Motora vārsts. Mērķis, ierīce, dizains

Lai darbotos jebkuras automašīnas četrtaktu iekšdedzes dzinējs, tā ierīce ietver daudzas dažādas daļas un mehānismus, kas ir sinhronizēti savā starpā. Starp šādiem mehānismiem ir laiks. Tās funkcija ir nodrošināt savlaicīgu vārsta laika aktivizēšanu. Kas tas ir, ir sīki aprakstīts šeit.

Īsāk sakot, gāzes sadales mehānisms īstajā laikā atver ieplūdes / izplūdes vārstu, lai nodrošinātu procesa laiku, veicot noteiktu gājienu cilindrā. Dažos gadījumos ir nepieciešams, lai abas atveres būtu aizvērtas, otrā - viena vai pat abas ir atvērtas.

Apskatīsim tuvāk vienu detaļu, kas ļauj stabilizēt šo procesu. Tas ir vārsts. Kas ir īpašs tā dizainā un kā tas darbojas?

Kas ir motora vārsts

Vārsts ir metāla daļa, kas uzstādīta cilindra galvā. Tā ir daļa no gāzes sadales mehānisma, un to vada sadales vārpsta.

Atkarībā no automašīnas modifikācijas motoram būs zemāks vai augšējais laiks. Pirmais variants joprojām ir atrodams dažās vecākās moduļu modifikācijās. Lielākā daļa ražotāju jau sen ir pārgājuši uz otrā veida gāzes sadales mehānismiem.

Iemesls tam ir tāds, ka šādu motoru ir vieglāk noregulēt un salabot. Lai noregulētu vārstus, pietiek ar to, lai noņemtu vārsta vāku, un nav nepieciešams demontēt visu ierīci.

Ierīces mērķis un funkcijas

Vārsts ir elements ar atsperi. Mierīgā stāvoklī tas cieši aizver urbumu. Kad sadales vārpsta pagriežas, uz tā esošā izciļņa nospiež vārstu uz leju, nolaižot to. Tas paver robu. Sadales vārpstas izvietojums ir sīki aprakstīts vēl viena atsauksme.

Katrai daļai ir sava funkcija, kuru strukturāli nav iespējams veikt līdzīgam elementam, kas atrodas netālu. Vienā cilindrā ir vismaz divi vārsti. Dārgākos modeļos tie ir četri. Vairumā gadījumu šie elementi ir pa pāriem, un tie atver dažādas caurumu grupas: daži ir ieplūdes, bet citi ir izejas.

Ieplūdes vārsti ir atbildīgi par gaisa un degvielas maisījuma svaigas daļas ieplūdi cilindrā un motoros ar tiešu iesmidzināšanu (degvielas iesmidzināšanas sistēmas veids, tas ir aprakstīts). šeit) - svaiga gaisa daudzums. Šis process notiek brīdī, kad virzulis veic ieplūdes gājienu (no augšējā mirušā centra pēc izplūdes gāzu noņemšanas tas pārvietojas uz leju).

Izplūdes vārstiem ir tāds pats atvēršanas princips, tikai tiem ir atšķirīga funkcija. Tie atver caurumu sadegšanas produktu noņemšanai izplūdes kolektorā.

Motora vārsta konstrukcija

Attiecīgās daļas ir iekļautas gāzes sadales mehānisma vārstu grupā. Kopā ar citām detaļām tie nodrošina savlaicīgu vārstu laika maiņu.

Apsveriet vārstu un saistīto daļu konstrukcijas iezīmes, no kurām ir atkarīga to efektīva darbība.

Vārsti

Vārsti ir stieņa formā, no kuras vienā pusē atrodas galva vai pudeļu elements, bet otrā - papēdis vai gals. Plakanā daļa ir paredzēta, lai cieši noslēgtu cilindra galvas atveres. Starp cimbolu un stieni tiek veikta vienmērīga pāreja, nevis solis. Tas ļauj vārstu racionalizēt tā, lai tas neradītu pretestību šķidruma kustībai.

Tajā pašā motorā ieplūdes un izplūdes vārsti būs nedaudz atšķirīgi. Tātad, pirmā veida detaļām būs platāka plāksne nekā otrajai. Iemesls tam ir augstā temperatūra un augsts spiediens, kad degšanas produkti tiek izvadīti caur gāzes izvadi.

