Gasfordelingsmekanismen (GRM) er en mekanisme , der sørger for indtag af ren luft og frigivelse af udstødningsgasser fra cylindrene . Den kan have både fast ventiltiming og justerbar, afhængig af krumtapakslens hastighed og andre faktorer.
Det består oftest af en knastaksel eller flere knastaksler, vippearme , fjedre , ventiler, stempler og en krumtapaksel. I nogle designs er distributionssystemet repræsenteret af roterende eller oscillerende distributionshylstre eller spoler.
Knastakselens drivsystem på en firetaktsmotor sikrer under alle omstændigheder dens rotation med en vinkelhastighed svarende til 1/2 af krumtapakslens vinkelhastighed [1] .
Klassificeringen af gasfordelingsmekanismer er lavet afhængigt af, hvordan de styrer indtag og udstødning. Der er normalt fire typer af indsugnings- og udstødningskontrolmekanismer:
Gasfordelingsmekanismen med stempelstyret indsugning og udstødning (også kendt som en vinduesgasfordelingsmekanisme) bruges på totaktsmotorer med krumtapkammerudsug. I den er gasfordelingsfaserne indstillet på grund af åbning og lukning af vinduer i cylindervæggen udført direkte af stemplet.
Indløbsvinduet åbner sædvanligvis ved krumtapakslens position, hvor stemplet ikke når 40-60 ° til det nederste dødpunkt (i henhold til krumtapakslens rotationsvinkel), men lukker 40-60 ° efter det er passeret , hvilket giver en ret snæver indtagsfase - højst 130 -140°. På stærkt accelererede sportsmotorer kan indsugningsvinduet åbnes 65-70° før BDC, hvilket udvider indsugningsfasen, men samtidig bliver motordriften ved lav og mellem hastighed ustabil, og det uproduktive brændstofforbrug stiger markant pga. omvendt emission af brændstofblandingen til atmosfæren.
Udstødningsvinduet åbner ca. 80-85° før stemplet når det nederste dødpunkt og lukker 80-85° efter dets passage, hvilket giver varigheden af udstødningsfasen ca. 160-165°. Rensefasen har en varighed på ca. 110-125°.
Symmetrien af ventiltimingen med stempelstyring af indtag og udstødning skyldes, at den relative position af stemplet og vinduerne i cylindervæggen er den samme både under opadgående slag og under nedadgående slag. Dette er en ulempe, da for optimal motorydelse i det mindste indsugningsfasen skal være asymmetrisk, hvilket ikke er muligt med ren stempelventiltiming. For at opnå denne ydeevne bruger små totakts krumtapkammermotorer en spoleventil eller en reed-ventil på indsugningen (se nedenfor) .
I totaktsmotorer med stort volumen (diesel, marine, luftfart, tank) enten to stempler pr. cylinder , der bevæger sig mod hinanden , hvoraf det ene åbner indsugningsvinduerne, og det andet - udstødning (direktestrømsrensning), eller gennem vinduer i cylindervæggen kun indsugning og udstødning styres af en ventil i topstykket (ventil-spalte-skylning), hvilket også opnår en mere optimal udrensning.
I roterende stempelmotorer bruges som regel gasfordelingsstyring også af et stempel (rotor), som i dette tilfælde spiller rollen som en spole [5] .
Spoleventiltiming blev også brugt på Lenoir totaktsgasmotoren , som anses for at være verdens første kommercielt succesrige forbrændingsmotor (1859). Dens gasfordelingsmekanisme med to kasseformede spoler blev fuldstændig kopieret fra dampfordelingsmekanismen i dampmaskiner, og ved hjælp af spoler blev både gas-luft-arbejdsblandingen lukket ind, og udstødningsgasserne blev frigivet. Men efterfølgende fulgte udviklingen af totaktsmotorer vejen med at bruge stempel (på lette motorer) eller ventilgasdistribution.
Brugen af spoleventiltiming på lette totaktsmotorer af den moderne type (med krumtapkammeroprensning) er blevet sporet i det mindste siden 1920'erne, men en virkelig vellykket implementering af dette princip blev først udført i begyndelsen af 1950'erne af Østtysk ingeniør Daniel Zimmerman på sports- og racermotorcykler MZ , og derefter i 1960'erne - 70'erne begyndte lignende løsninger at dukke op på nogle serielle motorcykler af mærkerne Jawa , Yamaha , Suzuki , Kawasaki og andre.
På totaktsmotorer med spoleventilstyring styres indsugningen af en krumtapakseldrevet spole - en roterende skive eller cylindrisk (kran) type eller frem- og tilbagegående plade. Spolen udfører på den ene eller anden måde åbning og lukning af motorens indsugningskanal og styrer derved varigheden af indsugningen. Takket være dette er det muligt at gøre indtagsfasen asymmetrisk i forhold til BDC (som regel starter den 130-140° før BDC og slutter 40-50° efter) og øge dens varighed til 180-200° og derved forbedre cylinder fyldning. Nogle implementeringer af ventiltidsstyring giver dig endda mulighed for at ændre ventiltimingen direkte under motordrift. Som regel fortsætter stemplet med at styre udløsningen og åbner udløbsvinduet(e).
Til et lignende formål kan en ventil af en kronblads- eller membrantype (Yamaha osv.), der automatisk udløses af et trykfald, installeres i motorens indsugningskanal.
I de tidlige 1950'ere , på Perm Engine Plant No. serie med gasdistribution installeret i krumtaphuset med en roterende spole og udluftning med to-trins stempler i form af et omvendt T (den smalle del virker, den brede del er indsprøjtning), som var beregnet til brug i lette fly [6 ] .
Eksperimenter med gasdistribution ved hjælp af en roterende spole blev udført i begyndelsen af 1990'erne af Lotus i forhold til en totakts bilmotor med udluftning fra en drivkompressor , og i modsætning til en konventionel totaktsmotor med ventilspalteudluftning, frisk luft blev tilført til toppen af cylinderen gennem en spole, og udstødningsgasser blev fjernet gennem vinduer i den nederste del af cylinderen (i en konventionel motor med ventilspalte-spylning tilføres luft gennem vinduer i den midterste del af cylinderen , og gasser fjernes gennem en ventil i blokhovedet). Spolen havde form af en hul cylinder, der konstant roterede om sin akse - en rotor - med vinduer i væggene, inden i hvilken der også var en stator med en langsgående skillevæg, der lignede en hul cylinder, hvis rotation ift. rotor, udført af et elektronisk system, styrede gasdistributionsfaserne. En sådan gasfordelingsanordning gjorde det muligt, i stedet for den direkte indsprøjtning, der sædvanligvis anvendes på dieselmotorer med ventilspalterensning, at anvende en billigere version af kraftsystemet med en lavtryksdyse, der sprøjtede brændstof ind i spolen, hvorfra arbejdsblandingen blev blæst ind i cylinderen gennem indløbsvinduet. Disse arbejder blev afsluttet til ingen nytte, en af årsagerne til det var den kraftige skærpelse af miljøstandarderne i midten af 1990'erne ( Euro-1 , Euro-2 , osv.), som satte en stopper for brugen af totakt. motorer i vejtransport.
Spoleventil med kasseformede, stempel- eller roterende (krane) spoler, på den ene eller anden måde forbundet med knastakslen og åbning og lukning af indsugnings- og udstødningsvinduer, blev brugt på nogle firetaktsmotorer, men blev ikke brugt meget pga. antal vanskeligheder i vejen for praktisk implementering af dette princip, især problemer med tætning af spoler, især dem, der arbejder for udstødning og derfor varme udstødningsgasser under højt tryk.
Gasfordeling med en kasseformet spole, svarende til dampmotorspoler , blev brugt på verdens første firetakts forbrændingsmotor, designet af N. Otto (1861), og blev meget brugt på lavhastigheds stationære motorer fra det 19. - i begyndelsen af det 20. århundrede.
Gasfordelingskontrol med frem- og tilbagegående stempelspoler er faktisk standard på dampmaskiner og kraftige stempelpumper, nogle designere har forsøgt at tilpasse det til en forbrændingsmotor, men uden større held - flytning af spolen viste sig at være meget vanskelig på grund af den høje gas. tryk, hvilket skabte en enorm friktionskraft mellem spolen og spoleboksens vægge, for ikke at nævne problemerne med gennembrud af gasser gennem tætningerne.
En noget større succes faldt til andelen af gasdistributionsmekanismer med en roterende (kran)spole. Denne variant af gasdistribution tiltrak designere på grund af dens støjsvage drift sammenlignet med konventionelle tallerkenventiler (hvilket banke under timingdrift var et stort problem for motorer fra det tidlige 20. århundrede), evnen til at opnå potentielt højere gennemløb sammenlignet med ventiltiming og for at forenkle timingen på grund af brugen af en enkelt spole på en cylinder, der fungerer både til indsugning og udstødning, eller endda en for hvert par cylindre, og også for at eliminere et af de farligste detonationscentre fra forbrændingskammeret - udstødningen ventil (som igen var meget vigtig i begyndelsen af det 20. århundrede, da tilgængeligt brændstof havde et meget lavt oktantal ).
Det første patent på gasdistribution ved hjælp af en roterende spole blev opnået af det britiske firma Crossley i midten af 1880'erne. De lavhastighedsgasmotorer baseret på det var populære som stationære motorer og blev produceret af dette firma fra 1886 til 1902.
Toppen af popularitet for dette design i bilmotorer kom i begyndelsen af 1910'erne, da en række firmaer, der producerede dyre biler, som f.eks. Itala (Italien, 1911), Darraq (Frankrig, 1912), efter den seneste mode præsenterede deres muligheder for spoleventiltiming. , efterfølgende Minerva (Belgien, 1925).
Relativt vellykkede design af motorer med gasfordeling ved en konisk roterende spole blev skabt af briterne R. Cross og F. Aspin i 1930'erne - 1950'erne, blev brugt på racerbiler, men de kom aldrig i masseproduktion, herunder på grund af uløste problemer med tætning og smøring af spolen. I samme år eksperimenterede den tyske ingeniør F. Wankel med ventilgasdistribution i samarbejde med BMW , DVL, Daimler-Benz , Lilienthal og Junkers , men uden at opnå afgørende succes skiftede han til arbejdet med et rotationsstempelmotorprojekt , som er meget lykkedes.
