엔진의 가스 분배 메커니즘, 설계 및 작동 원리

가스 분배 메커니즘(GRM)은 주어진 시간에 엔진의 흡기 및 배기 밸브를 열고 닫는 부품 및 어셈블리 세트입니다. 가스 분배 메커니즘의 주요 임무는 연소실에 공기 연료 또는 연료(엔진 유형에 따라 다름)를 적시에 공급하고 배기 가스를 방출하는 것입니다. 이 문제를 해결하기 위해 전체 복잡한 메커니즘이 원활하게 작동하며 그 중 일부는 전자적으로 제어됩니다.

타이밍은 어떻게

최신 엔진에서 가스 분배 메커니즘은 엔진 실린더 헤드에 있습니다. 다음과 같은 주요 요소로 구성됩니다.

• 캠축. 내구성이 강한 강철 또는 주철을 고정밀도로 제작하여 복잡한 디자인의 제품입니다. 타이밍 설계에 따라 캠축은 실린더 헤드 또는 크랭크 케이스에 설치할 수 있습니다(현재 이 배열은 사용되지 않음). 밸브의 순차적인 개폐를 담당하는 주요 부품입니다.

샤프트에는 밸브 스템 또는 로커를 누르는 베어링 저널과 캠이 있습니다. 밸브의 개방 시간과 정도가 이에 따라 달라지기 때문에 캠의 모양은 엄격하게 정의된 형상을 갖습니다. 또한 캠은 실린더의 교대 작동을 보장하기 위해 다른 방향으로 설계되었습니다.

• 드라이브. 크랭크 샤프트의 토크는 드라이브를 통해 캠 샤프트로 전달됩니다. 드라이브는 설계 솔루션에 따라 다릅니다. 크랭크축 기어는 캠축 기어의 절반 크기입니다. 따라서 크랭크 샤프트는 두 배 빠르게 회전합니다. 드라이브 유형에 따라 다음이 포함됩니다.

1. 체인 또는 벨트;
2. 샤프트 기어;
3. 텐셔너(텐션 롤러);
4. 댐퍼와 신발.

• 흡기 및 배기 밸브. 실린더 헤드에 위치하며 한쪽 끝에 포핏이라고 하는 납작한 헤드가 있는 막대입니다. 입구 및 출구 밸브는 디자인이 다릅니다. 입구는 한 조각으로 만들어집니다. 또한 실린더를 새로운 충전물로 더 잘 채우기 위해 더 큰 플래터가 있습니다. 배출구는 일반적으로 내열강으로 만들어지며 작동 중에 더 높은 온도에 노출되기 때문에 더 나은 냉각을 위해 속이 빈 스템이 있습니다. 캐비티 내부에는 쉽게 녹고 플레이트에서 로드로 열의 일부를 제거하는 나트륨 필러가 있습니다.

밸브 헤드는 실린더 헤드의 구멍에 더 잘 맞도록 경사져 있습니다. 이 곳을 안장이라고 합니다. 밸브 자체 외에도 적절한 작동을 보장하기 위해 메커니즘에 추가 요소가 제공됩니다.

1. 스프링. 누른 후 밸브를 원래 위치로 되돌립니다.
2. 밸브 스템 씰. 밸브 스템을 따라 오일이 연소실로 들어가는 것을 방지하는 특수 씰입니다.
3. 가이드 부싱. 실린더 헤드 하우징에 설치되어 정확한 밸브 움직임을 제공합니다.
4. 러스크. 그들의 도움으로 스프링이 밸브 스템에 부착됩니다.

• 푸셔. 푸셔를 통해 힘이 캠축 캠에서 로드로 전달됩니다. 고강도 강철로 제작되었습니다. 그들은 다른 유형입니다:

1. 기계 - 안경;
2. 롤러;
3. 유압 보상기.

기계식 푸셔와 캠축 로브 사이의 열 간격은 수동으로 조정됩니다. 유압 보정기 또는 유압 태핏은 필요한 간격을 자동으로 유지하므로 조정할 필요가 없습니다.

