Nuolat tobulėjančiame automobilių pasaulyje transporto priemonės po truputį tampa sudėtingais aukštųjų technologijų įrenginiais, o elektronikos komponentų kiekis jose nuolat auga. Su kiekvienu nauju modeliu automobiliai tampa dar saugesni, komfortabilesni ir mažiau kenksmingi aplinkai. Variklio valdymo sistemų efektyvumą užtikrina sudėtingas jutiklių ir vykdiklių tinklas. Tačiau ne mažiau svarbūs yra ir mechaniniai variklio komponentai, tokie kaip skirstomasis velenas, atliekantis esminį vaidmenį variklio veikime.
Skirstomasis velenas: Pagrindinės funkcijos ir tipai
Kas yra skirstomasis velenas?
Skirstomasis velenas yra svarbi vidaus degimo variklio dalis. Tai ilgas velenas, ant kurio išdėstyti ekscentriniai kumšteliai (mentės). Jis atlieka pagrindinį vaidmenį reguliuojant variklio įsiurbimo ir išmetimo vožtuvų atidarymo ir uždarymo laiką. Sukant skirstomąjį veleną, mentės spaudžia vožtuvų keltuvus, kurie savo ruožtu perkelia vožtuvus aukštyn (kad atsidarytų) arba leidžia jiems grįžti į uždarytą padėtį. Šių veiksmų laikas yra svarbus variklio veikimui, turinčiam įtakos galiai, degalų ekonomijai ir bendram variklio reagavimui. Gerai veikiantis skirstomasis velenas užtikrina efektyvų variklio darbą, maksimaliai padidinant galią ir degalų ekonomiją.
Skirstomųjų velenų konfigūracijos
Skirstomieji velenai gali būti suprojektuoti įvairiomis konfigūracijomis, atsižvelgiant į variklio konstrukciją ir našumo reikalavimus:
Viršutinis paskirstymo velenas (OHC)
Šioje konstrukcijoje paskirstymo velenas yra virš cilindro galvutės ir tiesiogiai valdo vožtuvus. Tai yra vadinamasis vieno veleno variklis (angl. Single Overhead Camshaft - SOHC), kuriame vienas skirstomasis velenas valdo tiek įsiurbimo, tiek išmetimo vožtuvus vienai cilindrų eilei. Tai supaprastina variklio konstrukciją ir gamybą.
Dvigubas viršutinis paskirstymo velenas (DOHC)
Šioje konstrukcijoje kiekvienam cilindrų blokui yra du paskirstymo velenai - vienas įsiurbimo vožtuvams, o kitas - išmetimo vožtuvams, todėl galima tiksliau nustatyti vožtuvų laiką ir pagerinti variklio našumą. DOHC varikliai, kurie vienai "galvai" turi du skirtomuosius velenus, skirtus vožtuvams atidarinėti ir uždarinėti.
Stūmiklis arba droselis (OHV)
Šioje konfigūracijoje skirstomasis velenas yra variklio bloke ir valdo vožtuvus per stūmiklius (strypus).
Skirstomojo veleno vaidmuo variklio veikime
Skirstomojo veleno profilis, įskaitant menčių formą, turi įtakos vožtuvų veikimo laikui (kiek laiko jie lieka atidaryti) ir pakėlimui (kiek toli juda vožtuvai). Šios charakteristikos yra labai svarbios optimizuojant variklio darbą esant skirtingam apsukų diapazonui. Didelio našumo skirstomasis velenas gali užtikrinti didesnį oro srautą esant didesniems apsukų diapazonui, tačiau gali sumažinti sukimo momentą esant mažam sūkių skaičiui.