I 1950'erne blev pilotmotorer med spoleventiltiming bygget i USSR baseret på Moskvich-400 (4-cyl.) og ZIS-120 (6-cyl.) seriemotorer, som havde ventilspoler installeret i blokhovedet og roterer om en akse parallel med krumtapakslens akse. Sammenlignet med lavere ventiler havde motorer med spoleventilgasfordeling bedre cylinderfyldning og følgelig højere specifik effekt - for eksempel på Moskvich-motoren var stigningen i effekt sammenlignet med den serielle en 8%. Men samtidig steg olieforbruget markant på grund af problemer med spolepakningen, motoren arbejdede med mærkbar røg. Derudover oplevede spolen ved slutningen af kompressionsslaget og under stemplets slag en del friktion på grund af tætningsskoens tryk under trykket fra udstødningsgasserne, hvilket øgede friktionstabene betydeligt, og på en seks-cylindret motor førte endda til et brud i den tre-rækkede drivkæde Timing under test. Det var ikke muligt at levere den nødvendige motorressource til motorer med spoleventiltiming [5] .
Omtrent samtidig producerede det britiske firma Norton en række racermotorcykler med spoleventiltiming, men stoppede i 1954 fuldstændig arbejdet i denne retning. Manchetgasfordeling, betragtet separat nedenfor i teksten, betragtes nogle gange som en slags spoleventil.
Gasfordelingen styres af tallerkenventiler , normalt drevet af en knastaksel . Dette system er mest almindeligt på moderne firetaktsmotorer såvel som kraftige totaktsmotorer (med ventilspalte-udrensning er der kun udstødningsventiler).
I dette tidsudformning bruges en ventil, der består af en plade (hoved) og en stang (stamme), som tjener til at åbne og lukke indløbs- og udløbskanalerne. Den største fordel ved tallerkenventilen, som gjorde det muligt for den at opnå sin dominerende fordeling i dette område, er letheden ved at sikre tæthed: under påvirkning af tryk i forbrændingskammeret presses dens tallerken tæt mod sædet, derfor for at forhindre gaslækage, er det ganske nok at omhyggeligt gnide disse dele sammen, og det kraftgenererede tryk i forbrændingskammeret er rettet langs ventilstammens akse og forhindrer det ikke i at bevæge sig langs styret. Når ventilen åbnes, forskydes den i forhold til sædet med en afstand, der kaldes ventilløftet. I dette tilfælde åbner en bestemt flowsektion, bestemt af løftehøjden, ventilens størrelse og form. I de fleste tilfælde har indsugningsventiler et større flowareal end udstødningsventiler på grund af det høje tryk af udstødningsgasserne og den højere udstødningshastighed i udstødningsventilerne.
Tidligere, indtil omkring 1950'erne, var ventiler normalt lavet af almindeligt kulstof eller lavlegeret værktøjsstål (f.eks. krom 40X), men efterhånden som motorerne blev forbedret og deres forceringsgrad steg, blev det nødvendigt at bruge som minimum udstødningsventiler, temperaturen hvoraf kan nå 600 -850 ° C, speciallegerede varmebestandige stål, for eksempel silchrom (40X10S2M / EI107, 40X9S2 / ESH8), X45CrNiW189, X53CrMNi219, osv. Indløbsventiler har normalt en temperatur på 000-4 højere end 0300 ° C og er lavet af krom, krom-vanadium eller krom-nikkel stål.
Nogle gange, for at reducere omkostningerne, er det kun ventilpladen (hovedet) der er lavet af varmebestandigt stål, og stammen er lavet af almindeligt instrumental; også på udstødningsventilernes plader er der en ekstra overflade af et lag af der kan nogle gange laves hård varmebestandig legering, hvilket øger ventilens levetid. I motorer med en høj termisk belastning af forbrændingskammeret kan der anvendes ventiler med hule stænger fyldt med natrium - når motoren kører, smelter natrium og forbedrer, opblanding, varmefjernelsen fra ventilen.
For nylig kan titaniumlegeringsventiler bruges, der kombinerer varmemodstand med lethed, hvilket kan reducere inertien af timingdele.
En anden metode til at håndtere den termiske spænding af udstødningsventilerne er at påføre en keramisk spray, såsom zirconiumoxid , på pladen . Effekten af at reducere driftstemperaturen kan være flere hundrede grader.
Ventiler fremstilles ved varmoverskrift (volumetrisk stempling) af en stålstang, hvorefter de udsættes for mekanisk og varmebehandling [5] [7] [8] .
Ventilens plade (hoved) kan have en flad (T-formet), konveks eller tulipanformet (strømlinet, med en jævn overgang til stilken) form. Ventiler med bulehoved bruges nogle gange som udstødningsventiler på grund af deres høje stivhed og bedre strømlining fra siden af cylinderen, hvilket især er vigtigt i en motor med lavere ventil. Tulipanventiler blev tidligere ofte installeret på indløbet med en stor ventildiameter, da man mente, at den strømlinede hovedform reducerede luftstrømsmodstanden, men efterfølgende, siden omkring 1980'erne, blev brugen af dem opgivet, da de ikke gav nogen nævneværdig effekt , eller endda med samme løft, forværredes fyldningen af cylindrene sammenlignet med konventionelle, med større fremstillingskompleksitet.
Ventilhovedet har en konisk arbejdsflade - en låsende affasning , stramt slebet til den matchende affasning af ventilsædet (fatning). Affasningen på ventilhovedet er lavet i en vinkel på 30° eller 45°. En 45° affasning giver et mindre flowareal for samme løft end en 30° affasning, dog letter det ventilcentrering i sædet og øger dets stivhed, derfor anvendes en 30° affasning i begrænset omfang, normalt på indsugningsventiler af højdrevne og sportsmotorer. I nogle tilfælde kan der anvendes en dobbelt affasning. Affasningen slibes og gnides derefter tæt mod sædet (fatningen). I den nedre (hale) ende af ventilstammen er der lavet ringformede riller til fastgørelse af ventilfjederpladerne, normalt udført ved hjælp af koniske krakkere (mindre ofte med en tværgående stift eller gevind). Nogle gange, for at øge ventilens levetid, er ventilfjederskiven udstyret med et trykleje, der tillader ventilen at rotere frit omkring sin akse, når motoren kører. Tidligere var der på ventilspindlens haledel nogle gange også lavet en ringformet udsparing til en sikkerhedsring, som forhindrer ventilen i at falde ned i cylinderen, hvis dens fjeder brister, eller krakkere ved et uheld falder ud under motordrift [7] [8] .
Sadler (reder) af ventiler er lavet enten direkte i cylinderblokkens materiale (til motorer med lavere ventiler) eller cylinderhoveder eller i form af individuelle dele presset ind i dem lavet af legeret støbejern, bronze eller varmebestandigt stål (kun udstødningsventiler, eller både indtag og udstødning), nogle gange med belægning af en slidstærk koboltlegering af sormittypen [7] . Sædet har typisk en affasning med en vinkel på 45°, eller to affasninger - den øverste med en vinkel på 30°, der tjener som overgang fra hovedfadet til forbrændingskammerets væg, og hovedfadet ved 45°. Nogle gange er der også en bundaffasning med en vinkel på omkring 60°, hvis brug reducerer sædets modstand mod luftstrøm. Af særlig betydning er undersøgelsen af formen af affasningen af indsugningsventilsæderne, gennem hvilken cylindrene fyldes med arbejdsblandingen [8] .
Ventilstyrebøsninger bruges til at sikre deres nøjagtige pasform i sadlerne, de er lavet af støbejern, aluminium bronze eller keramisk-metal anti-friktionssammensætninger (bronze-grafit og andre). For at reducere olieforbruget gennem spalten mellem ventilstyret og dens spindel sættes enten en oliebestandig hætte lavet af oliebestandig gummi på selve ventilspindlen, eller der monteres en olietætning med en ringformet fjeder (olieskraberhætte). på sin guide [7] [8] .
Ventilfjedre giver ventillukning og dens tætte pasform i sædet, opfatter de kræfter, der opstår fra driften af timingen. Ved montering af ventilmekanismen modtager fjederen en forspænding, hvis værdi er en vigtig parameter, der påvirker motorens kvalitet. Hvis fjederen i tør tilstand ikke udvikler den korrekte kraft, der er angivet i den tekniske dokumentation, er der en forsinkelse ("hængende") og ventilspring, når den er lukket, hvilket forstyrrer gasfordelingsfaserne og forværrer fyldningen af cylindrene med en brændbar blanding, på grund af hvilken motoren ikke vil udvikle fuld kraft og ikke giver bilens pasdynamiske egenskaber. Når ventilen er helt lukket, skal fjederens resterende kraft være tilstrækkelig til at opretholde kontakt mellem knastakselkammen og timingdelen i kontakt med den (skubber, vippearm, vippearm), hvilket giver dig mulighed for at opretholde den angivne ventilåbningstid af designerne og eliminer stødbelastninger i ventildrevet, der hurtigt fjerner det fra bygningen.
Ventilfjedre er som regel lavet af legeret kulstofstål (mangan, silicium-mangan, chrom-nikkel-vanadium) koldsår, efterfulgt af varmebehandling og kulblæsning for at øge levetiden. De kan være cylindriske eller koniske, have en konstant eller variabel viklingsstigning. Ståltrykskiver [5] [7] [8] [9] er placeret under den for at forhindre slid på cylinderhovedets lejeflade og fiksere fjederen .
Nogle gange bruges der to fjedre pr. ventil, placeret inden i hinanden, og den ydre og den indre fjeder har en anden drejningsretning for at forhindre, at den indre fjeder sætter sig fast med de ydre spoler. Brugen af sådanne dobbeltfjedre gør det muligt at reducere enhedens overordnede dimensioner noget på grund af den lavere samlede højde af de to fjedre sammenlignet med en enkelt fjeder med samme kraft, og fungerer også som forsikring i tilfælde af brud på en af fjedre. fjedrene, hvilket øger motorens pålidelighed og problemfri drift. Nogle gange kan ventilfjederen også installeres ikke på selve ventilen, men i pusheren (eksempel - diesel YaAZ-204 ) [7] .
