Controlul supapei OHC

Secțiunea printr-o chiulasă, deasupra celor doi arbori cu came deasupra capului (DOHC)
Schema unui arbore cu came, ieșire stângă, admisie dreaptă
Motor OHC cu antrenare verticală a arborelui de la un singur cilindru Norton International 500 cm³

Arborele cu came deasupra capului denotă o proiectare a sistemului de comandă a supapei al unui piston cu mișcare alternativă - motor în patru timpi (pentru supapele de evacuare ale motoarelor diesel în doi timpi ), în care acționarea valvelor printr - o pluralitate de deasupra capului sau a arborelui cu came (s ) (English: O ver h EAD C amshaft ) se efectuează. Supapele pot fi controlate de came direct prin tachete de cupe sau indirect prin balansier sau balansier .

Caracteristica caracteristică a motorului OHC este poziția arborelui cu came, care trebuie / trebuie să fie deasupra liniei de separare dintre cilindru și chiulasă ; în care motoarele V , Boxer , stea secvențială și alte motoare cu mai multe - bănci de cilindri (-reihen) și "suspendate" ( arborele cotit deasupra) construite - Seria - sau motoarele V se înțelege prin "deasupra": pe partea camerei de ardere orientată de la linia de despărțire. În motoarele de aeronave , care sunt adesea instalate într-o manieră suspendată , arborele cu came superior este / sunt de fapt sub camerele de ardere.

Alternative sunt controlul supapei OHV („supape suspendate”) sau, mai ales cu modele mai vechi sau motoare mici, controlul supapei SV cu supape „în picioare” („supape laterale”).

Variante și abrevieri

Chiulasa Ford 1.6 CVH cu supape, basculante și ridicătoare de supape hidraulice

DOHC se referă la un design în care supapele sunt controlate de doi arbori cu came aerieni (arborele cu came dublu , de asemenea, cam dublu ) per banc de cilindri. (Deci, motoarele DOHC V și boxer au patru arbori cu came.) Supapele motoarelor DOHC sunt aproape întotdeauna controlate direct prin tachete de cupe sau indirect prin brațe basculante.

SOHC (engleză: arbore cu came unic ) se referă la două modele diferite pentru un motor în patru timpi. Pe de o parte, este menționat ocazional controlul clasic OHC al motorului cu două supape, în care un singur arbore cu came este dispus direct deasupra supapelor dispuse într-o linie. Cu toate acestea, denumirea SOHC este mai frecventă pentru motoarele cu trei sau patru supape pe cilindru, în care supapele, spre deosebire de motorul DOHC, sunt controlate de un singur arbore cu came central pe cap de cilindru . Arborele cu came este instalat între supapele de admisie și ieșire în formă de V pentru a economisi spațiu; supapele sunt de obicei acționate prin intermediul brațelor basculante (cu role). Prin urmare, chiulasa unui motor SOHC este semnificativ mai compactă decât cea a unui motor DOHC. Exemple de motoare SOHC cu patru supape sunt Triumph Dolomite Sprint , Husaberg FE 570 și Chrysler Neon , motoarele SOHC cu trei supape pot fi găsite în Honda NTV și în diverse Mitsubishi Colt .

Motoarele OHC cu vârful opus lateral al arborelui cu came al chiulasei se numesc în mod specific motoare CIH ( Arborele cu came în cap ). Acest design cu tachete convenționale (hidraulice) poate fi găsit z. B. în motoarele cu patru și șase cilindri ale mărcii Opel, care au fost fabricate din 1965 până la începutul anilor 1990. Cu toate acestea, aceste motoare nu sunt la fel de stabile la viteză ca motoarele OHC convenționale. Au brațe basculante și tachete, dar fără bare de protecție. Cu motoarele CIH, toate supapele sunt la rând.

