Tehnica de distribuție a motorului
Distribuția este o componentă esențială în dezvoltarea unui motor. Acesta are ca scop sincronizarea precisă a deschiderii și închiderii supapelor de admisie și evacuare la poziția pistonului fiecărui cilindru. Buna funcționare și evoluțiile sale fac posibilă obținerea chintesenței unui motor în termeni de performanță și contribuie semnificativ la reducerea emisiilor poluante.
De la arborele cotit la arborele cu came
Există două modalități principale de transmitere a arborelui cu came: prin curea sau prin lanț. Centura oferă multe avantaje, inclusiv faptul că este ușoară și silențioasă. Acest lucru este în mod normal crestat pentru a asigura transmisia precisă a mișcării cu alunecare minimă între scripete și curea.
Cureaua de distribuție constă în principal din 3 elemente:
- O bandă de fibră de sticlă (de obicei sub formă de cablu) care asigură rigiditatea corectă a centurii pentru a transmite cu precizie forțele arborelui cotit pe arborii cu came
- Cauciuc pentru protejarea fibrelor de sticlă
- Un strat anti-abraziune, de obicei din nailon, în contact cu arborele cotit și scripetele arborelui cu came
În unele aplicații (Ford 1.0l Ecoboost, Peugeot 1.2l Puretech și Volkswagen 1.6l/2.0l TDI, de exemplu), cureaua de distribuție este lubrifiată (numită și curea de baie cu ulei). Această tehnică permite, în primul rând, reducerea frecării (în beneficiul eficienței motorului). În al doilea rând, acest tip de centură este mai bine protejat de agresiunile externe, intervalele pentru înlocuirea centurii pot fi astfel mult mai mari comparativ cu o centură convențională.
Pentru a asigura tensiunea corectă a curelei, aceasta din urmă este în general echipată cu o rolă de întindere și una sau mai multe role de ghidare pentru a ghida cu precizie centura.
Lanțul de distribuție este, de asemenea, utilizat în mod obișnuit în proiectarea motorului. În comparație cu o curea de distribuție, în mod normal nu trebuie înlocuită pe durata de viață a motorului și este mult mai puțin sensibilă la agresiunile externe (căldură, benzină, ulei, sare etc.). Ca atare, este considerată o soluție mai fiabilă.
Cu toate acestea, lanțul de distribuție nu are numai avantaje. În primul rând, este o soluție mai scumpă. Pe de altă parte, este mai tare și mai greu decât o centură convențională. Cu toate acestea, fiind acționat direct de arborele cotit, este evident că masa sa mai mare este un dezavantaj în ceea ce privește reducerea frecării și, în acest sens, a consumului de combustibil.
De la arborele cu came la supape
„Arborele cu came dublu” (cunoscut și sub acronimul DOHC - Double Over-Head Camshaft) este cu siguranță principiul cel mai utilizat în proiectarea motoarelor pentru automobile. Aceasta implică montarea a doi arbori cu came deasupra fiecărui banc de cilindri: unul pentru supapele de admisie, celălalt pentru supapele de evacuare.
În unele cazuri, proiectarea se dorește a fi mai simplă și folosește doar un singur arbore cu came aerian (SOHC - Single Over-Head Camshaft) care gestionează atât deschiderea supapelor de admisie, cât și a supapelor de admisie.
În unele aplicații (cum ar fi V8-urile americane montate pe Chevrolet Corvette sau Dodge Charger), motorul este căzut (altfel cunoscut sub numele de motor lateral sau central al arborelui cu came). Pentru aceste aplicații, arborele cu came unic este adăpostit în centrul V format de cilindri (în cazul unui motor V). Camele vor acționa tija balansierului înainte ca acesta să inverseze mișcarea pentru a deschide supapele.
Motoarele defecte sunt în general considerate mecanici rudimentare. De obicei, lanțul de distribuție sau cureaua sunt semnificativ mai scurte în comparație cu cele ale arborilor cu came de sus. Pe de altă parte, în special pentru motoarele V (V6, V8, ...), posibilitatea adăpostirii arborelui cu came în centrul V permite construirea unui motor mult mai compact.
Dezavantajul este că motoarele care se prăbușesc sunt adesea limitate la turația maximă a motorului, iar tehnologiile potrivite pentru sistemele cu came duble sunt destul de complexe de aplicat la motoarele care se prăbușesc.
Motoarele arborelui cu came laterale au, în general, rotații maxime reduse din cauza distanței dintre arborele cu came și supape, ceea ce poate face sincronizarea supapelor inexactă la turații mari ale motorului. Pe de altă parte, brațele oscilante limitează unghiul de înclinare a supapelor, spre deosebire de motoarele cu arbore cu came aeriene: aceasta împiedică de obicei motoarele basculante să atingă rapoarte de compresie ridicate.
Cu toate acestea, prin dorința de a oferi motoare cu cilindree mare (care garantează o abundență de cuplu la turație mică, fără a fi necesar să recurgă la supraalimentare) în compartimente relativ mici ale motorului, unii producători au perseverat în dezvoltarea acestui tip de motor. pentru a lucra cu cele mai avansate tehnologii.
În cazul motoarelor dezvoltate de General Motors, acestea beneficiază de injecție directă, sincronizare variabilă a supapelor și dezactivare parțială a cilindrului. În teorie, deoarece există un singur arbore cu came, nu este posibil să se varieze temporizarea supapelor de admisie independent de cea a supapelor de evacuare.
Din nou, unii producători de motoare au ocolit această problemă cu un arbore cu came format efectiv din 2 arbori concentrici: unul atașat la camele supapelor de admisie, celălalt atașat la supapele de evacuare. Prin urmare, este posibil să variați în mod independent timpul de valvă de admisie și de evacuare. Această tehnologie a fost utilizată pe Chrysler Viper V10 în special din 2008. Doar supapele de evacuare beneficiază de temporizare variabilă a supapelor în acest caz. Potențial, supapele de admisie ar putea avea, de asemenea, propriul lor moment.
În cele din urmă, în ciuda limitărilor unghiului supapelor, General Motors a reușit să dezvolte motoare cu mai multe supape (4 pe cilindru), ca turbodieselul Duramax V8.
Acționarea supapei
Profilul camului determină direct înălțimea ridicării supapei, precum și durata (unghiul) deschiderii supapei. Camele pot acționa în 3 moduri diferite asupra supapelor:
- Rockerii
- Atac direct
- Șervețele cu role