I de fleste tilfælde, i ventilmekanismen , bruges en knastaksel lavet af støbejern eller legeret stål til at styre ventilerne , med lejetapper, der tjener til at installere akslen i lejerne af dens leje, og knast med en anden profil, der bestemmer ventiltiming af motoren. Normalt er der to knastaksellapper pr. cylinder (en indsugning og en udstødning), men der er andre muligheder. Derudover kan der være mere end én knastaksel. Knastakseldrevet udføres fra motorens krumtapaksel, og for firetaktsmotorer er dens omdrejningsfrekvens lig med halvdelen af krumtapakslens omdrejningsfrekvens, og for totaktsmotorer er den lig med den. Akslen roterer i glidelejer og holdes normalt fra aksial forskydning af trykhalveringe lavet af stål, nogle gange med en aluminiumsbelægning på arbejdsfladen, bronze, anti-friktions cermet eller plast.
I ældre motorer blev knastakslen ofte brugt til at drive andre motorenheder - olie- og brændstofpumperne, tændingsfordeleren og nogle gange endda vinduesviskeren. På moderne motorer er brændstofpumpen elektrisk drevet, afbryder-fordeleren er fraværende og er blevet fuldstændig erstattet af et elektronisk styresystem, og oliepumpen drives normalt direkte fra krumtapakslen af en kæde eller et gear.
Motorer fra det tidlige 20. århundrede kunne nogle gange bruge automatisk fungerende indsugningsventiler, udløst af en trykforskel mellem atmosfæren og vakuum i indsugningsmanifolden, men de fungerede ikke tilfredsstillende ved høje hastigheder og faldt hurtigt ud af brug (udstødningsventilerne beholdt drev fra knastakslen) [10] .
Transmissionsled er installeret mellem knastakselkammene og ventilstammerne for at overføre kraft, hvis design afhænger af typen af motortidsmekanisme.
I motorer med en lavere knastaksel bruges ventilløftere til at aflaste kraften fra knastene, installeret i huller i cylinderblokken, lavet over knastaksellejet. Fra pusheren kan kraften overføres direkte til ventilspindlen (i motorer med nedre ventil) eller gennem en drivstang til en vippearm, der aktiverer ventilspindlen, hvilket ændrer kraftens retning til det modsatte (i øvre ventil). motorer med ventilspindeldrev) [8] .
Skelne pushere cylindrisk, pladeformet (svamp) og rulle. For de to første typer er lejefladen i kontakt med knastakselkammen flad eller sfærisk, mens for rulleventiler er en hård stålrulle med høje anti-slidegenskaber i kontakt med knastakselkammen, hvilket kan øge holdbarheden af samlingen og reducere kravene til ekstreme trykegenskaber af smøremidlet.olier - dette design blev tidligere primært brugt på dieselmotorer, men siden 1980'erne er det blevet udbredt. For at forhindre for tidligt slid skal en skubber med en flad eller sfærisk lejeflade dreje rundt om sin lodrette akse under drift, hvilket med en flad lejeflade opnås ved sin forskydning i forhold til knastaksen, og med en sfærisk, ved at bruge knaster med skrå overflade [8] .
I dieselmotorer med stort slagvolumen bruges nogle gange vipperulleskubbere, som er et vippearm med et akselhul i den ene ende og en rulle i kontakt med knastakselkammen i den anden, kraften fjernes fra stålhælen placeret på håndtag på toppen, hvorpå vippearmen hviler, hvilket gør det muligt, på grund af tilstedeværelsen af et vist udvekslingsforhold i en sådan pusher, at opnå en stor kraft, der kræves for at drive gasfordelingsmekanismen i en sådan motor [8] .
I moderne motorer er hydrauliske ventilafstandskompensatorer ofte placeret i pushere, i hvilket tilfælde pusherne nogle gange kaldes hydrauliske. De giver konstant, slørfri kontakt mellem ventiltogets dele, hvilket eliminerer motorstøj og reducerer slid ved at eliminere stødbelastninger. Nogle gange kan hydrauliske løftere installeres inde i vippearme [8] .
I motorer med overliggende knastaksel bruges enten håndtag (dobbeltarm eller enkeltarm) til at drive ventilerne, som afhængigt af det specifikke design kaldes vippearme eller vippearme (håndtagsskubbere), eller korte cylindriske ventilløftere placeret under knastakslen, direkte mellem dens knaster og ventilstammer [8] .
Når motoren kører, især under høje belastninger, forlænges ventilspindlen til en større længde end andre dele af cylinderhovedet, da ventilen oplever yderligere termisk belastning på grund af vask af dens plade, der stikker ud i forbrændingskammeret med varme gasser, mens resten af hovedcylindrene normalt er væskekølede, og dens temperatur ikke overstiger 100 ... 120 ° C (i motorer med et væskekølesystem). I dette tilfælde vælges det termiske mellemrum mellem ventilen og den del, der fører den, indstillet under motorjustering, som et resultat af, at timingen begynder at arbejde næsten lydløst efter opvarmning af motoren. Hvis den termiske spalte er forkert justeret, ventilen overophedes, affasningen af dens hoved eller sæde er slidt, kan den termiske spalte, der er tilvejebragt af motorens design i ventilaktuatoren, være fraværende, som et resultat af, at ventilerne taber deres stramhed og begynder at brænde ud [5] .
I øjeblikket er de fleste motorer udstyret med et system til automatisk kontrol af den termiske frigang i ventildrevet, udført ved brug af hydrauliske ventilspillerumskompensatorer (i motorer med ventilskubber) eller hydrauliske stop (i motorer med ventildrev med håndtag). På grund af trykket fra olien, der fylder det indvendige hulrum af det hydrauliske element, er knastakselkammen konstant i kontakt med timing gearforbindelserne, hvilket eliminerer behovet for justering, og øger også motorens pålidelighed ved at forhindre muligheden for ventiludbrænding pga. slid på dens affasning eller sæde. Efter at have stoppet motoren i længere tid, presses olien ud af det hydrauliske element, hvilket resulterer i, at nogle ventiler efter genstart kan få banker i flere minutter. Varigheden af motordrift med ventilbankning øges, efterhånden som stempelparrene af hydrauliske kompensatorer eller hydrauliske tætninger slides. Derudover er disse enheder følsomme over for olieskumdannelse, da når stempelparret olie med luft kommer ind, mister det sin ydeevne [5] .
Klassificeringen af gasfordelingsmekanismer for motorer med ventilgasfordeling udføres afhængigt af den relative position af ventilerne selv og knastakslen, der driver dem, samt designet af transmissionsforbindelserne mellem dem.
I henhold til placeringen af ventilerne skelnes motorer:
I henhold til placeringen af knastakslen skelnes motorer:
I henhold til antallet af knastaksler :
Til styring af gasdistribution:
Ifølge disse funktioner er ventilmekanismerne i firetakts forbrændingsmotorer opdelt i en række undertyper.
Motorer med knastaksel i cylinderblokken Nedre ventilerNedre ventilmotor (med sideventiler, engelsk L-Head, Flathead, SV - Side-Valve ) - en motor, hvor ventilerne er placeret i cylinderblokken, plader op og drives fra knastakslen placeret under dem ved hjælp af af pushere. I V-formede lavere ventilmotorer er knastakslen normalt placeret i cylinderblokkens kollaps, ventilerne afviger fra den i form af bogstavet V.
Alle timing dele af denne type er placeret inde i blokken, hvilket giver dig mulighed for at få en meget kompakt motor. Knastakslen er placeret i et fælles krumtaphus med krumtapakslen, hvilket forenkler smøresystemet og øger pålideligheden, der er ingen mellemliggende transmissionsled mellem knastakselkammene og ventilerne (vippearme, vippearme, håndtag osv.), der er ikke behov for komplekse ventilspindeltætninger (ventiltætninger) .
Hovedet på motorblokken med nedre ventil er en simpel støbejerns- eller aluminiumsplade med kanaler til kølevæsken, den kan let adskilles, hvilket åbner nem adgang til ventiler og stempler, hvilket var meget vigtigt i de år, hvor stemplerne var nødvendige at blive renset regelmæssigt for kulstofaflejringer, og ventilerne skulle med jævne mellemrum slibes til sadler, hvortil der var lavet specielle slidser til en lappemaskine i deres plader.
Den største ulempe ved det nedre ventillayout er det specifikke layout af indsugnings- og udstødningskanalerne på grund af det omvendte arrangement af ventilerne, hvilket fører til et fald i motorens specifikke egenskaber. På grund af den komplekse vej af luft-brændstofblandingen forbundet med den, hvis strøm pludselig ændrer retning, når den kommer ind i cylinderen, øges modstanden ved indløbet, og fyldningen af cylindrene forringes betydeligt, især ved høje hastigheder. Som følge heraf viser den nedre ventilmotor sig i de fleste tilfælde at være lavhastigheds og uøkonomisk med lav effekttæthed [5] .
Derudover begrænser designfunktionerne i motoren med lavere ventiler i alvorlig grad muligheden for at øge kompressionsforholdet ved at reducere forbrændingskammerets volumen , hvilket normalt er den enkleste og mest effektive måde at øge effekttætheden af en forbrændingsmotor på. [5]
Reduktion af højden af forbrændingskammerhvælvingen for at reducere dens volumen i motoren med den nedre ventil fører til et fald i strømningssektionerne af indsugnings- og udstødningskanalerne, desuden i deres mest kritiske del, direkte stødende op til forbrændingskammeret, hvilket er forårsaget af et fald i mellemrummet mellem brændkammervæggen og ventilskiven. Som et resultat, når forbrændingskammerets volumen falder, og følgelig øges kompressionsforholdet, forringes fyldningen af cylindrene, hvilket væsentligt reducerer effektiviteten af denne foranstaltning til at tvinge motoren. Denne ulempe er delvist elimineret ved brugen af stempler med en fortrænger, der rager ind i forbrændingskammeret, placeringen af ventilsæder i fordybninger på overfladen af blokken og brugen af et hul i stempelbunden, der vender mod ventilerne. Men selv med disse foranstaltninger taget i betragtning, ved et kompressionsforhold på ca. 8:1 og højere, forringes fyldningen af cylindrene i motoren med lavere ventil på grund af droslingseffekten i en sådan grad, at den øger yderligere kompressionsforhold meningsløst - stigningen i effektiviteten af motorens arbejdsgang opnået på grund af det udjævnes af forringelse påfyldningscylindre. Desuden forhindrer formen af forbrændingskammeret i en motor med lavere ventil selv stigningen i pladernes diameter og løftning af ventilerne på grund af deres tætte placering i forbrændingskammeret, og jo mere, jo højere kompressionsforhold af motoren, og følgelig jo mere kompakt er forbrændingskammeret i dens cylindre. [9] [11]
Af samme grund giver det ingen mening at skabe en dieselmotor med lavere ventil, da dieselmotorer kræver kompressionsforhold i størrelsesordenen 16:1 og højere for at sikre en effektiv arbejdsgang.
