Десмодромный привод клапанов что это

МОЙ МОТОЦИКЛ

Всем, кто имеет дело с техникой, знакомо понятие клапана как конечного инструмента системы газораспределения. Также известен факт, что меньше двух клапанов (один впускной и один выпускной) на цилиндр в 4-тактном поршневом двигателе быть не может. Зато может быть три, четыре и более. Увеличение количества клапанов и применение хитроумных систем изменения фаз газораспределения – все это способы эффективного использования рабочего объема двигателя. А именно: повышение его мощности.
Бесконечно повышать мощность 4-тактного поршневого двигателя, поднимая его максимальные обороты и степень сжатия в цилиндрах, не получится. Чисто физический предел – цикл Карно, описывающий работу всех поршневых тепловых машин и химические свойства органического топлива, на котором они работают. Гораздо раньше описанного выше физического предела наступают другие ограничения: массогабаритные показатели деталей двигателя, тепловые нагрузки, ограниченные возможности кривошипно-шатунного механизма, инерция деталей газораспределительной системы.
Последнее явление имеет свойство проявляться на хорошо затюнингованном двигателе. В нем максимальные обороты коленчатого и распределительного валов достигают таких величин, когда возвращающие пружины не успевают закрывать клапаны. Возникает разброс фаз газораспределения: клапан не успевает описывать форму профиля кулачка на распределительном валу – по сути, отстает от его кривизны. У мотористов есть специальный термин на этот счет – «подвисание клапанов». В таком режиме кроме потери мощности может возникнуть так называемая коллизия – встреча еще не закрытого клапана с поршнем, который уже подходит к ВМТ (верхней мертвой точке).
С этим можно пробовать бороться, повысив жесткость пружин и установив специальные тюнинговые. Однако дальнейшее увеличение жесткости клапанных пружин может привести к увеличению габаритов и массы распределительного вала.

Понятие Desmodromic походит от сочетания двух греческих слов: desmos (контроль, связь) и dromos (направление, путь). Это общий термин, применяемый к механизмам с постоянными приводами, которые контролируют работу других механизмов в обратных направлениях.
Десмодромный привод клапанов подразумевает полностью принудительно контролируемый привод. За счет энергии движения поршней и вращения коленвала происходит не только открывание клапанов, но и их закрывание. Особенностью этого способа привода является отсутствие пружин, что исключает эффект подвисания клапанов.
Идея десмодромного привода клапанов не есть чем-то сверхновым и революционным в моторостроении. И уж точно не изобретением инженеров Ducati. Первый патент на такого рода клапанный механизм был выдан 4 февраля 1898 года немцу Густаву Меесу (Gustav Mees). С тех пор практически каждый производитель – автомобилей, мотоциклов или авиадвигателей – приложился к теме изобретения десмодромного привода. Получено огромное количество патентов и реализована масса вариантов механизма, в основном на спортивных аппаратах. Но наибольшую известность десмопривод получил благодаря итальянским мотоконструкторам.
В 1956 году инженеры Ducati применили десмодромный привод на 125-кубовом 1-цилиндровом моторе, используемом в качестве силового агрегата модели Mark 450. Это был первый серийный мотоцикл, оснащенный таким механизмом газораспределения. Позднее, в 1972 году, концерн выпустил революционную модель 750 Imola со ставшим впоследствии фирменным L-образным (развал цилиндров равен или больше 90°) двигателем и десмодромным приводом пары клапанов в каждой головке.
Десмодромный привод клапанов, который реализовал концерн Ducati на аппарате 1972 года, достаточно простой и понятный, в отличие от реализованных в свое время приводов другими производителями. Пара коромысел контролирует каждый клапан, одно коромысло открывает, второе – закрывает. Оба коромысла описывают окружность профиля кулачков на распределительном валу.
На современных моделях концерна десмопривод ничем не отличается от подобного механизма легендарной Imola. Разве что большим количеством деталей, так как количество клапанов на цилиндр больше.

