Десмодромный механизм газораспределения: Десмодромный механизм

Содержание

Десмодромный механизм газораспределения

Десмодромный газораспределительный механизм относится к одному из типов механизмов газораспределения, который обеспечивает руководство поднятия и опускания клапанов, а балгодаря этому появляется возможность достижения своевременного открывания и закрывания клапанов на каждом обороте коленвала автомобильного двигателя.

Десмодромный газораспределительный механизм был разработан относительно недавно, а именно в начале применения блоков электронного руководства и бортовых компьютеров в строение двигателей. Благодаря системе электронно-магнитных клапанов, которая обеспечивает перемену режимов функционирования по отношению к командам микропроцессора, предоставляется возможность снятия мощности с двигателя на минимальном уровне топливных затрат. Десмодромным приводом клапанов называется газораспределительный механизм, в процессе которого открываются и закрываются клапаны при помощи распредвалика.

Представленный механизм довольно распространен в мотоциклах от компании “Ducati”.

Десмодромный механизм газораспределения

В данной статье размещены ответы на такие довольно распространенные вопросы:

  1. Что собой представляет десмодромный газораспределительный механизм?
  2. Устройство ГРМ Desmodromic;
  3. Назначение десмодромного газораспределительного механизма;
  4. В чем заключается принцип действия ГРМ Desmodromic?
  5. Часто встречаемые неисправности десмодромного механизма газораспределения и методы их решения.

Содержание

  1. Основная информация о ГРМ Desmodromic
  2. Механизм десмодромного газораспределения
  3. Часто встречаемые неисправности механизма газораспределения Desmodromic

Десмодромный газораспределительный механизм относится к одному из типов механизмов газораспределения, который обеспечивает руководство поднятия и опускания клапанов, а благодаря этому появляется возможность достижения своевременного открывания и закрывания клапанов на каждом обороте коленвала автомобильного двигателя. Механизм десмодромного газораспределения также называется как Desmodromic, что дословно переводится как руководящее передвижение.

На сегодняшний момент десмодромный механизм применяется на гоночных мотоциклах, которые производятся фирмой Ducati.

Двигатель с десмодромным механизмом газораспределения

Для начала необходимо обсудить устройство газораспределительного механизма. Механизм газораспределения имеет такие основные элементы:

  • Распредвалик;
  • Привод;
  • Клапан;
  • Уплотнение клапана;
  • Направляющую клапана;
  • Толкатели;
  • Открывающее коромысло;
  • Закрывающее коромысло;
  • Втулку или как ее еще называют цангу;
  • Открывающую шайбу;
  • Закрывающую шайбу;
  • Зажим;
  • Пружинку;
  • Кулак распредвалика;
  • Штанги.

Механизм привода распредвалика образовывает обороты со стабильной угловой скорость, составляющей 1,5 угловой скорости коленчатого валика.

Руководящее передвижение клапанов десмодромного механизма газораспределения производится при помощи специального привода, включающего такие элементы:

  • Распредвалик, который имеет специальную форму и оснащен кулаками;
  • Пара коромысел, главная функция которых заключается в обеспечении закрывания и открывания всех клапанов;
  • Соединяющие элементы, называемые шайбами коромысла с клапанов.

Механизм десмодромного газораспределения

Использование механизма десмодронного газораспределения дает возможность предотвращения, так называемого зависания клапанов, которое возникает из-за высокого уровня частоты вращения коленвала автомобильного двигателя, резонанса пружин и инерции клапанов. Процесс зависания клапанов в большинстве случаев приводит к множеству проблем, таких как:

  1. Перегревание клапанов, вследствие чего происходит их разрушение и коробление.
  2. Столкновение клапана и поршня, вследствие чего происходит их разрушение.
  3. Воздушно-топливная смесь загорается преждевременно, вследствие чего уменьшается давление продуктов горения, снижается мощность автомобильного двигателя и увеличивается количество вредоносных выбросов продуктов горения.

Представленную проблему на представленном механизме газораспределения можно решить такими методами:

  1. Используйте несколько пружинок, которые помогут предотвратить колебания резонанса;
  2. Используйте новые материалы и сплавы для изготовления пружинок и клапанов, которые снижают вес;
  3. Используйте пневматический привод клапанов.

Десмодромный механизм имеет целый перечень недостатков и вот несколько из них:

  1. Сильный шум;
  2. Дороговизна деталей, а следственно и всей конструкции;
  3. Громоздкая конструкция, поэтому ее используют только на мотоциклах;
  4. Сложное техническое обслуживание.

Пламенное сердце машины, часть 2

Двигатель. Система газораспределения.
Текст: Артем ‘S1LvER’ Терехов

В первой части статьи мы рассмотрели две основные схемы работы мотоциклетных двигателей: двухтактную и четырехтактную. Мы не будем рассматривать анатомию двигателя в деталях (для этого есть специализированные книги, в которых все очень подробно и грамотно расписано), а остановимся, на наш взгляд, на самом интересном и обсуждаемом в «гаражных спорах» моменте. А именно, на системе газораспределения.

Просматривая технические характеристики байков, в графе «система газораспределения» вы наверняка натыкались на что-то вроде «4 клапана на цилиндр, DOHC», а то и вовсе на что-то запредельное в духе «десмодромный привод клапанов». Не волнуйтесь, сейчас мы все расставим на свои места и подвергнем сравнительному анализу. Для начала – немного общей теории о том, что вообще такое система газораспределения (далее СГ).

Данная система представляет собой механизм своевременного распределения впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания. Ее задача – благодаря кропотливым расчетам инженеров обеспечить своевременное поступление топливо-воздушной смеси в камеру сгорания, и так же своевременно вывести выхлопные газы в выпускную систему.

Инженерная простота двух тактов – достоинство или порок?

В двухтактном двигателе роль СГ выполняет поршень, а также…выхлопная система, а точнее – резонатор. Система проста и достаточно очевидна: на поверхности цилиндра есть впускные и выпускные отверстия, называемые окнами. Причем горючая смесь сначала попадает в пространство под поршнем, а затем через продувочный канал направляется в камеру сгорания. Это связано с тем, что пространство под поршнем (которое называется кривошипной камерой) выполняет роль своеобразного насоса. Так как эта камера герметично закрыта сверху поршнем, то при его движении давление в ней изменяется (по мере движения поршня вверх объем камеры увеличивается, а давление, соответственно, становится ниже атмосферного, при движении поршня вниз – наоборот). Именно благодаря этому простому физическому «фокусу» смесь всасывается в кривошипную камеру из впускного тракта, и далее переходит в камеру сгорания. Затем происходит воспламенение смеси и выход отработавших газов в выпускную систему. Размеры и форма резонатора выхлопной системы рассчитаны таким образом, чтобы волны высокого давления, создающиеся при движении выхлопа «на выход», отражались от стенок резонатора и препятствовали выплескиванию несгоревшей смеси из пространства цилиндра. Посмотрите на схему – и все станет понятно.

 

За годы совершенствования конструкции двухтактного двигателя было обнаружено, что фазы выпуска влияют на производительность двигателя в такой же значительной степени, что и фазы впуска. Фаза впуска определяется высотой выпускного окна в стенке цилиндра, то есть когда это окно открывается при перемещении поршня вверх и вниз. Из этого факта получается неутешительный вывод — нет такого расположения и размера окна, которое охватывало бы все режимы работы двигателя с максимальной эффективностью. Поэтому эти параметры рассчитывают, основываясь на предназначении мотоцикла. То есть, расположение и размеры выпускного окна спортбайка Suzuki RGV250 будут сильно отличаться от таковых какого-нибудь утилитарного скутера. Разные режимы работы, разные задачи – различные решения конфигурации фаз впуска и выпуска. Решение было найдено в системах, изменяющих геометрию впускных окон и регулирующих давление внутри цилиндра с помощью открытия/закрытия дополнительных резонаторных камер.

У разных производителей эти системы называются по-разному: Yamaha PVS, Kawasaki IPS, Honda ATAC и так далее. Они отчасти решили поставленные перед ними задачи, однако своенравный характер, за который любят (или ненавидят? Кто как…) двухтактные двигатели, они перебороть не смогли. Может, это и к лучшему? Тем более, что у нас есть более покладистые четырехтактники, о системах газораспределения которых мы сейчас и поговорим.

От простого к сложному

Мы уяснили, что задачи, стоящие перед двигателем, достаточно просты – необходимо сжигать определенное количество топлива в конкретный момент времени, а затем удалять получившиеся отработавшие газы. На практике, реализация этих процессов представляет собой огромную проблему, надо которой непрестанно работают лучшие умы мотоинжиниринга.

Четырехтактный двигатель устраняет множество недостатков, свойственных двухтактным моторам. Однако, как и любая вещь в этом совсем не идеальном мире, он приносит с собой собственные проблемы.

Повышенная сложность означает удорожание производства, что закрепляет нишу недорогих скутеров и мотоциклов начального уровня за двухтактниками. Вдаваться в дебри не будем, и рассуждать о вытеснении 2Т четырехтактниками – тоже не будем, поскольку это тема для отдельной обширной статьи (сколько раз я уже говорил эту фразу?).

В своей основе четырехтактный двигатель точно такой же, как и его 2Т-собрат. Главное отличие – множество дополнительных элементов, образующих клапанный механизм. Впускной клапан отвечает за наполнение цилиндра смесью, выпускной – за отвод отработанных газов. И если в 2Т двигателе четыре процесса (впуск, сжатие, воспламенение, выпуск) тесно переплетены, то в 4Т-движке границы между процессами более четкие. Рабочих тактов ровно в два раза меньше, чем в двухтактнике, но точное управление процессами впуска и выпуска позволяет обеспечить высокую эффективность двигателя.

Основные элементы клапанного механизма:

* Клапана. Во всех мотоциклетных двигателях применяются тарельчатые клапана, через которые смесь попадает в камеру сгорания, а продукты сгорания – выводятся из нее. Клапан самостоятельно закрывается и удерживается в закрытом положении сильной пружиной (иногда ставят двойные пружины). Пружины используются не в каждой схеме ГРМ – десмоприводе читайте ниже.
* Распредвал. Непосредственно или косвенно он используется для открытия и закрытия каждого клапана – в строго заданной точке четырехтактного цикла. Полный цикл занимает четыре хода поршня (то есть два полных оборота коленвала), каждый клапан нужно открыть один раз за цикл. Из-за этого частота вращения распредвала вдвое меньше частоты вращения коленвала. Это осуществляется с помощью шестеренчатого, цепного или ременного привода между этими валами.

OHV, DOHC и другие страшные слова

Все четырехтактники, устанавливаемые на мотоциклы, очень похожи. Они отличаются только расположением и приводом клапанов и распредвалов. Но именно эти различия определяют назначение и производительность двигателя. Давайте рассмотрим различные конфигурации газораспределительного механизма.

* SV (side valve, боковое расположение клапанов).

Литровый мотор Harley-Davidson с боковым расположением клапанов. Такие двигатели также называют flathead


Привод распредвала осуществляется шестеренчатой или цепной передачей, расположенной рядом с коленчатым валом. Клапана расположены в выступе камеры сгорания сбоку от цилиндра, а не в головке, как в других четырехтактных двигателях. Это самый дешевый и простой вариант исполнения 4Т-двигателя, и американские и британские производители широко использовали такую конструкцию в первой половине 20 века. Неудачная форма камеры сгорания (обусловленная расположением клапанов) ограничивает КПД двигателя.

Аналогичный по прочим параметрам верхнеклапанный движок потребляет меньше топлива, развивая при этом большую мощность. Наиболее рациональным вариантом такого двигателя является большеобъемный одноцилиндровый «котел». Оснащенный массивными маховиками, он выдает большой крутящий момент на низких оборотах.

Эти простые и эластичные двигатели были надежны и легко ремонтировались, однако в настоящее время они полностью вытеснены более совершенными конструкциями.


* OHV (overhead valve, верхнее расположение клапанов).

Это конструкция с верхним расположением клапанов и нижним – распредвалов и толкателей. В таком двигателе связь толкателя с клапаном осуществляется с помощью длинной штанги, проходящей через туннель в блоке и головке цилиндра. Камера сгорания в двигателе такого типа – сферической формы, которая считается идеальной по многим причинам (эффективный газообмен и более полное сгорание смеси). Такая конструкция хорошо зарекомендовала себя за прошедшие десятилетия, однако сегодня ее практически полностью вытеснили верхневальные конструкции. В настоящее время OHV используется в основном в моторах круизеров, где эффектный классический вид двигателя значит так же много, как и его рабочие параметры. Кроме того, в V-образных двухцилиндровых моторах с OHV используется один распредвал, что удешевляет и упрощает конструкцию.

Большая часть двигателей H-D использует такую схему газораспределительного механизма. Японские производители больше почитают технологичное DOHC-исполнение.


* SOHC (single overhead camshaft, один распредвал в головке цилиндра).

Распредвал размещен в головке цилиндра между впускными и выпускными клапанами, привод обычно цепной. Штанги и толкатели отсутствуют за ненадобностью, что уменьшает количество деталей, двигающихся возвратно-поступательно. А главное – позволяет работать двигателю на таких частотах вращения, на которых нижнеклапанник разлетелся бы на части.


* DOHC (double overhead camshaft, два распредвала в головке цилиндра).

Эта схема избавлена от еще одной движущейся части – коромысел (хотя при этом пришлось вернуть толкатели, что впрочем, не так уж и страшно). В DOHC остались только самые необходимые детали газораспределительного механизма (ГРМ).

Привод ГРМ, как правило, цепной. Хотя есть и примеры использования шестеренчатого (например, Honda VFR800 до 2002 года, после которого «гитару» шестерен заменили цепью) привода. Есть и те, кто последовали за тенденциями автопромышленности, где применяется шкив и зубчатый ремень (Honda GoldWing, Pan European, Moto Guzzi Daytona, ряд байков от Ducati). Ремни не растягиваются, как цепи, меньше шумят (впрочем, уникальный звук старого VFR во многом образован именно «шестеренчатой симфонией»), а шкивы не изнашиваются подобно звездочкам. Хотя замену ремня следует производить чаще, чем цепи.

Применение DOHC допускает наибольшие рабочие обороты, поэтому такую схему применяют в высокопроизводительных байках, где мощность мотора – один из важнейших факторов. Однако с увеличением оборотов вылезают новые проблемы, главные из которых – это вибрация и «зависание» клапанов, когда клапанные пружины в силу инерции не успевают закрывать клапан. В лучшем случае это приводит к снижению мощности, в худшем – к свиданию клапана с поршнем, когда тот движется к верхней точке. В результате – вмятины на поверхности поршня и погнутые клапана. Достаточно серьезный повод для визита в мастерскую, как считаете?


