Mécanisme de distribution de gaz du moteur, conception et principe de fonctionnement

Le mécanisme de distribution de gaz (GRM) est un ensemble de pièces et d'ensembles qui ouvrent et ferment les soupapes d'admission et d'échappement du moteur à un instant donné. La tâche principale du mécanisme de distribution de gaz est l'alimentation en temps opportun d'air-carburant ou de carburant (selon le type de moteur) à la chambre de combustion et la libération des gaz d'échappement. Pour résoudre ce problème, tout un complexe de mécanismes fonctionne sans heurts, dont certains sont contrôlés électroniquement.

Comment est le moment

Dans les moteurs modernes, le mécanisme de distribution de gaz est situé dans la culasse du moteur. Il se compose des éléments principaux suivants :

• Arbre à cames. Il s'agit d'un produit de conception complexe, fabriqué en acier durable ou en fonte de haute précision. Selon la conception de la distribution, l'arbre à cames peut être installé dans la culasse ou dans le carter (actuellement, cette disposition n'est pas utilisée). C'est la partie principale responsable de l'ouverture et de la fermeture séquentielle des vannes.

L'arbre a des tourillons et des cames qui poussent la tige de soupape ou le culbuteur. La forme de la came a une géométrie strictement définie, puisque la durée et le degré d'ouverture de la soupape en dépendent. De plus, les cames sont conçues dans des sens différents pour assurer un fonctionnement alterné des vérins.

• Unité d'entraînement. Le couple du vilebrequin est transmis par l'entraînement à l'arbre à cames. Le lecteur diffère selon la solution de conception. Le pignon de vilebrequin fait la moitié de la taille du pignon d'arbre à cames. Ainsi, le vilebrequin tourne deux fois plus vite. Selon le type de lecteur, il comprend :

1. chaîne ou ceinture;
2. engrenages d'arbre ;
3. tendeur (rouleau tendeur);
4. amortisseur et sabot.

• Soupapes d'admission et d'échappement. Ils sont situés sur la culasse et sont des tiges à tête plate à une extrémité, appelées clapet. Les vannes d'entrée et de sortie diffèrent par leur conception. L'entrée est réalisée en une seule pièce. Il a également un plateau plus grand pour mieux remplir le cylindre avec une charge fraîche. La sortie est généralement en acier résistant à la chaleur et possède une tige creuse pour un meilleur refroidissement, car elle est exposée à des températures plus élevées pendant le fonctionnement. À l'intérieur de la cavité se trouve une charge de sodium qui fond facilement et élimine une partie de la chaleur de la plaque à la tige.

Les têtes de soupapes sont biseautées pour fournir un ajustement plus serré dans les trous de la culasse. Cet endroit s'appelle la selle. En plus des vannes elles-mêmes, des éléments supplémentaires sont prévus dans le mécanisme pour assurer leur bon fonctionnement :

1. Ressorts. Ramenez les vannes à leur position d'origine après avoir appuyé.
2. Joints de queue de soupape. Ce sont des joints spéciaux qui empêchent l'huile de pénétrer dans la chambre de combustion le long de la tige de soupape.
3. Douille de guidage. Installé dans le boîtier de la culasse et fournit un mouvement précis de la soupape.
4. Biscottes. Avec leur aide, un ressort est fixé à la tige de soupape.

• Poussoirs. À travers les poussoirs, la force est transmise de la came de l'arbre à cames à la tige. Fabriqué en acier à haute résistance. Ils sont de différents types :

1. mécanique - verres;
2. rouleau;
3. compensateurs hydrauliques.

L'écart thermique entre les poussoirs mécaniques et les lobes de l'arbre à cames est réglé manuellement. Les compensateurs hydrauliques ou les poussoirs hydrauliques maintiennent automatiquement le jeu requis et ne nécessitent aucun réglage.

