Rozvodový systém motoru je zodpovědný za koordinaci všech jeho funkcí, aby vše správně fungovalo. Díky němu se ventily otevírají a zavírají ve správný čas, aby nasávaly vzduch nebo vyháněly výfukové plyny. Existuje však mnoho typů rozvodových systémů v závislosti na uspořádání jednotlivých součástí a na systému, který používají k pohybu.
V tomto článku popíšeme jednotlivé typy motorů, i když některé z nich již nejsou používány. Ne všechny typy motorů obstály ve zkoušce času a byly překonány v účinnosti nebo výkonu novějšími a pokročilejšími konstrukcemi.
Provoz rozvodu motoru
Než začneme, je užitečné si zopakovat základní činnost čtyřtaktního spalovacího motoru , který je dnes nejběžněji používaným typem. Nazývá se čtyřtaktní motor, protože jeho cyklus se skládá ze čtyř fází:
- Přijetí: Motor nasává vzduch a mísí ho s palivem. Dochází k tomu, když píst klesá a vytváří prostor pro vzduch, který je vpouštěn dovnitř otevřenými sacími ventily.
- Komprese: Motor stlačuje směs vzduchu a paliva. Nastává, když se píst zvedne a ventily se uzavřou, aby se vytvořila utěsněná komora.
- Expanze: směs se zapálí a jiskra v benzínu a plynu nebo pomocí vysokotlaká nafta. To způsobí explozi nebo expanzi plynu, který píst opět stlačí dolů.
- uniknout: píst se opět zvedne díky kruhovému pohybu klikový hřídel a spojovací tyče. To vytlačuje výfukové plyny ven, přes výfukové ventily, které se v této fázi otevírají. Tímto způsobem, spalovací komora je připraven znovu spustit cyklus.
Jak jste viděli v různých částech tohoto cyklu, ventily se otevíraly a zavíraly, aby motor běžel. Pokud ventilový rozvod tyto pohyby správně nesynchronizuje, může to způsobit velmi vážné poškození . Například pokud by ventil zůstal otevřený, když píst dosáhne horní úvrati, motor by utrpěl velmi nákladné opravy. A to natolik, že je často levnější koupit si nový motor nebo si jednoduše pořídit nové auto.
Rozvodový systém proto musí koordinovat pohyb vačkového hřídele , který ovládá ventily, s pohybem klikového hřídele, který je spojen s písty. Ve válci se nic nesrazí a vše bude plnit svou funkci ve správný čas. Po tomto zbývá již jen popsat různé typy rozvodových systémů, které lze rozdělit do několika skupin : podle umístění ventilů a vačkového hřídele, podle počtu vačkových hřídelů, podle způsobu ovládání ventilů a podle řídicího prvku, který synchronizuje sestavu.
V závislosti na umístění vačkového hřídele a ventilů
Ačkoli moderní motory mají obvykle ventily a vačkový hřídel zhruba na stejném místě, v historii automobilového průmyslu existovalo několik systémů . Pojďme se na každý z nich podívat, než popíšeme nejběžnější systém používaný dnes:
Motor s rozvodem SV
Tyto zkratky zkratky pro Side Valves (boční ventily) . Je to velmi starý systém a nejjednodušší ze všech tří. Protože funkcí ventilového rozvodu je koordinovat vačkový hřídel s klikovým hřídelem, jeho cílem je přiblížit obě části co nejvíce k sobě. Vačkový hřídel a ventily jsou proto umístěny v bloku motoru, poblíž ložiska klikového hřídele.
Tento systém se přestal používat, protože ventily umístěné na boku válce nenechávaly mnoho prostoru pro zdvih pístu a vyžadovaly menší ventily a/nebo větší spalovací komory.
Distribuovaný motor OHV
Jeho zkratka znamená Overhead Valve (horní ventil) , což ve španělštině znamená Ventily v hlavě válců. Tento systém ponechává vačkový hřídel v bloku motoru , ale ventily umisťuje do hlavy válců . Tím se vytváří oddělení mezi těmito dvěma komponenty , které je překlenuto tlačnými tyčemi a vahadly.
Na druhou stranu krátká vzdálenost mezi klikovým a vačkovým hřídelem umožňuje snadný přenos jejich pohybu. Stačí, aby mezi oběma ozubenými koly obou komponent byla třetí ozubená kola nebo aby byla spojena velmi krátkým řetězem. To má za následek minimální nároky na údržbu tohoto systému ventilového rozvodu, odhadované na každých 200 000 km. Na začátku 90. let 20. století však přestal být používán , protože jej v několika ohledech překonal další typ ventilového rozvodu.