Skirstomojo veleno sistemos komponentai ir jų veikimas
Moderniuose varikliuose skirstomojo veleno sistemos valdymas yra sudėtingas procesas, kuriame dalyvauja daugybė jutiklių ir vykdiklių, nuolat keičiantys informaciją su variklio valdymo bloku (ECU). Jutikliai - tai prietaisai, galintys fiksuoti vieną ar daugiau fizinių charakteristikų, pavyzdžiui, temperatūrą, padėtį, judėjimą, greitį ir t. t., ir paversti jas elektroniniu signalu, kurį apdoroja ECU. Vykdikliai - tai komponentai, kurie iš ECU gaunamus elektrinius išėjimo signalus paverčia fiziniais dydžiais, kad būtų galima valdyti vidaus degimo variklį, siekiant efektyvumo, ekonomiškumo ir našumo. Tai tokios dalys kaip degalų purkštukai, uždegimo ritės ir elektropneumatiniai vožtuvai.
Skirstomojo veleno reguliatorius
Skirstomojo veleno reguliatorius, dažnai naudojamas su kintamo vožtuvų paskirstymo (VVT) sistemomis, yra komponentas, leidžiantis reguliuoti skirstomąjį veleną. Jis leidžia skirstomajam velenui šiek tiek pasisukti, kad būtų galima paspartinti arba sulėtinti vožtuvų paskirstymą. Ši funkcija leidžia varikliams prisitaikyti prie skirtingų važiavimo sąlygų, optimizuojant našumą, degalų ekonomiją ir išmetamųjų teršalų kiekį.
Skirstomojo veleno reguliatorių tipai
- Alyva valdomi reguliatoriai: Dažniausiai šiuolaikiniuose varikliuose šie reguliatoriai naudoja variklio alyvos slėgį, kad tiksliai sureguliuotų skirstomojo veleno padėtį. Alyvos slėgis judina stūmoklį reguliatoriaus viduje, pasukdamas skirstomąjį veleną į norimą padėtį.
- Elektroniniai reguliatoriai: Pažangiose sistemose skirstomojo veleno reguliatorius gali būti valdomas elektroniniu būdu, todėl galima tiksliau reguliuoti pagal variklio valdymo bloko (ECU) duomenis realiuoju laiku.
- Mechaniniai reguliatoriai: Kai kuriuose senesniuose arba paprastesniuose modeliuose skirstomojo veleno padėčiai reguliuoti naudojamos mechaninės priemonės, tokios kaip spyruoklės ir svirtys, tačiau šiuolaikinėse transporto priemonėse jie yra retesni.
Skirstomojo veleno reguliatorių privalumai
- Pagerintas našumas: Optimizuodami vožtuvų paskirstymo mechanizmus, skirstomojo veleno reguliatoriai pagerina variklio našumą plačiame sūkių diapazone, užtikrindami geresnį greitėjimą ir reakciją.
- Geresnės degalų sąnaudos: Efektyvus vožtuvų paskirstymas gali pagerinti degalų degimą, todėl padidėja rida ir sumažėja išmetamųjų teršalų kiekis.
- Sumažintos išmetamųjų teršalų emisijos: Optimizuojant degimo procesą, varikliai su skirstomojo veleno reguliatoriais paprastai išmeta mažiau kenksmingų teršalų, o tai padeda gamintojams laikytis griežtų aplinkosaugos taisyklių.
Skirstomojo veleno reguliavimo ekscentrinis velenas
Skirstomasis velenas yra komponentas, kuris reguliuoja skirstomojo veleno kampą ir taip optimizuoja variklio paskirstymo laiką pagal važiavimo sąlygas. Tai padeda pagerinti variklio efektyvumą ir sumažinti degalų sąnaudas.
Pagrindinės funkcijos:
- Reguliuoja skirstomojo veleno laiką pagal variklio darbo režimą.
- Pagerina variklio galią ir degalų sąnaudas.
- Užtikrina sklandesnį veikimą ir sumažina išmetamųjų teršalų kiekį.
Skirstomojo veleno jutiklis
Skirstomojo veleno padėties jutiklis arba skirstomojo veleno padėties jutiklis atlieka svarbų vaidmenį šiuolaikiniuose varikliuose, ypač sudėtingose sistemose, tokiose kaip VVT arba variklio valdymo blokai (ECU). Šis jutiklis teikia ECU informaciją apie skirstomojo veleno padėtį, leisdamas varikliui reguliuoti degalų įpurškimą ir uždegimo laiką.