Behovet for at sikre på den ene side den minimale strukturelt bestemte afstand mellem cylinderens akser og knastakslen og på den anden side den nødvendige afstand mellem ventilpladen og forbrændingskammerets vægge tvinger designere til at give forbrændingskammeret i en motor med lavere ventil en meget langstrakt form. Derfor opnår en reduktion af forbrændingskammerets volumen ved at reducere dets længde ikke en væsentlig effekt. Den ikke-optimale form af forbrændingskammeret øger til gengæld varmeoverførslen gennem væggene betydeligt, hvilket forårsager varmetab og et fald i effektiviteten, øger blandingens forbrændingstid, hvilket begrænser motorens hastighed og bidrager også til udviklingen af detonation , hvorfor en motor med lavere ventil med samme kompressionsforhold kræver højere oktan brændstof end overheadventil.
I et lille omfang kan disse mangler elimineres ved at vippe ventilakserne i forhold til cylinderaksen, hvilket reducerer længden af forbrændingskammeret, og derved forbedrer blandingens forbrændingsbetingelser og reducerer motorens tendens til at detonere, og også reducerer modstanden mod strømmen af arbejdsblandingen, der suges ind i cylinderen (for eksempel i en motor i Moskvich-400- bilen var ventilhældningsvinklen lidt mere end 8 °), men på samme tid var dimensionerne af motoren vokser hurtigt, hvilket begrænser mulighederne for denne tilgang i rækkemotorer [12] .
I en V-formet motor med lavere ventil er det muligt at øge hældningsvinklen af ventilerne uden en overdreven forøgelse af de ydre dimensioner i langt højere grad end i en in-line. I et forsøg på at overvinde manglerne ved det nedre ventilkredsløb placerede designerne nogle gange ventilerne i cylinderblokken på en V-formet nedre ventilmotor i en meget stor vinkel i forhold til cylinderaksen, vandret eller næsten vandret, for hvilket knastakslen skulle placeres højt i blokkens kollaps, og der skulle indføres yderligere led i ventildrevet - lange svingende skubbere (enarmede håndtag) eller vippearme (toarmede håndtag). Især den V-formede 8-cylindrede Lycoming FB-motor fra 1930'erne havde et sådant timing-design, hvor ventilerne blev installeret i en vinkel på 35 ° i forhold til cylinderaksen og blev aktiveret gennem en-armede håndtag. Med et sådant arrangement af ventiler stødte indløbs- og udløbskanalerne op til forbrændingskammeret mere jævnt uden en 90-graders drejning, hvilket gjorde det muligt praktisk talt at eliminere problemerne forbundet med en skarp ændring i bevægelsesretningen af ladningen af ladningen. arbejdsblanding ved indløbet, desuden viste forbrændingskammeret sig at være relativt kort.
En yderligere fordel ved denne designløsning var også, at udstødningskanalerne kunne bringes op, og ikke inde i blokkens kollaps, som på mange lavere ventil V8'ere, hvilket forenklede designet af udstødningssystemet og reducerede motoropvarmning fra udstødningen. gasser. Andre ulemper ved motorer med lavere ventiler blev dog fuldt bevaret - et lille flowområde i indsugningskanalen og umuligheden af at øge kompressionsforholdet over en vis grænse, og designet af en motor med en sådan timing viste sig at være meget kompleks og dyr at fremstille, hvilket forhindrede dens distribution. Faktisk er dette tidsarrangement en "overgang" mellem motorer med lavere ventiler og OHV-motorer med overliggende ventiler (se nedenfor) . Med en yderligere forøgelse af ventilernes hældningsvinkel i forhold til cylindrenes akse, skulle de allerede overføres til topstykket, hvorved motoren blev en overliggende ventil.
Den mest effektive måde at øge den specifikke effekt af en motor med lavere ventiler på er at overlade den fra en drivkompressor eller turbolader, hvilket gør det muligt at opnå god fyldning af cylindrene og en ret høj effektivitet af arbejdsprocessen selv ved lav kompressions forhold. Men på grund af kompleksiteten og de høje omkostninger ved implementering, med en relativt beskeden effekt sammenlignet med motorer fra andre ordninger, blev den brugt ekstremt sjældent, hovedsageligt i USA i 1930'erne og 40'erne, og også meget bredt - til at tune amerikanske lav- ventil V8s (især på hot rods ).
Forbrændingskamrene i en motor med lavere ventil har en kompleks form og er som regel ikke bearbejdet, idet de bevarer den ru overflade, der opnås under støbningen, hvilket yderligere reducerer motorens ydeevne og forårsager forskelle i volumen og følgelig arten af drift af forbrændingskamrene på et hoved. Lange udstødningsporte placeret i cylinderblokken bidrager til overophedning af den nedre ventilmotor på grund af yderligere opvarmning fra varme udstødningsgasser. Dette gælder især for underventil V8'ere, hvor udstødningsportene normalt løber lige gennem cylinderblokken i en tværgående retning, fra camberen udad til udstødningsmanifolderne, og udstødningsgasserne, der passerer gennem dem, afgiver meget varme langs måde, hvilket får motoren til at overophede, især under utilstrækkelig effektivitet af kølesystemet.
På nogle motorer med lavere ventiler var standardventilafstandsjusteringen slet ikke tilvejebragt ( Ford T , Ford A og deres derivater), i tilfælde af en alvorlig funktionsfejl blev ventilstammerne modificeret: hvis frigangen var for lille, filede (sluttede) lidt, og hvis den var for stor, smedede de den fortykkede haledel, mens de forlængede stangen lidt. Efterfølgende blev der på de fleste motorer indført en spaltejusteringsmekanisme (en bolt med en låsemøtrik snoet ind i skubberen), men adgangen til den var dog ofte ekstremt ubelejlig (det var dog relativt sjældent påkrævet på sådanne motorer). Dette problem er fuldstændig løst af hydrauliske ventilafstandskompensatorer, der er indbygget i tokens.
Indtil 1950'erne var motorer med en sådan timing på grund af deres enkelhed og lave omkostninger mest almindelige i biler (med undtagelse af sportsvogne) og lastbiler. De første serieproducerede modeller med overliggende ventilmotorer dukkede op tilbage i 1920'erne, men i disse år konkurrerede lavere ventilmotorer med dem næsten på lige fod. Først i 1950'erne, efter tilgængeligheden af brændstof med højere oktantal, hvis fordele krævede en stigning i kompressionsforholdet, blev det klart, at ordningen med lavere ventiler holdt udviklingen af bilindustrien tilbage og forhindrede skabelse af mere avancerede, dynamiske og højhastighedsbiler, der svarer til ændrede forhold i vejtrafikken. Som et resultat, i første halvdel af 1950'erne, begyndte masseintroduktionen af overliggende ventilmotorer i personbiler, blottet for de ulemper, der er forbundet med den nedre ventil-ordning. På visse bilmodeller holdt motorer med lavere ventiler dog indtil begyndelsen af 1960'erne (alle Plymouth -modeller i in-line seks-versionen, Studebaker , Rambler , Simca Vedette , ZIM GAZ-12 ), og på lastbiler blev denne ordning generelt brugt op til halvfjerdserne, hvis ikke længere - for eksempel blev GAZ-52 og ZIL-157 lastbiler med en motor med lavere ventil produceret indtil 1990'erne. I specialudstyr er motorer med lavere ventil i vid udstrækning i dag.
Derudover bevarer motorer med lavere ventiler en vis popularitet i små stempelfly , hvor deres lave driftshastigheder bliver til en stor fordel, da de tillader skruedrevsreduktionsgearet at blive elimineret fra designet. Så vi kan bemærke de belgiske boxer-flymotorer med lavere ventiler D-Motor LF26 og LF39, som giver deres maksimale effekt ved en krumtapakselhastighed på kun 2800 ... 3000 rpm. Enkelheden i designet, pålideligheden og pålideligheden af underventilmotoren er også store fordele på dette område.
DobbeltventilEn variation af ordningen med et lavere ventilarrangement var motorerne med et T-formet hoved ( T-hoved i engelsk litteratur), eller lavere ventil med et dobbeltrækket arrangement af ventiler, som havde en vis fordeling i første halvdel af det 20. århundrede . I dem var indsugningsventilerne på den ene side af cylinderblokken, og udstødningsventilerne på den anden. Der var også to knastaksler. Sådanne motorer var blandt andet udstyret med de første Russo-Balts.
Formålet med dette design er at eliminere overophedning af indsugningsventilerne og indsugningsåbningerne i blokken ved at isolere dem fra den varme udstødning. Faktum er, at lavoktanbenzin, tilgængelig i begyndelsen af det 20. århundrede, var meget tilbøjelig til at detonere, hvilket gjorde brugen af denne ordning noget fordelagtig - en koldere benzin-luftblanding har et lidt højere oktantal ( vandinjektion virkede på samme princip i cylindre , der afkølede arbejdsblandingen - et design, der også var i omløb i de år). Ellers havde motoren med et sådant gasdistributionssystem dårligere egenskaber end dem med en konventionel lavere ventiltiming, især havde den en lavere effekttæthed. Derudover viste det sig at være komplekst, omfangsrigt, tungt og dyrt at fremstille. Efter Første Verdenskrig, præget af betydelige fremskridt både inden for motorbygning og petrokemi, faldt denne timing-ordning derfor ud af brug.
