Temos:
- Bendras
- Viršutinis skirstomasis velenas
- Apatinis skirstomasis velenas
- Greiti skirstomieji velenai
- Vožtuvų persidengimas
- Kintamasis vožtuvo laikas ir vožtuvo pakėlimas
- Tepimas
Bendrieji:
Skirstomasis velenas yra svarbi variklio dalis. Skirstomasis velenas užtikrina, kad vožtuvai yra atidaromi ir uždaromi, kad oras galėtų tekėti į cilindrą ir iš jo. Skirstomasis velenas sukasi taip, kad kumštelis atidarytų vožtuvą prieš vožtuvo spyruoklės spyruoklės jėgą. Vožtuvo spyruoklė užtikrina, kad atidarytas vožtuvas būtų uždarytas, kai kumštelis toliau sukasi.
Paskirstymo velenas yra cilindro galvutės viršuje arba apačioje arba variklio bloko apačioje. Paskirstymo veleną varo paskirstymo diržas, grandinė arba žvaigždutės. Daugiau apie tai skaitykite skyriuje pasiskirstymas.
Viršutinis skirstomasis velenas:
Viršutinis skirstomasis velenas naudojamas tik šiais laikais. Tada skirstomasis velenas įdedamas į cilindro galvutę. Variklių su viršutiniu skirstomuoju velenu pranašumas yra tas, kad jie gali valdyti didesnį greitį nei varikliai su apatiniu skirstomuoju velenu.
Kairiajame paveikslėlyje matote, kad vožtuvas uždarytas, nes vožtuvo spyruoklė spaudžia vožtuvą uždarytą, o skirstomasis velenas sukasi pagal laikrodžio rodyklę. Dešiniajame paveikslėlyje skirstomasis velenas yra susuktas, todėl kumštelis stumia vožtuvą žemyn. Dabar spyruoklė yra suspausta, stumiant vožtuvą žemyn. Pasukus skirstomąjį veleną toliau, vožtuvo spyruoklė vėl stums vožtuvą aukštyn. Vožtuvo spyruoklė sukuria maždaug 20 kg priešslėgį.
Keturtakčio variklio vožtuvai atidaromi 1 arba 2 skirstomaisiais velenais. Versijoje su 1 skirstomuoju velenu jis valdo tiek įsiurbimo, tiek išmetimo vožtuvus.
Versijoje su 2 skirstomaisiais velenais vienas skirstomasis velenas valdo įsiurbimo vožtuvą (-ius), o kitas – išmetimo vožtuvą (-ius). 2 skirstomieji velenai gali būti varomi vienas po kito 1 paskirstymo diržu, tačiau yra ir sistemų, kuriose vienas skirstomasis velenas varo kitą atskiru diržu arba grandine (žr. paveikslėlius žemiau)
Žemiau pateikti vaizdai yra tik paskirstymo diržo konstrukcijos pavyzdžiai. Principas yra tas pats su paskirstymo grandine.
Viršuje, kairėje, pavaizduotas variklis su vienu skirstomuoju velenu. Tai valdo tiek įsiurbimo, tiek išmetimo vožtuvus. Paprastai tai taikoma, pavyzdžiui, keturių cilindrų varikliams su 8 arba 12 vožtuvų (t. y. su 2 arba 3 vožtuvais viename cilindre).