* Десмодромный привод клапанов.

Этот привод отличается от остальных радикальным отказом от использования клапанных пружин. Их роль выполняют дополнительные коромысла, управляемые отдельным распредвалом. Эти коромысла принудительно закрывают клапана точно так же, как и открывают их. На более поздних версиях системы используется один распредвал со всеми необходимыми кулачками. Клапан открывается за счет воздействия открывающего коромысла на стержень. По мере того, как кулачок проходит точку максимального подъема клапана, и коромысло начинает освобождать клапан, закрывающее коромысло заставляет клапан закрыться.

В десмоприводе все детали изготавливаются с прецизионной точностью, сравнимой с точностью изготовления деталей для космических кораблей. Он очень дорог в производстве и непрост в обслуживании (по причине необходимости соблюдения все той же филигранной точности). Однако десмо начисто отрезает все проблемы, связанные с вибрацией и зависанием клапанов. Теоретически, он избавляет двигатель от «красной зоны», однако в этом случае скорость вращения коленвала ограничивается уже из других соображений, не связанных с ГРМ.

Десмодромник использует только компания Ducati, многим спортивным достижениям «красные» обязаны своему уникальному приводу. Недоброжелатели говорят, что «десмо-Дуки» звучат как старые советские будильники, или ведра с гайками. Однако для многих звук работающего двигателя Ducati – самый сладкий звук на свете, а спортивные свершения маленькой итальянской фирмы из Болоньи просто глупо оспаривать.

*****

Даже самая объемная статья не может вместить в себе все технические нюансы устройства ГРМ, не говоря уже обо всем двигателе. Однако основные понятия мы осветили. Теперь вы, уважаемые читатели, достаточно подкованы в «клапанных вопросах», чтобы на равных беседовать с фанатичными техноманьяками, которые скрываются в каждой мотомастерской и каждом втором гараже. Тем не менее, ГРМ – это лишь верхушка пульсирующего организма под названием «двигатель». Тема следующей статьи – как инженеры выбирают конфигурацию двигателя (иначе называемую рядностью), и какие достоинства и недостатки скрываются за каждой схемой. Оставайтесь с нами, будет интересно!

 

Десмодромный привод
{youtube}qNRwJ4BJXgg{/youtube}

Привод SOHC V-Twin
{youtube}5RDV0k9zywQ{/youtube}

Привод OHC V-Twin
{youtube}WxG-Kph2L8U{/youtube}

Десмодромный привод V-Twin
{youtube}P-t1dCQJ4t8{/youtube}

Привод DOHC
{youtube}B0KtCyImicU{/youtube}


ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ


Обратная связь

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для осуществления в определенной последовательности выпуска продуктов сгорания и впуска свежего заряда. Газораспределительный механизм состоит из впускных и выпускных органов и деталей, передающих к ним движение от коленчатого вала.

Классификация и конструктивный обзор газораспределительных механизмов

В зависимости от конструкции органов и приводов газораспределительные механизмы классифицируются согласно схеме, изображенной на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема классификации газораспределительных механизмов

Бесклапанные ГРМ могут быть: золотниковыми и гильзовыми. На рис. 2.2 приведена схема гильзового ГРМ, предложенная Чарльзом Найтом в 1907 г.

Рис. 2.2. Схема гильзового ГРМ Чарльза Найта:

1 – коленчатый вал, 2 – гильзы, 3 – шатуны привода гильз, 4 – распредвал

Золотниковые механизмы газораспределения, несмотря на ряд преимуществ – возможность обеспечения больших проходных сечений впускных и выпускных отверстий, лучшие условия охлаждения и возможность в связи с этим некоторого повышения степени сжатия в бензиновых двигателях, бесшумность работы, не получили распространения из-за конструктивной сложности и дороговизны изготовления и ремонта в четырехтактных ДВС. Поэтому золотниковые механизмы газораспределения рассматриваться не будут.

В двухтактных ДВС часто в качестве золотника используется поршень. Такое газораспределение может быть названо золотниковым, хотя собственно механизм газораспределения в случае щелевой продувки отсутствует и его заменяет кривошипно-шатунный механизм.

В четырехтактных автотракторных двигателях широкое распространение получили клапанные механизмы газораспределения.



В некоторых двигателях с целью обеспечения надежной работы на высоких оборотах применяются беспружинные механизмы газораспределения с принудительным открытием и закрытием клапанов, или так называемые десмодромные механизмы (рис. 2.3). Принудительное открытие и закрытие клапанов осуществляется от самостоятельных кулачков или электромагнитами с очень большими ускорениями, что позволяет значительно увеличить коэффициент наполнения двигателя.

Рис. 2.3. Десмодромный газораспределительный механизм

Наиболее широкое распространение в автотракторных двигателях получили пружинные клапанные механизмы газораспределения, конструктивный обзор которых, в зависимости от расположения клапанов, положения и привода распределительного вала, рассматривается ниже.

Расположение клапанов

В дизелях возможно только верхнее расположение клапанов, так как относительно малый объем камеры сгорания, получающийся при высоких значениях степени сжатия, не позволяет разместить клапаны сбоку цилиндра. В бензиновых двигателях возможно как верхнее, так и нижнее расположение клапанов.

При верхнем расположении клапанов камера сгорания получается более компактной, с относительно малой поверхностью охлаждения, вследствие чего уменьшаются потери в систему охлаждения и увеличивается индикаторный КПД двигателя.

Компактность камеры сгорания уменьшает опасность детонации и позволяет при том же октановом числе бензина увеличить степень сжатия примерно на пол-единицы по сравнению с двигателями, имеющими нижние клапаны, что также оказывает положительное влияние на увеличение индикаторного КПД. Все это вместе взятое, а также применение высокооктанового бензина позволяет в настоящее время достигнуть высокой топливной экономичности автомобильных бензиновых двигателей, приближающейся к экономичности дизелей с разделенными камерами сгорания.

Простая форма впускного канала с малым гидравлическим сопротивлением, а также возможность увеличения площади проходного сечения клапанов за счет увеличения числа клапанов или расположения их под углом к оси цилиндра повышают коэффициент наполнения на 5–7%, что создает более широкие возможности для форсирования двигателя по числу оборотов.

К недостаткам верхнего расположения клапанов следует отнести усложнение механизма газораспределения при нижнем расположении распределительного вала или усложнение привода к нему при верхнем расположении последнего, а также увеличение высоты головки цилиндра, что при вертикальном расположении цилиндров приводит к увеличению высоты, а при горизонтальном – ширины двигателя. В короткоходных двигателях последний недостаток сказывается меньше вследствие небольшой высоты блока и картера.

При нижнем расположении клапанов высота головки цилиндров и двигателя в целом уменьшается, а механизм газораспределения и привод к распределительному валу упрощаются. Однако из-за менее компактной формы камеры сгорания экономические показатели таких двигателей ниже, а невозможность обеспечить высокие значения коэффициента наполнения при высоком числе оборотов ограничивает степень форсирования. Ограничивается также возможность увеличения степени сжатия: при степени сжатия более 7.5 уже возникают трудности в компоновке камеры сгорания.

Нижнее расположение клапанов применяется в настоящее время редко в двигателях со сравнительно низкой степенью сжатия и небольшим числом оборотов, для которых основным требованием является простота конструкции, технологии изготовления и ремонта.

Нижние клапаны (рис. 2.4) размещаются с одной стороны блока цилиндров в один ряд и приводятся в действие через толкатели от общего для всех клапанов блока распределительного вала.

Рис. 2.4. Нижнее расположение клапанов (SV) Чередование впускных и выпускных клапанов может быть принято различным. Попарное расположение одноименных клапанов дает возможность уменьшить число каналов в блоке и упростить трубопроводы, но при таком расположении увеличивается неравномерность износа цилиндра по окружности из-за термических деформаций. Поэтому в настоящее время применяют смешанное чередование клапанов, при котором рядом могут располагаться как одноименные, так и разноименные клапаны соседних цилиндров (рис. 2.5).

Если рядом расположены впускные клапаны соседних цилиндров, то их каналы могут быть объединены; каналы выпускных клапанов делаются индивидуальными, чтобы обеспечить лучшее охлаждение клапанов.

Рис. 2.5. Смешанное чередование клапанов Верхние клапаны могут иметь различное расположение, выбор которого связан с формой камеры сгорания и конструкцией механизма газораспределения. Два клапана в цилиндре могут быть расположены в один ряд вдоль оси блока или в два ряда. При расположении в один ряд клапаны (рис. 2.6) обычно чередуются так же, как и клапаны при нижнем расположении. В бензиновых двигателях оба трубопровода, как правило, размещаются с одной стороны головки, что обеспечивает подогрев впускного трубопровода и более интенсивное испарение топлива.
Рис. 2.6. Расположение двух верхних клапанов в один ряд В дизелях трубопроводы часто располагаются по обе стороны головки, при этом уменьшается подогрев воздуха, что повышает коэффициент наполнения. Привод клапанов может быть осуществлен или непосредственно от верхнего распределительного вала, расположенного над ними (рис. 2.7), или от нижнего вала, размещенного в блоке или в верхней половине картера через толкатели, штанги и коромысла (рис. 2.8). Последний вариант находит широкое применение в двухрядных V-образных двигателях, в которых от одного распределительного вала, расположенного в развале блоков, приводятся в движение клапаны всех цилиндров.

При расположении в два ряда впускные и выпускные клапаны размещаются в различных рядах. Соответствующие коллекторы располагаются с разных сторон головки (рис. 2.9).

Рис. 2.7. Верхнее расположение клапанов, верхнее положение распредвала (OHС) Рис. 2.8. Верхнее расположение клапанов, нижнее положение распредвала (OHV) В двигателях с воздушным охлаждением при таком расположении клапанов имеются большие возможности для оребрения выпускных патрубков. Однако расположение клапанов в два ряда затрудняет размещение форсунки в цилиндре и доступ к ней, в связи с чем в дизелях с жидкостным охлаждением такое расположение, как правило, не применяется. Привод к клапанам при двухрядном их расположении усложняется. Для непосредственного привода требуются два верхних вала на блок, помещаемых над клапанами (рис. 2.10). При одном верхнем вале нужна система рычагов (рис. 2.11). В случае нижнего расположения вала приходится применять систему рычагов (рис. 2.12) или приводить каждый из рядов клапанов от отдельных валов, располагая их по обе стороны блока.

 

Рис. 2.9. Расположение двух верхних клапанов в два ряда Рис. 2.10. Верхнее расположение клапанов, верхнее положение 2 распредвалов (2ОHC)

 

Рис. 2.11. Верхнее расположение клапанов, верхнее положение распредвала (OHC) Рис. 2.12. Верхнее расположение клапанов, нижнее положение распредвала (OHV)

Четыре клапана в цилиндре устанавливают для увеличения площади их проходных сечений и уменьшения размеров клапанов. Последнее обстоятельство способствует увеличению их жесткости и обеспечивает лучшее охлаждение. В дизелях причетырех клапанах форсунка может быть расположена по оси цилиндра, что при неразделенной камере сгорания имеет большое значение для равномерного распределения топлива по ее объему. Одноименные клапаны могут располагаться в двух рядах (рис. 2.13)или в отдельных рядах (рис. 2.14).

Рис. 2.13. Расположение одноименных клапанов в двух рядах Рис. 2.14. Расположение одноименных клапанов в отдельных рядах

В первом случае имеется возможность уменьшить число каналов в головке блока и расположить оба трубопровода с одной стороны, что в ряде случаев оказывается удобным для V-образных и горизонтальных двигателей. Однако при этом стержень выпускного клапана, расположенного со стороны трубопровода, обтекается также отработавшими газами соседнего клапана, что увеличивает его тепловую напряженность. Вследствие этого чаще применяется расположение одноименных клапанов в отдельных рядах.

Кроме непосредственного привода от двух верхних валов (рис. 2.15),при первом расположении клапанов привод их может осуществляться от одного верхнего вала с помощью поперечных траверс (рис. 2.16),обеспечивающих одновременное открытие обоих одноименных клапанов. При размещении одноименных клапанов в одном ряду привод осуществляется с помощью продольных траверс (рис. 2.17) или трехплечных рычагов.

Рис. 2.15. Открытие клапанов с помощью двух распредвалов

При установке трех клапанов в цилиндре – одного большого и двух меньшего размера (рис. 2.18) – может быть увеличена относительная площадь клапанов даже по сравнению с четырьмя клапанами. Выпускным может быть большой клапан (рис. 2.18а) или два меньших (рис. 2.18б). При наличии трех клапанов в головке цилиндра размещение форсунки затруднено.

В первом случае обеспечивается лучшее наполнение цилиндров, во втором – снижение температуры выпускных клапанов.

Рис. 2.16. Открытие клапанов с помощью поперечных траверс Рис. 2.17. Открытие клапанов с помощью продольных траверс

Иногда применяется смешанное расположение клапанов (рис. 2.19) – один верхний, один нижний. При таком расположении клапанов конструкция механизма газораспределения усложняется, но имеется возможность сильно увеличить проходные сечения клапанов и обеспечить высокое форсирование двигателей по числу оборотов. Смешанное расположение клапанов применяется в высокооборотных двигателях.

а б

Рис. 2.18. Расположение трех клапанов в цилиндре

Для улучшения наполнения цилиндров, снижения температуры выпускных клапанов и уменьшения массы движущихся деталей механизма газораспределения, приходящихся на один клапан, в двигателях большой мощности устанавливают пять клапанов (рис. 2.20) – три впускных и два выпускных. В этом случае открытие клапанов осуществляется двумя верхними распредвалами.




Monster 797 — Ducati Red (2019) в Нижнем Новгороде

Купить в кредит или Trade in

+7 (987) 544-34-56
+7 (831) 2-888-100

Особенности

DUCATI Monster 797 — (цвет: классически красный DUCATI Red) — дух линейки Monster и изящная привлекательность DUCATI теперь еще ближе и доступнее!  Этот байк сочетает в себе спортивные задатки, уникальный и узнаваемый стиль, практичность, а также передовые технологии. Мотоцикл обязательно придется по душе поклонникам марки, кроме того, он позволяет стать членом клуба владельцев Monster.

ДУКАТИ MONSTER 797 — это вечно живая и популярная классика эпохи девяностых, успешно сохраняющая соответствующий образ при современном оснащении. Узнаваемая «птичья клетка» Trellis, приемистый L-образный двухцилиндровый двигатель с воздушным охлаждением, современные тормоза и подвеска — и это далеко не весь список приятных и нужных элементов оснащения байка.

