מהם תזמון השסתום וכיצד הם עובדים
מונחים אוטומטיים,  מכשיר רכב,  מכשיר מנוע

מהם תזמון השסתום וכיצד הם עובדים

תכנון המנוע בעל ארבע פעימות, הפועל על פי עקרון שחרור האנרגיה במהלך הבעירה של תערובת דלק ודלק, כולל מנגנון חשוב אחד שבלעדיו היחידה אינה יכולה לתפקד. זהו מנגנון תזמון או חלוקת גז.

ברוב המנועים הסטנדרטיים הוא מותקן בראש הצילינדר. פרטים נוספים על מבנה המנגנון מתוארים ב מאמר נפרד... כעת נתמקד בתזמון השסתום, ובאופן שבו עבודתו משפיעה על מדדי הכוח של המנוע ועל יעילותו.

מהו תזמון שסתום המנוע

בקצרה על מנגנון התזמון עצמו. גל הארכובה דרך כונן חגורה (במנועי בעירה פנימית מודרניים רבים מותקנת שרשרת במקום חגורת גומי) גַל פִּקוֹת. כאשר הנהג מניע את המנוע, המתנע מניע את גלגל התנופה. שני הפירים מתחילים להסתובב באופן סינכרוני, אך במהירויות שונות (בעצם, בסיבוב אחד של גל הזיזים, גל הארכובה מבצע שתי סיבובים).

מהם תזמון השסתום וכיצד הם עובדים

יש גל זיזים מיוחדות בצורת טיפות. כאשר המבנה מסתובב, המצלמה נדחקת אל גזע השסתום העמוס בקפיץ. השסתום נפתח ומאפשר לתערובת דלק האוויר להיכנס לצילינדר או לפליטה לסעפת הפליטה.

שלב חלוקת הגז הוא בדיוק הרגע בו השסתום מתחיל לפתוח את הכניסה / היציאה לפני הרגע בו הוא נסגר לחלוטין. כל מהנדס שעוסק בפיתוח יחידת כוח מחשב מה צריך להיות גובה פתיחת השסתום, וכמה זמן זה יישאר פתוח.

השפעת תזמון השסתום על הפעלת המנוע

בהתאם למצב שבו המנוע פועל, חלוקת הגז צריכה להתחיל מוקדם יותר או מאוחר יותר. זה משפיע על יעילות היחידה, חסכונה ומומנט מרבי. הסיבה לכך היא פתיחה / סגירה בזמן של סעפות היניקה והפליטה הם המפתח להפיק את המרב מהאנרגיה המשתחררת במהלך הבעירה של ה- HVAC.

אם שסתום הכניסה מתחיל להיפתח ברגע אחר בו הבוכנה מבצעת את פעולת הכניסה, אז תתרחש מילוי לא אחיד של חלל הצילינדר עם חלק חדש של אוויר והדלק יתערבב גרוע יותר, מה שיוביל לשריפה לא שלמה של התערובת.

מהם תזמון השסתום וכיצד הם עובדים

באשר לשסתום הפליטה, הוא אמור להיפתח לא לפני שהבוכנה תגיע למרכז המת התחתון, אך לא יאוחר ממועד תחילת המכה כלפי מעלה. במקרה הראשון, הדחיסה תרד, ואיתה המנוע יאבד כוח. בשנייה, מוצרי הבעירה עם שסתום סגור ייצרו עמידות לבוכנה שהחלה לעלות. זהו עומס נוסף על מנגנון הארכובה, העלול לפגוע בחלק מחלקיו.

להפעלה נאותה של יחידת הכוח, נדרש תזמון שונה של השסתום. במצב אחד יש צורך שהמסתמים ייפתחו מוקדם יותר וייסגרו מאוחר יותר, ואצל אחרים, להיפך. לפרמטר החפיפה יש גם חשיבות רבה - האם שני השסתומים ייפתחו בו זמנית.

לרוב המנועים הסטנדרטיים יש תזמון קבוע. למנוע כזה, תלוי בסוג גל זיזים, יעילות מירבית גם במצב ספורט או בנסיעה מדודה במהירות נמוכה.