• Culbuteur ou leviers. Une bascule simple est un levier à deux bras qui effectue des mouvements de bascule. Dans différentes configurations, les culbuteurs peuvent fonctionner différemment.
• Systèmes de calage variable des soupapes. Ces systèmes ne sont pas installés sur tous les moteurs. Vous trouverez plus de détails sur l'appareil et le principe de fonctionnement du CVVT dans un article séparé sur notre site Web.

Description de l'heure

Le fonctionnement du mécanisme de distribution de gaz est difficile à considérer séparément du cycle de fonctionnement du moteur. Sa tâche principale est d'ouvrir et de fermer les vannes à temps pendant une certaine période de temps. Par conséquent, sur la course d'admission, l'admission s'ouvre et sur la course d'échappement, l'échappement s'ouvre. Autrement dit, le mécanisme doit mettre en œuvre le calage de soupape calculé.

Techniquement ça se passe comme ça :

1. Le vilebrequin transmet le couple à travers l'entraînement à l'arbre à cames.
2. La came de l'arbre à cames appuie sur le poussoir ou le culbuteur.
3. La soupape se déplace à l'intérieur de la chambre de combustion, permettant l'accès à la charge fraîche ou aux gaz d'échappement.
4. Après que la came a passé la phase active d'action, la soupape revient à sa place sous l'action du ressort.

Il convient également de noter que pour un cycle de travail complet, l'arbre à cames fait 2 tours, ouvrant alternativement les soupapes de chaque cylindre, selon l'ordre dans lequel elles fonctionnent. C'est-à-dire, par exemple, avec un schéma de fonctionnement 1-3-4-2, les soupapes d'admission du premier cylindre et les soupapes d'échappement du quatrième s'ouvriront simultanément. Dans les deuxième et troisième vannes seront fermées.

Types de mécanisme de distribution de gaz

Les moteurs peuvent avoir des schémas de synchronisation différents. Considérez le classement suivant.

Par position d'arbre à cames

Il existe deux types de position d'arbre à cames :

• fond;
• Haut.

En position basse, l'arbre à cames est situé sur le bloc-cylindres à côté du vilebrequin. L'impact des cames à travers les poussoirs est transmis aux culbuteurs, à l'aide de tiges spéciales. Ce sont de longues tiges qui relient les poussoirs en bas aux culbuteurs en haut. L'emplacement le plus bas n'est pas considéré comme le plus réussi, mais a ses avantages. En particulier, une connexion plus fiable entre l'arbre à cames et le vilebrequin. Ce type de dispositif n'est pas utilisé dans les moteurs modernes.

En position haute, l'arbre à cames est dans la culasse, juste au dessus des soupapes. Dans cette position, plusieurs possibilités d'action sur les vannes peuvent être mises en œuvre : par des poussoirs à bascule ou des leviers. Cette conception est plus simple, plus fiable et plus compacte. La position haute de l'arbre à cames est devenue plus courante.

Par nombre d'arbres à cames

Les moteurs en ligne peuvent être équipés d'un ou deux arbres à cames. Les moteurs à un seul arbre à cames sont désignés par l'abréviation SACT(arbre à cames en tête unique), et avec deux - DOHC(Double arbre à cames en tête). Un arbre est responsable de l'ouverture des soupapes d'admission et l'autre de l'échappement. Les moteurs en V utilisent quatre arbres à cames, deux pour chaque banc de cylindres.

Par nombre de vannes

La forme de l'arbre à cames et le nombre de cames dépendront du nombre de soupapes par cylindre. Il peut y avoir deux, trois, quatre ou cinq soupapes.

L'option la plus simple est avec deux soupapes : une pour l'admission, l'autre pour l'échappement. Un moteur à trois soupapes a deux soupapes d'admission et une soupape d'échappement. Dans la version à quatre soupapes : deux d'admission et deux d'échappement. Cinq soupapes : trois pour l'admission et deux pour l'échappement. Plus il y a de soupapes d'admission, plus le mélange air-carburant pénètre dans la chambre de combustion. En conséquence, la puissance et la dynamique du moteur sont augmentées. Faire plus de cinq ne permettra pas la taille de la chambre de combustion et la forme de l'arbre à cames. Les quatre soupapes les plus couramment utilisées par cylindre.