Этот мотоцикл является наиболее доступной моделью среди всех нейкедов марки. С виду компактный топливный бак на самом деле имеет внушительный объем в 16,5 литра. С расходом в 5,3 л / 100 км у райдера есть неплохой запас времени и километража, чтобы вволю позабавиться перед следующей дозаправкой. Классически круглая при взгляде в профиль, фара головного освещения оборачивается современной  конструкцией, а светодиодные поворотники и хвостовое освещение напоминают, о том, что это современный  и отлично оснащенный аппарат.

L-образный силовой агрегат МОНСТРА 797 с воздушным охлаждением и десмодромным механизмом газораспределения визуально раздвигает клетку решетчатой рамы Trellis, которая позволяет всем окружающим насладиться технологической красотой и совершенством байков серии Monster.

Двигатель соответствует экологическим требованиям EURO 4, при этом развивает мощность в 75 л. с., а крутящий момент в 69 Нм обеспечивает отличную тягу в широком диапазоне оборотов.

Таким образом, достаточная для веса байка энерговооруженность позволяет райдеру ощутить всю мощность и возможности мотоцикла на различных видах дорог.

DUCATI Monster 797 (ДУКАТИ «Монстр» 797) — это отличный выбор для тех, кто ищет себе первый мотоцикл.

Аппарат оснащен современной системой активной безопасности, которая готова прийти на помощь байкеру в любой момент. Этому способствует наличие ABS Bosch, устанавливаемой на мотоцикл с завода. Эта система работает вместе с первоклассными передними тормозами, из двух 320-миллиметровых дисков, которые удерживают два суппорта Brembo M4. 32, с радиальным расположением.


DUCATI Monster 797 является идеальным мотоциклом, способным дарить своему владельцу потрясающие эмоции, беззаботную езду по любым дорогам. Этот байк предоставляет уникальную возможность ощутить истинный дух серии Monster.

 

Двигатель

Тип двигателя L-образный, 2 клапана на цилиндр, десмодромный механизм газораспределения, жидкостное охлаждение, Евро-4
Рабочий объем 803 см³
Диаметр цилиндра и ход поршня 88×66 мм
Компрессия 11,0:1
Максимальная мощность 75 л.с. (55 кВт) при 8250 об/мин
Максимальный крутящий момент 69 Нм при 5750 об/мин
Система впрыска топлива Электронная система впрыска топлива, две дроссельные заслонки диаметром 50 мм
Выхлопная система Система 2-1 с катализатором и двумя лямбда-зондами, одним нержавеющим глушителем с алюминиевым покрытием

Трансмиссия

Коробка передач 6 скоростей
Передаточные числа 1=32/13 2=30/18 3=28/21 4=26/23 5=22/22 6=24/26
Первичная передача Прямозубые шестерни, коэффициент 1,85:1
Главная передача Цепь. Передняя звездочка 15, задняя звездочка Z46
Сцепление «Мокрое» многодисковое сцепление APTC с механическим управлением

Размеры и масса

Приборная панель LCD-экран
Угол наклона передней вилки 24°
Высота по седлу 805 мм
Колесная база 1435 мм
Сухая масса 175 кг
Снаряженная масса 193 кг
Емкость топливного бака 16,5 л
Количество мест 2

Ходовая часть и тормоза

Рама Трубчатая стальная рама Trellis
Передняя подвеска 43 мм Kayaba USD
Переднее колесо 10-спицевое из легкого сплава, 3,50″х17″
Задняя подвеска Моноамортизатор Sachs, регулировка сжатия и отбоя, преднатяг пружины
Передняя шина Pirelli Diablo Rosso II 120/70 ZR17
Заднее колесо 10-спицевое из легкого сплава, 5,50″х17″
Задняя шина Pirelli Diablo Rosso II 180/55 ZR17
Ход передней подвески 130 мм
Ход задней подвески 150 мм
Передний тормоз Два полуплавающих диска диаметром 320 мм, радиально установленные суппорты Monobloc Brembo M4-32, 4-поршневые, радиальный насос с Bosch ABS
Задний тормоз 245-миллиметровый диск, однопоршневый суппорт с Bosch ABS в качестве стандартного оборудования

Эксплуатационные характеристики

Расход топлива  5,3/100 км
Гарантия 24 месяца без ограничения пробега

Комплектация

Светодиодные LED-поворотники и хвостовое освещение, USB-разъем под сиденьем, ABS Bosch в стандартной комплектации, подготовка для установки DUCATI Multimedia System

 

Ducati – это мотоциклы.

Компания Ducati предлагает Вашему вниманию утонченный, пользующийся огромным спросом даже у самых искушенных ценителей модельный ряд мототехники, когда-либо созданный для дороги. Мотоциклы компании продаются более чем в 60 странах мира. От самых быстрых спортбайков и до скромных по своей мощи мотоциклов класса Monster Ducati воплощает мечты даже самых требовательных райдеров и фанатичных энтузиастов в реальность.

Двигатель dohc 16 valve


Двигатели с распредвалом в головке цилиндровтип OHC и DOHC

Двигатели OHC и SOHC

Тип OHC – “OverHeadCamshaft”, а также SOHC – “Single OverHeadCamshaft” – двигатель с одним распредвалом и клапанами в головке цилиндров.
В зависимости от конфигурации привода клапанов различают двигатели с:

Приводом клапанов коромыслами – в этом случае, клапаны приводятся в движение коромыслами 3, расположенными на общей оси 1. Одной стороной коромысла упираются в кулачки распредвала 2, а другой воздействуют на торцевую часть стержня клапана. Рисунок 5. Тип привода клапанов коромыслами.

Приводом клапанов рычагами – при данной конструкции, распредвал 6, расположен над клапанами 2, и приводит их в действие посредством рычагов 4.

1 — головка цилиндров;

5 – корпус распредвала;

6 – распределительный вал;

7 – регулировочный болт;

А – тепловой зазор.

Приводом клапанов толкателями – простая и надежная схема, при которой распределительный вал при вращении воздействует непосредственно на толкатель клапана.

Двигатели DOHC

DOHC (Double Overhead Camshaft) – двигатель с двумя распределительными валами в головке блока цилиндров. При этом существуют разновидности этого механизма, отличающиеся количеством клапанов на цилиндр двигателя.

При данной конструкции каждый распредвал приводит в действие свой ряд клапанов (впускные или выпускные).

Десмодромная система газораспределения

В десмодромной схеме газораспределения, как правило, используются два распределительных вала (или один, но с кулачками сложной формы). Один распредвал перемещает клапаны вверх, второй – вниз. Пружины отсутствуют.

Коленчатый вал такого двигателя, может вращаться с очень высокой скоростью, по сравнению с двигателями схемы OHC, которые при оборотах свыше 9000об/мин. неминуемо выйдут из строя, так как скорости срабатывания клапанных пружин не будет хватать для того, чтобы отвести клапаны от удара о поршень до его прихода в верхнюю мертвую точку.

Десмодромный механизм очень дорог в изготовлении, поэтому он применялся на гоночных автомобилях, а ныне на мотоциклах.

DOHC-двигатель – что это такое

Практически все водители, знакомые со строением системы внутреннего сгорания, представляют, как выглядит вал с кулачками, открывающийся во время вращения клапана. С помощью ДВС и фаз газораспределения происходит пуск/выпуск горючего. Раньше на автомобилях устанавливали систему SOHC (Single Over Head Camshaft), имеющую один распределительный вал.

Однако сейчас большинство транспортных средств переведены на моторы типа DOHC. Расшифровка аббревиатуры – Double Over Head Camshaft. Если перевести эти слова с английского, то станет понятно, что двигатель оборудован двумя распредвалами. В профессиональной среде известны также и другие сокращения: ДВРВ и ДОШЦ. Силовой агрегат DOHC снабжен парой распредвалов, которая находится в головке блока цилиндров. Из-за этого вал в таком моторе размещается сверху, над рядами выпускных и впускных клапанов. Они не имеют никаких переходных элементов, таких как коромысла, штанги или рокеры.

Что такое двигатель DOHC и как он работает

Однако одной физической возможности развивать высокие обороты мало. Чем выше обороты, тем большее влияние на наполнение цилиндров оказывает сопротивление впускного тракта, от воздухозаборников до зазоров между открытыми клапанами и их седлами. Поэтому кривая мощности двигателя внутреннего сгорания, поднимаясь до определенной точки, с дальнейшим ростом оборотов снижается: после этой точки потери из-за сопротивления впускного тракта становятся слишком большими.

Но, если с впускным трактом поработать несложно – увеличить диаметр дросселя, каналов в головке блока цилиндров, снизить сопротивление воздушного фильтра, то у клапанного механизма есть строгое конструктивное ограничение. Диаметры тарелок впускного и выпускного клапанов чисто физически не могут быть в сумме больше, чем диаметр цилиндра. Поэтому еще на заре двигателестроения появились тогда еще примитивные многоклапанные схемы: чем больше клапанов в цилиндре, тем больше их суммарная пропускная способность, хотя диаметр отдельного клапана меньше. К тому же и клапана становятся легче, что опять-таки дает плюс к способности мотора раскручиваться до высоких оборотов.

Обычный, одновальный газораспределительный механизм

Ранние многоклапанные схемы использовали еще нижние распредвалы – вместо одиночного коромысла, приводящего в действие «свой» клапан, использовалось вильчатое на два клапана сразу. На мотоциклах эта конструкция из-за ее компактности сохраняла актуальность достаточно долго, и даже сейчас встречается.

Однако наиболее совершенной оказалась конструкция с двумя распределительными валами и четырьмя клапанами на цилиндр, обеспечивающая минимальные моменты инерции в газораспределительном механизме, легко компонующаяся и эффективная с точки зрения соотношения проходных сечений впуска и выпуска. Газораспределительный механизм DOHC на многоклапанной головке (расшифровка DOHC – Double OverHead Camshaft, два верхних распредвала) стал де-факто стандартом в современном двигателестроении.

Стоит сразу отметить, что сам по себе двигатель DOHC не обязательно подразумевает «16 клапанов» (термин из-за популярности 4-цилиндровых моторов крепко въелся в язык, хотя о многоклапанных моторах логично говорить по числу клапанов на один цилиндр: например, у 16-клапанного V8 их два). Существовали и исключения из этих правил – двухвальные «фиатовские» и «фордовские» моторы с двумя валами, но и двумя клапанами на цилиндр:

Или японские моторы с многоклапанной головкой, но одним распредвалом:

Однако эти моторы считаются инженерной экзотикой, и традиционно под двигателями DOHC подразумеваются двухвальные многоклапанные.

Устройство двигателей DOHC

Возможно, некоторые из Вас, уважаемые читатели, уже догадались, что DOHC подразумевает собой двойной механизм, или сдвоенный, для получения большей мощности и энергии от сгораемого в цилиндрах двигателя топлива. Что же двойного может быть в обычном двигателе внутреннего сгорания? Если быть точнее, то главным отличием двигателей DOHC от более привычной нашему глазу и пониманию версии SОНС – это наличие двух распределительных валов, вместо одного. На сегодняшний день, благодаря применению на 4-х цилиндровых двигателях двух рапредвалов, которые приводятся в движение коленчатым валом с помощью ременного или цепного привода, устанавливаются 16 клапанов, а не 8. Это позволяет увеличить энергетическую отдачу топлива и, таким образом, понизить его расход. То есть, имея по 4 клапана на каждом цилиндре, а не по 2, двигатель становится гораздо приемистее и эластичнее в работе, при этом, не обладая большим объемом цилиндров.

Однако первые DOHC-двигатели также имели по 8 клапанов. Разница была в том, что один рапредвал осуществлял открытие и закрытие впускных клапанов, а другой – выпускных. И вполне понятно, что прирост мощности от 8-клапанного DOHC, в сравнении с 8 клапанным двигателем SOHC был незначительным. Но спустя годы конструкторам все же удалось извлечь достоинства из этого типа двигателей.

ENGINE OHV, OHC, SOHC, DOHC Двигатель внутреннего сгорания ДВС и технологии ГРМ

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и технологии ГРМ, конструкция и особенности моторов системы OHV, OHC, SOHC, DOHC.

Его величество ДВС, король мотор 20 века, что ждет его в 21 веке! Не секрет, что на мощность и КПД двигателя на жидком топливе влияет Наполнение цилиндра топливовоздушной смесью. Инженеры прекрасно понимали, что обычный привычный ДВС — Двигатель внутреннего сгорания, будет постоянно совершенствоваться и форсироваться без предела и времени его жалкие менее 30% возможности технологично не реализованы даже сегодня и далее может быть еще совершеннее

Детали механизма газораспределения

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Изготовляют его из стали или чугуна . Для упрощения установки вала диаметры опорных шеек последовательно уменьшаются, начиная с передней шейки. Распределительный вал получает вращение от коленчатого вала .

В четырехтактных двигателях рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала. За этот период впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра должны открыться 1 раз, следовательно, распределительный вал должен повернуться на один оборот. Таким образом, распределительный вал должен вращаться в 2 раза медленнее коленчатого вала . Поэтому шестерня распределительного вала имеет в 2 раза больше зубьев, чем шестерня коленчатого вала.

Толкатели 2 (см. рисунок «Верхнеклапанный механизм тип OHV») перемещаются в направляющих отверстиях, выполненных в блоке цилиндров (тип OHV). Внутри толкатели имеют сферические углубления для установки штанг.

Штанги 3 (см. рисунок «Верхнеклапанный механизм тип OHV») передают усилие от толкателей к коромыслам. Их изготовляют из дюралюминиевого прутка, на концы напрессовывают стальные наконечники. С одной стороны штанга упирается в толкатель, с другой – в регулировочный болт коромысла.

Коромысло 3 (см. рисунок «Тип привода клапанов коромыслами») передает усилие от штанги к клапану. Изготовляют коромысла из стали. Плечи коромысла неодинаковы — плечо со стороны клапана длиннее. Этим уменьшается высота подъема толкателя и штанги, В короткое плечо коромысла ввертывается винт для регулировки теплового зазора.

Гидрокомпенсатор – выполняет функции толкателя, поддерживая оптимальный тепловой зазор в клапанном механизме, за счет давления масла . Устанавливается в тело головки блока цилиндров.

Клапаны открывают и закрывают впускные и выпускные каналы. Клапан состоит из тарельчатой плоской головки и стержня. Для улучшения наполнения цилиндров топливной смесью диаметр головки впускного клапана делают больше , чем выпускного клапана. Седла клапанов в целях упрощения их замены изготовляют вставными. Материалом для седел служит жаростойкий чугун. Седла запрессовывают в выточки головки цилиндров.

Рабочая поверхность клапана (фаска) имеет угол 45°, Ее тщательно обрабатывают и притирают к седлу.