• 로커암 또는 레버. 단순 로커는 요동을 수행하는 두 팔 레버입니다. 다른 레이아웃에서 로커 암은 다르게 작동할 수 있습니다.
• 가변 밸브 타이밍 시스템. 이러한 시스템은 모든 엔진에 설치되어 있지 않습니다. 장치 및 CVVT 작동 원리에 대한 자세한 내용은 당사 웹사이트의 별도 기사에서 확인할 수 있습니다.

타이밍에 대한 설명

가스 분배 메커니즘의 작동은 엔진의 작동 주기와 별도로 고려하기 어렵습니다. 주요 임무는 일정 시간 동안 제 시간에 밸브를 열고 닫는 것입니다. 따라서 흡기 행정에서는 흡기가 열리고 배기 행정에서는 배기가 열립니다. 즉, 실제로 메커니즘은 계산된 밸브 타이밍을 구현해야 합니다.

기술적으로 다음과 같이 진행됩니다.

1. 크랭크 샤프트는 드라이브를 통해 캠 샤프트에 토크를 전달합니다.
2. 캠축 캠은 푸셔 또는 로커를 누릅니다.
3. 밸브는 연소실 내부로 이동하여 새로운 충전 또는 배기 가스에 접근할 수 있습니다.
4. 캠이 활성 단계를 통과한 후 밸브는 스프링의 작용으로 제자리로 돌아갑니다.

또한 완전한 작업 주기 동안 캠축은 작동 순서에 따라 각 실린더의 밸브를 교대로 열면서 2번 회전한다는 점에 유의해야 합니다. 즉, 예를 들어 1-3-4-2 작동 방식에서는 첫 번째 실린더의 흡기 밸브와 네 번째 실린더의 배기 밸브가 동시에 열립니다. 두 번째 및 세 번째 밸브는 닫힙니다.

가스 분배 메커니즘의 유형

엔진은 다른 타이밍 체계를 가질 수 있습니다. 다음 분류를 고려하십시오.

캠축 위치에 따라

캠축 위치에는 두 가지 유형이 있습니다.

• 맨 아래;
• 맨 위.

더 낮은 위치에서 캠축은 크랭크축 옆의 실린더 블록에 있습니다. 푸셔를 통한 캠의 충격은 특수 막대를 사용하여 로커 암으로 전달됩니다. 이들은 하단의 푸시로드를 상단의 로커 암에 연결하는 긴 막대입니다. 낮은 위치는 가장 성공적인 것으로 간주되지 않지만 장점이 있습니다. 특히 캠축과 크랭크축 사이의 연결이 더욱 안정적입니다. 이 유형의 장치는 최신 엔진에서 사용되지 않습니다.

상단 위치에서 캠축은 밸브 바로 위의 실린더 헤드에 있습니다. 이 위치에서 로커 푸셔 또는 레버를 사용하여 밸브에 영향을 주는 몇 가지 옵션을 구현할 수 있습니다. 이 디자인은 더 간단하고 안정적이며 더 컴팩트합니다. 캠축의 상단 위치가 더 일반적이 되었습니다.

캠축 수에 따라

인라인 엔진에는 하나 또는 두 개의 캠축이 장착될 수 있습니다. 단일 캠축이 있는 엔진은 약어로 지정됩니다. SOHC 확장(싱글 오버헤드 캠축), XNUMX개 포함 - DOHC(이중 오버 헤드 캠축). 하나의 샤프트는 흡기 밸브를 여는 역할을 하고 다른 하나는 배기를 담당합니다. V-엔진은 실린더 뱅크당 XNUMX개씩 XNUMX개의 캠축을 사용합니다.

밸브 수에 따라

캠축의 모양과 캠 수는 실린더당 밸브 수에 따라 달라집니다. XNUMX, XNUMX, XNUMX 또는 XNUMX개의 밸브가 있을 수 있습니다.

