Mecanismul de Distribuție

Mecanismul de distribuţie este un subsistem al motorului cu ardere internă care asigură realizarea schimbului de gaze dintre cilindrul motor şi mediul exterior, respectiv umplerea cilindrului cu încărcătură proaspătă şi evacuarea produselor de ardere. Această funcţie este realizată prin deschiderea şi închiderea periodică a orificiilor de admisie şi evacuare.

Mecanismele de distribuţie pot fi clasificate din punct de vedere al modului de realizare a schimbului de gaze în mecanisme de distribuţie cu supape, folosite la toate motoarele în 4 timpi realizate în prezent, şi mecanisme de distribuţie cu lumini (sau ferestre), folosite la unele mecanisme de distribuţie la motoarele în doi timpi. La motoarele cu mecanism de distribuţie cu supape transmiterea mişcării la supape se face de la un arbore special numit arbore cu came. Arborele cu came al mecanismului de distribuţie poate fi dispus în blocul motor sau în chiulasă.

Dispunerea în blocul motor oferă avantajul antrenării directe de la arborele cotit printr-o pereche de roţi dinţate această variantă asigurând o legătură rigidă şi fiabilă între arborele cu came şi arborele cotit dar zgomotul în timpul funcţionării este relativ mare. În cazul în care arborele cu came este prea depărtat de arborele cotit se foloseşte pentru transmisie un lanţ sau o curea dinţată. Acest tip de dispunere se foloseşte acum în special la motoarele mari, destinate echipării autocamioanelor, şi la modelele vechi de motoare pentru autoturisme.

Dispunerea arborelui cu came în chiulasă oferă avantajul reducerii numărului de componente al mecanismului de distribuţie (nu mai sunt necesare tijele împingătoare), are un zgomot mult mai redus în timpul funcţionării şi asigură o antrenare elastică a mecanismului de distribuţie, în cazul folosirii curelelor dinţate elastice. Un dezavantaj al acestui tip de angrenare este necesitatea schimbării după perioade riguroase de timp a curelei de distribuţie.

De regulă antenarea arborelui cu came se face de la partea opusă a volantului deoarece aceasta permite montarea unei roţi dinţate conducătoare mai mici. La unele motoare în doi timpi cu roţi dinţate conducătoare de dimensiuni mari se poate folosi antrenarea din partea volantei care prezintă avantajul că fazele de distribuţie nu sunt influenţate de oscilaţiile torsionale, acestea fiind absorbite de către volant.

Pentru îmbunătăţirea coeficientlui de umplere al cilindrului se pot folosi mai multe supape pe cilindru. La aceste construcţii însă se pun probleme la antrenarea arborilor cu came în cazul acţionării directe. O metodă foarte simplă de a asigura antrenarea unei perechi de arbori cu came este prezentată de firma TOYOTA care propune antrenarea celui de-al doilea arbore cu came folosind mişcarea primului arbore de la care, prin antrenare folosind o pereche de roţi dinţate, mişcarea ajunge la cel de-al doilea arbore cu came.

Îmbunătăţirea coeficientului de umplere folosind mai multe supape pe cilindru.

Soluţie compactă de antrenare a doi arbori cu came dispuşi în cap.

Realizarea unei bune evacuări a gazelor arse şi a unei umpleri cât mai bune a cilindrului cu gaze proaspete, respectiv obţinerea unei diagrame de pompaj cât mai favorabile, sunt direct dependente de fazele de distribuţie.

Astfel deschiderea supapei de evacuare trebuie să se facă cu un avans optim pentru a se consuma un lucru mecanic minim la evacuarea gazelor arse şi a se pierde cât mai puţin lucru mecanic de destindere a gazelor.

Închiderea supapei de evacuare trebuie să se realizeze cu o întârziere optimă pentru a se fructifica la maxim efectul inerţiei coloanei de gaze până ce acesta este anulat de depresiunea formată în cilindru.

Deschiderea supapei de admisie necesită un avans optim la care se asigură trecerea unei cantităţi cât mai mici de gaze arse din cilindru în conducta de admisie, pierderi gazodinamice cât mai mici la trecerea gazelor proaspete pe sub supapa de admisie şi în final o umplere cât mai completă a cilindrului cu gaze.

Închiderea supapei de admisie trebuie realizată cu o astfel de întârziere încât să se utilizeze la maxim, în folosul umplerii, efectul inerţional al coloanei de gaze proaspete.

Aceste considerente duc la valori optime experimentale ale unghiurilor de deschidere şi închidere a supapelor pentru fiecare regim de funcţionare (turaţie, sarcină). Valorile medii ale acestor unghiuri, pentru motoare în 4 timpi, sunt date în tabelul 1.1 iar pentru motoarele în 2 timpi în tabelul 1.2.

Tabelul 1.1.

Admisie Evacuare

Tipul Motorului Avans la

deschidere faţă de PMI grade RAC Întârzierea la

închidere faţă de PME grade RAC Avans la

deschidere faţă de PME grade RAC Întârzierea la

închidere faţă de PMI grade RAC

M.A.S. 10…14 20…45 30…50 10…35

M.A.C. 10…30 45…70 45…70 10…30

Motoare cu gaze 30…35 40…50 40…45 25…35

Tabelul 1.2.

Tipul Motorului Organul de distribuţie Deschiderea înainte de PME grade RAC Închiderea după PME grade RAC

Evacuare prin lumini 50…65 50…65

M.A.C. Evacuare prin supape 80…90 55…65

Admisie prin lumini 30…50 30…50

Evacuare prin lumini 65 65

M.A.S. Admisie prin lumini 50 50

Admisie în carter 70 faţă de PMI 70 faţă de PMI