Стержень клапана 3 имеет выточку, в которую вставляют сухарики 8 , для крепления упорной шайбы 7, пружины 5 клапана. Сухарики плотно охватывает коническая втулка. Нижний конец пружины опирается на шайбу. На стержень впускного клапана установлен маслоотражательный колпачок 6 , из маслостойкой резины. Этим предотвращается подсос масла через зазор между направляющей втулкой 9 и стержнем впускного клапана.

Техническое обслуживание

Двигатели G4GC и G4FC отличаются своей неприхотливостью в эксплуатации.
Если не принимать во внимание необходимость замены приводного ремня ГРМ (только в моторах G4GC) и регулярную регулировку зазоров клапанов ГРМ, то техническое обслуживание двигателей КИА сводится к периодичной замене расходных материалов (моторное масло и охлаждающая жидкость). Двигатель G4GC, также как двигатель G4FC, требует замены моторного масла не позже, чем через 15 000 км пробега

При этом производитель рекомендует при эксплуатации силовых агрегатов в тяжелых условиях выполнять эту процедуру после 7 500 км пройденного пути

Двигатель G4GC, также как двигатель G4FC, требует замены моторного масла не позже, чем через 15 000 км пробега. При этом производитель рекомендует при эксплуатации силовых агрегатов в тяжелых условиях выполнять эту процедуру после 7 500 км пройденного пути.

Процесс замены моторного масла осуществляют на горячем моторе, причем одновременно с маслом необходимо заменить масляный, топливный и воздушный фильтры.

Объем масла, заливаемого в двигатель G4FС — 3.3 л; двигатель G4GC — 4 л.

Замена охлаждающей жидкости в двигателе автомобиля КИА Сид и др.

Основные признаки, подтверждающие необходимость замены охлаждающей жидкости – рыжий цвет антифриза, маслянистая пленка на его поверхности и другие отклонения от ее первоначального вида.

Производитель рекомендует использовать в качестве охлаждающей жидкости антифриз Hyundai/KIA 07100 — 00200. Он представляет собой хладагент высокого качества, который изготавливается по спецификации производителя силовых агрегатов во многих странах (в том числе и в России) и имеет соответствующий допуск Hyundai Motors.

Замену антифриза в автомобилях КИА осуществляют на холодных моторах. После окончания процедуры двигатель необходимо прогреть до рабочей температуры, после чего убедиться в отсутствии воздушных пробок и проверить уровень антифриза в расширительном бачке.

Объем охлаждающей жидкости, заливаемой в:

  1. мотор G4GC — 6,7…6,8 л;
  2. двигатель G4FC — 5,5…5,8 л.

Тюнинг моторов КИА G4GC и G4FC

Существует несколько способов увеличить мощность силового агрегата G4GC:

  1. Калибровка (перепрошивка ЭБУ) двигателя. При этом специалисты обещают увеличение мощности до 150 л. с.
  2. Для того чтобы поднять мощность мотора G4GC до 160 л. с. необходимо выполнить ряд доработок: внедрить прямоточный выхлоп, установив «паук» 4-2-1; установить распределительные валы с фазой 268/264 и большим подъемом клапанов.
  3. Кроме того можно попробовать увеличить мощность моторов G4GC до 180 л. с. Однако это требует специально изготовленных на заказ распределительных валов с фазой 270 и большим подъемом клапанов. Кроме того необходимо сварить оригинальный турбоколлектор и обеспечить маслоподачу на турбину TD04L. Также понадобятся интеркуллер, пайпинги, форсунки 440 сс, выхлопная труба диаметром 51 или 63 мм. Собранная воедино, такая система при правильной настройке способна обеспечить мощность G4GC до 180 л. с. Однако на сколько хватит его ресурса неизвестно.

Двигатель G4FC также поддается тюнингу:

Поднять его мощность до 160 л. с. можно путем установки компрессора РК-23-1 (РК-23-е) и небольшой турбины.

Кроме того необходимо:

  1. установить выхлоп на трубе диаметром 51 мм;
  2. расточить впускные и выпускные каналы ГРМ;
  3. применить большие клапана.

Кроме того, для того чтобы сохранить ресурс двигателя КИА Рио в обязательном порядке придется поставить кованую поршневую группу под степень сжатия 8,5. Если этого не сделать, то двигатель, рассчитанный на степень сжатия 11, попросту развалится.

DOHC является аббревиатурой. Перевод на русский язык дает понять, что имеется в виду под этим словом — это наличие двух распределительных валов. Иногда пользуются русской аббревиатурой DOHC — ДВРВ, чаще ДОШЦ. Произошел двигатель DOHC в результате креативного мышления, опытной езды и стремительности «банды четырех». Такое название дали группе изобретателей, которые представили миру двигатель DOHC.

Недостатки двигателей DOHC

Наличие двух распределительных валов в двигателях DOHC подразумевает более сложную систему ГРМ. На двух распредвалах гораздо сложнее произвести регулировки, чем на одном, да и вообще, ремонт на много тяжелее, чем на двигателях SOHC, поэтому, как результат, высокие затраты на ремонтное обслуживание таких двигателей.

Кроме того, моторы с двумя распределительными валами очень чувствительны к качеству масла, поэтому, если уж захотелось вам приобрести автомобиль, который оснащен двигателем DOHC, ищите средства и на то, чтобы заливать в мотор высококачественное синтетическое масло.

Итак, подводя итоги, можно сказать, что при нынешних ценах на топливо, двигатели DOHC – это прорыв, однозначно, так как позволяют до 30% уменьшить расход топлива, не в ущерб мощности. А то, что эти моторы достаточно дорогие в обслуживании – не такой уж серьезный минус, учитывая то, какую сумму удастся сэкономить на том же расходе топлива.

Конструкция, обеспечивающая максимальный комфорт

В результате наличия двух впускных клапаном, обладающих малым диаметром, цилиндр получит горючую смесь в большем количестве, чем при одном большом. Такая конструкция способствует лучшему сгоранию смеси, росту КПД и более экономной работе мотора. С другой стороны, стало необходимо использование зубчатого ремня, цепи либо набора шестерен, чтобы осуществить привод обоих распределительных валов, но данная особенность не только не утяжелила сам двигатель, но и сделала его работу более надежной и предсказуемой.

Банда четырех для всех любителей быстрой езды

Великолепные инженеры копании Peugeot весьма любили погонять на дороге. Посовещавшись, они пришли к разработке теоретической части автомобильного мотора. В тот период времени, до того, как был создан мотор DOHC, обороты не доходили выше 2000. «Банда четырех» задумалась над тем, чтобы произвести мощный и быстрый, сложный и сверхэкономичный автомобильный двигатель, аналогов которому мир на тот момент еще не знал.

Основа устройства была предложена по идее Зуккарелли. По его мнению, необходимо было поменять некоторые конструктивные особенности, а именно поместить каждый распределительный вал над клапанами. Вследствие таких операций ненужные элементы конструкции просто отпадают. А для большей легкости клапанов, им предложено было взять четыре легких клапана, вместо двух более тяжелых. Такие особенности считались инновационными, но в полной мере позволили решить основные поставленные задачи.

Двигатель DOHC на странице в Википедии представлен двумя распределительными валами, помещенными в головку цилиндра и четырьмя клапанами для каждого цилиндра. Данная статья расскажет о создании и конструктивных особенностях двигателей DOHC — это несомненно будет интересно не только специалистам, но и вполне рядовым автолюбителям. Двигатель DOHC обладает распределительным валом, который размещается над рядами клапанов как над впускными, так и над выпускными. «Посредники» (коромысла, штанги, рокеры) в данном случае отсутствуют, поскольку их функции перераспределены между другими элементами нового мотора. А для легкости каждого клапана, сверху цилиндра устанавливается четыре, а не привычные два, легких клапана. Таким образом, когда обороты увеличатся, пружины будут принимать значительно меньше нагрузки — это существенно уменьшает их износ и продлевает жизнь мотору в целом.

Достоинства двигателей DOHC

Мы уже частично говорили о преимуществах двигателей DOHC, но, ведь говорить о достоинствах всегда приятно. Итак, мы выяснили, что мотор с двумя распределительными валами обладает меньшим расходом топлива и имеет увеличенную мощность. Если быть точнее, то наличие второго распредвала способно добавить двигателю от 10 до 20 л.с. Любителям пожечь резину этого, может быть, будет и не достаточно, но вот для городской машинки – это солидный прирост сил.

Современные моторы оснащаются также и гидрокомпенсаторами. В подобном случае, наличие гидрокомпенсаторов на двигателях DOHC позволяет значительно уменьшить шумность работы двигателя. Поэтому, если вы хотите, чтобы мотор на автомобили «шептал», в буквальном смысле этого слова, ищите автомобиль с двигателем DOHC.

Четырехтактный двигатель: Клапанный механизм | Мото-мануалы и инструкции


В принципе, все четырехтактные двигатели похожи, они отличаются только расположением и приводом впускных и выпускных клапанов. Как и многое другое в мотоцикле, стремление достичь высоких скоростей и мощностей привело к существенному усовершенствованию четырехтактного двигателя. Ниже рассмотрены различные схемы, начиная с нижнеклапанной, которая, несмотря не то, что во многом устарела, послужит для демонстрации степени развития современных конструкций с верхним распредвалом.

Конструкция нижнеклапанного механизма

Нижнеклапанный механизм газораспределения (SV)

Нижнеклапанный двигатель является относительно простой реализацией четырехтактного цикла, в нем используется минимум деталей для передачи усилия от распредвала к клапану. Привод распредвала осуществляется шестеренчатой или цепной передачей, расположенной рядом с коленчатым валом. Кулачки опираются на толкатели. которые представляют собой короткие штанги, перемещающиеся параллельно оси цилиндра. В этих штангах есть регулировочные винты с контргайками, при помощи которых можно изменять длину для обеспечения требуемого зазора в клапанах между толкателем и стержнем клапана. Такое расположение клапанов означает, что они находятся в выступе камеры сгорания сбоку от цилиндра, а не в головке, как в других четырехтактных двигателях.

Скорее всего, нижнеклапанный двигатель — самый простой и дешевый из четырехтактных двигателей, и большинство английских и американских компаний широко использовали это в свое время, оснащая такими двигателями утилитарные или дешевые модели. Неудачная форма камеры сгорания, продиктованная расположением клапанов, которые находятся с одной стороны цилиндре, ограничивает КПД двигателя. В связи с этим нижнеклапанный двигатель развивает меньшую мощность и потребляет большее количество топлива по сравнению с аналогичным верхнеклапанным двигателем.

Неэффективность стала более явной при росте частот вращения двигателя, и традиционный нижнеклапанный двигатель эволюционировал в одноцилиндровый двигатель большого объема с относительно низкой мощностью. При оснащении его большими маховиками он развивает высокий крутящий момент при низких частотах вращения двигателя, в связи с чем был популярен у приверженцев мотоциклов с колясками. Эти эластичные и простые двигатели былиособенно надежны, кроме того, их было очень легко ремонтировать, если возникали какие-то проблемы.

Упадок нижнеклапанных двигателей пришелся на годы после Второй Мировой войны, с появлением современных материалов и технологий производства. Наряду с более конкурентоспособной конструкцией OHV, нижнеклапанный двигатель исчез из мира мотоциклов, но по прежнему его можно встретить на газонокосилках и подобных машинах, где простота и дешевизна перевешивают любые другие факторы.

Конструкция механизма OHV

Верхнеклапанная конструкция. Механизм газораспределения (OHV)

Строго говоря, термин «верхнеклапанный двигатель» охватывает все четырехтактные двигатели, конструкция механизма газораспределения которых отличается от нижнеклапанной. Однако обычно не применяется в отношении двигателей с верхним распределительным валом (SOHC и DОНС), а используется для обозначения верхнеклапанных двигателей с нижним распредвалом и толкателями.

В верхнеклапанном двигателе применяются длинные штанги, проходящие через туннель в блоке и головке цилиндров, расположенный в приливе головки цилиндра невдалеке от стержней клапанов. Толкатели и торцы стержня клапана связаны короткими коромыслами, которые могут вращаться на оси. Регулировка зазора в клапанах производится при помощи как винта и контргайки на одном из плеч коромысла, так и толкателя телескопического типа, длину которого можно изменять. По конструкции верхнеклапанный двигатель очень бпизок к нижнеклапанному, хотя у первого множество преимуществ, главным из них является независимость при проектировании формы камеры сгорания. Во многих отношениях полусферическая камера сгорания является идеальной, и верхнеклапанная конструкция с расположением клапанов под углом к вертикали образует высокоэффективную форму камеры сгорания. Такое расположение клапанов способствует эффективному газообмену и более полному сгоранию топливовоэдушной смеси. Эта основная компоновка двигателя OHV хорошо зарекомендовала себя за несколько десятилетий, но сегодня ее вытеснинили верхневальные конструкции (за исключением нескольких моделей, которые все еще находятся в производстве).

Стремление повысить мощность неизбежно привело к снижению ограничений по конструкции, сначала на спортивных, а позже и на дорожных мотоциклах. При заданной форме камеры сгорания один из способов достижения большей мощности двигателя заключается в повышении скорости его работы, то есть числа оборотов, и, следовательно, количества рабочих ходов в минуту. При повышении частоты вращения двигателя ряд технических ограничений начинает вызывать затруднения, особенно в узлах клапанного механизма. При работе двигателя на высоких частотах вращения прочность толкателей, штанг и коромысел должна быть достаточной для того, чтобы выдержать возросший уровень нагрузки, К сожалению, увеличение прочности неизменно приводит к росту веса, а это уже служит причиной других проблем.

По мере того, как кулачок распредвала поднимает толкатель и штангу, открывая клапан через коромысло,скорость перемещения этих узлов постепенно увеличивается. До достижения определенной скорости проблем не возникает, но как только скорость превышает значение скорости, заданное конструктивными параметрами данного двигателя, вес узлов клапанного механизма становится таким, что они не могут достаточно быстро отслеживать профиль кулачка. В этот момент клапана начинают «зависать», несмотря на усилие возвратных пружин. Мало того, что это ограничивает частоту вращения двигателя, зависание клапанов приводит к риску изгиба или смещения штанг толкателей, а в отдельных случаях — риску выхода впускных и выпускных клапанов в камеру сгорания. Если это происходит, то в следующий момент, когда поршень достигает верхней мертвой точки, он ударяет по клапанам, что приводит к серьезным повреждениям. Одним из решений является установка усиленных клапанных пружин, но это вызывает усиление трения, снижение мощности и приводит к ускоренному износу. Кроме того, это может привести к вибрации (отскоку) клапана. Узлы клапанного механизма можно облегчить, но одновременно с этим происходит их ослабление. Альтернативой может быть использование специальных материалов для производства узлов, но, несмотря на то. что они будут легче и прочнее, их стоимость сильно возрастет.

