0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатель выполненный по схеме двигателя джонсона

Двигатель Renault K7M

Французские моторостроители создали очередной востребованный двигатель в моторном семействе К-серии. Силовой агрегат стал базовой платформой в разработке других серий моторов в семействе К.

Описание

В 1995 году на автомобильном салоне в Мадриде впервые произошла презентация нового двигателя K7M. Его сборка до 2004 года осуществлялась в Испании на заводе в г. Вальядолид. Затем производство было налажено в Румынии. С 2009 года выпуск силового агрегата освоил российский АвтоВАЗ.

Двигатель представляет собой бензиновый рядный четырехцилиндровый атмосферник объемом 1,6 литра мощностью 82-90 л.с при крутящем моменте 124-137 Нм.

Изначально мотор предназначался для установки на бюджетные модели авто. Им оснащались автомобили Dacia:

  • Dokker I (2012-н/вр.);
  • Lodgy I (2012-н/вр.);
  • Logan (2004-2013);
  • Sandero (2008-2012);
  • Stepway (2009-2012).
  • Clio II (1998-2000);
  • Megane I (1995-1999);
  • Scenic I (1996-2003);
  • Logan I, II (2005-н/вр.);
  • Sandero I, II (2009-н/вр.);
  • Stepway (2009-н.вр.);
  • Dokker I (2012-н/вр.).
  • Ларгус универсал (2012-2015);
  • Ларгус фургон (2012-2015).

Блок цилиндров отлит из высокопрочного чугуна. Не гильзованный. В нижней части выполнены пять опор для подшипников коленчатого вала.

ГБЦ изготовлена из алюминиевого сплава. Вверху расположен один распредавал и восемь клапанов.

Привод ГРМ ременный. Одновременно приводит во вращение помпу. Замена ремня привода ГРМ осуществляется через 60 тыс. км.

ГРМ восьмиклапанный, выполнен по схеме SOHC. Из-за отсутствия гидрокомпенсаторов регулировку теплового зазора клапанов нужно делать через 40-60 тыс. км пробега автомобиля.

Коленчатый вал стальной, на пяти опорных подшипниках.

Поршни стандартные, отлиты из алюминиевого сплава. Имеют три кольца, два из которых компрессионные, одно маслосъемное.

Система питания включает:

  • топливный насос;
  • дроссельный узел;
  • фильтр тонкой очистки;
  • регулятор давления топлива;
  • форсунки;
  • топливопровод.

Дополнительно частью системы питания считается воздухофильтр.

Система смазки комбинированная. Привод масляного насоса – цепь. Приводится во вращение от коленчатого вала. Объем масла в системе 3,35 литра. Замена осуществляется после 15 тыс. км пробега, но желательно эту цифру сократить до 7-8 тыс. км. Вместе с маслом заменяется масляный фильтр. Марка масла указана в руководстве по эксплуатации конкретного автомобиля.

Система зажигания микропроцессорная. В нее входят модуль зажигания, высоковольтные кабели и свечи зажигания. Процессом работы системы управляет ЭБУ.

Технические характеристики

ПроизводительRenault Group
Объем двигателя, см³1598
Мощность, л.с82-90 (75)*
Степень сжатия9,5 (9,0)*
Крутящий момент ,Нм124-137 (130)*
Блок цилиндровчугун
ГБЦалюминий 8v
Диаметр цилиндра, мм79,5
Ход поршня, мм80,5
Количество клапанов на цилиндр2 (SOHC)
Гидрокомпенсаторынет
Турбонаддувнет
Регулятор фаз газораспределениянет
Система питания топливоминжектор, многоточечный впрыск
Топливобензин АИ-95
Порядок работы цилиндров1-3-4-2
Экологические нормыEuro 3-5
Ресурс работы, тыс. км400
Расположениепоперечное

*в скобках значения для дефорсированной модификации двигателя

Что означают модификации

Двигатель имел множество модификаций, но основа была единой – K7M. Отличия составляли незначительные нюансы, например, крепление агрегата в разных моделях машин.

Наиболее значимыми являлись небольшое изменения мощности, экологических норм, степени сжатия и соединения с МКПП или АКПП. Доработки мотора не коснулись остальных технических характеристик и устройства механической части. Они остались как у базовой модели.

Надежность, слабые места, ремонтопригодность

Техническую характеристику существенно дополняют эксплуатационные показатели, характеризующие качество ДВС.

Надежность

Среди автолюбителей атмосферник K7M стал поистине легендарным. Все, как один, отмечают его высокую надежность, неприхотливость к ГСМ, простоту устройства, обслуживания и долговечность. Не каждый двигатель удостаивается такого набора положительных комплиментов. Форумчане при общении оставляют такие отзывы:

Полное согласие выражает Михаил Васильев «…Пробег 707тысяч. Поменял этим летом термостат». Олег Г. «…Сосед на логане таксует, в прошлом году миллион разменял и не жужжит, потихоньку второй наматывает».

Секрет неубиваемости заключается в простоте конструкции ДВС и регулярном его обслуживании с соблюдением всех рекомендаций производителя.

Слабые места

Наряду с высокой надежностью в двигателе просматриваются и слабые места. В первую очередь конструктивным недостатком является низкий ресурс ремня привода ГРМ. Но, по имеющейся информации, этот вопрос является довольно спорным. В практике есть случаи, когда ремень выхаживал более 120 тыс. км.