Viduriniame paveikslėlyje pavaizduotas variklis su dvigubu skirstomuoju velenu, kuris varomas dviem paskirstymo diržais. Skirstomojo veleno žvaigždutė (1) yra varoma tiesiogiai alkūninio veleno su dideliu diržu. 1 pavaros skriemulio gale yra maža pavara, per kurią eina galinis diržas. Šis galinis (mažas) diržas varo skirstomojo veleno žvaigždutę (2). Mažam diržui reikia atskiro įtempiklio. Paprastai tai taikoma keturių cilindrų varikliams su 16 ar daugiau vožtuvų. (taigi 4 ar daugiau vožtuvų viename cilindre)
Dešinysis vaizdas yra motociklo variklis su dviem skirstomaisiais velenais. Paskirstymo velenai varomi ir diržu, ir grandine. 1 skirstomąjį veleną varo paskirstymo diržas, kurį varo alkūninis velenas. 2 skirstomąjį veleną varo grandinė, kurią varo 1 skirstomasis velenas. Ši grandinėlė montuojama po vožtuvo dangteliu su įtempikliu arba reguliavimo mechanizmu. Paprastai tai taikoma, pavyzdžiui, keturių cilindrų varikliams su 16 ar daugiau vožtuvų. (keturi ar daugiau vožtuvų viename cilindre)
Apatinis skirstomasis velenas:
Anksčiau varikliai buvo su apatiniu skirstomuoju velenu. Šiais laikais lengvųjų automobilių varikliai komplektuojami tik su viršutiniu skirstomuoju velenu. Konstrukcija su apatiniu skirstomuoju velenu nyksta. Šios konstrukcijos trūkumas yra tas, kad šie varikliai negali atlaikyti didelio greičio, nes tarp skirstomojo veleno ir vožtuvo yra daug masės. Esant dideliam greičiui, atsiras per daug laisvumo ir vožtuvas nebeatidarys ir neužsidarys tinkamu laiku.
Alkūninis velenas varomas naudojant nedidelę paskirstymo grandinę arba diržą prie pagrindinio skirstomojo veleno (žr. paveikslėlį žemiau). Paskirstymo velenas stumia vožtuvo čiaupą ir stūmoklį tiesiai į viršų. Dešinė svirties svirties pusė pastumta aukštyn. Svirties svirtis „aplenka“ aplink svirties ašį, stumdama kairę pusę žemyn. Tai verčia vožtuvą žemyn prieš vožtuvo spyruoklės jėgą. Pasukus skirstomąjį veleną toliau, vožtuvo spyruoklė uždaro vožtuvą ir svirtis grįžta į pradinę padėtį.
Greiti skirstomieji velenai:
Jei kumštelis yra ovalesnis ir ilgesnis, vožtuvas bus atidarytas ilgiau. Tada į cilindrą gali patekti daugiau oro. Dėl to gaunamas kapitalo prieaugis. Šis principas, be kita ko, naudojamas variklio derinimui. Tai vadinama „greitais skirstomaisiais velenais“. Jei galas yra aštresnis (labiau taško formos), vožtuvas užsidarys greičiau. Jis taip pat turi būti šiek tiek išgaubtas, nes antraip vožtuvas per dideliu greičiu atsitrenks į lizdą ir stipriai nusidėvės vožtuvo lizdai. Projektuojant variklį, tai taip pat kruopščiai išbandoma, kad būtų sumontuoti optimaliausi galios, degalų sąnaudų ir emisijos verčių skirstomieji velenai.
Vožtuvų persidengimas:
Vožtuvų persidengimo metu tuo pačiu metu trumpam atidaromi įleidimo ir išleidimo vožtuvai. Išmetimo eigos pabaigoje, kai stūmoklis yra beveik TDC, įsiurbimo vožtuvas atsidaro prieš uždarant išmetimo vožtuvą. Esant tokiai situacijai, išmetamųjų dujų, išeinančių iš degimo kameros, greitis yra toks didelis, kad įsiurbiamas oras jau yra įtraukiamas vakuumo poveikio. Uždarius išmetimo vožtuvą ir stūmokliui pasisukus į ODP, įsiurbimo vožtuvas visiškai atsidaro. Taigi įsiurbiamas oras užpildys degimo erdvę.
Vožtuvų persidengimo pranašumas yra tas, kad atsidarius įleidimo vožtuvui padidėja įeinančio oro greitis, todėl pripildymo laipsnis yra didesnis.
Paveikslėlyje parodyta situacija, kai įleidimo vožtuvas (kairėje) ir išmetimo vožtuvas (dešinėje) atidaromi vienu metu.
Diagramoje parodytas išmetimo ir įleidimo vožtuvų atidarymas ir uždarymas. Kai skirstomasis velenas sukasi, išmetimo vožtuvas atsidaro ir vėl užsidaro (mėlynos linijos). Vožtuvų persidengimas atsiranda diagramos viduryje. Tai rodoma raudonai. Įleidimo vožtuvas (parodytas žaliomis linijomis) čia jau buvo šiek tiek atidarytas.