Motor s rozvodem OHC
Tato zkratka znamená Overhead Cam (v hlavě válců) a označuje vačkový hřídel a ventily v hlavě válců. To znamená, že klikový hřídel a vačkový hřídel jsou nyní samostatné komponenty , nikoli dřík ventilu. Tím se ve srovnání s motorem OHV snižuje počet součástí rozvodu, výměnou za použití delšího rozvodového řemene mezi vačkovým hřídelem a vačkovým hřídelem.
Toto je typ distribuce, který byl dnes zaveden ze tří důvodů:
- Protože je komunikace mezi vačkovým hřídelem a ventily přímější, umožňuje to a zavírání a otevírání ventilů s větší přesností.
- the maximální otáčky na které to může fungovat jsou mayores k těm z OHV díky tomu, že zde není složitý systém tyčí, který by se velmi rychle kazil.
- Nemá problém s vůlí ventilů motorů s rozvodem SV. Nevyžaduje proto příliš velké komory pro jejich umístění nebo příliš malé ventily.
Jedinou nevýhodou těchto motorů je, že přenos pohybu vyžaduje delší řetěz nebo řemen , a proto je nutná větší údržba. To se však časem podařilo zmírnit díky použití vysoce pevných řetězů nebo řemenů.
Podle počtu vačkových hřídelů
Rozvodový systém motoru lze také rozdělit na základě počtu vačkových hřídelí. Jak jsme již zmínili, existují sací ventily a výfukové ventily. Ty mohou být ovládány jedním vačkovým hřídelem pro oba typy ventilů nebo dvěma vačkovými hřídeli , jedním pro každý typ. Protože moderní motory jsou typu OHC (Overhead Cam), obvykle se označují jako s jednou vačkovou hřídelí (SOHC) nebo s dvojitou vačkovou hřídelí (DOHC).
Je také důležité si uvědomit, že některé motory mají až čtyři vačkové hřídele . Je to proto, že se jedná o motory V nebo W , které mají tedy dvě hlavy válců a dvě řady válců s příslušnými sacími a výfukovými ventily. Například motor V8 ve Ferrari 488 pracuje se čtyřmi vačkovými hřídeli.
Podle ovládání ventilu
Typy ventilových rozvodů lze také rozdělit podle toho, jak jsou ventily ovládány vačkovým hřídelem . Jak název napovídá, jedná se o hřídel pokrytou vačkami, což jsou jednoduše výstupky, které otevírají ventily. Tento vztah však zahrnuje ještě dalšího prostředníka:
- zdvihátko: U motorů OHC tlačí vačky hydraulická zdvihátka které jsou připojeny k ventilům. Slouží ke snížení opotřebení a v podstatě se jedná o jednoduchý blok z materiálu odolného proti tření. U motorů OHV, protože vačkový hřídel je daleko od ventilů, jsou zdvihátka na spodním konci tlačných tyčí. Na druhém konci mají obvykle vahadla, která konečně dosáhnou ventilů.
- Rocker: vačky ovládají vahadla, která zase tlačí ventil. U motorů OHC se používají, když vačkový hřídel není přímo nad ventily a je vyžadován přenos pohybu na krátkou vzdálenost. V těchto případech je to zvláště nutné, pokud jde o motor s jedním vačkovým hřídelem, který se musí starat o sací ventily na jedné straně a výfukové ventily na straně druhé.
Mohou to být rockeři naklápění u oscilační. První z nich má osu uprostřed a funguje jako houpačka: vačka vyvíjí sílu ke zvednutí jedné strany, a proto druhá strana klesá a tlačí ventil. Druhý má hřídel na jednom konci a vačka narazí do středu části, která není připojena k hřídeli, aby se spustil a otevřel ventil.
Podle kontroly distribuce
Zde se dostáváme k nejznámější klasifikaci systémů rozvodů. Je velmi běžné slyšet lidi označovat motor jako rozvodový řemen nebo rozvodový řetěz . Přidáme třetí typ, který používá ozubená kola , a čtvrtý, který zcela ruší jakýkoli mechanický systém rozvodů.
pásový rozvod
Vačkový hřídel a klikový hřídel jsou spojeny rozvodovým řemenem. Tento řemen má dvě strany : ozubenou stranu pro uchycení ozubených kol umístěných na koncích obou součástí a plochou stranu , kde se napínací kladky napínají. Tyto kladky jsou nezbytné k zajištění bezpečného uchycení řemenu k ozubeným kolům a jeho prokluzování.