Десмодромный механизм Ducati предельно прост и прозрачен. Основной трудностью в его производстве являются сложные формы профилей кулачков. Они требуют скрупулезных расчетов и очень высокой культуры производства – высококвалифицированных специалистов и спецоборудования.
Механизм позволяет добиваться полного контроля над клапанами и фазами газораспределения, поднимая предел максимальных оборотов на значительные величины: красная зона тахометра спортивного болида начинается с 17000 об/мин. Однако на нем практически невозможно реализовать систему изменения фаз газораспределения с растягиванием времени открытого клапана.
Для спортивного двигателя очень важно радиальное расположение осей клапанов с максимально возможным поддержанием сферической формы камеры сгорания. С десмодромным приводом клапанов это также сложно реализовать.
Регулировки тепловых зазоров – еще одно слабое звено такой системы газораспределения. Инженерам Ducati есть над чем подумать: гидрокомпенсаторы, привычные для современных двигателей, здесь применить невозможно. Регулировка производится исключительно подбором специальных шайб на концах коромысел, контролирующих клапан. Это не так просто, как может показаться на первый взгляд. Регулировочные шайбы подбираются парами для каждой пары коромысел, причем, замер зазоров производится для верхних и нижних коромысел отдельно. Именно с нижними коромыслами больше всего возни. Но инженеры Дукати хорошо делают свою работу: регламент обслуживания (регулировки зазоров клапанов) современных высокотехнологичных вэшек фирмы достигает 24 000 км.
Как бы там ни было, но Десмоседичи, пилотируемый Кейси Стоунером, в 2007 году привез конюшне Ducati первое место в чемпионате MotoGP и кубке конструкторов. Подстегиваемые успехом итальянцев, заводские команды-участники гран-при ведут активный поиск замены обычным клапанным пружинам

Источник

Секрет десмодромного механизма двигателя Ducati

Десмодромное газораспределение является уникальной особенностью двигателей DUCATI. Особенность этой системы заключается в том, что при открытии и закрытии каждый клапан управляется двумя коромыслами и двумя кулачками. Поэтому в клапанах нет возвратной пружины, которая обычно присутствует в 4-тактных двигателях.

При форсировании двигателей одним из способов повышения мощности является увеличение частоты вращения коленчатого вала. Однако, при этом возникают проблемы с работой газораспределительного механизма. На высоких оборотах клапана попросту не успевают закрываться с помощью пружин.

На протяжении эволюции двигателей, работающих на бензине, многие пытались использовать систему управления клапанами Desmodromic, но в полной мере это удалось только одной компании – Ducati, благодаря Фабио Тальони, оригинальному создателю и гению системы клапанов Desmo.

Десмодромным называется вид газораспределительного механизма, обеспечивающий непосредственное управление не только открытием, но и закрытием клапанов, чем достигается точное соблюдение фаз газораспределения на всех оборотах коленчатого вала двигателя и исключается «зависание клапанов».

В 50-е годы прошлого века десмодромная схема газораспределения применялась также на гоночных автомобилях Mercedes-Benz, где хорошо себя зарекомендовала. Но в настоящее время десмодромный механизм используется только в двигателях внутреннего сгорания, устанавливаемых на гоночных мотоциклах Ducati, и является визитной карточкой фирмы.

Как и в двигателе с клапанной пружиной, выступ кулачка распределительного вала приводит в действие поворачиваемый рычаг коромысла, который нажимает на клапан и открывает его. Второй дополнительный кулачок на том же распределительном валу управляет L-образным рычагом закрытия, другой конец которого в форме вилки закрывает клапан, действуя на нижнюю сторону втулки, прикрепленной к штоку клапана.

Таким образом, Desmo устраняет проблемы, возникающие при использовании пружин клапанов, хотя отсутствие пружины и приводит к некоторым потерям на трение на низких и средних оборотах.