Vožtuvo persidengimas pasiekiamas dėl kumštelio formos. Žemiau esančiame paveikslėlyje matote, kad viršutiniame skirstomojo veleno aukščiausi kumšteliai yra 114 laipsnių atstumu vienas nuo kito. Paveikslo centre vožtuvas sutampa, nes įsiurbimo kumštelio galas ir išmetimo kumštelio pradžia yra aukščiau nei apvali skirstomojo veleno dalis. Tai dalis, kurioje tuo pačiu metu atidaromi įsiurbimo ir išmetimo vožtuvai.
Kuo arčiau auselės dedamos viena prie kitos, tuo daugiau sutampa. Tai matyti iš viršutinio ir apatinio skirstomojo veleno skirtumo, kai apatinio skirstomojo veleno kumšteliai yra 108 laipsnių atstumu vienas nuo kito.
Todėl vožtuvas visada persidengia ir negali būti pakeistas dėl fiksuotos kumštelio formos ant skirstomojo veleno. Vožtuvų persidengimo dydį nustato variklio gamintojas.
Kintamasis vožtuvo laikas ir vožtuvo pakėlimas:
Variklio galia labai priklauso nuo skirstomojo veleno. Jei jis turi ilgus ir ovalius kumštelius, vožtuvai išliks atidaryti ilgiau. Tai reiškia, kad daugiau oro gali patekti ir išeiti iš variklio, o tai sukuria daugiau galios. Jei kumšteliai yra trumpesni ir smailesni, vožtuvas atsidarys rečiau ir užsidarys greičiau, įleidžiant ir išleidžiant mažiau oro, todėl jis taip pat gamina mažiau galios. Privalumas yra tas, kad tai gali sumažinti degalų sąnaudas.
Mažiems variklio sūkiams ir mažoms apkrovoms reikia:
- Įsiurbimo vožtuvai atsidaro vėlai ir užsidaro anksti.
- Išmetimo vožtuvai atsidaro vėlai ir užsidaro anksti.
Dideliam variklio sūkių skaičiui ir didelėms apkrovoms reikia:
- Anksti atidarykite įsiurbimo vožtuvus ir vėlai uždarykite.
- Anksti atidarykite išmetimo vožtuvus ir vėlai uždarykite.
Automobilių gamintojai visada ieško aukso vidurio. Kintamasis vožtuvo laikas reguliuoja skirstomąjį veleną į reikiamą padėtį esant variklio veikimo greičiui. Kintamasis vožtuvo pakėlimas taip pat yra būdas gauti įvairių pranašumų keičiant atstumą, kuriuo vožtuvas atsidaro.
Prie kintamasis vožtuvo laikas pasuka skirstomąjį veleną reguliuojamo skirstomojo veleno žvaigždutės atžvilgiu (žr. paveikslėlį). Su šia sistema galima susitarti, kad vožtuvai atsidarytų anksčiau arba vėliau, bet negalima taip, kad vožtuvai liktų atidaryti ilgiau. Jei vožtuvas atsidaro anksčiau, jis irgi greičiau užsidarys, nes skirstomojo veleno forma išlieka ta pati. Puslapyje kintamasis vožtuvo laikas bus pateikta daugiau paaiškinimų apie tai.
Kintamasis vožtuvo pakėlimas yra technika, užtikrinanti, kad vožtuvo pakėlimo aukštis būtų reguliuojamas. Tai kontroliuoja, kiek vožtuvas atsidaro. Tai naudinga tiek degalų sąnaudoms, tiek variklio galiai. Toliau pateiktame paveikslėlyje yra to pavyzdys. Tai BMW „Valvetronic“.
Kintamasis vožtuvo pakėlimas taikomas tik įsiurbimo skirstomajam velenui. Yra keletas būdų, kuriuos naudoja skirtingi gamintojai. Puslapyje kintamasis vožtuvo pakėlimas įvairios technikos yra išsamiai aprašytos.
Tepimas:
Paskirstymo veleną reikia sutepti, kaip ir visus kitus judančius variklio komponentus. Skirstomojo veleno alyva tiekiama tinkamose vietose per vamzdžius su skylutėmis arba purkštukais. Visos tepimo sistemos veikimas aprašytas puslapyje tepimo sistema.