Funkcija
Skirstomojo veleno padėties jutiklis stebi skirstomojo veleno sukimąsi ir padėtį bei siunčia signalus į variklio valdymo bloką (ECU). Šis blokas naudoja šiuos duomenis, kad užtikrintų, jog degalų įpurškimas, vožtuvų paskirstymas ir uždegimas tiksliai atitiktų bendrus variklio našumo reikalavimus. Šie jutikliai matuoja kumštelio ir alkūninio veleno greitį ir padėtį. Jų signalą apdoroja variklio valdymo blokas, kad pagerintų uždegimo ir degalų laiko nustatymo tikslumą.
Skirstomojo veleno jutiklių tipai
Šiuose jutikliuose paprastai naudojamos dvi pagrindinės technologijos:
- Magnetinis indukcinis jutiklis: aptinka prie skirstomojo veleno pritvirtintos krumpliaračio judėjimą.
- Holo efekto jutiklis: naudoja magnetinį lauką besisukančio skirstomojo veleno padėčiai nustatyti.
Svarba variklio veikimui
Skirstomojo veleno jutiklis padeda palaikyti variklio darbą, užtikrindamas tikslų vožtuvų paskirstymą, uždegimo laiką ir degalų tiekimą. Jei jutiklis sugenda arba veikia netinkamai, tai gali sukelti prastą variklio darbą, uždegimo pertrūkius ar net variklio gedimą.
Skirstomojo veleno krumpliaratis
Skirstomojo veleno krumpliaratis arba žvaigždutė yra dalis, jungianti skirstomąjį veleną su paskirstymo grandine arba diržu. Ši krumpliaratis / skriemulys / žvaigždutė yra atsakinga už sukimosi jėgos perdavimą iš alkūninio veleno į paskirstymo veleną.
Funkcija
Krumpliaratis užtikrina, kad paskirstymo velenas suktųsi sinchroniškai su alkūniniu velenu, užtikrindamas, kad paskirstymo veleno vožtuvo laikas sutaptų su alkūninio veleno sukimu. Transmisija paprastai varo paskirstymo diržą arba grandinę, kuri jungia ją su alkūninio veleno krumpliaračiu. Krumpliaračio dantys susijungia su paskirstymo grandine arba diržu, užtikrindami, kad paskirstymo velenas suktųsi teisingai.
Laiko ir našumo svarba
Skirstomojo veleno krumpliaračio/žvaigždutės sistemos tikslumas yra labai svarbus norint išlaikyti teisingą vožtuvų paskirstymo laiką. Jei krumpliaratis susidėvi, sugenda arba yra pažeidžiamas, tai gali lemti neteisingą vožtuvų paskirstymo laiką, dėl to suprastėja variklio veikimas, padidėja išmetamųjų teršalų kiekis arba variklis gali būti pažeistas.
Skirstomojo veleno sandariklis
Skirstomojo veleno sandariklis yra svarbi dalis, kuri neleidžia alyvai nutekėti iš skirstomojo veleno srities ir užtikrina tinkamą variklio tepimą.
Funkcija
Skirstomojo veleno sandariklis yra skirstomojo veleno priekyje arba gale, kur jis eina per variklio bloką arba cilindro galvutę. Pagrindinė jo funkcija yra užsandarinti tarpą tarp skirstomojo veleno ir variklio, kad būtų išvengta alyvos nutekėjimo ir teršalų patekimo. Tinkamai veikiantis skirstomojo veleno sandariklis padeda palaikyti slėgį variklio tepimo sistemoje.
Variklio ilgaamžiškumo svarba
Jei skirstomojo veleno sandariklis susidėvi arba yra pažeistas, jis gali sukelti alyvos nuotėkį, dėl kurio gali sumažėti alyvos lygis, suprastėti tepimas ir gali sugesti variklis. Keičiant patį skirstomąjį veleną, svarbu pakeisti ir skirstomojo veleno sandariklį, nes senas sandariklis ateityje gali sukelti alyvos nuotėkį.