Lai detaļas būtu lētākas, vārsti ir divās daļās. Tie atšķiras pēc sastāva. Šīs divas daļas ir savienotas ar metināšanu. Atsevišķs elements ir arī izplūdes vārsta diska darba slānis. Tas tiek nogulsnēts no cita veida metāla, kam piemīt karstumizturīgas īpašības, kā arī izturība pret mehānisko spriegumu. Papildus šīm īpašībām izplūdes vārstu gala virsma ir mazāk uzņēmīga pret rūsas veidošanos. Tiesa, šī daļa daudzos vārstos ir izgatavota no materiāla, kas ir identisks metālam, no kura izgatavota plāksne.

Ieplūdes elementu galvas parasti ir plakanas. Šim dizainam ir nepieciešamā stingrība un izpildes vieglums. Paaugstinātus motorus var aprīkot ar ieliektiem disku vārstiem. Šis dizains ir nedaudz vieglāks nekā standarta kolēģis, tādējādi samazinot inerces spēku.

Kas attiecas uz izplūdes gāzu kolēģiem, to galvas forma būs vai nu plakana, vai izliekta. Otrā iespēja ir efektīvāka, jo tā racionalizētā dizaina dēļ nodrošina labāku gāzu noņemšanu no sadedzināšanas kameras. Turklāt izliekta plāksne ir izturīgāka salīdzinājumā ar plakanu kolēģi. No otras puses, šāds elements ir smagāks, tāpēc cieš tā inerce. Šāda veida detaļām būs nepieciešamas stingrākas atsperes.

Arī šāda veida vārstu kātu konstrukcija nedaudz atšķiras no ieplūdes daļām. Lai nodrošinātu labāku siltuma izkliedi no elementa, josla ir biezāka. Tas palielina izturību pret detaļas spēcīgu sasilšanu. Tomēr šim risinājumam ir trūkums - tas rada lielāku izturību pret izvadītajām gāzēm. Neskatoties uz to, ražotāji joprojām izmanto šo dizainu, jo izplūdes gāzes tiek izdalītas spēcīgā spiedienā.

Mūsdienās ir novatoriski attīstīti vārsti ar piespiedu dzesēšanu. Šai modifikācijai ir dobs kodols. Šķidrais nātrijs tiek iesūknēts tā dobumā. Šī viela stipri iztvaicējot (atrodas galvas tuvumā) iztvaiko. Šī procesa rezultātā gāze absorbē siltumu no metāla sienām. Paceļoties gāze atdziest un kondensējas. Šķidrums plūst uz leju līdz pamatnei, kur process atkārtojas.

Lai vārsti nodrošinātu saskarnes hermētiskumu, sēdeklī un diskā tiek izvēlēts slīpums. Tas tiek darīts arī ar slīpumu, lai novērstu pakāpienu. Uzstādot vārstus uz motora, tos berzē pret galvu.

Sēdekļa un galvas savienojuma blīvumu ietekmē atloku korozija, un izplūdes daļas bieži cieš no oglekļa nogulsnēm. Lai pagarinātu vārsta kalpošanas laiku, daži dzinēji ir aprīkoti ar papildu mehānismu, kas vārstu nedaudz pagriež, kad izeja ir aizvērta. Tas novērš radušās oglekļa nogulsnes.

Dažreiz gadās, ka vārsta kāts saplīst. Tas izraisīs detaļas krišanos cilindrā un sabojās motoru. Neveiksmei pietiek ar to, ka kloķvārpsta veic pāris inerciālus apgriezienus. Lai novērstu šo situāciju, automātisko vārstu ražotāji var aprīkot detaļu ar fiksējošo gredzenu.

Nedaudz par vārsta papēža īpašībām. Šī daļa ir pakļauta berzes spēkam, jo ​​to ietekmē sadales vārpstas izcilnis. Lai vārsts varētu atvērties, izciļņam tas jānospiež ar pietiekamu spēku, lai saspiestu atsperi. Šai ierīcei jāsaņem pietiekami daudz eļļošanas, un tā, lai tā ātri nenodiltu, tā ir sacietējusi. Daži motora dizaineri izmanto īpašus vāciņus, lai novērstu stieņa nodilumu, kas izgatavoti no materiāliem, kas ir izturīgi pret šādām slodzēm.