Но при всех преимуществах, десмодромная схема газораспределения имеет и ряд существенных недостатков, сдерживающих ее широкое применение. Прежде всего, такая конструкция более сложная и она дороже обычных систем, что обусловливается высокой точностью сопрягаемых деталей, требуется более квалифицированное техническое обслуживание из-за большого количества движущихся частей, склонных к износу. Кроме того, она более шумная и громоздкая.

Система Desmodromic не является идеальным техническим решением, но несмотря на это продолжает применяться.

Источник

Десмодромный механизм: как предотвратить зависание клапана на сверхвысоких оборотах?

Изучать строение обычных автомобилей, коих тысячами ездит по улицам наших городов, полезно, но порой бывает скучно. Поэтому, дорогие читатели, сегодня наш рассказ посвящён кое-чему экзотическому — мы узнаем о том, что такое десмодромный механизм.

ГРМ и его проблемы

Заинтригованы? Надеемся, что да. Итак, как Вы уже, наверное, знаете, одним из ключевых компонентов двигателя внутреннего сгорания является газораспределительный механизм (ГРМ).

На него возложена важнейшая функция: управлять открытием клапанов цилиндров и делать это в чётко обозначенные моменты, зависящие от движения поршня.

На первый взгляд всё просто – распределительный вал, связанный ременной или цепной передачей с коленвалом, вращается и, имея в своём распоряжении так называемые кулачки, воздействует ими через систему коромысел или толкателей на клапанный механизм.

Но тут начинаются сложности. Чтобы вернуть клапан в исходное положение (в закрытое), как правило, используются пружины, которые при высоких оборотах мотора просто не успевают его полностью закрыть в силу своей инерционности и паразитного резонанса.

Особенно это актуально для гоночных и спортивных автомобилей, где силовые агрегаты могут раскручиваться до 9000 и более оборотов.

Что же делать?

Ответ на этот вопрос был найден ещё в 50-х годах ХХ столетия. «Если пружины мешают, то давайте от них откажемся» — подумали конструкторы. В результате этой идеи повилась десмодромная система, которая в международной технической терминологии известна как Desmodromic.

Десмодромный механизм. Удел избранных

Суть десмодромного механизма заключается в следующем: распределительный вал отвечает не только за открытие клапанов, но и за их закрытие.

Реализовано это при помощи системы нескольких коромысел, управляющих одним клапаном, и кулачков распредвала более сложной формы. Иногда в данной схеме ГРМ возможно применение нескольких валов, каждый из которых отвечает только за открытие или закрытие.

Казалось бы, все проблемы решены и можно массово внедрять десмодромную систему газораспределительного механизма. Но не тут-то было! У этой конфигурации всплыли и заметные недостатки, которые не позволили ей попасть под капоты автомобилей повсеместно. В частности проблем несколько:

Таким образом, столь интересное изобретение моторостроителей осталось уделом лишь избранных моделей авто и мотоциклов – в основном гоночных типов, где ценится чёткость работы двигателя на высоких оборотах. На сегодняшний день десмодромную схему использует только компания Ducati, компонуя ею мотоциклетные моторы.

Фото. Мотоциклетный мотор Ducati с десмодромным приводом, где два верхних распредвала и четыре клапана на цилиндр.

Уважаемые читатели и подписчики, хочется верить, что наша статья об экзотическом типе газораспределительного механизма была полезна и интересна. Следите за публикациями блога и не забывайте подписываться, чтобы не пропустить появление свежих материалов.

Советую прочитать статью о инновационном двигателе без распредвала.

Источник

Что такое десмодромный привод клапанов на мотоциклах итальянской марки Ducati. И зачем его регулировать?

Десмодромный привод клапанов — это схема газораспределения, при которой закрытие клапанов осуществляется принудительно, с помощью рокеров (рычажков) и распределительного вала. Широко используется в силовых агрегатах мотоциклов компании Ducati.

Десмодромный механизм имеет общепринятое международное название Desmodromic.