O soluție foarte asemănătoare, dar cu formă de V de admisie deasupra și supape de evacuare - acest aranjament permite o semisferic ( emisferic ) camera de ardere - numita Ford CVH -Motor ( C ompound V Alve H emi, tradus în rețea (a arborelui cu came) supape aranjate, cameră de ardere emisferică), care a fost oferită în Europa de la 1,1 la 1,8 litri și cu o putere nominală de aproximativ 50 până la 132 CP între 1980 și 2000. În acest motor OHC, arborele cu came, care este acționat de o curea dințată, se află central deasupra arborelui cotit într-o chiulasă metalică ușoară între valve. Acestea sunt acționate de ridicatoare de supape hidraulice ( mecanice pe Ford Escort RS1600i , ridicatoare cu role pe Sierra 1.8) și brațe basculante. Designul mai compact - la fel ca în cazul CIH - în comparație cu motoarele clasice OHC a fost un avantaj, viteza maximă legată de proiectare de aproximativ 8000 min -1 un dezavantaj. Modele similare existau în anii 1960 la BMW , NSU și mai târziu la Peugeot.

Toate aceste motoare cu piston alternativ în patru timpi sunt, de asemenea, motoare OHV, deoarece supapele lor - indiferent de poziția arborelui cu came - sunt dispuse „suspendate” în chiulasă. Cu toate acestea, pentru a asigura o distincție clară între comenzile supapelor, motoarele OHV sunt denumite astfel doar dacă nu au arbori cu came superioare.

Motoarele SV au supape „în picioare” și nu au arbore cu came.

Într-un motor radial , arborele cu came este dispus ca un „ tambur cu came ” sau inel coaxial la arborele cotit. Prin urmare, acest tip special de motor este considerat a fi un motor „ controlat de jos ”. În principiu, arborii cu came pot fi aranjați și în chiulase la motoarele radiale, dar acest lucru nu este implementat din cauza complexității structurale ridicate.

În principiu, sunt posibile comenzile supapelor fără arbori cu came (de exemplu prin intermediul pneumatice) și chiar controlul fără supapă al proceselor de schimb de gaz în motorul în patru timpi utilizând comenzi glisante .

conduce

Arborii cu came aerieni sunt de obicei acționați cu o curea dințată sau un lanț de distribuție . Cascadele de angrenaje și perechi de tije de împingere ( controlul Albert Roders ULTRAMAX ) pot fi găsite numai în motoarele istorice, arborii verticali sunt scumpi și rari ( Ducati până în jurul anului 1986 și Kawasaki W650 / W800 ). O combinație de angrenaje cu angrenaj și transmisie cu lanț este așa-numita transmisie Weller dezvoltată de englezul John Weller (1877–1966; în același timp cofondator al producătorului auto englez AC Cars Ltd.). O pereche de roți dințate reduse reduce viteza arborelui cotit la jumătate, de acolo un lanț acționează arborele cu came cu un raport de transmisie de 1: 1. Această unitate a fost introdusă în 1927 de producătorul englez de motociclete AJS . John Weller a îmbunătățit dispozitivele de tensionare și de ghidare ale transmisiilor cu lanț în multe detalii.

Comparativ cu lanțurile, curelele de distribuție sunt mai ieftine, nu necesită lubrifiere (și, prin urmare, nu sunt încapsulate etanș la ulei) și rulează mai silențios. Producătorul de mașini agricole și automobile Dingolfing Hans Glas este considerat primul care a folosit cureaua de distribuție în producția de serie . Dezavantajul este tensiunea exactă necesară a centurii și riscul mai mare de rupere în comparație cu lanțurile dacă centura este tensionată incorect sau oboseala materială; Deteriorările majore ale motorului sunt adesea rezultatul unei curele de distribuție sparte. Prin urmare, sunt necesare verificări periodice și înlocuire în timp util; intervalele tipice de înlocuire pentru automobile sunt cuprinse între 60.000 și 120.000 km sau patru până la zece ani, în funcție de tipul de motor. În unele cazuri, sunt planificate intervale de înlocuire de 240.000 km (motorină de 2 litri de la Peugeot / Ford / Volvo). În cazul motocicletelor, datorită spațiului limitat disponibil (scripete de deviere mai mici, rezultând o solicitare mai mare asupra centurilor), sunt frecvente intervale de schimbare semnificativ mai scurte (modele Ducati până în 2012: 20.000 / 24.000 km, din 2014 parțial 30.000 km) .