Denne ordning tillader også brugen af tre eller fire ventiler pr. cylinder i en motor med lavere ventil - to indsugningsventiler på den ene side og en eller to udstødningsventiler på den anden side, men i tilfælde af en motor med lavere ventil vil gevinsten være opnået på grund af dette er lille.
Blandet ventilarrangement (IOE-type)Der findes også betegnelserne F-Head eller IOE ( Intake Over Exhaust - "indløbsventil over udstødningsventil"). I en sådan motor er indsugningsventilerne sædvanligvis placeret i blokhovedet, ligesom i en overliggende ventilmotor, og aktiveres af trykstænger, og udstødningsventilerne er i blokken, ligesom i en underventilmotor. Knastakslen var en og var placeret i blokken, som en konventionel motor med nedre ventil.
Denne ordning har den fordel, at dens effekt er væsentligt højere end den "rene" nedre ventil - det øvre arrangement af indsugningsventilerne kan forbedre fyldningen af cylindrene med arbejdsblandingen betydeligt. Som regel blev sådanne motorer konverteret fra lavere ventiler som et mål for igangværende modernisering, hvilket ofte var teknologisk enklere og mere omkostningseffektivt end at skifte til en motor med fuldt overliggende ventil baseret på samme cylinderblok.
Sådanne motorer blev meget brugt af Rolls-Royce og Rover (inklusive Land Rover SUV'er) på grund af deres høje pålidelighed sammenlignet med både lavere ventilmotorer (på grund af god køling af de øvre ventiler) og sammenlignet med tidlige overliggende ventilmotorer (på grund af halvdelen af antal stænger), samt muligheden for at køre på lavoktan benzin uden detonation.
Lignende "halvventil" ændringer baseret på seriemotorer eksisterede i USSR - disse var sportsmotorer baseret på enheder af Moskvich , Pobeda og ZIM biler . Forøgelsen i kraft, i kombination med andre forceringsforanstaltninger, var betydelig - op til 20 ... 40 hk. med., med selve de angivne motorers starteffekt på 35, 50 og 90 liter. s. hhv. Det var planlagt at bruge en lignende motor på arvingen til Pobeda , men i sidste ende blev valget truffet til fordel for en fuldgyldig overliggende ventilmotor af en helt ny familie.
Med den udbredte brug af "ægte" overliggende ventilmotorer er denne ordning næsten fuldstændig gået ud af brug. Imidlertid blev den sidste sådan motor produceret af Willys i 1970'erne.
I meget sjældne tilfælde (1936 og 1937 Indian Four motorcykler) blev udstødningsventilerne lavet øvre, mens indsugningsventilerne forblev lavere. Dette design var ekstremt mislykket på grund af den konstante udbrænding af udstødningsventilerne, og blev ikke gentaget igen.
Overheadventiler med stangaktiverede ventiler (OHV-type)Dette timing-design blev opfundet af David Dunbar Buick i begyndelsen af det 20. århundrede. For motorer med en sådan timing er ventilerne placeret i cylinderhovedet, og knastakslen er i blokken (engelsk betegnelse - OHV , OverHead Valve ; findes også I-Head , eller Pushrod , det vil sige "med stødstænger" ) . Knastakslen og ventilerne, der er placeret langt fra hinanden, gør det nødvendigt at installere lange transmissionsforbindelser mellem dem - skubbestænger, der overfører kraft fra skubbere i kontakt med knastakselkammene til vippearme, der direkte driver ventilerne, hvilket er det vigtigste kendetegn ved denne tidsstyring .
Ventiler i topstykket er sædvanligvis anbragt i én række, lodret (med et fladt ovalt forbrændingskammer) eller med en lille hældning (med et kileforbrændingskammer), omtrent på forbrændingskammerets længdeakse, dog er der andre muligheder. Så på Chrysler HEMI V8- motorer er forbrændingskammeret halvkugleformet, indsugnings- og udstødningskanalerne nærmer sig det langs halvkuglens radier - henholdsvis indsugnings- og udstødningsventilerne er placeret i to rækker på modsatte sider af længdeaksen af forbrændingskammer, med en stor hældning, og stængerne, der fører dem. Skubberne divergerer fra knastakselblokken placeret i sammenbruddet i form af bogstavet V (to rækker stænger for hvert hoved af den V-formede motor - den øverste række driver indsugningsventilerne, bundudstødningen). På GM 122 / Vortec 2200 inline firecylindret motor og nogle motorer fra GM Big Block V8-familien, såsom Vortec 8100, med et diagonalt orienteret kileforbrændingskammer, var ventilerne også placeret i to rækker med en hældning og var også drevet fra de V-formede stødstænger. I begge tilfælde forklares brugen af et kompliceret timing-layout af designernes ønske om at designe indløbs- og udløbskanaler med en mere effektiv konfiguration med hensyn til gennemløb.
Nogle gange er knastakslen af layoutmæssige årsager ikke placeret i krumtaphusets hulrum, ved siden af krumtapakslen, men meget højere, direkte under topstykket, mens korte skubbestænger, der fører til vippearmene, bibeholdes. Et eksempel på en sådan løsning er to-takts dieselmotorer fra YaAZ-204 / 206-familien (Detroit Diesel 4-71 / 6-71), og knastakseldrevet (såvel som balanceakslen placeret symmetrisk til det) blev båret ud i dem gennem et komplekst system af gear placeret på svinghjulssiden. I dette tilfælde var årsagen til dette arrangement af knastakslen, at disse motorer var udstyret med en drivkompressor, som blev installeret direkte på blokkens sidevæg og rensede cylindrene gennem vinduerne placeret i deres midterste del (se nedenfor) , således at kanalerne lavet i cylinderblokken til passageluft simpelthen ikke efterlod plads til knastaksel, skubbere og stænger, hvorfor de skulle placeres højere.
Et lignende "semi-overhead"-design bruges af og til også på personbils- og motorcykelmotorer, for eksempel den franske Renault Cléon-Alu (Moteur A) fra 1960'erne - 80'erne med en enkelt "semi-overhead" knastaksel højt i blokken , der kører skråtstillede ventiler i hovedet , eller nogle BMW to-cylindrede boxer motorcykelmotorer, herunder den stadig producerende BMW R nineT , som har to kædedrevne knastaksler meget tæt på hovederne, men stadig bevarer meget korte stødstænger. Fordelen her er at reducere massen og følgelig inertien af ventildrivmekanismen sammenlignet med den konventionelle OHV-timing, som giver dig mulighed for at øge driftshastigheden, nærme sig karakteristikaene for overliggende motorer, mens du bibeholder en knastaksel på in- linje motor. Knastakseldrevet er dog mere kompliceret og mindre pålideligt.
I meget sjældne tilfælde kan ventilerne ikke være placeret lodret eller med en lille hældning i topstykket, men vandret eller næsten vandret. I dette tilfælde, til deres drev fra knastakslen (knastakslerne), der er placeret i blokken, bruges håndtag eller vippearme direkte uden drivstænger. Så in-line Duesenberg Aero -flymotorer med fire ventiler pr. cylinder, nogle bilmotorer fra samme virksomhed (tilsammen også kendt som Duesenberg Walking Beam Engines ), samt Lanchester - motorer , til at drive ventiler placeret i to rækker til højre og til venstre for forbrændingskammeret blev brugt meget lange vippearme monteret på cylinderblokkens sidevægge, hvor den nederste del var i direkte kontakt med knastakselkammene, og den øverste del aktiverede ventilerne.
Det menes nogle gange, at dette design først blev brugt på en Cameron-bilmotor i 1906. I V-formede motorer blev layoutet med vandret eller næsten vandret placerede ventiler i cylinderhovederne og en knastaksel højt i blokkens sammenbrud brugt på flymotorerne fra Første Verdenskrig Lancia Tipo 4 og Tipo 5 designet af Vincenzo Lancia , samt den V-formede 12-cylindrede motor Lycoming BB [13] [14] [15] .
Den positive side af OHV-typens timing er et relativt simpelt design og den strukturelle pålidelighed, det giver, især som regel bruges et enkelt og pålideligt knastakseldrev af gear, hvilket eliminerer selve muligheden for sådanne fejlfunktioner som en brudt timing bælte eller "spring" af kæden i en kædedrevet mekanisme (mindre ofte anvendes en kort morse-pladetandet kæde, hvilket gør det muligt at opnå fuldstændig lydløshed af drevet, men på grund af dens korte længde er der risiko for dens strækning er meget lavere end med en overliggende knastaksel; et remtræk bruges kun som en undtagelse, for eksempel på nogle japanske dieselmotorer). Driftsbelastningerne på timing-delene viser sig også at være relativt lave, hvilket sikrer høj holdbarhed og krævende for smøremidler. I en V-formet motor har dette timingskema den yderligere fordel, at det bliver muligt at drive ventilerne på begge hoveder fra en enkelt knastaksel placeret i blokkens kollaps.
Mange timingmotorer af OHV-typen er væsentligt mere kompakte end overliggende motorer, da de ikke har en knastaksel placeret oven på blokhovedet, hvilket især er vigtigt for motorer uden vippeaksler, hvor hver vippearm hviler på en separat understøtning søjle i form af et halvkugleformet studssegment (kuglesæde) , som er typisk for amerikanske motorer; for rækkemotorer gælder det især højdefriheden og for V-motorer både i højden og den samlede bredde.
Sportsmotorer med OHV-timing kan med succes fungere ved 9,5 tusind rpm ( NASCAR ), eller endda 10 ... 12 tusind rpm (NHRA Pro Stock), men for at sikre dette, specielle, meget dyre strukturelle og teknologiske løsninger (meget stiv, men alligevel letvægts) , titanium stødstænger, specielle knastaksler med store halsdiametre, ventilfjedre, vippearme og så videre); for eksempel er omkostningerne ved at bygge en NHRA Pro Stock-motor omkring $100.000, og samtidig har den praktisk talt ingen dele til fælles med den serielle motor taget som udgangspunkt. Derfor er motorerne i denne ordning som regel relativt lavhastigheder, men på samme tid med god elasticitet og en fleksibel drejningsmomentkarakteristik. .