В 50-е годы прошлого века десмодромная схема газораспределения применялась на гоночных автомобилях Mercedes-Benz (команда Серебрянные стрелы Мерседес «Silberpheile» на тысячемильной гонке «Mille Miglia»). В настоящее время десмодромный механизм используется в двигателях внутреннего сгорания, устанавливаемых не только на гоночных мотоциклах Ducati, но и на серийных, гражданских версиях (спортбайки, стритбайки, спорттуреры, роадстеры и тд) и является визитной карточкой фирмы.

Применение десмодромного механизма позволяет предотвратить, т.н. «зависание клапанов» (неполное закрытие клапана до достижения поршнем верхней мертвой точки), возникающее вследствие высокой частоты вращения коленчатого вала двигателя, инерции клапана и резонанса пружины. Зависание клапанов может привести к серьезным проблемам:
1)столкновение поршня с клапаном, и как следствие их разрушение;
2)перегрев клапанов, и как следствие их коробление и разрушение;
3)преждевременное воспламенение топливно-воздушной смеси, и как следствие уменьшение давления газов, снижение мощности двигателя, увеличение вредных выбросов.

Десмодромная схема газораспределения очень сложна в серийном производстве, кроме компании Дукати ни одна другая авто- или мото-компания мира так и не смогла освоить серийное производство этой технологии
Причины: высокая стоимость конструкции, обусловленная высокими требованиями к точности сопряженных деталей; высокие требования к качеству изготовления деталей и материалов.

Источник

Десмодромный механизм газораспределительной системы ДВС: устройство, работа, недостатки

Десмодромный механизм представляет собой особый тип газораспределительного устройства, которое предназначено для управления работой всех клапанов впуска и выпуска газов в ДВС.

В переводе с греческого языка десмодромный механизм означает контролируемое (управляемое) движение.

Впервые десмодромный механизм был внедрен на автомобилях компании Мерседес Бенц (новые автомобили этой марки можно приобрести в компании Панавто: https://sales.mercedes-panavto.ru/), а также в отдельных моделях автомобилей Barchetta компании Fiat в середине 20 века. Сегодня данный тип газораспределительного механизма (ГРМ) устанавливается на мотоциклах гоночного типа компании Ducati.

Механизм десмодромного типа во всем мире известен как Desmodromiс.

Конструкция десмодромного механизма

Десмодромный механизм запускается при помощи специального привода, состоящего из следующих частей:

Основной целью применения десмодромного механизма газораспределительной системы является обеспечение форсировки ДВС по количеству оборотов. Это достигается за счет использования точно выверенных, специальных профилей кулачков при ускоренной работе клапанов.

Контролируя работу клапанов в десмодромном механизме, можно достигнуть равновесия между значением проходного клапанного сечения и скоростью движения поршня. Это равновесие обеспечивает эффективное наполнение цилиндра топливовоздушной смесью (ТВС).

ДВС, в которых применяется механизм десмодромного типа, работают на оборотах, которые зачастую недоступны в клапанных механизмах, оснащенных пружинами. Как правило, в подобных механизмах скорости работы клапанных пружин не хватает для отвода клапанов от столкновения с поршнем до момента попадания его в конечную точку.

Десмодромный механизм предназначен для предотвращения неполного закрытия клапана.

Как правило, это явление возникает вследствие частого вращения коленчатого вала, инерционности самих клапанов и резонанса клапанных пружин. Подобное зависание способно привести к серьезным поломкам:

В случае возникновения подобных проблем для их устранения можно применять не только механизм десмодромного типа, но и другие механизмы:

Недостатки системы ГРМ Desmodromic

Несмотря на свою актуальность и полезность, подобная система имеет ряд недостатков, которые делают этот механизм столь редко используемым:

Сложность в регулировке тепловых зазоров. Регулировка в механизме подобного типа осуществляется при помощи специальных шайб, расположенных на коромыслах. Для каждой пары коромысел (верхних и нижних) подбирается отдельная пара регулировочных шайб, что создает определенные сложности в процессе сборки и обслуживания механизма.

Источник