- Jeho výhodou je, že generují méně hluku že řetězy
- Jeho nevýhodou je, že musíte je změnit častěji. Jedna z povinné údržby vozu, na kterou by se nemělo zapomínat.
řetězová distribuce
Rozvodový řetěz je mnohem odolnější než řemen , a proto nevyžaduje údržbu po celou dobu životnosti motoru. Vyměnit nebo alespoň zkontrolovat je potřeba pouze tehdy, když vůz dosáhne velmi vysokého počtu najetých kilometrů.
Stejně jako u jakéhokoli jiného prvku automobilu se může také zhoršit v důsledku nesprávného použití nebo výrobních vad. Ať už je motor přetažený nebo zlomený, poškození motoru by bylo velmi vážné a vyžadovalo by velmi nákladnou opravu.
Rozvod pomocí ozubených kol
Pokud je vzdálenost mezi klikovým hřídelem a vačkovým hřídelem krátká, jako u motorů OHV, není řetěz nebo řemen nutně nutný. Stačí přidat další řetězové kolo pro přenos pohybu . Tento systém je běžnější u starších motorů.
Je také možné najít některé moderní motory , které používají ozubená kola. Protože se jedná o typ OHC, je vzdálenost mezi klikovým hřídelem a vačkovým hřídelem větší, takže je potřeba více ozubených kol. V těchto případech je důležité si uvědomit, že pokud je počet mezilehlých ozubených kol sudý, ozubené kolo klikového hřídele a ozubené kolo vačkového hřídele se budou otáčet v opačných směrech. Proto mají obvykle tři ozubená kola.
Motory bez mechanického rozvodu
Systém časování je jednoduše proces koordinace pohybu součástí motoru tak, aby se pohybovaly v souladu. To znamená, že je třeba ovládat více pohyblivých částí , což má za následek ztrátu výkonu a účinnosti . Aby se tento problém vyřešil, výrobci jako Koenigsegg nahrazují vačkový hřídel technologií zvanou FreeValve . Tento elektronický systém automaticky ovládá ventily v přesném okamžiku, čímž eliminuje potřebu vačkového hřídele, řemene, řetězu nebo ozubeného kola.
Motor s FreeValve dokáže otevírat a zavírat ventily podle potřeby . Může tedy zpozdit nebo urychlit otevírání ventilů, aby maximalizoval výkon nebo účinnost, nebo dokonce deaktivovat některé válce, aby ušetřil palivo. Stejného efektu dosahují i jiní výrobci, jako jsou BMW, Citroën, Ford, Mercedes, Peugeot, Renault a Volkswagen, se svými systémy variabilního časování ventilů , ale bez jakýchkoli složitých mechanických komponentů. Je to podobné tomu, co dělají Audi a Porsche se svými systémy deaktivace válců , opět bez přidávání dalších dílů, které by mohly ohrozit spolehlivost.
Má však i další výhodu. Dokáže s neuvěřitelnou přesností přizpůsobit otevírání a zavírání ventilů na základě skutečného provozu motoru, nikoli jeho teoretických provozních podmínek. Motor tak bude za jakýchkoli okolností pracovat efektivněji a přesněji.
Mezi další značky, které s touto myšlenkou experimentovaly, patří Valeo , které vyvinulo prototyp tohoto typu motoru s Lotusem , a Qoros , čínská značka, která si jeho vývojem pověřila Koenigseggu . Dokonce i Fiat se k tomuto konceptu přiblížil se svými motory MultiAir, i když v jejich případě odstranil pouze jeden vačkový hřídel a druhý nechal pracovat s konvenčním rozvodovým řemenem.
Druhou stranou mince u těchto typů motorů bez mechanického časování ventilů je, že jejich vývoj je extrémně obtížný . Jakákoli porucha elektroniky, která koordinuje otevírání ventilů, může vést ke katastrofální poruše, která by mohla motor zničit. Proto se jen několika málo výrobcům podařilo vyvinout motory s tímto systémem, ačkoli většina z nich zůstala pouhými prototypy, které se dosud neobjevily na silnicích.
Obrázky – Andy_Jensen, LC Nøttaasen, Pete, h080, Ivan Radic, Les Chatfield, Nick Ares