Из вышеописанного можно сделать вывод, что конструкция нижневального двигателя с толкателями (OHV) эффективна для многих целей, ню там, где необходимо достижение высокой мощности и частоты вращения, она имеют ограниченное применение. Там, где применяется такая схема, например, на прочном и долговечном одноцилиндровом двигателе Honda CG125 или на V-образных двухцилиндровых двигателях Moco-Guzzi, получающаяся в результате машина — простая и надежная «рабочая лошадка*, хотя и не отличающаяся выдающимися характеристиками.

Преимущество использования вышеописанной схемы на V-образном двигателе состоит в том, что используется только один распредвал — деталь, которую относят к числу дорогостоящих. Но поскольку большинство V-образных двухцилиндровых двигателей используется на мотоциклах типа «чёпер» и «турер», скромные характеристики не беда. Во многих отношениях нижневальный двигатель с толкателями (OHV) на данный момент равноценен исчезнувшим нижнеклапанным двигателям.

Устройство механизма газораспределения с одним верхним респределительным валом

Конструкция механизма газораспределения с одним верхним распредвалом (SOHC)

Чтобы преодолеть затруднения, вызванные увеличением веса узлов клапанного механизма, желательно устранить как можно больше деталей, двигающихся возвратно-поступательно. К ним относятся: толкатель, штанга, коромысло и сам клапан. В отношении толкателя и клапана мало что может быть сделано, кроме понижения их веса за счет тщательного выбора оптимальной конструкции и использования прочных, долговечных, но легких материалов. На спортивных двигателях, где затраты на производство не имеют значения, могут использоваться экзотические материалы типа титана, но для массового производства это неприменимо.

Единственное, что можно сделать, это перенести распредвал в головку цилиндров и избавиться от толкателя, а кулачки заставить работать непосредственно по закаленному подпятнику коромысла (рокера или рычага, как их иногда называют). Сама идея не нова, существует множество примеров довоенных четырехтактных двигателей с верхними распредвалами. В типичном двигателе с вархним распредвалом (SDHC) распредвал размещен в головке цилиндров между впускными и выпускными клапанами.

На ранних спортивных двигателях привод распредвала осуществлялся коническими шестернями от вала, расположенного вертикально в блоке цилиндров. Стандартной схемой привода является цепная передача: зубчатое колесо, расположенное в середине или в конце коленчатого вала, огибает цель механизма газораспределения, которая, в свою очередь, приводит в действие зубчатое колесо на распредвале. Кулачки распредвала воздействуют на короткие коромысла, которые, в свою очередь, управляют клапанами аналогично двигателю с механизмом газораспределения типа DHV. Единственными деталями, совершающими возвратно-поступательное движение остаются коромысла и клапана, так что конструкция все еще далека от совершенства, но уже намного лучше за счет отсутствия штанг и толкателей.

Регулировка зазора в клапанах осуществляется при помощи винта и контргайки в одном из плеч коромысла. Большинство современных четырехтактных двигателей основываются на схеме газораспределения SDHC — это проясняет, почему они способны спокойно работать при частотах вращения, на которых нижневальный двигатель разлетелся бы на части.

ГРМ с двумя верхними валами

DOHC с регулировочными шайбами сверху

Конструкция механизме газораспределения с двумя верхними распредвалами (DOHC)

Механизм газораспределения DOHC четырехтактного двигателя представляет собой усовершенствование схемы SOHC и предназначен для устранения единственной оставшейся возвратно-поступательно движущейся массы — коромысел (хотя при этом придется вернуть толкатели). Вместо единственного центрального распредвала используется пара, размешенная непосредственно над стержнями клапанов.

Для привода газораспределительного механизма используется цепной привод — наиболее традиционный и дешевый в изготовлении, хотя известна (но пока широко не распространена) конструкция, следующая за тенденциями в автомобильной промышленности, в которой вместо цепной передачи используются шкив и зубчатый ремень. Среди преимуществ ременной передачи можно перечислить следующие: они менее шумные, не растягиваются, как цепи, а шкивы не изнашиваются подобно звездочкам, хотя замену ремня следует производить чаще. Другой способ привода распредвалов используется не моделях VFR фирмы Honda и представляет собой зубчатую передачу с приводом от коленчатого вала. При использовании такой конструкции отпадает потребность в натяжителе схема также работает тише цепной, хотя шестерни зубчатой передачи подвержены износу. 

Толкатели распредвала, выполненные в форме «чаши», работают в расточках головки цилиндров. При использовании «чашеобразных» толкателей зазор в клапанах регулируется с помощью небольших круглых подкладок, называемых регулировочными шайбами. Поскольку сами шайбы выполняются нерегулируемыми, их необходимо заменять шайбами различной толщины до восстановления правильного зазора. На одних двигателях шайба практически совпадает с диаметром толкателя и устанавливается в гнездо, которое находится в верхней части толкателя; такую конструкцию называют «толкателем с регулировочными шайбами сверку». Шайбу можно заменить, удерживая толкатель в нижнем положении, при помощи специального приспособления так, чтобы образовался зазор между толкателем и распредвалом, достаточный для снятия и установки шайбы.

На других двигателях шайба намного меньше и располагается под толкателем в центре держателя пружины клапана. При этом она опирается непосредственно на торец стержня клапана; такую конструкцию называют «толкателем с регулировочными шайбами снизу». Таким образом, масса деталей, перемещающихся возвратно-поступательно, при использовании небольших прокладок снижается еще сильнее, но появляется необходимость демонтажа распредвала при каждой процедуре регулировки зазора в клапанах, что повышает стоимость и трудоемкость обслуживания. Для того, чтобы избежать трудностей, связанных с необходимостью применения специальных приспособлений или демонтажа распредвала, на некоторых двигателях с газораспределительным механизмом DOHC вместо «чашеобразных толкателей» используют небольшие легкие коромысла, на некоторых двигателях с подобной схемой коромысла снабжены традиционным регулировочным винтом и контргайкой. На других коромысла опираются на небольшую шайбу, расположенную по центру держателя пружины клапана, а сами коромысла установлены на валах, длина которых превышает ширину коромысла. Для удержания коромысла над клапаном на валу расположена пружина. Для замены регулировочной шайбы коромысла сдвигаются в сторону пружины так, чтобы шайбу можно было вынуть.

Схема DOHC допускает более высокие скорости вращения двигателя, чем SOHC, но даже в этом случае возможно зависание или вибрация клапанов при использовании широкой пружины. Чтобы избежать этого, на двигателях обычно используется две пружины вместо одной, при этом пружина меньшего диаметра устанавливается в пружину большего диаметра. Существуют два довода в пользу этого: во первых, малая пружина ускоряет закрытие клапанов, а во вторых, из-за различных резонансных частот пружин снижается вероятность вибрации. Также могут использоваться пружины переменной жесткости (витки пружины с одного конца располагаются ближе друг к другу, чем с другого), которые обеспечивают переменную резонансную частоту при использовании одной пружины. На данный момент широко используется комбинация двух этих идей — установка двух клапанных пружин с переменным шагом навивки для каждого клапана. Необходимо устанавливать пружины с переменным шагом так, чтобы конец пружины, где шаг витков меньше, опирался на головку цилиндра (для снижения возвратно-поступательно движущихся масс).

При подведении итогов следует отметить, что в данный момент на мотоциклах верхневальные двигатели представляют собой наиболее распространенную конструкцию. Это ни в коем случае не говорит о том, что развитие прекратилось, хотя маловероятно, что в ближайшем будущем эта схема исчезнет. Дальнейшее совершенствование идет по пути улучшения существующей схемы за счет применения улучшенных технологий и современных материалов. Самая интересная разработка в области четырехтактных мотоциклетных двигателей — изменяемые фазы газораспределения, которая используется на данный момент в автомобильной промышленности, и ожидается ее появление на мотоциклах

Использование гидравлического привода в клапанном механизме

Иногда для устранения зазоре в клапанном механизме применяется гидропривод, таким образом, обеспечивается саморегулировка клапана («Zero-lash» (нулевой зазор)). Система гидропривода клапанов впервые была применена на мотоцикле Honda СВХ750 1980 года выпуска, сейчас компания Harley Davidson использует ее на всем модельном ряде своих двигателей.

У данной системы есть два основных преимущества: автоматическая компенсация зазора в клапанном механизме, изменяющегося за счет теплового расширения и износа, а также снижение уровня шума. Кроме того, за счет поддержания нулевого зазора между узлами устраняются ударные нагрузки, снижаются износ и инерционность.

Система обеспечивает поддержание нулевого зазора между кулачком и толкателем за счет давления масла, перемещающего телескопическую штангу. Двигатель, на котором компания Honda применила эту систему, снабжен механизмом газораспределения типа DOHC с коромыслами. Гидравлический толкатель служит опорой для коромысла и удерживает его в постоянном контакте с кулачками распредвала. Компания Harey Davidson расположила свой гидравлический толкатель между кулачком распредвала и штангой. Гидротолкатели фирмы Honda состоят из корпуса толкателя, плунжера (который устанавливается внутри корпуса), пружины, (размещающейся между плунжером и корпусом) и управляющего шарикового клапана. Полость плунжера выполняет роль резервуара для масла.

По мере того, как распредвал вращается, и кулачки воздействуют на подпятник коромысла, плунжер перемещается в корпусе вниз и сжимает пружину. При этом давление масла в камера высокого давления повышается и заставляет шарик управляющего клапана опускаться на свое седло, размешанное в камере. При дальнейшем воздействии кулачка на коромысло давление в камере предотвращает любое взаимное перемещение толкателя и плунжера, следовательно,усилие передается к клапану, который при этом открывается. В момент соприкосновения вершины кулачка с коромыслом давление достигает своего максимального значения, крошечное количество масла выдавливается по зазору между плунжером и корпусом толкателя, которое не только смазывает их соприкасающиеся поверхности, но также частично способствует поглощению удара при максимальной высоте подъема клапана. Как только вершина кулачка минует коромысло, и клапана начнут закрываться, давление на плунжер снизится, что позволит освободиться пружине в корпусе толкателя. По мера того как это происходит, давление масла в камере понижается, открывая управляющий клапан и масло проникает из резервуара в камеру до ее полного наполнения. Плунжер поднимается, выбирая все зазоры между узлами механизма до достижения равновесия.

Цепней привод газораспределительного механизма, натяжители

Доводом в пользу применения цепного при вода ГРМ, а не ремня ил и шестеренчатой передачи, может послужить низкая стоимость изготовления. Однако цепи вытягиваются по мере эксплуатации, и без устройства, поддерживающего необходимое натяжение, фазы газораспределения были бы неточными, и привод шумел бы при работе. В связи с этим все цепные приводы ГРМ оснащены натяжителем, воздействующим на провисающую ветвь цепи через «башмак». Кроме того, применяется направляющий башмак или успокоитель, располагающийся на натянутой ветви цепи, а на двигателях с газораспределительным механизмам DOHC устанавливается направляющая для верхней ветви цепи между звездочками распределительных валов. Определенное изначальное провисание цепи, заложенное в конструкцию цепного привода, полезно, поскольку оно намного облегчает процедуру демонтажа распредвала. Обычно периодически требуется вручную регулировать натяжитель для выбора всевозможного увеличения провисания. В настоящее время большинство натяжителей оснащены автоматической регулировкой с пружиной, воздействующей на плунжер храпового или винтового механизма.

Для ременного привода также необходим натяжитель, но он используется для обеспечения заданного натяжения только при установке ремня или обслуживании привода.

Улучшенные конструкции четырехтактного двигателя

Многоклапанные головки

Главная задача любого проектировщика двигателей заключается в повышении индикаторного КПД. Это означает увеличение мощности двигателя без увеличения его объема. Для этого необходимо, чтобы в камеру сгорания поступило большее количество топливовоздушной смеси: она должна сгореть наиболее эффективно, чтобы не пропал на один джоуль энергии топлива, и покинули цилиндр все отработавшие газы. Для достижения этого можно использовать карбюраторы с большим диаметром диффузора и снижать разрежение на впуске воздуха в двигатель, но только опредепенное количество смеси может пройти через клапан данного размера за данный промежуток времени. Так что очевидным решением является увеличение диаметра клапанов. Сложность заключается в том, что существует определенная площадь поверхности головки цилиндра, и дальнейшее увеличение клапанов ограничено этой площадью.

Чтобы решить эту задачу, конструкторы использовали два впускных клапана меньшего диаметра вместо одного большого, создав при этом трехклапанную головку. Два таких клапана обладают общей площадью поверхности большей, чем один большой клапан, и, хотя один клапан в отдельности легче, общая дополнительная масса возвратно-поступательно движущихся частей не перевешивает выгоды, связанной с ростом КПД. Еще одно преимущество от использования большего числа клапанов: каждый из них в отдельности меньше и легче, и, следовательно, они могут работать при более высоких скоростях с меньшей склонностью к зависанию или вибрации. Эта система предлагала определенные улучшения, и производители решили попробовать добавить еще один выпускной клапан. Так на суд общества была представлена четырех-клапанная головка (стоит отметить, что впускные клапана обычно слегка больше выпускных). Для привода многоклапанного механизма на двигателях с ГРМ типа DOHC требуется единственное изменение: необходимо использовать вильчатое коромыспо, которое одновременно соприкасается с двумя клапанами, или увеличить число кулачков на распредвале вдвое. Но в многоклапанных головках не обязательно использовать схему DOHC, альтернативой такой схеме могут служить двигатели компании Honda с четырехклапанной головкой и схемой механизма газораспределения SOHC (с вильчатыми коромыслами), а также V — образный двухцилиндровый двигатель СХ500 с толкателями и вильчатыми коромыслами.

Помимо очевидного преимущества — большей площади клапанов — многоклапаные головки привели к улучшению формы камеры сгорания и размещению свечи зажигания в наиболее предпочтительном месте — центре камеры, сгорания (в результате чего улучшается газообмен и сгорание становится более эффективным). Хорошим оригинальным примером такой камеры сгорания является запатентованная компанией Suzuki камера TSCC (двухвихревая камера сгорания). Классическая полусферическая форма камеры сгорания заменена камерой более плоской формы, а в области каждого седла клапана выполнена собственная миниатюрная полусфера. Поступающая в цилиндр смесь вовлекается в вихревое движение, способствующее и ускоряющее наполнение камеры сгорания. Для улучшения сгорания на многих двигателях применяют «сквэш-зону’ (squish-zone) по периметру камеры сгорания, которая, направляет смесь внутрь и вверх к свече зажигания по мере подъема поршня. Тогда при сгорании смеси пламя быстро распространяется, и энергия топлива выделяется наилучшим образом для получения максимальной мощности.