מהם תזמון השסתום וכיצד הם עובדים

כיום, מכוניות רבות ממגזר האמצע והפרימיום מצוידות במנועים, שמערכת חלוקת הגז שלהם יכולה לשנות כמה פרמטרים של פתח השסתום, שבגללם מילוי ואוורור גלילים באיכות גבוהה מתרחשים במהירויות גל הארכובה השונות.

כך צריך לעשות את התזמון במהירויות מנוע שונות:

  1. בטלה דורשת מה שנקרא שלבים צרים. המשמעות היא שהשסתומים מתחילים להיפתח מאוחר יותר, וזמן הסגירה שלהם, להפך, הוא מוקדם. אין מצב פתוח בו זמנית במצב זה (שני השסתומים לא יהיו פתוחים בו זמנית). כאשר לסיבוב גל הארכובה אין חשיבות רבה, כאשר השלבים חופפים, גזי פליטה יכולים להיכנס לסעפת היניקה, ונפח VTS כלשהו יכול להיכנס לפליטה.
  2. המצב החזק ביותר - הוא דורש שלבים רחבים. זהו מצב בו, בגלל המהירות הגבוהה, לשסתומים יש מצב פתוח קצר יותר. זה מוביל לעובדה שבמהלך נהיגה ספורטיבית, מילוי אוורור הגלילים מבוצע בצורה גרועה. כדי לתקן את המצב, יש לשנות את תזמון השסתום, כלומר, לפתוח את השסתומים מוקדם יותר, ומשך הזמן שלהם במצב זה צריך לעלות.

בעת פיתוח תכנון מנועים עם תזמון שסתום משתנה, מהנדסים לוקחים בחשבון את התלות של רגע פתיחת השסתום במהירות גל הארכובה. מערכות מתוחכמות אלו מאפשרות למנוע להיות מגוון ככל האפשר לסגנונות רכיבה שונים. הודות להתפתחות זו, היחידה מציגה מגוון רחב של אפשרויות:

  • בסיבובים נמוכים המנוע צריך להיות חוט;
  • כאשר הסיבובים גדלים, הוא לא אמור לאבד כוח;
  • ללא קשר למצב בו פועל מנוע הבעירה הפנימית, צריכת הדלק, ואיתו הידידות הסביבתית של התחבורה, צריכה להיות ברמה הגבוהה ביותר האפשרית ליחידה מסוימת.
מהם תזמון השסתום וכיצד הם עובדים

ניתן לשנות את כל הפרמטרים הללו על ידי שינוי עיצוב פסי הזיזים. עם זאת, במקרה זה, יעילות המנוע תהיה מוגבלת רק במצב אחד. מה דעתך שהמנוע יכול לשנות את הפרופיל בכוחות עצמו בהתאם למספר הסיבובים של גל הארכובה?

תזמון שסתום משתנה

עצם הרעיון לשנות את זמן פתיחת השסתום במהלך הפעלת יחידת הכוח אינו חדש. רעיון זה הופיע מעת לעת במוחם של מהנדסים שעדיין פיתחו מנועי קיטור.

אז אחת ההתפתחויות הללו נקראה הילוך סטיבנסון. המנגנון שינה את זמן כניסת האדים לגליל העבודה. המשטר כונה "קיצוץ קיטור". כשהמנגנון הופעל, הלחץ הופנה מחדש בהתאם לעיצוב הרכב. מסיבה זו, בנוסף לעשן, קטרי קיטור ישנים פלטו נשיפות אדים כשהרכבת עמדה במקום.

מהם תזמון השסתום וכיצד הם עובדים

העבודה עם שינוי תזמון השסתום התבצעה גם עם יחידות מטוסים. אז, דגם ניסיוני של מנוע V-8 של חברת Clerget-Blin בנפח של 200 כוחות סוס יכול לשנות פרמטר זה בשל העובדה שתכנון המנגנון כלל גל זיזים.

ועל המנוע Lycoming XR-7755 הותקנו פסי זיזים בהם היו שתי מצלמות שונות לכל שסתום. למכשיר היה כונן מכני, והופעל על ידי הטייס עצמו. הוא יכול היה לבחור באחת משתי אפשרויות תלוי אם הוא צריך לקחת את המטוס לשמיים, להתרחק מהמרדף או פשוט לטוס כלכלית.