Transmisia cu curea dințată a noului motor cu 3 cilindri Ford EcoBoost este o inovație : cele două curele de transmisie ale comenzii supapei și ale pompei de ulei funcționează într-o baie de ulei. Acest lucru ar trebui să reducă zgomotul și consumul de rulare și, în același timp, să mărească kilometrajul curelei.

istorie

Comanda supapei OHC cu un arbore cu came cu o acționare verticală a arborelui situată lângă chiulase. Supapele sunt acționate prin intermediul brațelor basculante. Afișat aici pe un motor diesel de la Grazer Waggon- und Maschinen-Fabriks-Aktiengesellschaft , 1915

La începutul secolului al XX-lea, controlul supapelor OHC a fost inițial cea mai răspândită formă de control al supapelor pentru motoarele diesel staționare. Arborele cu came este înclinat deasupra sau lângă chiulasă și acționează supapele prin intermediul brațelor basculante. Arborele cu came este de obicei acționat de un arbore vertical. (Vezi imaginea din dreapta.) Acest tip de construcție are avantajul că accelerația de masă rămâne mică, ceea ce are un efect pozitiv asupra frecvenței de rotație posibile.

Unul sau doi arbori cu came aerieni sunt cunoscuți la motoarele performante de la începutul secolului al XX-lea. Un motor cu un arbore cu came aerian a fost deja instalat în Prinz Heinrich Type 9C produs de Deutz în 1909 . Un alt exemplu timpuriu al unui astfel de motor a fost dezvoltat de Peugeot în 1912, cu doi arbori cu came și patru supape pe cilindru pentru mașina de curse Grand Prix. De asemenea, Alfa Romeo a construit un model de Grand Prix din 1913 pentru 1914, cu un arbore cu came. În 1914 a apărut și primul motor aerodinamic cu arbore cu came aerian Hispano-Suiza 8 . La motocicletele de curse, pe Peugeot 500 Sport din 1913 sunt cunoscuți doi arbori cu came .

Cu toate acestea, în mașinile construite înainte de cel de-al doilea război mondial, această metodă de construcție a jucat cu greu un rol. Deoarece erau mai ușor de întreținut și se credea că sunt mai fiabile, au fost folosite în schimb motoare SV . Cu acestea, o supapă de rupere sau o defecțiune a acționării arborelui cu came nu a cauzat nici o deteriorare costisitoare în consecință. În plus, arborii verticali folosiți la acea vreme cu două perechi de roți dințate conice sau cascade de angrenaje au fost mult mai complexe de fabricat decât perechi simple de roți dințate sau lanțuri de distribuție scurte. Amortizoarele de vibrații pentru lanțurile de distribuție lungi sau curele dințate ale motoarelor de astăzi nu au fost încă inventate sau pregătite pentru producția de serie.

Alfa Romeo și-a echipat aproape toate motoarele din modelul RL Normale prezentat în 1922 . În general, însă, au existat doar câteva motoare de serie cu arbori cu came aeriene până în anii 1940, inclusiv din 1925 motorul Fiat 509 și cel al Morris Minor din 1928, motorul Jaguar XK -DOHC, vehiculele de la Singer , cu opt cilindri de la Tatra ( Tatra 77 și 87 ) și din 1945 Crosley CC cu un arbore cu came acționat de arborele king . Motorul diesel sovietic cu patru supape, cu douăsprezece cilindri, de înaltă performanță W-2 din 1937 avea, de asemenea, patru arbori cu came și supape cu arborele cu came și capace cu cupe. Abia la sfârșitul anilor 1950 motoarele OHC au devenit populare în autoturisme. În plus față de Alfa Romeo (DOHC, lanțuri), în Germania Mercedes-Benz cu M 180 cu lanț de distribuție și balansier , NSU cu arbore cu came acționat de buton ( control Ultramax ) și balansier în motociclete și în mașina mică Prinz, Grupul Borgward ( Lloyd Alexander cu lanț de distribuție și balansier), ca mai târziu BMW la BMW M10 și în SUA Willys Motor Company cu motorul Jeep Tornado. Primul model cu un arbore cu came cu curea dințată în serie a fost Glas 1004 în 1962 , deși fără o descoperire pe piața de masă. Cu transmisie cu curea dințată, motorul Fiat 125 cu doi arbori cu came și capul Vauxhall „înclinat patru” cu unul au apărut în 1966 .