Другое усовершенствование сделано в конструкции впускного тракта, который сужается по мере приближения к клапану. Это создает «эффект Вентури», благодаря которому коэффициент истечения увеличивается, в то время как канал, по которому смесь течет, сужается. Но это хорошо только тогда, когда форма клапана, который обтекает смесь, и форма камеры сгорания, куда она попадает, работают «в тесном сотрудничестве» для достижения полноценного эффекта.

Yamaha утвердила концепцию, на один шаг опережающую развитие многоклапанных головок, использовав пятиклапанную головку на FZR и YZF750, а также и на V-образном двигателе Genes, объемом l000 кy6.см. с углом развала блоков 20 градусов. Благодаря использованию пяти клапанов (трех впускных и двух выпускных) достигается максимальное использование площади камеры сгорания, заданной ограничениями, связанными с круглой формой клапанов. В результате индикаторный КПД получается выше по сравнению с четырехклапанной головкой. Единственный недостаток этой конструкции заключается в увеличении стоимости производства головки цилиндра и механизма газораспределения.

Использование многоклапанных головок тесно сопряжено с текущей тенденцией использования короткоходных двигателей с увеличенным диаметром цилиндра с целью достижения больших частот вращения двигателя. В короткоходном двигателе поршень должен пройти меньший путь до того, как он начнет свой следующий рабочий ход, а увеличение диаметра цилиндра приводит к увеличению камеры сгорания, в которой может разместиться больше клапанов. Рост диаметра цилиндра также приводит к увеличению поверхности днища поршня, то есть увеличивается площадь, на которую воздействует сгорающая топливовоздушная смесь.

Десмодромный привод клапанов

Возможно, внушительно названная десмодромная схема газораспределения — категорический ответ на сложности, связанные с вибрацией и зависанием клапанов. На всех традиционных четырехтактных двигателях клапан закрывается под воздействием одной или двух возвратных пружин. Можно изменить пружины для того, чтобы избежать вибрации или отскока клапана, а также проблемы зависания. Но любое изменение — только компромисс, обычно любые положительные эффекты всегда сопровождаются отрицательными.

Десмодромный привод клапанов избегает этих проблем за счет использования дополнительного распредвала для привода дополнительных коромысел, которые принудительно закрывают клапана точно так же, как и открывают их. Клапан открывается за счет воздействия открывающего коромысла на стержень. По мере того, как кулачок проходит точку максимального подъема клапана, и коромысло начинает освобождать клапан, закрывающее коромысло заставляет клапан закрыться. На более поздних версиях системы используется один распредвал со всеми необходимыми кулачками.

Практически десмодромный привод клапанов достаточно экзотичен и дорог для большинства серийно производимых мотоциклов. Он используется только компанией Ducati и приводит к хорошему эффекту, особенно в случае применения его на спортивных двигателях. Можно поспорить, нужен ли он на дорожных машинах — особенно с двигателями большого объема, максимальная частота вращения которых ограничена из других соображений. Что не является поводом для спора, так это эффективность, с которой десмодромный привод устраняет проблемы зависания и вибрации клапанов.

[kkstarratings]

Статью прочитали: 2 545

Десмодромные клапаны Ducati — все, что вам нужно/что вы хотите знать

Ducati Multistrada V4 2021 года не имеет десмодромных клапанов. Я всегда считал клапаны «десмо» чисто Ducati — они были основной особенностью мотоциклов Ducati на протяжении десятилетий .

Но так как даже Ducati, кажется, отдаляется от них в ограниченных обстоятельствах, пришло время дать объяснение. Потому что люди спрашивают… подождите… что такое десмодромные клапаны?

Итак, вот он — мой FAQ по десмодромным клапанам Ducati. Поскольку я объясняю это себе, и поскольку я пятилетний ребенок, я объясню это как можно проще. Другими словами, это «Десмодромные клапаны: объясните, как будто мне пять» или ELI5.

Я отвечу на эти вопросы о клапанах десмо:

Вы одержимы мотоциклами?

Ну, я. Вот почему я создал этот сайт — как отдушину. Я люблю учиться и делиться тем, что может быть полезно другим. Если вам нравится то, что вы здесь читаете, и вы настолько же одержимы, как и я, вам может быть интересно узнать, когда я публиковал больше. (Проверьте последнюю версию, чтобы понять, что вы увидите.)

Что означает термин «десмодромный»?

Десмодромная клапанная система Ducati — это чистое волшебство! Это вуду из металла и шестерёнок!

На самом деле, «десмодромный» (или «десмо» для краткости среди мотоциклетных типов) — это не волшебство. Не паникуйте. Клапанная система Ducati desmo так же сложна, как и любая система срабатывания клапана в двигателе внутреннего сгорания, что означает «очень сложная». Но все же понятно!

Начнем со слова десмодромный — неологизм с греческими корнями.

  • В греческом языке desmo-  это префикс, означающий «волокнистое соединение» или «связка»; он используется в словах, относящихся к связи или цепи. Это не распространенный префикс, кроме как в медицине.
  • В греческом языке суффикс -drome также связан с dromos , относящимся к бегу или скачкам. Например, вы можете знать об аэродроме — в наши дни это просто аэродром. Более старый пример — ипподром 9.0004 , слово, которое вы могли бы знать, если бы вы когда-нибудь были в Риме, что означает ипподром. (Да, «гиппопотам» означает «лошадь», по-видимому. Близко…)

Soconnected, desmo и dromic — это как «связанный бег» или «связанные гонки». Это классное слово этимологически… но это не говорит вам, как оно работает. Теоретически любую систему с подвижным клапаном можно назвать «десмодромной».

Несмотря на то, что Ducati является почти синонимом десмодромных клапанных механизмов, они не изобрели их (или не были единственными, кто это сделал).

Компания Daimler-Benz впервые запатентовала десмодромную систему клапанов для автомобиля с V-образным двухцилиндровым двигателем еще в 1889 году. Ряд других производителей запатентовали десмодромную конструкцию, пока Тальони не реализовал ее в 1955 году на Ducati 125.

В любом случае, важно дело в том, что десмодромный — это слово, используемое для описания работы клапанных механизмов. Как работают десмодромные клапанные механизмы, это следующий вопрос.

Как работают десмодромные клапаны (и как работают традиционные клапанные механизмы)

Клапаны в двигателях либо пропускают топливо, либо выпускают выхлопные газы. Поршень двигается вверх и вниз, а клапаны открываются и закрываются в тщательно срежиссированном танце.

Как кулачок приводит в действие клапаны. Схема с сайта Motorcyclecruiser.com. Это клапан с возвратной пружиной.

Но как двигатели узнают, когда впускать топливо или выпускать газ? Что ж, поскольку все синхронизировано с коленчатым валом, существует система, позволяющая вовремя открывать и закрывать клапаны.

Почти все двигатели открывают клапаны с помощью кулачков. Кулачок (сокращение от распределительного вала) представляет собой стержень с выступами причудливой формы. Лопасти вращаются и открывают клапаны. Распределительные валы

— с Wikimedia Commons

В большинстве двигателей с верхним расположением распредвала кулачок (смещенный от центра элемент) кулачка толкает клапан в открытое положение. Иногда он работает через коромысло или на регулировочный ковш, но все же — кулачок воздействует на него напрямую.

Чем большинство двигателей отличается от двигателей с десмодромным клапаном, так это как клапаны закрываются .

В большинстве двигателей клапаны закрываются с помощью пружин. Между клапаном и головкой находится пружина, которая закрывает клапан.

Металлические пружины клапана в двигателе мотоцикла

Десмодромные двигатели закрывают клапаны другим кулачком. Они используют два кулачка и два привода , избегая использования возвратной пружины. Таким образом, один кулачок открывает клапан, а другой клапан закрывает его.

Это предотвращает проблему выхода из строя пружины и позволяет двигателю более эффективно открывать и закрывать клапаны, позволяя двигателям вращаться выше (в прошлом; современные мотоциклы с пружинным приводом имеют достаточно высокие обороты).

Зачем использовать десмодромные клапаны? Они лучше?

Ducati начали использовать десмодромные клапаны в 1950-х годах, потому что это позволяло им увеличивать обороты двигателя.

Схема десмодромной клапанной системы Ducati 1950-х годов. «Si, signore, una camma di apertura con un po’ di insalata e un bicchiere d’acqua per piacere». Спасибо, семестр в Италии, 2006

Когда вы увеличиваете обороты двигателя все выше и выше, вы вращаете коленчатый вал (и, следовательно, распределительные валы) все быстрее и быстрее. Вы просите клапаны открываться, а затем закрываться все быстрее и быстрее.

Если вы полагаетесь на конфигурацию кулачка и пружины, то вы также просите пружину вернуть клапан достаточно быстро, чтобы цилиндр был готов к неправильному вращению.

Еще в 50-х годах металлургия просто не была достаточно хороша для разработки пружин, которые могли бы работать так быстро (и надежно). Таким образом, на высоких оборотах двигатели попадали в состояние, называемое «плавающим клапаном», когда клапан никогда не возвращался домой. Это естественный предел скорости вращения двигателя. И это было не так высоко!

Вот почему старые двигатели предпочитали большой крутящий момент для производства мощности (внизу), а не высокие обороты. Так было до появления десмодромного привода, затем улучшенных пружин и совсем недавно пневматических возвратных систем (как в автомобилях Формулы-1).

Итак, в двух словах: Клапаны Desmo изначально были разработаны для увеличения оборотов двигателя. Но сейчас пружины в норме.

Клапаны десмо сложно (или дорого) обслуживать?

Обслуживание двигателей десмо отпугивает многих людей. Правда: 9Обслуживание клапана 0007 на Ducatis не дороже, но может потребоваться чаще.

Слово «десмодромный» отпугивает многих людей от самостоятельного обслуживания клапана. Это также позволяет механикам Ducati брать больше, если они этого хотят. Это не нужно, и они не должны.

На самом деле в обслуживании десмодромного двигателя нет ничего сложного. Поскольку он примерно так же сложен, как обычный двигатель с распределительным валом, в нем нет ничего особенного.

Существует два основных различия между десмодромными двигателями и более распространенными двигателями с кулачковой + пружинной трансмиссией:

  1. Двигатели Desmo имеют в два раза больше зазоров клапанов, которые необходимо измерить (и удвоить количество прокладок, которые можно заменить), а
  2. Двигатели Desmo существуют на Ducatis. , что придает им свои особенности.

По второму пункту — здесь есть еще аспекты.

Во-первых, вам, возможно, придется обслуживать клапаны Ducati чаще, чем мотоциклы других производителей. Старый Монстр с двухклапанным двигателем нуждается в обслуживании каждые 6000 миль (или 10 000 км, я думаю). Новый четырехклапанный двигатель нуждается в обслуживании только каждые 18 600 миль (30 000 км), но это более сложная работа, потому что в нем больше клапанов, а если вы особенный и у вас V4, больше цилиндров.

Но даже новый Ducati Scrambler (или новый 797) имеет 2-клапанный двигатель, который требует обслуживания каждые 12 000 км (или 7 500 миль, я думаю). Так что дни частого обслуживания еще не закончились!

Во-вторых, особенность Ducati (а также KTM и Aprilia) заключается в том, что когда вы выполняете обслуживание клапанов… почти всегда клапан не соответствует спецификации.

Если вы спросите механиков Yamaha или Kawasaki об обслуживании клапанов, они будут смеяться над вами. Я знаю людей, которые старательно вскрывали свои двигатели через 30 000, 60 000 и 90 000 км и не находили ничего выдающегося. После этого они не беспокоят.

Один механик Kawasaki сказал мне, что он даже не утруждает себя осмотром клапанов, пока не услышит шум (или его работу, вызывающую у него подозрения). Они просто никогда не выходят за рамки спецификации. (Я не думаю, что все механики такие. Это просто показательно.)

Если бы так было с Ducati. Полная противоположность. Настолько, что хорошо бы купить целый комплект прокладок перед тем, как приступить к работе.

Тем не менее, вы можете провести осмотр и обслуживание клапанов Ducati самостоятельно. Я знаю, потому что я сделал это, и я не механический гений! Скоро выложу полный гайд. Есть несколько онлайн, но я нахожу их все запутанными по-разному.

При чем здесь ремни и десмодромные клапаны?

Еще одна вещь, уникальная почти для каждого мотоцикла Ducati, кроме модели 119.9 и 899 (я хочу 899!) заключается в том, что они используют ремни клапанов для привода клапанов, а не шестерни или цепи.

У каждой системы есть свои преимущества и недостатки. Шестерни великолепны, но могут изнашиваться (иногда вы можете услышать о некоторых более ранних мотоциклах, у которых были «шоколадные распредвалы»). Цепи нуждаются в натяжении (у моего S1000R была шумная цепь, которую лучше всего решить с помощью ручного натяжителя), а ремни нуждаются в натяжении… и замене.

Факты, что Ducati используют а) десмодромные клапанные механизмы и б) ремни для привода распределительных валов, связаны, но не обязательно. Дукати 1199 Panigale, например, имел кулачки с цепным приводом и по-прежнему имел десмодромные клапаны. Как и его меньший брат 899 Panigale. Они сохранили это в 1299 Panigale, а затем в Ducati Panigale V4.

Между тем, многие другие мотоциклы модельного ряда Ducati по-прежнему используют ремни.

Основным недостатком ремней является то, что их необходимо заменять через определенное количество километров или лет (в настоящее время 5 лет). Раньше ремни приходилось менять каждые два года. Я считаю, что это произошло из-за различных соединений, используемых в резине. Несмотря на то, что рекомендуется менять ремни на старом Ducati Monster каждые 2 года, поскольку ремни являются таким же элементом полки, как и многие другие современные мотоциклы, их замена каждые 5 лет — это нормально. Это то, что механики делают со своими велосипедами (но не с велосипедами клиентов… не стоит рисковать!)

Подводя итог — да, вам нужно заменить ремни, и обычно, когда вы делаете клапаны, пришло время заменить и ремни. Но вам не нужно следовать точным указаниям, указанным в руководстве вашего старого велосипеда. Легче изменить свое отношение — смена ремней — это еще одна случайная радость от владения Ducati.

Почему в Multistrada V4 не используются клапаны десмо?

Multistrada V4 — первый мотоцикл Ducati за последние десятилетия, в , а не в , используются десмодромные клапаны. Так почему бы не использовать их в Multi V4?

Что ж, одна цифра бросилась мне в глаза, читая о Ducati — у него колоссальный межсервисный интервал в 60 000 километров (37 500 миль). Я чуть не выругался про себя, когда прочитал это! Это ТАК ДОЛГО!

До того, как я увидел этот номер, меня всегда впечатляли большие межсервисные интервалы современных японских мотоциклов, обычно в диапазоне 40-50 000 км. Этот берет торт.