가장 간단한 옵션은 두 개의 밸브를 사용하는 것입니다. 하나는 흡기용이고 다른 하나는 배기용입니다. XNUMX 밸브 엔진에는 XNUMX개의 흡기 밸브와 XNUMX개의 배기 밸브가 있습니다. XNUMX개의 밸브가 있는 버전: XNUMX개의 흡기 및 XNUMX개의 배기. XNUMX개의 밸브: 흡기용 XNUMX개, 배기용 XNUMX개. 흡기 밸브가 많을수록 더 많은 공기-연료 혼합물이 연소실로 유입됩니다. 따라서 엔진의 출력과 역동성이 증가합니다. XNUMX 개 이상을 만들려면 연소실의 크기와 캠축의 모양을 허용하지 않습니다. 실린더당 가장 일반적으로 사용되는 XNUMX개의 밸브.

드라이브 유형별

캠축 드라이브에는 세 가지 유형이 있습니다.

1. 기어. 이 드라이브 옵션은 캠축이 실린더 블록의 아래쪽 위치에 있는 경우에만 가능합니다. 크랭크축과 캠축은 기어로 구동됩니다. 이러한 장치의 주요 장점은 신뢰성입니다. 캠축이 실린더 헤드의 상단 위치에 있을 때 체인과 벨트 구동이 모두 사용됩니다.
2. 체인. 이 드라이브는 더 안정적인 것으로 간주됩니다. 그러나 체인을 사용하려면 특별한 조건이 필요합니다. 진동을 완화하기 위해 댐퍼가 설치되고 체인 장력은 텐셔너로 조절됩니다. 샤프트 수에 따라 여러 개의 체인을 사용할 수 있습니다.
   

   체인 자원은 평균 150-200km에 충분합니다.

   체인 드라이브의 주요 문제는 텐셔너, 댐퍼의 오작동 또는 체인 자체의 파손으로 간주됩니다. 장력이 충분하지 않으면 작동 중 체인이 치아 사이에서 미끄러져 밸브 타이밍을 위반할 수 있습니다.

   체인 장력을 자동으로 조정하는 데 도움이 됩니다. 유압 텐셔너. 이들은 소위 신발을 누르는 피스톤입니다. 신발은 체인에 직접 부착됩니다. 이것은 호로 구부러진 특수 코팅이 된 조각입니다. 유압 텐셔너 내부에는 플런저, 스프링 및 오일용 작업 캐비티가 있습니다. 오일이 텐셔너로 들어가 실린더를 올바른 레벨로 밀어 넣습니다. 밸브는 오일 통로를 닫고 피스톤은 항상 정확한 체인 장력을 유지합니다 타이밍 벨트의 유압 보상기는 비슷한 원리로 작동합니다. 체인 댐퍼는 신발에 의해 감쇠되지 않은 잔류 진동을 흡수합니다. 이것은 체인 드라이브의 완벽하고 정확한 작동을 보장합니다.

   가장 큰 문제는 개방 회로에서 올 수 있습니다.

   캠축은 회전을 멈추지만 크랭크축은 계속 회전하여 피스톤을 움직입니다. 피스톤의 바닥이 밸브 디스크에 닿아 변형됩니다. 가장 심한 경우 실린더 블록도 손상될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 이중 행 체인이 사용되는 경우가 있습니다. 하나가 고장나면 다른 하나는 계속 작동합니다. 운전자는 결과 없이 상황을 수정할 수 있습니다.

3. 벨트.벨트 드라이브는 체인 드라이브와 달리 윤활이 필요하지 않습니다.
   

   벨트의 자원도 제한적이며 평균 60-80km입니다.

   더 나은 그립과 안정성을 위해 톱니 벨트가 사용됩니다. 이것은 더 간단합니다. 엔진이 작동 중인 상태에서 벨트가 파손되면 체인이 파손된 것과 동일한 결과가 발생합니다. 벨트 드라이브의 주요 장점은 작동 및 교체가 용이하고 비용이 저렴하고 작동이 조용하다는 것입니다.

엔진의 작동, 역학 및 동력은 전체 가스 분배 메커니즘의 올바른 기능에 달려 있습니다. 실린더의 수와 부피가 클수록 동기화 장치가 더 복잡해집니다. 적시에 오작동을 감지하려면 각 운전자가 메커니즘의 구조를 이해하는 것이 중요합니다.