Lai vārsts sildīšanas laikā neiesprūstu uzmavā, stumbra daļa pie cimba ir nedaudz plānāka nekā daļa pie papēža. Lai nostiprinātu vārsta atsperi, vārstu galā tiek izveidotas divas rievas (dažos gadījumos viena), kurās ievieto balsta krekerus (fiksēta plāksne, kur atspere balstās).

Vārstu atsperes

Atsperes ietekmē vārsta efektivitāti. Tas ir nepieciešams, lai galva un sēdeklis nodrošinātu ciešu savienojumu, un darba vide neiekļūst caur izveidoto fistulu. Ja šī daļa ir ļoti cieta, sadales vārpstas izcilnis vai vārsta kāta papēdis ātri nolietojas. No otras puses, vāja atspere nespēs nodrošināt ciešu savienojumu starp abiem elementiem.

Tā kā šis elements darbojas strauji mainīgu slodžu apstākļos, tas var saplīst. Piedziņas agregātu ražotāji izmanto dažāda veida atsperes, lai novērstu ātru sabrukšanu. Dažos laikos tiek uzstādīti dubultā veidi. Šī modifikācija samazina atsevišķa elementa slodzi, tādējādi palielinot tā kalpošanas laiku.

Šajā dizainā atsperēm būs atšķirīgs pagriezienu virziens. Tas novērš salauztās daļas daļiņu nokļūšanu starp otras pagriezieniem. Šo elementu izgatavošanai izmanto atsperu tēraudu. Pēc produkta veidošanās tas tiek rūdīts.

Malās katra atspere ir noslīpēta tā, lai visa gultņa daļa būtu saskarē ar vārsta galvu un augšējo plāksni, kas piestiprināta pie cilindra galvas. Lai detaļa netiktu oksidēta, tā ir pārklāta ar kadmija slāni un cinkota.

Papildus klasiskajiem laika vārstiem sporta transportlīdzekļos var izmantot pneimatisko vārstu. Patiesībā tas ir tas pats elements, tikai to iedarbina īpašs pneimatiskais mehānisms. Pateicoties tam, tiek sasniegta tāda darbības precizitāte, ka motors spēj attīstīt neticamus apgriezienus - līdz 20 tūkstošiem.

Šāda attīstība parādījās vēl astoņdesmitajos gados. Tas veicina skaidrāku atveru atvēršanu / aizvēršanu, ko nevar nodrošināt neviens pavasaris. Šis izpildmehānisms tiek darbināts ar saspiestu gāzi rezervuārā virs vārsta. Kad izcilnis ietriecas vārstā, trieciena spēks ir aptuveni 1980 bāri. Vārsts atveras, un, kad sadales vārpsta vājina triecienu uz tā papēdi, saspiestā gāze ātri atgriež daļu savā vietā. Lai novērstu spiediena kritumu iespējamo noplūdju dēļ, sistēma ir aprīkota ar papildu kompresoru, kura rezervuārs ir aptuveni 10 bāru spiedienā.

Džeimss Elisons, PBM Aprilia, CRT tests Džerezs, 2012. gada februāris

Šo sistēmu izmanto MotoGP klases motociklos. Šis transports ar vienu litru motora tilpumu spēj attīstīt 20-21 tūkstošus kloķvārpstas apgriezienu. Viens modelis ar līdzīgu mehānismu ir viens no Aprilia motociklu modeļiem. Tās jauda bija neticami 240 Zs. Tiesa, divriteņu transportlīdzeklim tas ir par daudz.

Vārstu vadotnes

Šīs daļas loma vārsta darbībā ir nodrošināt tās kustību taisnā līnijā. Piedurkne arī palīdz atdzist stieni. Šai daļai nepieciešama pastāvīga eļļošana. Pretējā gadījumā stienis tiks pakļauts pastāvīgai termiskai slodzei, un uzmava ātri nolietosies.

Materiālam, ko var izmantot šādu bukšu ražošanai, jābūt karstumizturīgam, jāiztur pastāvīga berze, labi jānoņem siltums no blakus esošās daļas un jāiztur arī augsta temperatūra. Šādas prasības var izpildīt ar perlīta pelēko čugunu, alumīnija bronzu, keramiku ar hromu vai hroma niķeli. Visiem šiem materiāliem ir poraina struktūra, tādējādi palīdzot noturēt eļļu uz to virsmas.