Derudover gør en sådan ordning det vanskeligt at bruge mere end to ventiler pr. cylinder (motorer med en sådan timing, der har 4 ventiler pr. cylinder, er store i størrelse og vægt, hvilket gør dem til lidt brug i biler, men ganske acceptable for lastbiler og tungt udstyr - eksempler på dette er motorerne KamAZ, YaMZ, TMZ, diesellokomotivet ChME3 og mange andre) og komplicerer designet af indløbs- og udløbsporte i topstykket med en yderst effektiv konfiguration med hensyn til gennemløb og strømningsmodstand.
I USSR blev Volga GAZ-21- motoren den første masseproducerede overliggende ventilmotor i en personbil (småskala NAMI-1 og ZIS-101 havde en sådan timing allerede i 1920'erne og 30'erne). Af de sovjetiske biler havde alle massekarburatormodeller af Volga, Moskvich-familierne af M-407, M-408 og M-2138-familierne samt lastbiler og busser med karburatormotorer i V8 -konfigurationen (ZIL, GAZ) sådanne en gasfordelingsmekanisme. I øjeblikket produceres in-line firecylindrede motorer fra UMZ-4216-familien og V8 fra ZMZ-511-familien i Rusland med et ventilspindeldrev og et indsprøjtningskraftsystem, som gjorde det muligt for dem at passe ind i Euro-5-miljøet standard. Også næsten alle højhastighedsdieselmotorer, der blev masseproduceret i USSR, især YaAZ-204 / 206, YaMZ-236 / 238, KamAZ-740 og så videre, havde en timing med et ventilspindeldrev og så videre tændt (undtagen dieselmotorer i V-2- familien ).
I verdens praksis inden for personbilsfremstilling har sådanne motorer været meget brugt siden 1910'erne - 1920'erne, men indtil fremkomsten af højoktanbrændstof i slutningen af 1940'erne - den første halvdel af 1950'erne, kunne de ikke opnå en afgørende overlegenhed i forhold til de lavere ventiler, da sidstnævnte med en sammenlignelig effekt havde fordele i form af enkelt design og lave produktionsomkostninger. Så i USA brugte Ford og Chrysler kun motorer med lavere ventiler på deres førkrigsmodeller, GM brugte både øvre og nedre ventilmotorer, og de var ret sammenlignelige med hensyn til kraft og andre egenskaber. I førkrigstidens Tyskland var motorer med overliggende ventiler mere almindelige, men sammen med dette fortsatte masseproduktionen af motorer med lavere ventiler.
Almindeligheden af motorer med overliggende ventiler begyndte med introduktionen af Oldsmobile Rocket V8-motoren i 1949 med et kompressionsforhold designet til højoktanbrændstof, hvilket fremkaldte et "hestekræfterræs" i den amerikanske bilindustri, der først aftog i begyndelsen af 1970'erne. I Europa holdt ventilstamme-aktiverede motorer ikke længe og blev faktisk en overgangsmulighed fra nedre ventiler til øvre ventiler - i slutningen af 1960'erne blev denne ordning anset for at være forældet dér og blev sjældent brugt på nye bilmodeller. I USA, hvor indtil for nylig relativt lavhastighedsmotorer med stort slagvolumen var populære, hvor stangventilaktivering er ret passende, blev gasfordelingsmekanismen af OHV-typen meget udbredt indtil 1980'erne og endda 1990'erne, og fortsætter med at findes i øjeblikket på moderne passagermotorer - et eksempel er Chrysler 5.7 L Hemi ( Dodge Ram , Dodge Charger R/T , Jeep Grand Cherokee , Chrysler 300C ), som er blevet produceret siden 2003 ved hjælp af teknologien med dynamisk variabel slagvolumen og dynamisk variabel ventiltiming.
Nogle gange blev sådanne motorer også brugt på billige moderne europæiske biler på grund af deres billighed og kompakthed. For eksempel brugte den første generation af Ford Ka (1996-2002) en indsprøjtet version af slutningen af 1950'erne Kent fire-cylindret OHV-timingmotor, som var meget kompakt efter nutidens standarder til at passe til motoren i Ka's lille motorrum.
I motorer af lastbiler og tungt udstyr, for hvilke et lavere antal driftsomdrejninger og inerti af timingen ikke er en ulempe, og pålidelighed og holdbarhed er altafgørende, er timingen af OHV-typen stadig meget udbredt. OHV-ordningen er også populær på lavhastigheds 4-taktsmotorer til plæneklippere , benzinkraftværker , walk- back traktorer . Moderne traktormotorer har også denne ordning.
En anden applikation til motorer af dette design er klassiske amerikanske motorcykler, primært Harley-Davidson og indiske , samt motorcykler fra nogle japanske producenter, der efterligner dem, såsom Yamaha (under Star-mærket) og Kawasaki Heavy Industries . Pålideligheden og elasticiteten af sådanne motorer, sammen med øget vibration og støjbelastning sammenlignet med andre timing-layouts, er længe blevet et kendetegn for klassiske motorcykler i amerikansk stil. .
Overliggende knastaksel (OHC) motorer SOHCMotor med én overliggende knastaksel og ventiler i hovedet ( Overhead Camshaft eller SOHC - Single OverHead Camshaft ). En af de første blev brugt i 1910 af det britiske firma Maudslay på 32 HK modellen.
Vippeventil drev
Ventildrev med håndtag (vippe)
Ventildrev af pushere
Blandet ventildrev - pusher og vippearm
Afhængigt af den specifikke konfiguration af ventildrevet, er motorer med ventildrev kendetegnet ved vippearme, håndtag (vippe) eller cylindriske skubbere.
I overliggende motorer med vippeventilaktivering bruges vippearme til at aktivere ventilerne - to-armede håndtag, hvor en af enderne (normalt kortere) er i kontakt med knastakselkammen, der er placeret under den, og den anden (længere) er i kontakt med ventilstammen. I de fleste tilfælde er vippearmene placeret på en fælles akse, hvilket letter montering og demontering af gasfordelingsmekanismen. Denne ventilaktivering bruges typisk på halvkugleformede motorer eller teltkammermotorer, der kræver to V-rækkeventiler, og hvor andre typer ventilaktivering ville kræve enten meget lange håndtag eller to knastaksler, en for hver række ventiler, hvilket generelt er mindre foretrukket . Selvom der i princippet intet forhindrer brugen af et ventildrev med vippearme og med et enkelt-rækket arrangement af ventiler. Derudover er blokhovedet på grund af knastakslens placering under vippearmene relativt kompakt i højden (men har en stor bredde). Eksempler på overliggende motorer med vippeaktiverede ventiler er Moskvich-412 (halvkugleformet forbrændingskammer), nogle modeller af motorer fra BMW (halvkugleformet) og Honda (telt), 8-ventilet Renault Logan -motor (telt).
I overliggende motorer med ventildrev ved håndtag (vippe) anvendes enarmede håndtag (håndtagsskubbere) som transmissionsled mellem knastakselkammene og ventiler, baseret på en fælles akse eller på individuelle støttestolper (stop) i form af en bolt med en sfærisk arbejdsflade, hvortil håndtaget presses af kraften fra en speciel hårnålefjeder. Knastakslen er placeret over armene og skubber dem nogenlunde på midten. Denne ordning er relativt enkel at implementere og billig, men den har et øget støjniveau, og kontaktfladen på knastakselkammen og håndtaget udsættes for store belastninger, hvilket kræver høje ekstreme trykegenskaber af smøreolien. På grund af placeringen af knastakslen over håndtagene er cylinderhovedet desuden besværligt i højden (bredden afhænger af det specifikke layout, men generelt er den større, end når ventilerne drives af cylindriske pushere). En sådan timing er typisk for motorerne Zhiguli VAZ-2101 ... 2107 og Niva VAZ-2121 samt en række andre motorer, hovedsagelig udviklet i 1960'erne - 70'erne.
I overliggende motorer med cylindriske ventilløftere er knastakslen placeret direkte over ventilstammerne og driver dem gennem korte cylindriske ventilløftere. Drivmekanismen er meget enkel og med minimal inerti af delene, hvilket er gavnligt for højhastighedsmotorer, og topstykket er ret kompakt i alle retninger. Men justering af ventilafstanden med dette design af ventildrevet forårsager betydelige vanskeligheder på grund af vanskelig adgang til skubberne, så moderne motorer med en sådan timing har normalt hydrauliske kompensatorer med ventilafstand indbygget i skubberne. På grund af ovenstående fordele (enkelhed, kompakthed, minimal inerti) er denne type ventildrev i øjeblikket den mest almindelige på personbilsmotorer (både SOHC og DOHC).
Flere typer ventildrev kan bruges på den samme motor på én gang - for eksempel i Triumph Dolomite Sprint-motoren med fire ventiler pr. cylinder, blev indsugningsventilerne drevet gennem skubbere, og udstødningsventilerne gennem vipperør i øvrigt fra samme knast på en enkelt knastaksel.
I de fleste tilfælde er OHC-ordningen forbundet med motorer, der har to ventiler per cylinder, men nogle motorer kan bruge tre eller endda fire ventiler per cylinder drevet af en enkelt overliggende knastaksel. For eksempel, på en V-formet otte-cylindret Mercedes-Benz M113-motor, blev der installeret en knastaksel i hvert cylinderhoved, fra knastene af hvilke to indsugningsventiler og en stor udstødningsventil blev drevet af vippearme (tre knast for hver cylinder ). Nogle gange bruges Y-formede vippearme, som gør det muligt at drive to ventiler fra en knastaksel på én gang (Subaru EJ25). I øjeblikket er sådanne motorer næsten fuldstændigt erstattet af DOHC timingmotorer.
OHC-ordningen var mest udbredt i anden halvdel af tresserne - firserne. En række motorer af en sådan ordning produceres også i vores tid, hovedsageligt til billige biler (f.eks. en række Renault Logan- motorer ).
