इंजन का गैस वितरण तंत्र, डिजाइन और संचालन का सिद्धांत

गैस वितरण तंत्र (जीआरएम) भागों और असेंबलियों का एक सेट है जो एक निश्चित समय पर इंजन के सेवन और निकास वाल्व को खोलता और बंद करता है। गैस वितरण तंत्र का मुख्य कार्य दहन कक्ष में वायु-ईंधन या ईंधन (इंजन के प्रकार के आधार पर) की समय पर आपूर्ति और निकास गैसों की रिहाई है। इस समस्या को हल करने के लिए, तंत्र का एक पूरा परिसर सुचारू रूप से काम करता है, जिनमें से कुछ इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित होते हैं।

समय कैसा है

आधुनिक इंजनों में, गैस वितरण तंत्र इंजन सिलेंडर हेड में स्थित होता है। इसमें निम्नलिखित मुख्य तत्व होते हैं:

• कैंषफ़्ट. यह जटिल डिजाइन का उत्पाद है, जो टिकाऊ स्टील या उच्च परिशुद्धता के साथ कच्चा लोहा से बना है। समय के डिजाइन के आधार पर, कैंषफ़्ट को सिलेंडर हेड या क्रैंककेस में स्थापित किया जा सकता है (वर्तमान में इस व्यवस्था का उपयोग नहीं किया जाता है)। यह वाल्वों के क्रमिक उद्घाटन और समापन के लिए जिम्मेदार मुख्य भाग है।

शाफ्ट में असर जर्नल और कैम होते हैं जो वाल्व स्टेम या घुमाव को धक्का देते हैं। कैम के आकार में कड़ाई से परिभाषित ज्यामिति है, क्योंकि वाल्व के खुलने की अवधि और डिग्री इस पर निर्भर करती है। इसके अलावा, सिलेंडरों के वैकल्पिक संचालन को सुनिश्चित करने के लिए कैम को अलग-अलग दिशाओं में डिज़ाइन किया गया है।

• ड्राइव. क्रैंकशाफ्ट से टॉर्क को ड्राइव के माध्यम से कैंषफ़्ट तक पहुँचाया जाता है। ड्राइव डिजाइन समाधान के आधार पर भिन्न होता है। क्रैंकशाफ्ट गियर कैंषफ़्ट गियर के आधे आकार का होता है। इस प्रकार, क्रैंकशाफ्ट दोगुनी तेजी से घूमता है। ड्राइव के प्रकार के आधार पर, इसमें शामिल हैं:

1. चेन या बेल्ट;
2. शाफ्ट गियर;
3. टेंशनर (तनाव रोलर);
4. स्पंज और जूता।

• सेवन और निकास वाल्व. वे सिलेंडर के सिर पर स्थित होते हैं और एक छोर पर एक सपाट सिर के साथ छड़ें होती हैं, जिन्हें पॉपपेट कहा जाता है। इनलेट और आउटलेट वाल्व डिजाइन में भिन्न होते हैं। इनलेट एक टुकड़े में बनाया गया है। सिलेंडर को नए सिरे से भरने के लिए इसमें एक बड़ा प्लेटर भी है। आउटलेट आमतौर पर गर्मी प्रतिरोधी स्टील से बना होता है और इसमें बेहतर शीतलन के लिए एक खोखला तना होता है, क्योंकि यह ऑपरेशन के दौरान उच्च तापमान के संपर्क में होता है। गुहा के अंदर एक सोडियम भराव होता है जो आसानी से पिघल जाता है और प्लेट से कुछ गर्मी को रॉड तक निकाल देता है।

सिलेंडर हेड में छेद में एक सख्त फिट प्रदान करने के लिए वाल्व हेड्स को बेवल किया जाता है। इस स्थान को काठी कहा जाता है। स्वयं वाल्वों के अलावा, तंत्र में उनके उचित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त तत्व प्रदान किए जाते हैं:

1. स्प्रिंग्स। दबाने के बाद वाल्वों को उनकी मूल स्थिति में लौटा दें।
2. वाल्व स्टेम सील। ये विशेष मुहरें हैं जो तेल को वाल्व स्टेम के साथ दहन कक्ष में प्रवेश करने से रोकती हैं।
3. गाइड झाड़ी। सिलेंडर हेड हाउसिंग में स्थापित और सटीक वाल्व आंदोलन प्रदान करता है।
4. रस्क। उनकी मदद से, वाल्व स्टेम से एक वसंत जुड़ा हुआ है।

• पुशर. पुशर्स के माध्यम से, बल को कैंषफ़्ट कैम से रॉड तक प्रेषित किया जाता है। उच्च शक्ति वाले स्टील से बना है। वे विभिन्न प्रकार के होते हैं:

1. यांत्रिक - चश्मा;
2. बेलन;
3. हाइड्रोलिक कम्पेसाटर।

मैकेनिकल पुशर्स और कैंषफ़्ट लोब के बीच थर्मल गैप को मैन्युअल रूप से समायोजित किया जाता है। हाइड्रोलिक कम्पेसाटर या हाइड्रोलिक टैपेट स्वचालित रूप से आवश्यक निकासी बनाए रखते हैं और समायोजन की आवश्यकता नहीं होती है।

• घुमाव हाथ या लीवर. एक साधारण घुमाव एक दो-हाथ का लीवर होता है जो रॉकिंग मूवमेंट करता है। अलग-अलग लेआउट में, रॉकर आर्म्स अलग तरह से काम कर सकते हैं।
• चर वाल्व समय प्रणाली. ये सिस्टम सभी इंजनों पर स्थापित नहीं हैं। डिवाइस और सीवीवीटी के संचालन के सिद्धांत के बारे में अधिक विवरण हमारी वेबसाइट पर एक अलग लेख में पाया जा सकता है।

समय का विवरण

गैस वितरण तंत्र के संचालन को इंजन संचालन चक्र से अलग से विचार करना मुश्किल है। इसका मुख्य कार्य एक निश्चित अवधि के लिए समय पर वाल्व खोलना और बंद करना है। इसलिए इंटेक स्ट्रोक पर इनटेक खुल जाता है और एग्जॉस्ट स्ट्रोक पर एग्जॉस्ट खुल जाता है। यही है, वास्तव में, तंत्र को गणना की गई गैस वितरण चरणों को लागू करना चाहिए।

तकनीकी रूप से यह इस प्रकार है:

1. क्रैंकशाफ्ट ड्राइव के माध्यम से टोक़ को कैंषफ़्ट तक पहुंचाता है।
2. कैंषफ़्ट कैम पुशर या रॉकर पर दबाता है।
3. वाल्व दहन कक्ष के अंदर चला जाता है, जिससे ताजा चार्ज या निकास गैस तक पहुंच की अनुमति मिलती है।
4. कैम के सक्रिय चरण से गुजरने के बाद, वसंत की कार्रवाई के तहत वाल्व अपने स्थान पर लौट आता है।

यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक पूर्ण चक्र के लिए, कैंषफ़्ट 2 चक्कर लगाता है, बारी-बारी से प्रत्येक सिलेंडर पर वाल्व खोलता है, जिस क्रम में वे काम करते हैं। उदाहरण के लिए, 1-3-4-2 ऑपरेशन योजना के साथ, पहले सिलेंडर पर सेवन वाल्व और चौथे पर निकास वाल्व एक साथ खुलेंगे। दूसरे और तीसरे वाल्व में बंद कर दिया जाएगा।

गैस वितरण तंत्र के प्रकार

इंजनों में अलग-अलग समय योजनाएं हो सकती हैं। निम्नलिखित वर्गीकरण पर विचार करें।

कैंषफ़्ट स्थिति से

कैंषफ़्ट स्थिति दो प्रकार की होती है:

• नीचे;
• ऊपर।

निचली स्थिति में, कैंषफ़्ट क्रैंकशाफ्ट के बगल में सिलेंडर ब्लॉक पर स्थित है। पुशर के माध्यम से कैम से प्रभाव विशेष छड़ों का उपयोग करके घुमाव वाले हथियारों को प्रेषित किया जाता है। ये लंबी छड़ें होती हैं जो नीचे की ओर पुशरोड्स को ऊपर की ओर घुमाव वाले हथियारों से जोड़ती हैं। निचला स्थान सबसे सफल नहीं माना जाता है, लेकिन इसके फायदे हैं। विशेष रूप से, कैंषफ़्ट और क्रैंकशाफ्ट के बीच एक अधिक विश्वसनीय कनेक्शन। आधुनिक इंजनों में, इस प्रकार के उपकरण का उपयोग नहीं किया जाता है।

शीर्ष स्थिति में, कैंषफ़्ट वाल्व के ठीक ऊपर, सिलेंडर सिर में होता है। इस स्थिति में, वाल्व को प्रभावित करने के लिए कई विकल्प लागू किए जा सकते हैं: रॉकर पुशर या लीवर का उपयोग करना। यह डिज़ाइन सरल, अधिक विश्वसनीय और अधिक कॉम्पैक्ट है। कैंषफ़्ट की ऊपरी स्थिति अधिक सामान्य हो गई है।

कैंषफ़्ट की संख्या से

इन-लाइन इंजन एक या दो कैमशाफ्ट से लैस हो सकते हैं। एकल कैंषफ़्ट वाले इंजनों को संक्षिप्त नाम द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है एसओएचसी(एकल ओवरहेड कैंषफ़्ट), और दो के साथ - DOHC(डबल उपरि कैंषफ़्ट)। एक शाफ्ट सेवन वाल्व खोलने के लिए जिम्मेदार है, और दूसरा निकास के लिए। वी-इंजन चार कैमशाफ्ट का उपयोग करते हैं, दो सिलेंडर के प्रत्येक बैंक के लिए।

वाल्वों की संख्या से

कैंषफ़्ट का आकार और कैम की संख्या प्रति सिलेंडर वाल्वों की संख्या पर निर्भर करेगी। दो, तीन, चार या पांच वाल्व हो सकते हैं।

दो वाल्वों के साथ सबसे सरल विकल्प: एक सेवन के लिए, दूसरा निकास के लिए। तीन-वाल्व इंजन में दो सेवन और एक निकास वाल्व होते हैं। चार वाल्व वाले संस्करण में: दो सेवन और दो निकास। पांच वाल्व: सेवन के लिए तीन और निकास के लिए दो। अधिक सेवन वाल्व, अधिक वायु-ईंधन मिश्रण दहन कक्ष में प्रवेश करता है। तदनुसार, इंजन की शक्ति और गतिशीलता में वृद्धि हुई है। पांच से अधिक बनाने के लिए दहन कक्ष के आकार और कैंषफ़्ट के आकार की अनुमति नहीं होगी। प्रति सिलेंडर सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला चार वाल्व।

ड्राइव के प्रकार से

कैंषफ़्ट ड्राइव तीन प्रकार के होते हैं:

1. गियर. यह ड्राइव विकल्प तभी संभव है जब कैंषफ़्ट सिलेंडर ब्लॉक की निचली स्थिति में हो। क्रैंकशाफ्ट और कैंषफ़्ट गियर द्वारा संचालित होते हैं। ऐसी इकाई का मुख्य लाभ विश्वसनीयता है। जब सिलेंडर हेड में कैंषफ़्ट शीर्ष स्थान पर होता है, तो चेन और बेल्ट ड्राइव दोनों का उपयोग किया जाता है।
2. जंजीर. इस ड्राइव को अधिक विश्वसनीय माना जाता है। लेकिन श्रृंखला के उपयोग के लिए विशेष परिस्थितियों की आवश्यकता होती है। कंपन को कम करने के लिए, डैम्पर्स स्थापित किए जाते हैं, और चेन तनाव को टेंशनर्स द्वारा नियंत्रित किया जाता है। शाफ्ट की संख्या के आधार पर कई श्रृंखलाओं का उपयोग किया जा सकता है।
   