Izplūdes vārsta ieliktnim būs nedaudz vairāk atstarpes starp kātu nekā ieplūdes ekvivalentam. Iemesls tam ir lielāka izplūdes gāzu noņemšanas vārsta termiskā izplešanās.

Vārstu sēdekļi

Šī ir cilindra galvas urbuma kontakta daļa pie katra cilindra un vārsta diska. Tā kā šī galvas daļa ir pakļauta mehāniskiem un termiskiem spriegumiem, tai jābūt labai izturīgai pret lielu karstumu un biežiem triecieniem (kad automašīna brauc ātri, sadales vārpstas apgriezieni ir tik lieli, ka vārsti burtiski iekrīt sēdeklī).

Ja cilindra bloks un tā galva ir izgatavoti no alumīnija sakausējuma, vārsta sēdekļi noteikti būs izgatavoti no tērauda. Čuguns jau labi tiek galā ar šādām slodzēm, tāpēc šīs modifikācijas segli tiek izgatavoti pašā galvā.

Pieejami arī spraudņi. Tie ir izgatavoti no leģēta čuguna vai karstumizturīga tērauda. Lai elementa maliņa tik ļoti nenodiltu, to veic, kārtojot karstumizturīgu metālu.

Ievietojamais sēdeklis ir nostiprināts galvas urbumā dažādos veidos. Dažos gadījumos tas tiek iespiests, un elementa augšējā daļā tiek izveidota rieva, kas uzstādīšanas laikā tiek piepildīta ar galvas ķermeņa metālu. Tas rada montāžas integritāti no dažādiem metāliem.

Tērauda sēdeklis ir piestiprināts, atlaižot galvas korpusa augšdaļu. Ir cilindriski un koniski segli. Pirmajā gadījumā tie ir uzstādīti līdz pieturai, un otrajam ir maza gala sprauga.

Motora vārstu skaits

Standarta četrtaktu iekšdedzes motoram ir viena sadales vārpsta un divi vārsti uz vienu cilindru. Šajā dizainā viena daļa ir atbildīga par gaisa vai tikai gaisa maisījuma iesmidzināšanu (ja degvielas sistēmai ir tieša iesmidzināšana), bet otra - par izplūdes gāzu izvadīšanu izplūdes kolektorā.

Efektīvāka darbība motora modifikācijā, kurā vienam cilindram ir četri vārsti - divi katrā fāzē. Pateicoties šai konstrukcijai, tiek nodrošināta labāka kameras piepildīšana ar jaunu VTS vai gaisa daļu, kā arī paātrināta izplūdes gāzu noņemšana un cilindra dobuma ventilācija. Automašīnas ar šādiem motoriem sāka aprīkot, sākot no pagājušā gadsimta 70. gadiem, lai gan šādu vienību izstrāde sākās 1910. gadu pirmajā pusē.

Līdz šim, lai uzlabotu spēka agregātu darbību, ir dzinēja izstrāde, kurā ir pieci vārsti. Divi izvadam un trīs ieejai. Šādu vienību piemērs ir koncerna Volkswagen-Audi modeļi. Lai gan zobsiksnas darbības princips šādā motorā ir identisks klasiskajām versijām, šī mehānisma konstrukcija ir sarežģīta, kas novatorisku izstrādi padara dārgu.

Līdzīgu netradicionālu pieeju izmanto arī autoražotājs Mercedes-Benz. Daži šī autoražotāja dzinēji ir aprīkoti ar trim vārstiem uz vienu cilindru (2 ieplūdes, 1 izplūdes). Turklāt katrā katla kamerā ir uzstādītas divas aizdedzes sveces.

Vārstu skaitu ražotājs nosaka pēc kameras lieluma, kurā nonāk degviela un gaiss. Lai uzlabotu tā pildījumu, ir jānodrošina labāka BTC svaigās daļas ieplūde. Lai to izdarītu, jūs varat palielināt cauruma diametru un līdz ar to arī plāksnes izmēru. Tomēr šai modernizācijai ir savas robežas. Bet ir pilnīgi iespējams uzstādīt papildu ieplūdes vārstu, tāpēc autoražotāji izstrādā tieši šādas cilindra galvas modifikācijas. Tā kā ieplūdes ātrums ir svarīgāks par izplūdes gāzu (izplūdes gāzes tiek noņemtas zem virzuļa spiediena), ar nepāra vārstu skaitu vienmēr būs vairāk ieplūdes elementu.