Клапанный механизм двигателя Ducati Multistrada V4 Granturismo. Длинная цепь приводит в движение один распределительный вал, а другой распределительный вал приводится в движение через шестерню. (Спасибо Уэйну за исправление)

Ducati не дали конкретного ответа в своем пресс-релизе о том, почему они перешли на пружины на Multistrada V4, кроме того, что им не нужны высокие обороты десмодромного клапана, и что это им помогает. получить очень широкие интервалы технического обслуживания.

Итак, в двигателе Multistrada V4 Granturismo используется система возврата с пружинным клапаном, как и в большинстве современных мотоциклов.

Как пишет Rider Magazine, десмодромные клапанные системы имели преимущество в высокооборотных мотоциклах 19-го века.50-х годов, поскольку пружины той эпохи не могли выдерживать устойчивые высокие обороты в течение длительных периодов времени, что приводило к плаванию клапана и потенциальному отказу.

Но благодаря достижениям в области металлургии пружины теперь могут очень хорошо выполнять переустановку клапанов мотоциклов, о чем свидетельствуют многие высокооборотистые мотоциклы с системами пружинных возвратных клапанов.

По-прежнему существуют мотоциклы с более длительными интервалами обслуживания клапанов, например, Harley-Davidson Sportster S, клапаны которого вообще не нуждаются в обслуживании.

Что такое десмодромная синхронизация клапанов Ducati и как она работает?

/ Избранная статья

Почему Ducati продолжает использовать газораспределение Desmo на большинстве своих моделей?

EJ Punsalang от 29 мая 2022 г.


Если вы увлекаетесь мотоциклами, то наверняка знаете, что все двигатели Ducati используют технологию, известную как Desmo, но вы можете не знать, почему и что это такое. Десмодромные клапаны в основном ушли в прошлое, но одна итальянская марка мотоциклов Ducati все еще использует их, и понятно, почему так много людей заинтересованы в них.

«Десмо» — это аббревиатура от «десмодромный», обозначающая принцип работы тарельчатого клапана внутри двигателя. Клапаны почти в каждом четырехтактном поршневом двигателе открываются распределительным валом и закрываются под давлением пружины клапана. Это хорошо известная система, которая работает и довольно проста. Вот почему сегодня это наиболее распространенный метод, даже в мощных гоночных автомобилях и мотоциклах, хотя так было не всегда.

Решение старой проблемы, связанной с высокой производительностью

В то время металлургия была далеко не такой развитой, как сейчас, и механические компоненты двигателей не выдерживали таких огромных нагрузок. Привлекательность десмодромного срабатывания клапана в то время была в основном связана с тенденцией клапанных пружин ломаться или «плавать» на более высоких оборотах, что приводило к катастрофическому отказу двигателя. Это определение термина «поплавок клапана» — то, с чем вы можете быть знакомы, если вы занимаетесь модификацией двигателей для достижения максимальной производительности. В основном это было связано с недостатками в металлургии и процессах механической обработки.

Десмодромные клапаны позволяют избежать этих проблем, немедленно закрывая клапаны с помощью второго набора коромыслов и кулачков. Это означает, что поплавок клапана больше не является опцией, независимо от оборотов двигателя. Однако десмо не идеален, и есть причина, по которой ни один другой производитель не использует его сегодня. Дополнительная обработка и материалы системы увеличивают стоимость, а задача регулировки клапанов может быть чрезвычайно сложной. В результате Desmo практически полностью потеряла популярность у производителей.

Так почему же Ducati до сих пор использует Desmo?

Ducati — единственный производитель, который до сих пор использует технику, которую они начали использовать в своих 125-кубовых мотоциклах Grand Prix в свое время. Технология была настолько хороша, что привела к победе в нескольких чемпионатах, и до сих пор остается неотъемлемой частью имиджа Ducati. От самых простых и доступных вариантов Scrambler Sixty2 до невероятно дорогих заводских мотоциклов MotoGP, Ducati продолжает использовать технологию клапанов Desmodromic.

Так что да, Ducati продолжает выпускать клапаны Desmodromic просто из-за наследия, наследия и намека на успех компании в гонках — то, что определяет бренд даже по сей день. Говоря механически, Ducati больше не нужно использовать свою систему Desmo. Фактически, новейший Multistrada V4 отказался от этой системы и теперь использует стандартный клапанный механизм с пружинным приводом. Ducati просто использует свое богатое наследие. Во многом именно поэтому Ducati приобрела такую ​​привлекательность для тех, кто ищет душевные, ориентированные на производительность машины, обладающие огромным характером.


Связанные статьи

  • Цепной привод, карданный вал и ременный привод — в чем разница? / Избранная статья

    Э. Дж. Пунсаланг · 13 сентября 2022 г.

    Независимо от того, имеет ли ваш мотоцикл цепной привод, карданный вал или ременный привод, всегда лучше знать внутреннюю работу вашей любимой машины. Сегодня мы познакомим вас с этими тремя…

    Подробнее


Новейшие функции

Десмодромный клапан

: как это работает?

Слово «десмодромный» происходит от двух греческих слов: «десмос» означает «связь» или «узел» и «дромос» означает «дорожка» или «путь». Таким образом, он отражает важные особенности клапанов двигателя, которые постоянно «привязаны» к распределительному валу. Десмодромный клапан — это не что иное, как тарельчатый клапан поршневого двигателя. Кулачковая и рычажная система надежно закрывает его вместо обычного пружинного механизма. В типичном четырехтактном двигателе клапаны открываются/закрываются. Они всасывают топливно-воздушную смесь в цилиндр в начале такта впуска. А затем выгнать выхлопные газы в конце такта.

Десмодромный клапан (предоставлено Ducati)

Кулачок открывает клапаны в обычном четырехтактном двигателе, а возвратная пружина закрывает их. Двигатель с десмодромными клапанами имеет два кулачка и два исполнительных механизма, каждый из которых предназначен для принудительного открытия и закрытия. Однако инженеры спроектировали их без возвратной пружины. Универсальное мнение состоит в том, что Ducati выбрала систему Desmodromic Valve для большего числа оборотов двигателя. Он также выбирал агрессивные скорости разгона, когда пружины клапанов, несомненно, были ограничивающим фактором для обоих.

Другие производители были так же разочарованы. В конце концов, однако, они, по крайней мере, попытались исследовать десмодромный клапан. С тех пор изменения в металлургии и производстве позволили большинству производителей достичь целей традиционных пружин клапанного механизма.

Разработка:

Несколько лет назад Ducati все еще могла демонстрировать преимущество в расходе топлива в своей системе. Этого было достаточно, чтобы еще какое-то время использовать механизм десмодромного клапана. В результате интервалы обслуживания клапанов двигателей Ducati постепенно увеличивались. Однако они все же короче, чем характерны для аналогичных велосипедов других производителей. Возможно, конструктивными особенностями, которые определяли мотоциклы Ducati на протяжении десятилетий, были V-образные двигатели и десмодромное срабатывание клапана.

Стандартный пружинный механизм клапана подходит для обычных двигателей массового производства. Эти двигатели не вращаются на высоких скоростях и требуют минимального обслуживания. Однако на начальных этапах развития десмодромного клапана пружины клапана были серьезной причиной ограничения производительности двигателя. Потому что они ломались от усталости металла.

Десмодромный клапан (предоставлено Cycle World)

Усовершенствования:

В 1950-х годах производители представили новый процесс вакуумной плавки. Это помогло удалить примеси из металла в пружинах клапанов. Таким образом, это значительно увеличило их срок службы и эффективность. Однако многие пружины все равно выходят из строя при постоянной работе выше 8000 об/мин. Поэтому инженеры разработали систему клапана Desmodromic, чтобы решить эту проблему, полностью устранив необходимость в пружине.

Кроме того, по мере того, как двигатель увеличивает свои максимальные обороты, требуется более высокая сила пружины, чтобы остановить поплавок клапана. Следовательно, это приводит к большим пружинам (с увеличенной массой пружины и, следовательно, большей инерции) и сопротивлению кулачка. Кроме того, это создает повышенный износ деталей на всех скоростях. Поэтому инженеры решили эти проблемы, применив десмодромный клапанный механизм.

Конструкция десмодромного клапана Механизм:

Инженеры задумали полностью контролируемое движение клапана на ранних стадиях разработки двигателя. Однако разработка системы, которая функционировала последовательно и не была чрезмерно сложной, заняла много времени. Некий Густав Меес впервые упомянул эти системы в своих патентах в 189 г.6.

Одним из первых проектов был морской двигатель Остина 1910 года мощностью 300 л.с. на скоростном катере под названием «Ирэн I». У него был полностью алюминиевый двигатель с двумя верхними клапанами, двумя магнето, двумя карбюраторами и десмодромными клапанами. Эту систему также использовали Делаж и Наган на Гран-при 1914 года. Однако это было совсем не похоже на нынешнюю систему Ducati.

Посмотреть двигатель с десмодромным клапаном в действии Здесь:

Итальянский производитель Azzariti с 1933 по 1934 год выпускал двухцилиндровые двигатели объемом 173 и 348 куб. У некоторых из них был десмодромный клапанный механизм, при котором клапан закрывался отдельным распределительным валом. Кроме того, Mercedes-Benz W196 гоночный автомобиль Формулы-1 и спортивный гоночный автомобиль Mercedes-Benz 300SLR 1955 года имели этот механизм.

Фабио Тальони, инженер Ducati, разработал эту систему для Ducati 125 Grand Prix. Таким образом, он создал Ducati 125 Desmo. Инженеры, пришедшие после него, продолжили развитие этого механизма. В результате Ducati владеет несколькими патентами, относящимися к этой технологии. Кроме того, с 1968 года инженеры применяли его на топовых серийных мотоциклах Ducati. И внедрили одноцилиндровые двигатели Mark 3 с широким корпусом. Наконец, в 1959 года братья Мазерати объявили о выпуске четырехцилиндрового двигателя объемом 2000 куб. см с клапаном Desmodromic для своего последнего автомобиля O.S.C.A. Барчетта.

Преимущества десмодромного клапана:

  1. Десмодромный клапан открывает и закрывает клапаны механически. Пружина не требуется.
  2. Теоретически, вы можете крутить двигатель так быстро, как только сможете, до такой степени, которую выдержат поршни.
  3. Предотвращение плавания клапана при высоких оборотах двигателя.
  4. Традиционным решением проблемы с поплавком клапана является усиление пружин. Он увеличивает статическое давление седла клапана, которое удерживает клапан в закрытом положении. Это полезно при более высоких оборотах двигателя из-за уменьшения смещения клапана.
  5. Более высокое давление пружины вызывает большее трение в клапанном механизме. Однако десмодромная клапанная система позволяет избежать этой проблемы. Это потому, что ему не нужно преодолевать силу пружины.
  6. Эта система должна учитывать инерцию двух коромыслов на клапан. Таким образом, это преимущество зависит от мастерства дизайнера.
  7. Кроме того, эти системы обычно должны иметь дело с трением скольжения между кулачком и коромыслом. И, следовательно, может иметь больший износ. Следовательно, инженеры захромировали точки контакта на большинстве коромысел Ducati, чтобы уменьшить этот износ.

Недостатки десмодромного клапана:

  1. Отсутствие в системе пружин приводит к тому, что приходится учитывать допуски и перепады расширения. В результате клапаны не затянуты, когда двигатель холодный, что приводит к попаданию тепла туда, где его быть не должно. Таким образом, это приводит к значительному увеличению износа.
  2. Двигатель становится шумным.
  3. Поскольку вы не можете полностью устранить все люфты в системе, толкателям трудно поддерживать масляную пленку подшипников. Они имеют тенденцию застревать в кулачке, что приводит к очень локальному износу.
  4. Иметь переменный профиль кулачка также очень сложно с десмодромным клапаном. Вы можете отрегулировать фазы газораспределения, но это все.
  5. Системы Desmo дороги в изготовлении и очень трудоемки в обслуживании.
  6. Усталость металла — настоящая проблема.
  7. Значительно усложняет механику.

Смотреть анимацию «Десмодромный клапан» здесь:

Все изображения предоставлены соответствующими производителями и/или создателями.

сообщите об этом объявлении

О команде CarBikeTech

CarBikeTech — это технический блог. Члены команды CarBikeTech имеют более чем 20-летний опыт работы в автомобильной сфере. Команда CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи об автомобильных технологиях.

Десмодромная система изменения фаз газораспределения | www.rsluijters.nl

Разработанная мной десмодромная концепция регулируемого открытия/времени клапана.

Устройства изменения фаз газораспределения, будь то для регулировки подъема, продолжительности или времени открытия и закрытия, широко распространены среди систем клапанного механизма, использующих клапанные пружины. Но ни одна система так и не нашла применение в десмодромных клапанных механизмах, за исключением двигателя Ducati Testastretta, в котором используются обычные фазорезы кулачков для изменения момента открытия клапанов. Хотя это помогает улучшить производительность двигателя, качество работы на холостом ходу и топливную экономичность, оно все же не так гибко, как переменные системы, используемые во многих автомобильных двигателях. Есть четкая причина, почему не существует сложных десмодромных вариабельных устройств; рынок десмодромных устройств ограничивается мотоциклетными двигателями Ducati. Поскольку стандарты выбросов для мотоциклов значительно ниже, чем для автомобилей, у Ducati нет причин устанавливать сложные и дорогостоящие устройства на свои двигатели без необходимости. Продолжая работать над другой концепцией десмодромного клапана, я разработал эту уникальную десмодромную установку с регулируемой фазой клапана.

Дизайн основан на десмодромной концепции, которую я разработал ранее. Каждое коромысло управляет 2 клапанами, так что количество кулачков кулачка составляет всего 4 на цилиндр. Замыкающий рычаг опирается на шаровую шпильку, которая автоматически регулируется давлением масла. Открывающие коромысла шарнирно закреплены на валу и не могут регулироваться самостоятельно, регулировку можно выполнять во время интервалов технического обслуживания. Распределительный вал имеет значение и представляет собой так называемую конструкцию «раздельного кулачка». Эта конструкция была впервые запатентована в 1920-х годах и использует два кулачка, которые расположены концентрически друг в друге. В этой конструкции внешний распределительный вал удерживает одну половину каждого кулачка, а внутренняя часть распределительного вала удерживает другую половину кулачка. Чтобы поместить 2 вала и кулачки друг в друга, кулачки прикрепляются либо к внутреннему, либо к внешнему валу. Внешний вал имеет дополнительные пазы, отфрезерованные для установки штифтов внутренних установленных кулачков. При добавлении фазовращателя распределительного вала спереди две половины лепестков перемещаются ближе друг к другу на меньшую продолжительность или дальше друг от друга на большую продолжительность.