Skirstomojo veleno reguliavimo valdymo vožtuvas
Valdymo vožtuvas kontroliuoja alyvos slėgį, kuris turi įtakos skirstomojo veleno paskirstymo laikui. Tai leidžia varikliui prisitaikyti prie skirtingų važiavimo sąlygų, gerinant našumą ir efektyvumą.
Pagrindinės funkcijos:
- Kontroliuoja alyvos slėgio pasiskirstymą skirstomojo veleno reguliatoriuje.
- Turi įtakos skirstomojo veleno laiko tikslumui.
- Padeda varikliui dirbti optimaliai.
Paskirstymo veleno reguliavimo centrinis vožtuvas
Centrinis vožtuvas veikia panašiai kaip ir pilotinis vožtuvas, tačiau jo funkcija yra tiksliai reguliuoti skirstomojo veleno sukimosi kampą, kad būtų užtikrintas geriausias įmanomas variklio veikimas.
Pagrindinės funkcijos:
- Pagerina variklio reakciją.
- Optimizuoja skirstomojo veleno laiką.
- Prisideda prie degalų taupymo ir sumažina išmetamųjų teršalų kiekį.
Ekscentrinis veleno pavaros mechanizmas (kintamas vožtuvo pakėlimas)
Šis komponentas yra atsakingas už kintantį vožtuvų slėgį, kuris padeda lanksčiai pritaikyti variklio darbo režimą prie apkrovos ir važiavimo greičio.
Pagrindinės funkcijos:
- Reguliuoja vožtuvų atidarymą ir uždarymą.
- Optimizuoja variklio galią skirtingomis sąlygomis.
- Pagerina degalų sąnaudas ir variklio darbą.
Skirstomojo veleno guolis
Skirstomojo veleno guoliai užtikrina sklandų, mažos trinties sukimąsi, padėdami išvengti per didelio susidėvėjimo ir užtikrindami ilgalaikį patikimumą.
Pagrindinės funkcijos:
- Palaiko skirstomojo veleno sukimąsi.
- Sumažina trintį ir nusidėvėjimą.
- Prailgina variklio tarnavimo laiką.
Kintamo vožtuvų paskirstymo sistemos (VVT)
Šiuolaikinės technologijos leidžia varikliams prisitaikyti prie įvairių važiavimo sąlygų, optimizuojant vožtuvų atidarymo ir uždarymo laiką bei pakėlimą. Tai pasiekiama naudojant kintamo vožtuvų paskirstymo (VVT) sistemas, kurios pagerina našumą, degalų ekonomiją ir sumažina išmetamųjų teršalų kiekį.
VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control)
Tai elektroninė ir mechaninė vožtuvų valdymo sistema, naudojama Honda automobiliuose.
SOHC VTEC-E
Šioje sistemoje, esant žemiems variklio sūkiams, tik vienas iš įsiurbimo vožtuvų cilindre yra naudojamas. Ties aukštais sūkiais įsijungia ir antrasis.
3 STAGE VTEC
Ši sistema užtikrina didelę galią ir didelį variklio ekonomiškumą, optimizuodama vožtuvų veikimą trijose skirtingose fazėse.
VVT-i (Variable Valve Timing - with intelligence)
Kintamas vožtuvų darbinis laikas Toyota automobiliuose. Toyota kintamo vožtuvų darbinio laiko su modernia intelektualiąja technologija pagrįsta kompiuterinėmis technologijomis, kuriomis pagal važiavimo sąlygas ir variklio apkrovą reguliuojamas oro įsiurbimas. Reguliuojant takto laiką, t.y. tarp įsiurbimo vožtuvo atsidarymo ir išmetimo vožtuvo užsidarymo, garantuojamas daug geresnis variklio sukimo momentas visame variklio apsukų diapazone.