מהם תזמון השסתום וכיצד הם עובדים

באשר לתעשיית הרכב, המהנדסים החלו לחשוב על יישום הרעיון הזה עוד בשנות העשרים של המאה הקודמת. הסיבה הייתה הופעתם של מנועים מהירים שהותקנו על מכוניות ספורט. לגידול הכוח ביחידות כאלה היה מגבלה מסוימת, אם כי ניתן היה לפרוק את היחידה עוד יותר. על מנת שיהיה לרכב יותר כוח, בהתחלה נפח המנוע רק הוגדל.

הראשון שהציג תזמון שסתומים משתנה היה לורנס פומרוי, שעבד כמעצב הראשי של חברת הרכב ווקסהול. הוא יצר מנוע שבו הותקנה גל זיזים מיוחד במנגנון חלוקת הגז. למספר מצלמותיו היו כמה סטים של פרופילים.

מהם תזמון השסתום וכיצד הם עובדים

4.4 ליטר H- סוג, תלוי במהירות גל הארכובה והעומס שחווה, יכול להזיז את גל הזיזים לאורך ציר האורך. בשל כך שונה זמן וגובה השסתומים. מכיוון שלחלק זה היו מגבלות בתנועה, לבקרת הפאזה היו גם מגבלותיו.

פורשה הייתה מעורבת גם ברעיון דומה. בשנת 1959 ניתן פטנט על "המצלמות המתנדנדות" של גל הזיזים. פיתוח זה היה אמור לשנות את הרמת השסתום, ובמקביל, את זמן הפתיחה. הפיתוח נשאר בשלב הפרויקט.

מנגנון בקרת תזמון השסתומים הניתן ליישום הראשון פותח על ידי פיאט. ההמצאה פותחה על ידי ג'ובאני טוראצה בסוף שנות ה -60. המנגנון השתמש בדוחפים הידראוליים, ששינו את נקודת הציר של מברשת השסתום. המכשיר עבד בהתאם למהירות המנוע והלחץ בסעפת הכניסה.

מהם תזמון השסתום וכיצד הם עובדים

אולם מכונית הייצור הראשונה עם שלבי GR משתנים הייתה מאלפא רומיאו. דגם ספיידר 1980 קיבל מנגנון אלקטרוני שמשנה שלבים בהתאם למצב הפעולה של מנוע הבעירה הפנימית.

דרכים לשנות את משך ורוחב תזמון השסתום

כיום ישנם מספר סוגים של מנגנונים המשנים את הרגע, הזמן והגובה של פתיחת השסתום:

  1. בצורתו הפשוטה ביותר, זהו מצמד מיוחד המותקן על כונן מנגנון התזמון (מחליף פאזה). הבקרה מתבצעת הודות להשפעה ההידראולית על מנגנון הביצוע, והשליטה מתבצעת על ידי האלקטרוניקה. כאשר המנוע נמצא בסיבוב, גל הזיזים נמצא במקורו המקורי. ברגע שהסיבובים גדלים, האלקטרוניקה מגיבה לפרמטר זה ומפעילה את ההידראוליקה שמסובבת את גל הזיזים יחסית למצב ההתחלתי. הודות לכך, השסתומים נפתחים מעט מוקדם יותר, מה שמאפשר למלא במהירות את הצילינדרים במנה טרייה של BTC.מהם תזמון השסתום וכיצד הם עובדים
  2. שינוי פרופיל הפקה. זו התפתחות שנהגים משתמשים בה מזה זמן רב. התקנת גל זיזים עם מצלמות לא סטנדרטיות יכולה לגרום ליחידה לעבוד ביעילות רבה יותר בסל"ד גבוה יותר. עם זאת, שדרוגים כאלה חייבים להתבצע על ידי מכונאי בקיא, מה שמוביל לבזבוז רב. במנועים עם מערכת VVTL-i, לפירי הזיזים יש כמה סטים של מצלמות עם פרופילים שונים. כאשר מנוע הבעירה הפנימית מסתובב, אלמנטים סטנדרטיים ממלאים את תפקידם. ברגע שסל"ד גל הארכובה עובר מעבר לציון 6, גל הזיזים זז מעט, ובשל כך מערכת מצלמות נוספת נכנסת לפעולה. תהליך דומה מתרחש כאשר המנוע מסתובב עד 8.5 אלף, וסט המצלמות השלישי מתחיל לעבוד, מה שהופך את השלבים לרחבים עוד יותר.מהם תזמון השסתום וכיצד הם עובדים
  3. שינוי בגובה פתיחת השסתום. התפתחות זו מאפשרת לך לשנות במקביל את מצבי ההפעלה של העיתוי, כמו גם לא לכלול את שסתום המצערת. במנגנונים כאלה לחיצה על דוושת ההאצה מפעילה מכשיר מכני המשפיע על כוח הפתיחה של שסתומי הכניסה. מערכת זו מפחיתה את צריכת הדלק בכ- 15 אחוזים ומגדילה את עוצמת היחידה באותה כמות. במנועים מודרניים יותר, לא משתמשים באנלוג מכני אלא באנלוגיה אלקטרומגנטית. היתרון באפשרות השנייה הוא שהאלקטרוניקה מסוגלת לשנות בצורה יעילה וחלקה יותר את מצבי פתיחת השסתום. גובה ההרמה יכול להיות כמעט אידיאלי וזמני הפתיחה יכולים להיות רחבים יותר מאשר בגרסאות קודמות. התפתחות כזו, לצורך חיסכון בדלק, עשויה אפילו לכבות כמה צילינדרים (אל תפתחו כמה שסתומים). מנועים אלה מפעילים את המערכת כאשר המכונית נעצרת, אך אין צורך לכבות את מנוע הבעירה הפנימית (למשל ברמזור) או כאשר הנהג מאט את המכונית עם מנוע הבעירה הפנימית.מהם תזמון השסתום וכיצד הם עובדים

מדוע לשנות את תזמון השסתום

השימוש במנגנונים המשנים את תזמון השסתום מאפשר:

  • יעיל יותר להשתמש במשאב של יחידת הכוח במצבים שונים של פעולתה;
  • הגדל את הספק ללא צורך בהתקנת גל זיזים בהתאמה אישית;
  • הפוך את הרכב לחסכוני יותר;
  • לספק מילוי ואוורור יעילים של צילינדרים במהירות גבוהה;
  • הגדל את הידידות הסביבתית של התחבורה עקב בעירה יעילה יותר של תערובת דלק האוויר.

מכיוון שמצבי הפעלה שונים של מנוע הבעירה הפנימית דורשים פרמטרים משלהם לתזמון השסתום, תוך שימוש במנגנונים לשינוי ה- FGR, המכונה יכולה להתאים לפרמטרים האידיאליים של הספק, מומנט, ידידותיות לסביבה וכלכלה. הבעיה היחידה שאף יצרן לא יכול לפתור עד כה היא העלות הגבוהה של המכשיר. בהשוואה למנוע סטנדרטי, אנלוגי המצויד במנגנון דומה יעלה כמעט פי שניים.

יש נהגים המשתמשים במערכות תזמון שסתומים משתנות כדי להגביר את כוח המכונית. עם זאת, בעזרת חגורת תזמון שונה, אי אפשר לסחוט את המקסימום מהיחידה. קרא על אפשרויות אחרות כאן.

לסיכום, אנו מציעים עזרה ויזואלית קטנה להפעלת מערכת תזמון המסתם המשתנה:

מערכת תזמון שסתומים משתנה תוך שימוש בדוגמה של CVVT

שאלות ותשובות:

מהו תזמון השסתומים? זה הרגע שבו השסתום (כניסה או יציאה) נפתח/נסגר. מונח זה מתבטא בדרגות של סיבוב גל ארכובה של המנוע.

Чמה משפיע על תזמון השסתומים? תזמון השסתומים מושפע ממצב הפעולה של המנוע. אם אין מחליף פאזה בתזמון, האפקט המרבי מושג רק בטווח מסוים של סיבובי מנוע.

לשם מה תרשים תזמון השסתומים? תרשים זה מראה באיזו יעילות המילוי, הבעירה והניקוי בגלילים מתרחשים בטווח סל"ד ספציפי. זה מאפשר לך לבחור נכון את תזמון השסתום.

תגובה אחת

הוספת תגובה