No kā izgatavoti vārsti

Tā kā vārsti darbojas maksimālās temperatūras un mehāniskās slodzes apstākļos, tie ir izgatavoti no metāla, kas ir izturīgs pret šādiem faktoriem. Visvairāk sasilst, kā arī saskaras ar mehānisko spriegumu, kontakta vietu starp sēdekli un vārsta disku. Pie liela motora apgriezieniem vārsti ātri iegrimst sēdekļos, radot triecienu detaļas malās. Arī gaisa un degvielas maisījuma sadedzināšanas procesā plānas plāksnes malas tiek pakļautas asai karsēšanai.

Papildus vārsta diskam tiek saspiesti arī vārsta uzmavas. Negatīvie faktori, kas izraisa šo elementu nodilumu, ir nepietiekama eļļošana un pastāvīga berze ātras vārsta kustības laikā.

Šo iemeslu dēļ vārstiem tiek noteiktas šādas prasības:

1. Viņiem jāaizver ieplūde / izeja;
2. Spēcīgi sildot, plāksnes malām nevajadzētu deformēties no triecieniem uz segliem;
3. Jābūt labi racionalizētai, lai netiktu radīta pretestība ienākošajam vai izejošajam videi;
4. Daļai nevajadzētu būt smagai;
5. Metālam jābūt izturīgam un izturīgam;
6. Nedrīkst iziet spēcīgu oksidēšanos (kad automašīna brauc reti, galvas malām nevajadzētu rūsēt).

Daļa, kas atvēra atveri dīzeļdzinējiem, sasilst līdz 700 grādiem, bet benzīna analogos - līdz 900 virs nulles. Situāciju sarežģī fakts, ka ar tik spēcīgu apkuri atvērtais vārsts neatdziest. Izplūdes vārsts var būt izgatavots no jebkura leģēta tērauda, ​​kas iztur lielu karstumu. Kā jau minēts, viens vārsts ir izgatavots no diviem dažādiem metāla veidiem. Galva ir izgatavota no augstas temperatūras sakausējumiem, un kāts ir izgatavots no oglekļa tērauda.

Kas attiecas uz ieplūdes elementiem, tos atdzesē, saskaroties ar sēdekli. Neskatoties uz to, arī to temperatūra ir augsta - apmēram 300 grādi, tāpēc nav pieļaujams, ka daļa sildot deformējas.

Hroms bieži tiek iekļauts vārstu izejvielās, kas palielina tā termisko stabilitāti. Degot benzīnam, gāzei vai dīzeļdegvielai, izdalās dažas vielas, kas var agresīvi ietekmēt metāla daļas (piemēram, svina oksīds). Lai novērstu nevēlamas reakcijas, vārsta galvas materiālā var būt niķeļa, mangāna un slāpekļa savienojumi.

Un visbeidzot. Nevienam nav noslēpums, ka jebkurā dzinējā laika gaitā vārsti izdeg. Šeit ir īss video par iemesliem:

PAMATOJUMI, KURIEM AUTO DZINĒJĀ izdeg vārsti, to nezināja 95% autovadītāju

Jautājumi un atbildes:

Ko dara vārsti motorā? Kad tie atveras, ieplūdes vārsti ļauj svaigam gaisam (vai gaisa/degvielas maisījumam) ieplūst cilindrā. Atvērtie izplūdes vārsti noved izplūdes gāzes uz izplūdes kolektoru.

Kā saprast, ka vārsti ir izdeguši? Izdegušo vārstu galvenā iezīme ir trīskārša motora kustība neatkarīgi no apgriezieniem minūtē. Tajā pašā laikā dzinēja jauda tiek pienācīgi samazināta, un degvielas patēriņš palielinās.

Kuras daļas atver un aizver vārstus? Vārsta kāts ir savienots ar sadales vārpstas izciļņiem. Daudzos mūsdienu dzinējos starp šīm daļām ir uzstādīti arī hidrauliskie pacēlāji.