Tipiniai automobilių variklio skirstomojo veleno gedimai
Ritmiškas tiksėjimas ar dunksėjimas, sklindantis iš po variklio gaubto, yra vienas iš tų garsų, kuris priverčia kiekvieno automobilio savininko širdį plakti greičiau. Dažnai kaltininkas yra skirstomasis velenas - vienas iš svarbiausių variklio dujų paskirstymo mechanizmo komponentų. Nors skirstomasis velenas pagamintas iš grūdinto metalo ir teoriškai turėtų tarnauti tiek pat ilgai, kiek ir pats variklis, daugelio populiarių automobilių modelių realybė yra kitokia.
TRIUKŠMINGAS VARIKLIS ir kaip jį diagnozuoti - beldimas, cypimas, zvimbimas, pinginimas, barškėjimas, šnypštimas, dejavimas
Kas yra skirstomasis velenas ir kodėl jis genda?
Skirstomąjį veleną galima vadinti variklio „laidininku“. Tai ilgas velenas, ant kurio išdėstyti ekscentriniai kumšteliai. Sukdamiesi šie kumšteliai tam tikra tvarka spaudžia vožtuvus (arba svirtis), juos atidarydami, kad į cilindrą patektų oras ir kuras, o išmetamosios dujos - išeitų. Kai skirstomasis velenas susidėvi, vožtuvai nebeatsidaro tinkamu laiku arba nepakankamai.
Pagrindinės gedimų priežastys
- Alyvos trūkumas arba netinkama alyva: Skirstomasis velenas yra variklio viršuje ir pirmiausia nukenčia, kai alyvos slėgis yra žemas arba alyva nepasiekia tepimo taškų.
- Ilgi techninės priežiūros intervalai: „ilgi“ techninės priežiūros intervalai (30 000 km) dažnai yra skirstomojo veleno mirtis, nes sena alyva praranda savo tepimo savybes ir susidaro nuosėdos.
- Medžiagos nuovargis: Kai kuriuose varikliuose gamykloje paskirstymo veleno dangos kokybė yra nepakankama.
- Susidėvėję hidrauliniai keltuvai: jei vožtuvų tarpo kompensatoriai (hidrauliniai keltuvai) neveikia ir yra „minkšti“, jie pradeda daužyti veleną, laikui bėgant jį apversdami.
Tipiniai populiarių automobilių modelių gedimai
Nors skirstomojo veleno susidėvėjimas gali paveikti bet kurį vidaus degimo variklį, yra tam tikrų variklių, kurie yra nuolatiniai šios problemos klientai autoservisuose.
„Volkswagen“ grupė (VW, „Audi“, „Skoda“, „Seat“) - 1.9 TDI ir 2.5 TDI
Legendiniai „VAG Group“ dyzeliniai varikliai su pompe-düse (PD) sistema (ypač 1.9 TDI 74 kW, 85 kW, 96 kW ir 110 kW versijos) yra žinomi dėl savo patikimumo, tačiau jie turi vieną didelį trūkumą: skirstomąjį veleną. Kadangi kumštelis, be vožtuvų, turi valdyti ir aukšto slėgio purkštukus, kumšteliui tenka itin didelė apkrova. Jei naudojama netinkama alyva (neatitinkanti VW 505.01 standarto), kumštelio antgaliai greitai susidėvi. Dėl to oro filtro korpuse girdisi „dunksantis“ garsas ir sumažėja galia. Taip pat yra liūdnai pagarsėjęs senesnis 2.5 v6 tdi, kurio skirstomieji velenai smarkiai susidėvi, dažnai su svirtimis, kurios gali nulūžti ir įkristi į variklį. Yra buvęs realus atvejis, kai 1.9 TDI variklio velenėliai nenuvažiavo 300 000 km, ir net patys VW atstovai stebisi, kai be keitimo tiek nuvažiuoja 1.9 TDI variklis.
BMW benzininiai ir dyzeliniai varikliai
Bavarijos automobilių gamintojas turėjo problemų tiek su senesniais, tiek su naujesniais varikliais.