DOHCMotor med to knastaksler i topstykket (Double OverHead Knastaksel). Der er to seriøst forskellige varianter af denne mekanisme, der adskiller sig i antallet af ventiler.
2OHC/DOHC med to ventiler pr. cylinderDenne ordning er en kompliceret version af den sædvanlige OHC. Der er to knastaksler i topstykket, hvoraf den ene driver indsugningsventilerne, den anden - udstødning, mens hver cylinder har en indsugnings- og en udstødningsventil. Denne ordning blev brugt i 1960'erne - 1970'erne på højpotentiale motorer af sådanne biler som Fiat 125 , Jaguar , Alfa Romeo , såvel som en eksperimentel motor af Moskvich-412 R, Moskvich-G5 racerbiler og i personbiler, også lette kommerciel, bekymring Ford for det europæiske marked, indtil 1994.
Ordningen giver dig mulighed for betydeligt at øge antallet af omdrejninger af krumtapakslen ved at reducere inertien af ventildrevet, og derfor øge effekten fra motoren. For eksempel var kraften i en sportsmodifikation af Moskvich-412-motoren med to 1,6-liters knastaksler 100-130 liter. Med.
DOHC med tre eller flere ventiler pr. cylinderTo knastaksler, som hver driver sin egen serie af ventiler. Typisk skubber den ene knastaksel to indsugningsventiler, den anden en eller to udstødningsventiler. I øjeblikket bruges der typisk fire ventiler pr. cylinder, det vil sige en to-rækket version af OHC-ordningen med dobbelt så mange knastaksler og ventiler, men andre ordninger med i alt tre til seks ventiler pr. cylinder kan implementeres. Ventildrev, som regel, af cylindriske pushere, som den mest kompakte. I de fleste tilfælde anvendes et teltbrændkammer, selvom der også findes en variant med et halvkugleformet forbrændingskammer, hvor alle fire ventiler er monteret skråt i forskellige planer - det komplicerer i høj grad designet af ventildrevet, så dette design har ikke modtaget uddeling.
Dette timingskema giver dig mulighed for betydeligt at øge motorens specifikke effekt på grund af bedre fyldning af cylinderen, især ved høje hastigheder. Brugen af flere små indløbsventiler i stedet for en stor gør det ikke kun muligt at øge deres samlede flowareal, men også at reducere de dynamiske belastninger, der opstår i ventilmekanismens drev, på grund af et fald i massen af hver ventil og dens slaglængde , og derfor reducere inerti af timing dele og øge driftshastighed motor. Ved udløbet gør brugen af to små ventiler i stedet for en stor det muligt at reducere deres temperatur ved at forbedre varmeafledningen med en lille diameter på ventilskiven [5] .
Men på grund af den hurtige rensning af cylinderen er en sådan motor mere følsom over for varigheden af ventiloverlapningsfasen (når indsugnings- og udstødningsventilerne er åbne på samme tid) - ved høj hastighed skal fasens varighed være længere for bedre rengøring af cylindrene, men ved lave hastigheder fører dette til tab af ladningen af den brændbare blanding og reduceret arbejdseffektivitet. Med andre ord har en motor med en sådan timing normalt svag trækkraft "på bunden" og kræver at opretholde høje hastigheder for intensiv acceleration. En radikal løsning på dette problem er brugen af variabel ventiltiming (se nedenfor).
I sig selv har dette tidsskema været kendt siden mindst 1920'erne, men i lang tid blev det kun brugt på flymotorer og motorer i sportsracerbiler, såsom Duesenberg Model J. Også timing med fire ventiler pr. cylinder og to overliggende knastaksler var udstyret med nogle tankmotorer, især - den berømte tankdiesel V-2 (T-34, KV, IS) og den amerikanske benzin V8 Ford GAA ("Sherman" M4A3), som begge oprindeligt blev udviklet som flymotorer. I massebilindustrien blev dette arrangement først efterspurgt i 1980'erne, hvor mulighederne for den traditionelle timing-ordning med én øvre knastaksel med hensyn til effekt, trods alle designernes tricks, var tæt på udmattelse.
Motorer med to overliggende knastaksler og fire ventiler pr. cylinder bruges i de fleste af de i øjeblikket producerede personbiler, især familien af motorer ZMZ-406 , ZMZ-405 og ZMZ-409 , installeret på Gazelle (tidligere) og UAZ -køretøjer ( indtil 2008 også Volga), eller VAZ-2112-motorer og dens modifikationer installeret på moderne VAZ-modeller.
Det er værd at bemærke, at der er motorer med fire ventiler pr. cylinder, der ikke tilhører DOHC-ordningen, for eksempel Cummins dieselmotorer med fire ventiler pr. cylinder (installeret på GAZ Group-biler), hvor alle ventiler drives fra en enkelt knastaksel gennem vippearme med krydshoveder . På samme måde var der motorer med to knastaksler, men kun to ventiler per cylinder.
KnastakseldrevTiming drev efter type er opdelt i:
Knastakslerne på motorer fremstillet i henhold til SOHC- eller DOHC-skemaet drives af en tandrem eller kæde , og den konstruktive implementering af drevet med disse gasfordelingsordninger er betydeligt vanskelig på grund af den øvre placering af knastakslen (akslerne) ved en betydelig afstand fra krumtapakslen, hvilket forårsager en stor længde af transmissionsforbindelserne mellem dem.
Siden 1980'erne er knastakseldrev med en tandrem blevet det mest almindelige på personbiler. Tandremmen er udenfor volumen vasket af olie, undervejs driver remmen vandpumpen. Formålet med tænderne er at give et godt greb og forhindre glidning. Deres antal er strengt defineret, da synkroniseringen af krumtapakslen og knastakslerne afhænger af det.
Fordelene ved et tandremstræk er lave omkostninger, lydløshed, det næsten fuldstændige fravær af en tendens til, at remmen strækker sig, evnen til at drive begge knastaksler fra en rem (i DOHC-ordningen) og et stort antal hjælpeenheder (køling) systempumpe, generator, og på moderne motorer ofte oliepumpe, dieselindsprøjtningspumpe osv.) på grund af dens store elasticitet.
Ulemper - i de fleste fremstillede motorer vil en brækket rem få ventilpladerne til at ramme stemplerne. For at undgå dette anbefales det nøje at overholde den etablerede frekvens for udskiftning af tandremmen. Ressourcen spænder normalt fra 50 til 150 tusinde km. Men det skal huskes, at gummi ældes over tid, og med lave årlige kilometertal, kan det være nødvendigt at udskifte selen tidligere end angivet af producenten. Det skal også huskes, at en funktionsfejl i spændingsrullerne også kan føre til en brækket rem, så hvis motoren er "plug-in" (det vil sige, at en knækket eller glidende tandrem vil føre til en kollision mellem ventilpladerne og stempler), så skal tandremsmekanismen efterses fra tid til anden. Jamming af vandpumpen fører normalt også til en brækket rem med alle dens konsekvenser (et typisk problem med VAZ-motorer med remtræk) [5] .
I moderne motorer, hvor remmene er lavet af syntetiske kvalitetsmaterialer med glasfiber eller trådsnore, er brud på drivremmen i dens specificerede levetid en sjælden hændelse, normalt forårsaget af eksterne faktorer - for eksempel olie, der kommer på remmen , hvilket fører til beskadigelse, fremmedlegemer, der trænger ind i drevet (is, dele af ødelagte motordele, klude under reparationer osv.), funktionsfejl eller dårlig udførelse af spændingsrullerne (skævhed, blokering), blokering af kølesystemets pumpelejer , og så videre. Også et tandremsbrud eller afskæring af en del af dens tænder forekommer især ofte under motorstart om vinteren i frostvejr (på grund af en stigning i knastakselens rotationskraft) eller efter en lang bil tomgang.
Timing-kædedrevet er almindeligt i det øvre prissegment af personbiler, det bruges i motorer til SUV'er og lastbiler, hvis krav indebærer et øget niveau af pålidelighed og overlevelsesevne. Kæden er sædvanligvis dobbelt (dobbeltrækket), sjældnere - enkeltrækket eller multirækket, støjsvag rulle eller bøsningsrulle (" Gallekæde ") eller støjfrit lamelgear (" morsekæde "), placeret i motorvolumen, vasket med olie. På motorer med to knastaksler, samt V-formede, kan der anvendes timingdrev med flere kæder. For at forhindre, at kæden svinger og springer mellem stjernernes tænder, er timingkædedrevet udstyret med kædestrammere og dæmpere. Kædestrammere er lavet enten i form af en roterende rulle eller i form af en plastik "sko". Kædespændingskontrol kan være semi-automatisk eller automatisk. I motorer med halvautomatisk regulering udføres justeringen enten ved hjælp af en låsebolt eller med en spændespændeklemme ("Zhiguli"). Når den er korrekt justeret, giver strammerfjederen den korrekte spænding til kæden. På moderne motorer bruges som regel automatisk styring af kædespændingen, udført af en hydraulisk strammer. Antifriktions-plastdæmpere er monteret på de forreste sektioner af kæden [5] .
Fordele ved timingkædedrevet: ingen fare for et pludseligt brud - en slidt kæde begynder at banke, især på en kold motor, og advarer ejeren om at udskifte den; længere ressource - 2-3 gange mere end en tandrem, og faktisk sammenlignelig med motorens ressource som helhed. Ulemper - høje omkostninger, et lidt højere niveau af støj og vibrationer. Kædestrammeren (“skoen”) slides mere end båndløberne og kræver periodisk udskiftning, og designet af selve kædestrammeren er mere kompliceret og skal modstå store belastninger. En stærkt slidt kæde kan strække sig (selv et meget lille, med nogle få mikrons, slid på de enkelte led i alt fører til en betydelig strækning af kæden som helhed) og på et tidspunkt hoppe over en eller flere tænder på kædehjulet - dette fører ikke til katastrofale konsekvenser for motoren, men det forårsager et skift i ventiltimingen og følgelig en betydelig forstyrrelse af dens drift, som ikke altid umiddelbart diagnosticeres korrekt under reparationer på grund af ligheden mellem symptomer og andre fejlfunktioner.
