szelepemelés a különböző technikákat részletesen ismertetjük.
Kenés:
A vezérműtengelyt kenni kell, csakúgy, mint a motor többi mozgó alkatrészét. A vezérműtengelyt a megfelelő helyeken lyukakkal vagy fúvókákkal ellátott csöveken keresztül látják el olajjal. A teljes kenőrendszer működése a oldalon található kenőrendszer.