- M40 variklis (senesnės 3-ios ir 5-os serijos): tai klasikinis pavyzdys, kai užsikimšęs alyvos vamzdelis lemia greitą skirstomojo veleno susidėvėjimą. Variklis nebesukinės apsukų ir skleis garsų tiksėjimą.
- N serijos varikliai: naujesniuose modeliuose problemos labiau susijusios su „vanos“ sistema ir grandinės tempimu, kurie dėl nepakankamo tepimo gali netiesiogiai pažeisti skirstomojo veleno darbinius paviršius arba jo rėmus (angas).
„Volkswagen Group“ 2.0 TDI variklis
„Volkswagen Group“ 2.0 TDI variklis yra vienas iš labiausiai paplitusių dyzelinių variklių Europos naudotų automobilių rinkoje. Tačiau ne visi 2.0 TDI yra vienodi. Ankstyvosios EA188 PD (įpurškimo bloko) versijos yra pagarsėjusios dėl brangių gedimų (alyvos siurblio / balansinio veleno pavaros, skirstomojo veleno susidėvėjimas, įtrūkusios galvutės), o vėlesni EA189 CR (bendrosios magistralės) varikliai paprastai yra geresni, jei tinkamai prižiūrimi. PD išdėstymas labai apkrauna skirstomąjį veleną ir purkštukus, o silpnos vietos, tokios kaip balansinio veleno modulis, šešiakampė alyvos siurblio pavara ir grandininė pavara, gali sugesti, dėl ko gali trūkti alyvos ir variklis užstrigti. Amžius, miesto ciklai, ilgi alyvos keitimo intervalai ir odometro rodmenų klastojimas dar labiau pablogina situaciją. Pavyzdžiui, 2010 m. Passat su CR varikliu sėkmingai perkopė 400 000 km ir veikia be priekaištų, tuo tarpu 2014 m. Sharan su identišku 103 kW CR varikliu, nepasiekęs 300 000 km, jau turėjo problemų su pavarų dėže, kuro sistema, generatoriumi ir varikliu. „CR“ sistema pas juos irgi nėra stebuklingai patikima, siurblių ir purkštukų pakeista ne viena dešimtis. Ilgoms kelionėms tarpmiestinėmis kelionėmis (≥20 km vienu važiavimu) gerai prižiūrimas CR 2.0 TDI gali būti efektyvus ir patvarus, tačiau trumpoms kelionėms mieste nukentės dyzelinis DPF; atmosferinis benzininis (pvz., 1.6 MPI) arba hibridinis variklis gali būti protingesnis pasirinkimas. Reikia atsižvelgti ir į tai, kad ECU (variklio valdymo blokas) pas VW grupės automobilius dažnai yra po valytuvais, kas gali sukelti papildomų problemų su drėgme.
Atsarginių dalių kokybė ir patikra
Kompanijos, tokios kaip Ferdinand Bilstein ir febi, išlaiko savo reputaciją užtikrindamos aukštą atsarginių dalių rinkai tiekiamos produkcijos kokybę. Elektronikos ir daviklių srityje jos siūlo nuolat augantį atsarginių dalių asortimentą. Kiekvienai atsarginei daliai atliekama intensyvi ir reguliari originalių komponentų charakteristikų atitikimo patikra. Elektronikos komponentai - ne išimtis. Visos dalys sukuriamos ir pagaminamos pagal originalių komponentų standartus. Komponentams reguliariai taikoma destruktyvi ir nedestruktyvi patikra - šis procesas leidžia sklandžiai užtikrinti nenutrūkstamą aukštos kokybės produktų tiekimą.
Kokybiškos atsarginės dalys pasižymi šiomis savybėmis:
- Tvirta konstrukcija leidžia užtikrinti tinkamą veikimą, nepriklausantį nuo aplinkos veiksnių.
- Patikrinta pagal griežtus kokybės standartus.
- Optimalus montavimo tikslumas - sklandus remontas be papildomų rūpesčių.
- Atitinka arba viršija automobilių gamintojų reikalavimus.
tags: #vieno #veleno #variklio #automobiliai