Det er værd at bemærke, at for nylig, især på vesteuropæiske motorer, er timing-drevet med en "billigere" enkeltrækket lamel-tandet kæde blevet udbredt. En sådan kæde har ingen ressourcemæssige fordele i forhold til bæltet, og sammenlignet med den klassiske to-rækkede kæde er den mere tilbøjelig til at strække og knække.
Nogle motorer brugte et knastakseldrev med en mellemaksel med koniske gear i enderne, eksempler er motorerne fra det amerikanske firma Crosley , tankdiesel V-2 (sidstnævnte har to knastaksler pr. hoved og fire ventiler pr. cylinder).
Desmodromisk gasfordelingsmekanismeDen bruger to knastaksler (eller en, men med komplekse knast): den ene flytter ventilerne ned, den anden op. Ventilfjedre mangler.
Motorer med desmodromisk ventiltiming kan køre ved hastigheder, der er utilgængelige for konventionelle ventiltog med fjedre, som ved visse krumtapakselhastigheder, ventilfjederens reaktionshastighed ikke vil være nok til at aflede ventilerne fra under stemplets slag, før den ankommer kl. øverste dødpunkt ("hængning" af ventiler), hvilket fører til motorfejl.
Den desmodromiske mekanisme har mange præcisionsdele, er meget besværlig og dyr at fremstille og kræver motorolie af højeste kvalitet. Denne mekanisme blev brugt på en række racerbiler, for eksempel Mercedes-Benz W196 [16] , OSCA Barchetta og Mercedes-Benz 300 SLR , og nu på Ducati motorcykler [17] [18] .
Som et alternativ til den desmodromiske mekanisme lukkes ventiler ved hjælp af pneumatiske pushere [19] .
Stort slagvolumen totakts dieselmotorer med ventilspalte-spylning har normalt kun udstødningsventiler, der generelt er anbragt på samme måde som en benzinmotors udstødningsventiler, og indsugningsåbninger i cylindervæggene, åbnet af et nedadgående stempel, bruges til at tillade trykluft under udrensning. I de fleste tilfælde bruges en OHV-type timing-drev, som ikke er fundamentalt forskellig fra den på en benzinmotor.
Mekanismer, der giver dig mulighed for at ændre varigheden og højden af åbningen af udstødningsventilerne direkte under motordrift, blev brugt så tidligt som i begyndelsen af det 20. århundrede - for eksempel på Gnome-Monosoupape flymotoren fra de første produktionsår ( siden 1913), ved hjælp af en sådan mekanisme, blev der udført hastighedskontrol. Men rent mekaniske systemer til ændring af ventiltimingen blev ikke brugt i vid udstrækning - utilstrækkelig nøjagtig processtyring førte til, at ventilerne i nogle driftstilstande overophedede, hvilket førte til deres udbrænding. Interessen for dem opstod først efter en skarp stramning af kravene til motorernes effektivitet og miljøvenlighed samt udviklingen af kontrolmikroelektronik, hvilket gjorde det muligt fuldt ud at implementere denne idé.
I øjeblikket tilbyder de fleste bilfabrikanter i verdensklasse et variabelt ventiltimingssystem på nogle af deres motorer, som justerer ventilåbningsparametrene i overensstemmelse med omdrejningshastigheden og motorbelastningen, og derved opnår en mere effektiv udnyttelse af motorkraften, hvilket reducerer brændstofforbruget, og reducere udstødningsforurening. Især er der varianter af et sådant udviklingssystem fra Honda ( VTEC ), Toyota ( VVT-i ), Mitsubishi ( MIVEC ), Nissan (VVL), BMW ( VANOS ), Ford (Ti-VCT), Subaru (AVCS) og andre.
I stedet for mekanisk at aktivere ventilerne direkte fra knastaksellapperne, bruger disse design elektrisk ( magneter eller solenoider ), hydraulisk eller pneumatisk ventilaktivering. Dette lover betydelige fordele på grund af muligheden for at øge cylindrenes fyldningsforhold, reducere gasudvekslingstab ved brug af Miller-cyklussen , brugen af en adiabatisk udvidelse af ladningen af arbejdsblandingen, hvilket reducerer dens temperatur og i overensstemmelse hermed , nitrogenoxidemissioner, samt forebyggelse af unormale forbrændingsprocesser (banke osv.) P.). Implementeringen af dette princip støder dog på enorme vanskeligheder på vej [5] .
Siden 1950'erne er eksperimentelt designarbejde blevet udført i mange lande for at udstyre ventilerne på en stempelforbrændingsmotor med et elektromagnetisk drev, især i USSR under vejledning af MADI- professor Vladimir Mitrofanovich Arkhangelsky. Men den enkleste version af det elektromagnetiske ventildrev, hvor det blev åbnet på grund af påvirkningen af et elektromagnetisk felt og lukket med en konventionel ventilfjeder, blev hurtigt afsløret en række kritiske mangler. Især massen af ventilen, sammen med pladen, der sikrer dens tiltrækning til elektromagneten, viste sig at være meget større end i den traditionelle timing, hvilket førte til en større inerti af drivmekanismen og tvang ventilens stivhed frem. fjeder at blive væsentligt forøget, og dette førte til en stærk påvirkning af ventilen på sædet ved lukning og dens hurtige fejl. Derudover tillod elektrotekniktilstanden i midten af det 20. århundrede endnu ikke oprettelsen af en elektronisk styreenhed, der giver dig mulighed for at kontrollere lukningen og åbningen af ventiler og den elektromekaniske timingstyring, der især blev brugt i værker i Arkhangelsk, med kontakter drevet af knastakselknaster og skifterelæer , led af en hel række mangler, især - den konstante afbrænding og svigt af relækontakterne , skifte de store strømme, der er nødvendige for driften af elektromagneter.
Derfor gik forskerne over til en variant, hvor både åbning og lukning af ventilen blev udført ved hjælp af elektromagneter, uden deltagelse af fjedre. Især i 1970'erne arbejdede de på en lignende ordning på Togliatti State University under vejledning af professor V.V. Ivashin. Knastakslen blev fuldstændig fjernet fra designet, og den strøm, der kræves for at betjene ventildrevet, faldt med en størrelsesorden sammenlignet med Arkhangelsky-designet.
I 1980'erne, på NAMI , under ledelse af A. N. Terekhin, kandidat for tekniske videnskaber, blev en version af Moskvich-412 bilmotoren med et elektromagnetisk ventildrev udviklet, bragt til scenen for en driftstidsmodel, hvor bilaterale elektromagneter blev brugt på alle otte ventiler. Finansieringens ophør i 1990'erne førte til et stop i arbejdet.
I 2002 begyndte BMW fuldskalatest af en 16-ventils motor med elektromagnetisk ventilaktivering. Lignende arbejde udføres af mange andre producenter.
Men i forhold til højhastighedsmotorer til biler har denne teknologi ikke forladt udviklingsstadiet på nuværende tidspunkt. Firmaerne MAN (serie ME) og Wartsila (serie RT-flex) masseproducerer lavhastigheds stationære og marine dieselmotorer uden knastaksel.
Dette design blev først udviklet af den amerikanske ingeniør Charles Knight (Charles Yale Knight) , ofte kaldet "Knight-systemet" ved hans efternavn , selvom Knight kun udviklede én type sleeve-gasdistribution - med to glidende ærmer placeret indeni den anden og bevæger sig i modsatte retninger. I dette design er cylinderforingen lavet i form af en del, der kan bevæges langs cylinderens akse, drevet af en knastaksel gennem et par spiralformede tandhjul. Dette drev giver op og ned bevægelse af muffen, synkroniseret med stemplets bevægelse. Samtidig er vinduerne i ærmets vægge på et bestemt tidspunkt modsat de gensidige vinduer i cylindervæggen, så tilføres arbejdsblandingen gennem dem, og udstødningsgasserne frigives.
Den største fordel ved hylstergasfordeling er motorens fuldstændige lydløshed, da der ikke er nogen dele, der rammer hinanden under dens drift. Derudover er den kendetegnet ved høj holdbarhed, krævende vedligeholdelse og god fyldning af cylindrene med en benzin-luft-blanding på grund af den store størrelse og lavere modstand af vinduerne i foringerne i forhold til ventilkanalerne - især med hensyn til den nederste ventilmotorer.
Samtidig er sleeve-gasdistributionsmotoren kompleks i design, lavteknologisk og dyr at fremstille. Derudover var den uudslettelige ulempe ved systemet med glidemuffer det høje olieforbrug til affald - det var praktisk talt umuligt at sikre pålidelig tætning af cylinder-muffe-friktionsparret, så olie brød igennem i betydelige mængder ind i cylinderen, hvor den brændte ud sammen med arbejdsblandingen.
Det blev hovedsageligt brugt på dyre personbiler - først og fremmest skal det bemærkes en hel række SS-modeller ( San-Soupape , fransk "uden ventiler" ) fra det franske firma Panhard et Levassor og Avions Voisin -biler med Knight-motorer, som samt modeller som Willys -Knight og Mercedes-Knight. En komplet liste over køretøjer med Knight-motorer inkluderer mærker og modeller som:
Sleeve gas distribution blev også brugt på flymotorer, især på britiske flymotorer udviklet i trediverne, såsom Bristol Perseus , Bristol Hercules . Lignende design blev meget brugt på dampmaskiner.
På britiske flymotorer var det ikke Knight-systemet, der blev brugt, men McCallum-systemet, hvor ærmerne (en pr. cylinder) ikke gled langs cylinderen, men roterede i forhold til den, hvilket var nemmere at implementere. Der var også et lille antal motorer, der ikke havde vinduer på siden af cylinderen, men i selve blokhovedet, det vil sige tættere på det traditionelle tallerkenventilsystem.
Fordelene ved dette system var især mærkbare i sammenligning med de lavere ventilede bilmotorer i den første halvdel af det 20. århundrede; efter fremkomsten af hydrauliske kompensatorer for ventilafstand og massefordelingen af traditionel overliggende ventiltiming, forsvandt de praktisk talt. Ikke desto mindre, efterfølgende, op til vores tid, udtrykte en række forskere den opfattelse, at det i fremtidens motorer er muligt at vende tilbage til Knight-systemet eller en anden type sleeve-gasdistribution.