   श्रृंखला संसाधन औसतन 150-200 हजार किलोमीटर के लिए पर्याप्त है।

   चेन ड्राइव की मुख्य समस्या टेंशनर्स, डैम्पर्स की खराबी या चेन में ही टूटना माना जाता है। अपर्याप्त तनाव के साथ, ऑपरेशन के दौरान श्रृंखला दांतों के बीच फिसल सकती है, जिससे वाल्व समय का उल्लंघन होता है।

   श्रृंखला तनाव को स्वचालित रूप से समायोजित करने में मदद करता है हाइड्रोलिक टेंशनर. ये पिस्टन हैं जो तथाकथित जूते पर दबाते हैं। जूता सीधे चेन से जुड़ा होता है। यह एक चाप में घुमावदार एक विशेष कोटिंग वाला एक टुकड़ा है। हाइड्रोलिक टेंशनर के अंदर तेल के लिए एक प्लंजर, एक स्प्रिंग और एक वर्किंग कैविटी होती है। तेल टेंशनर में प्रवेश करता है और सिलेंडर को सही स्तर तक धकेलता है। वाल्व तेल मार्ग को बंद कर देता है और पिस्टन हर समय सही श्रृंखला तनाव बनाए रखता है। टाइमिंग बेल्ट में हाइड्रोलिक कम्पेसाटर एक समान सिद्धांत पर काम करते हैं। चेन गाइड अवशिष्ट कंपनों को अवशोषित करता है जो जूते से भीग नहीं गए हैं। यह चेन ड्राइव के सही और सटीक संचालन की गारंटी देता है।

   सबसे बड़ी समस्या टूटे हुए सर्किट से आ सकती है।

   कैंषफ़्ट घूमना बंद कर देता है, लेकिन क्रैंकशाफ्ट पिस्टन को घुमाता और हिलाता रहता है। पिस्टन के बॉटम्स वाल्व डिस्क तक पहुंच जाते हैं, जिससे वे ख़राब हो जाते हैं। सबसे गंभीर मामलों में, सिलेंडर ब्लॉक भी क्षतिग्रस्त हो सकता है। ऐसा होने से रोकने के लिए, कभी-कभी डबल-पंक्ति श्रृंखलाओं का उपयोग किया जाता है। एक टूटता है तो दूसरा काम करता रहता है। चालक बिना किसी परिणाम के स्थिति को ठीक करने में सक्षम होगा।

3. बेल्टचेन ड्राइव के विपरीत, बेल्ट ड्राइव को स्नेहन की आवश्यकता नहीं होती है।
   

   बेल्ट का संसाधन भी सीमित है और औसतन 60-80 हजार किलोमीटर है।

   दांतेदार बेल्ट का उपयोग बेहतर पकड़ और विश्वसनीयता के लिए किया जाता है। यह एक अधिक सरल है। इंजन के चलने के साथ एक टूटी हुई बेल्ट के टूटे हुए चेन के समान परिणाम होंगे। बेल्ट ड्राइव के मुख्य लाभ संचालन और प्रतिस्थापन में आसानी, कम लागत और शांत संचालन हैं।

इंजन का संचालन, इसकी गतिशीलता और शक्ति पूरे गैस वितरण तंत्र के सही कामकाज पर निर्भर करती है। सिलिंडरों की संख्या और आयतन जितनी अधिक होगी, सिंक्रोनाइज़ेशन डिवाइस उतना ही जटिल होगा। समय पर खराबी को नोटिस करने के लिए प्रत्येक चालक के लिए तंत्र की संरचना को समझना महत्वपूर्ण है।