Avantaje și dezavantaje

avantaje

Motoarele cu arbori cu came de sus oferă condiții bune pentru viteze mari din cauza maselor mici deplasate pentru acționarea supapei și, prin urmare, pot obține performanțe maxime mai ridicate și un raport mai bun putere-greutate decât alte motoare la o presiune medie dată .

dezavantaj

Fost un motor diesel industrial. O platformă de operare este necesară pentru întreținerea arborelui cu came datorită dimensiunii mari a motorului.

Pe vremea primelor motoare diesel industriale , comanda supapei OHC avea dezavantajul că, chiar și cu motoare mai mici, o platformă de funcționare trebuia să fie atașată la motor pentru a putea întreține arborele cu came.

Pentru conversia în arbori cu came cu aer, producătorii de vehicule au trebuit să reproiecteze blocurile de motor și chiulasele și să reînnoiască liniile de producție, motiv pentru care mulți producători au întârziat conversia și au continuat să-și ofere motoarele OHV mult timp.

Dacă se folosește o curea dințată pentru acționarea arborelui cu came, acest lucru necesită un efort mai mare de întreținere. Aceste componente trebuie înlocuite în mod regulat; intervalele obișnuite de întreținere sunt cuprinse între 40.000 și 240.000 km în funcție de motor (de exemplu, motor diesel cu PSA ).

Lanțurile de distribuție lungi necesită șine de ghidare și de tensiune; de multe ori sunt trei sau patru în circulație. În special, motoarele în V cu circuite de distribuție extrem de lungi (de la arborele cotit până la primul chiulasă, până la roata de deviere, până la al doilea chiulasă, din nou până la arborele cotit) necesită întreținere sau inspecție. Datorită stratului lor plastic din partea lanțului, șinele de tensionare sunt piese de uzură care ar trebui schimbate după aproximativ 150.000 până la 300.000 km.

Ghidarea complicată a lanțurilor de distribuție sau a curelelor dințate a fost mult timp un motiv pentru utilizarea designului OHV în motoarele V în camioane și multe vehicule americane. Aici este suficient un arbore cu came central, care poate fi acționat de arborele cotit printr-un lanț scurt sau o pereche de roți dințate.

literatură

  • Peter Gerigk, Detlev Bruhn, Dietmar Danner: Inginerie auto. Ediția a 3-a, Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig, 2000, ISBN 3-14-221500-X
  • Max Bohner, Richard Fischer, Rolf Gscheidle: Expertiză în tehnologia auto. Ediția a 27-a, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2001, ISBN 3-8085-2067-1
  • Peter A. Wellers, Hermann Strobel, Erich Auch-Schwelk: Expertiza tehnologiei vehiculelor. Ediția a 5-a, Holland + Josenhans Verlag, Stuttgart, 1997, ISBN 3-7782-3520-6
  • Hans Jörg Leyhausen: Examenul de masterat în industria automobilelor partea 1. Ediția 12, Vogel Buchverlag, Würzburg, 1991, ISBN 3-8023-0857-3
  • Julius Magg : Comenzile motoarelor cu ardere internă . Editura Springer. Berlin. 1914. ISBN 978-3-642-47608-2 .

Dovezi individuale

  1. O transmisie similară a arborelui cu came cu trei tije de împingere excentrice avea motorul cu opt cilindri al englezului Thomas-Leyland în anii 1920 ; alte soluții similare erau cunoscute în jurul anului 1925 (1,5 L Bentley, Maudsley). Sursa: Helmut, Hütten: Motoare rapide - disecate și coifiate. RC Schmidt, Braunschweig, ediția a V-a 1966, pp. 458-459.
  2. a b c Comenzile motoarelor cu ardere internă. P. 287