Par type de lecteur

Il existe trois types d'entraînements d'arbres à cames :

1. équipement. Cette option d'entraînement n'est possible que si l'arbre à cames se trouve dans la position inférieure du bloc-cylindres. Le vilebrequin et l'arbre à cames sont entraînés par des engrenages. Le principal avantage d'une telle unité est la fiabilité. Lorsque l'arbre à cames est en position haute dans la culasse, l'entraînement par chaîne et par courroie est utilisé.
2. Chaîne. Ce lecteur est considéré comme plus fiable. Mais l'utilisation de la chaîne nécessite des conditions particulières. Pour amortir les vibrations, des amortisseurs sont installés et la tension de la chaîne est régulée par des tendeurs. Plusieurs chaînes peuvent être utilisées en fonction du nombre d'arbres.
   

   La ressource de la chaîne est suffisante pour une moyenne de 150 à 200 XNUMX kilomètres.

   Le principal problème de l'entraînement par chaîne est considéré comme un dysfonctionnement des tendeurs, des amortisseurs ou une rupture de la chaîne elle-même. Avec une tension insuffisante, la chaîne pendant le fonctionnement peut glisser entre les dents, ce qui entraîne une violation du calage des soupapes.

   Aide à ajuster automatiquement la tension de la chaîne tendeurs hydrauliques. Ce sont des pistons qui appuient sur le soi-disant sabot. La chaussure est attachée directement à la chaîne. Il s'agit d'une pièce avec un revêtement spécial, courbée en arc de cercle. À l'intérieur du tendeur hydraulique, il y a un piston, un ressort et une cavité de travail pour l'huile. L'huile pénètre dans le tendeur et pousse le cylindre au niveau correct. La valve ferme le passage d'huile et le piston maintient la tension correcte de la chaîne à tout moment.Les compensateurs hydrauliques dans une courroie de distribution fonctionnent sur un principe similaire. L'amortisseur de chaîne absorbe les vibrations résiduelles qui n'ont pas été amorties par la chaussure. Ceci garantit un fonctionnement parfait et précis de l'entraînement par chaîne.

   Le plus gros problème peut provenir d'un circuit ouvert.

   L'arbre à cames s'arrête de tourner, mais le vilebrequin continue de tourner et de déplacer les pistons. Les fonds des pistons atteignent les disques de soupape, ce qui les déforme. Dans les cas les plus graves, le bloc-cylindres peut également être endommagé. Pour éviter que cela ne se produise, des chaînes à double rangée sont parfois utilisées. Si l'un tombe en panne, l'autre continue de fonctionner. Le conducteur pourra corriger la situation sans conséquences.

3. ceinture.La transmission par courroie ne nécessite pas de lubrification contrairement à la transmission par chaîne.
   

   La ressource de la ceinture est également limitée et fait en moyenne 60 à 80 XNUMX kilomètres.

   Des courroies crantées sont utilisées pour une meilleure adhérence et fiabilité. Celui-ci est plus simple. Une courroie cassée moteur tournant aura les mêmes conséquences qu'une chaîne cassée. Les principaux avantages d'un entraînement par courroie sont la facilité d'utilisation et de remplacement, le faible coût et le fonctionnement silencieux.

Le fonctionnement du moteur, sa dynamique et sa puissance dépendent du bon fonctionnement de l'ensemble du mécanisme de distribution de gaz. Plus le nombre et le volume des cylindres sont importants, plus le dispositif de synchronisation sera complexe. Il est important que chaque conducteur comprenne la structure du mécanisme afin de constater à temps un dysfonctionnement.