В этой конструкции изменение в градусах осуществляется при максимальном подъеме клапана. Однако эта величина ограничена углами рампы открытия и закрытия, которые в этой конструкции такие же крутые, как у двигателя Ducati Monster 900. Благодаря уникальной конструкции для каждой степени вариации обязательная степень фиксируется при максимальном подъеме клапана. Таким образом, чтобы достичь отклонения в 10°, необходимо учитывать как минимум 10° подъемной силы при максимальной подъемной силе. Конструкция кулачка, как показано ниже, позволяет варьировать продолжительность 205° – 260° при максимальном подъеме клапана 6 мм. 6 мм может показаться немного, но эта конструкция не ориентирована на двигатели большой мощности. Я полагаю, что до 450 куб. см на цилиндр будет максимальным при таком подъеме. Кроме того, широкий диапазон длительности намного перевешивает обычный профиль с фиксированным кулачком, даже если он имеет большую подъемную силу. Однако, если требуется больший подъем, можно сократить переменную продолжительность или сделать более крутыми углы рампы.

Сами кулачки должны быть отфрезерованы перед установкой на валы. Однако вполне вероятно, что лепестки потребуют шлифовки для окончательной отделки. Для получения ровной поверхности полный лепесток из двух частей необходимо обработать так, чтобы он подходил к валам. Во избежание вибрации лучше всего подавать масло под давлением на 2 концентрических вала, а также во избежание попадания грязи в вал. Кроме того, как видно на скриншотах ниже, и открывающая, и закрывающая лепестки имеют вогнутые участки. Они необходимы, поскольку в этой конструкции на рычагах используются роликовые подшипники. Вогнутое фрезерование выполняется легко, но для шлифования потребуется круг с очень маленьким радиусом. Хотя это не невозможно (я видел несколько вогнутых распределительных валов), это увеличивает производственные затраты.

Хоть я и не рисовал кулачковый фазер в деталях, он будет иметь 2 изменяемых корпуса в одном устройстве. Эта система также была запатентована Borgwarner и называется двойным фазером для концентрического распределительного вала;

Преимущества

Эта конструкция не предназначена для высокопроизводительного двигателя, но за счет увеличения продолжительности можно использовать большую подъемную силу, если она используется на двигателе с более высокими оборотами. Этот дизайн ориентирован на управляемость и снижение расхода топлива. Теоретически сама десмодромная система снижает некоторые потери на трение, но большая часть выигрыша приходится на широкий диапазон продолжительности. На холостом ходу можно использовать полные 260 ° для использования цикла Аткинсона, в котором двигатель выталкивает большую часть воздуха, который он только что всосал. Кроме того, это обеспечивает плавный холостой ход. Цикл Аткинсона также можно применять к другим частям диапазона оборотов. При ускорении можно использовать продолжительность 205°, начиная с холостого хода, и постепенно увеличивать до 260°, так что продолжительность как увеличивается при открытии, так и замедляется при закрытии. Как и в случае с обычными системами фазовращателя кулачков, функция рециркуляции отработавших газов также может быть включена с помощью большого перекрытия по запросу.

Двигатель

— Почему Ducati решила использовать десмодромный клапанный механизм, а не более традиционный клапанный механизм?

Ducati использует десмодромные клапанные системы, потому что это обеспечивает;

  1. Более верная приверженность обоим;

Последний вариант (1B), который может дать преимущество по сравнению с пневматическим подходом к проектированию Valvetrain, обеспечивает более оптимальную и прямоугольную функцию Valvetrain; функция, которую большинство типичных клапанных механизмов с клапанной пружиной (даже на умеренных скоростях) просто не могут выполнить.

  1. Альтернатива пневматическому дизайну Valvetrain, используемому другими производителями в MotoGP; это — при правильной реализации — также может обеспечить как снижение веса, так и преимущества геометрии портов головки цилиндров.

Сноска

Десмодромная клапанная система Ducati (вопреки распространенному мнению) не была изобретена ими, в ней действительно используются пружины (см. подход заключается в следующем;

  1. Сложная конструкция, включающая конструкцию распределительного вала с фазовым сопряжением и механическую обработку, которая работает немного лучше, чем большинство современных высокопроизводительных альтернатив клапанных пружин.

Обратите внимание как:

  1. :

    • а) Большинство сопоставимых японских (и некоторых европейских) мотоциклов, использующих традиционные альтернативные клапанные пружины, не только надежно вращаются выше, чем система десмодромных клапанов Ducati, но и делают это без потери мощности по сравнению с Ducati.

    • b) Несколько других японских и европейских мотоциклов, использующих (i) ту же конфигурацию и мощность двухдвигательного двигателя 90 градусов «L» и/или «V», что и у Ducati, и (ii) традиционные альтернативные клапанные пружины; не только производят такую ​​же и / или большую мощность, чем Ducati, но и делают это достаточно надежно.

    • c) Система десмодромных клапанов Ducati, использовавшаяся в их более ранних моделях 900 SS (с почти идентичным дизайном двигателя 860 куб.см, что и модельный ряд 860/900 GTS), не давала реального существенного преимущества в мощности/крутящем моменте по сравнению с их 860/9.00 GTS — по крайней мере, не тот, который нельзя было бы легко получить, сделав те же (без десмодромной системы клапанов) «треугольные» модификации их диапазона 860/900 GTS.

  2. Конструкция распределительного вала системы десмодромных клапанов Ducati (распределительный и сопряженный) значительно сложнее и, следовательно, подвержена изменению поведения двигателя по мере износа; больше, чем, скажем, другие традиционные альтернативы/конструкции клапанной пружины, демонстрирующие такое же ухудшение качества.

  3. Техническое обслуживание и интервалы обслуживания. Взгляните на омологированные интервалы обслуживания линейки продуктов Ducati (реальные и намного более короткие) для большинства японских (и некоторых европейских) мотоциклов, использующих традиционные альтернативы / дизайн клапанной пружины; и обратите также внимание на то, насколько больше частота вращения коленчатого вала (трение/износ?) у японских аналогов, которые обычно имеют более длительные интервалы обслуживания.

  4. Mercedes Benz, которые (между ними, Maserati, Ducati и Austin часто упоминаются как изобретатели десмодромной системы) имеют значительный гоночный/инженерный успех и историю, и они были одними из, если не первыми, кто использовал десмодромную систему. система в F1. Mercedes Benz не отказался от идеи срабатывания десмодромного клапана, потому что он работал лучше, и дополнительные сложности стоили того.

  5. Система привода десмодромного клапана, на которую Ducati имеет несколько патентов, значительно отличается от первых систем привода десмодромного клапана, которые были изобретены и упомянуты выше.

  6. Все действующие в настоящее время десмодромные приводные системы клапанов, которые предлагают временную диаграмму и другие преимущества производительности по сравнению с традиционными гоночными и/или высокопроизводительными клапанными пружинами. сделать их преимущества реализуемыми по сравнению с другими вариантами; и даже в этом случае экономическая эффективность и преимущества рабочих характеристик работающих в настоящее время десмодромных систем срабатывания клапанов все еще спорны — отсюда их непопулярность среди гоночного братства.

  7. Поворотные клапаны — при правильном применении — намного лучше, чем работающие в настоящее время десмодромные приводы клапанов, а также другие популярные системы Valvetrain; что потеряло популярность и финансирование для F1 и других решений. Теоретически этот подход (поворотный клапан) устраняет многие ограничения тарельчатого клапана, а также предлагает множество других преимуществ.

  8. По-прежнему требуется правильное и надежное применение пружин; побеждая одно из его наиболее часто рассматриваемых преимуществ.

  9. Вся идея любой десмодромной системы состоит в том, чтобы заставить клапаны полностью соответствовать временной диаграмме газораспределительного механизма/распределительного вала настолько точно, насколько это возможно. Таким образом, способ, которым Ducati реализует десмодромное срабатывание клапана в MotoGP, означает, что (в отличие от пневматических и традиционных систем Valvetrain с клапанной пружиной) нет никаких шансов, что впускной/выпускной клапан, поскольку он выходит за линию теоретически допустимого линейного движения, может двигаться любым другим способом, чем предусмотрено временной диаграммой.

Уточнить пункт 9; и наоборот, пневматические и традиционные системы Valvetrain с клапанной пружиной часто могут (и иногда фактически предназначены {в пределах 1/4 мили и / или соревнований по перестрелке мощности двигателя}) ускорять свои тарельчатые клапаны с более высокой скоростью и / или не полностью. соответствует распределительному валу и/или общей временной диаграмме клапанного механизма.

Наконец, я считаю, что в основном по причинам традиции, наследия и маркетинга Ducati настаивает на своей десмодромной системе на своих машинах, не предназначенных для MotoGP; поскольку он дает очень мало реальных преимуществ в этих обличьях.

Двигатель Ducati DVT представляет десмодромную регулировку фаз газораспределения

Двигатель Ducati DVT Компания Ducati сняла с конвейера свой новый двигатель объемом 1198 куб.см с десмодромной регулировкой фаз газораспределения (DVT).

Презентация состоялась незадолго до миланского мотоциклетного шоу EICMA в Милане, где производитель Borgo Panigale, как ожидается, представит новую MultistradaПочему это важно? Multistrada, которая в настоящее время использует 11-градусный 1198-кубовый Testastretta L-Twin, является наиболее вероятным кандидатом на новый двигатель. Изменяемая синхронизация не является чем-то новым для мотоциклетной индустрии (вспомните двигатели Honda VFR VTEC). Но Ducati DVT — первый двигатель с регулируемой синхронизацией как впускного, так и выпускного распределительных валов (в Honda VTEC использовалась система изменения фаз газораспределения). Ducati заявляет, что система изменения фаз газораспределения DVT постоянно регулирует фазы газораспределения, воздействуя независимо как на впускной, так и на выпускной распределительные валы. Преимущества? Больше мощности, более плавная подача мощности, больший крутящий момент при более низких оборотах, сниженный расход топлива и сниженный уровень выбросов. Ducati заявляет, что двигатель DVT, полностью соответствующий стандарту Евро-4, сохраняет тот же диаметр цилиндра и ход поршня (106 мм x 67,9).мм) двигателя, используемого в текущем Multistrada, вместе с зажиганием Dual Spark (DS). Но новый двигатель с регулируемым синхронизацией развивает пиковую мощность 160 лошадиных сил и крутящий момент 100,3 фунт-сила-фут — на 10 больше лошадиных сил и почти на 10 дополнительных футов. /фунтов крутящего момента по сравнению с нынешней силовой установкой Multistrada объемом 1198 куб. Ducati заявляет, что DVT развивает крутящий момент 59 фут/фунт при 3500 об/мин и остается на уровне более 73 фут/фунт в диапазоне 5750-9.500 об/мин. Несмотря на большую мощность, ДВТ потребляет меньше топлива. Ducati заявляет, что DVT имеет 8-процентное снижение (в среднем) расхода топлива по сравнению с предыдущей конфигурацией с нерегулируемой синхронизацией. Ducati достигает этого более оптимального расхода топлива за счет комбинации зажигания DS и перемещенных топливных форсунок. Ducati говорит, что дизайнеры переместили топливные форсунки, чтобы «направлять их струю непосредственно на заднюю часть горячего впускного клапана, а не на более холодную поверхность стенки впускного отверстия. В результате улучшенное испарение топлива повышает эффективность сгорания и обеспечивает более плавную подачу. Что касается системы Ducati Dual Spark (DS), в ней используются две свечи зажигания на цилиндр. Это обеспечивает «двойной фронт пламени, который обеспечивает полное сгорание за очень короткий период времени». В дальнейшем Ducati говорит, что «каждая свеча зажигания управляется независимо, чтобы оптимизировать эффективность во всем диапазоне оборотов и во всех условиях использования. Датчик детонации обеспечивает безопасную работу двигателя даже при использовании топлива с более низким октановым числом или в ситуациях, потенциально снижающих эффективность сгорания, например, при езде на автомобиле. на большой высоте». Чтобы обеспечить более плавную подачу мощности, Ducati включает систему подачи вторичного воздуха в двигатель DVT. Это оптимизирует сгорание без увеличения выбросов за счет завершения окисления несгоревших углеводородов для снижения уровней HC и CO. Помимо всех этих преимуществ, еще одним преимуществом является проверка клапанных зазоров. Двигатель DVT требует проверки клапанов почти на 19000 миль по сравнению с 15 000 пробега предыдущей конфигурации двигателя. Когда все это объединено, Ducati говорит, что DVT можно использовать в «широком разнообразии условий и мест, всегда обеспечивая максимальную производительность и исключительное удобство в использовании, безопасность и чистое волнение. «Звучит как идеальный двигатель для Multistrada следующего поколения, верно? Нам придется дождаться EICMA, чтобы убедиться, что мы правы. Ниже приведены основные моменты DVT и то, как Ducati официально объясняет дизайн нового DVT. Ducati Testastretta DVT Engine Основные моменты:

  • . крутящий момент: 100,3 ft/lbs крутящего момента при 7500 об/мин Одним из наиболее важных параметров, определяющих его «характер», является величина перекрытия впускных и выпускных клапанов. Угол перекрытия определяется как интервал поворота коленчатого вала, выраженный в градусах, в течение которого впускной и выпускной клапаны открыты одновременно. Это перекрытие происходит между концом такта выпуска и началом такта впуска и составляет обычно одно значение, которое не изменяется. Тем не менее, Testastretta DVT не ограничен фиксированным углом перекрытия клапанов. Вместо этого углы перекрытия Ducati Testastretta DVT могут изменяться благодаря внедрению системы DVT (Desmodromic Variable Timing): регулятор фаз газораспределения, установленный на конце каждого клапана. из двух распределительных валов на головку блока цилиндров. Система DVT состоит из внешнего корпуса, жестко соединенного с ременным шкивом распредвала, и внутреннего механизма, который соединен с распределительным валом и может независимо вращаться внутри корпуса. Это вращение внутреннего механизма, либо с опережением, либо с запаздыванием по отношению к корпусу, точно регулируется изменением давления масла в специальных камерах механизма. Давление масла регулируется специальными клапанами, а синхронизация каждого кулачка динамически контролируется датчиком, расположенным в крышке кулачка. В двигателе Ducati Testastretta DVT используется уникальный клапанный механизм, который сделал имя итальянского производителя из Болоньи всемирно известным. Благодаря этой уникальной системе впускной и выпускной клапаны закрываются механически и с той же точностью, что и открываются. Термин «десмодромный» происходит от греческих слов «desmos=связь» и «dromos=ход, ход»; с точки зрения машиностроения это относится к механизмам, предназначенным для приведения в действие клапанов как в направлении открытия, так и в направлении закрытия.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.