Кстати, в руководстве по эксплуатации Ларгуса с двигателем K7M указан именно такой срок замены – через 120 тыс. км пробега. Одновременно в Альмере с этим же мотором он снижен до 60 тыс. км.

Форумчанин Анатолий Каргаполов в своем комментарии об этом написал следующее: «… пробег 130000 т. км, замена масла через 15 тыс., свечи через 100тыс., ремень грм через 80 тыс. (мог бы еще ездить и ездить) клапана не трогал и с нуля только на 92 бензине».

Несмотря на это, все-таки безопаснее соблюдать рекомендации производителя. Последствия обрыва ремня ведут к серьезному ремонту мотора, т.к. происходит загиб клапанов.

Вместе с ремнем обязательно меняется ролик его натяжителя.

Вызывает определенные неудобства необходимость регулировки теплового зазора клапанов, поскольку гидрокомпенсаторов в двигателе нет.

На ранних версиях мотора (до 2012) года наблюдалось растрескивание изолятора катушки зажигания. Предпосылки к возникновению такой неисправности производителем устранены (сделаны доработки по корпусу катушки и месту ее крепления).

Не мало неприятностей доставляют различные подтекания масла и ОЖ. Они незначительны, устраняются протяжкой креплений или заменой элементов, например, сальника коленвала.

Иногда в двигателе возникает склонность к детонации. Это обусловлено низким качеством нашего бензина. Для устранения проблемы достаточно сменить АЗС или перейти на более высокую марку топлива (с АИ-92 на АИ-95).

Негативные последствия слабых мест двигателя можно значительно ослабить и даже исключить, если тщательно соблюдать все рекомендации производителя.

Ремонтопригодность

О высокой ремонтопригодности агрегата говорит не только его чугунный блок цилиндров. Простота конструкции позволяет успешно делать ремонт любой сложности даже в гаражных условиях. Наличие опыта, знания устройства мотора и наличие специального инструмента позволяют выполнять все операции самостоятельно.

Выгода от такого подхода к делу двойная. Во-первых, уверенность в качестве произведенных работ – известно, какие детали использовались при ремонте, соблюдение технологи и другие нюансы. Во-вторых, значительная экономия бюджета. По имеющейся информации, стоимость ремонта на СТО колеблется от 40 до 100 тыс. рублей.

Каждый владелец авто должен осознать, что для восстановления двигателя необходимо использовать только оригинальные узлы и детали. В противном случае будет заметно снижена надежность отремонтированного мотора.

Использование аналогов и запчастей с разборок не рекомендуется, хотя цена у них просто манящая. Но качество сомнительное. Особенно у бывших в употреблении деталей.

Наиболее оптимальный вариант решения вопросов, связанных с ремонтом двигателя – доверить выполнение работ профессионалам специализированных автосервисов.

Где находится номер двигателя

При необходимости найти место, где находится номер мотора, иногда встречаются затруднения. Устраняем этот пробел – номер располагается на блоке цилиндров под коллектором ближе к КПП.

Несмотря на то, что семейство силовых агрегатов Рено К7М считается морально устаревшим, двигатель до сих пор устанавливается на современные автомобили. Высокая надежность, долговечность и ремонтопригодность компенсируют скромные характеристики мотора.

Двигатель выполненный по схеме двигателя джонсона

Advanced Member

Коротко о шаговых двигателях для самодельщиков

Самодельщиков — энтузиастов ЧПУ все больше. Возможно это краткое изложение принципа работы и особенностей шаговых двигателей немного поможет в работе над ЧПУ станками.
Написано по разным источникам, рискну не забивать их списком тему.

Шаговые электродвигатели.

Определение :
Шаговый электродвигатель — электромеханическое устройство, выходной вал которого совершает дискретное угловое или линейное перемещение с фиксацией конечного положения.
В отличие от синхронных двигателей шаговые должны сохранять синхронизм как при вращении, так и при пуске, торможении или реверсе и, кроме того, допускать длительную фиксированную остановку ротора. При последней по обмоткам управления проходит постоянный ток.
Принцип действия :
Как и в любом синхронном двигателе, при прохождении по обмоткам статора токов, на роторе возникает синхронизирующий момент, стремящийся переместить его в положение максимального сцепления магнитных потоков возбужденных обмоток.

Особенности шаговых двигателей определяются частотным регулированием скорости.
В частности от него зависит характер движения ротора. Частота импульсов может быть изменена по произвольному закону. Напряжение питания так же может отличаться от прямоугольного. Оно может быть ступенчатым.

Различаются четыре режима:
1. Статический.
2. Квазистатический
3. Установившиеся режимы.
4. переходные режимы.

Статический :
Реализуется, когда по обмоткам протекает постоянный ток, создающий неподвижное поле.
Характеризуется статическим синхронизирующим моментом стремящимся возвратить ротор в первоначальное положение. ( Режим удержания ).

Квазистатический :
Режим отработки единичных шагов. Характерен тем что все переходные, обычно колебательные, процессы заканчиваются перед началом следующего шага. Частота шагов в этом режиме ограничена временем затухания колебаний. Повысить её можно введением дополнительных устройств.
Применяется там, где подобные колебания недопустимы.

Установившиеся режимы :
Работа при постоянной частоте управляющих импульсов. При частоте импульсов меньшей, чем частота свободных колебаний (F1), шаги сопровождаются этими колебаниями.
При частоте управляющих импульсов, равной (F1) или меньшей в целое число раз, возникает электромеханический резонанс. При слабом демпфировании он может привести к потере синхронизма и нарушению периодичности движения.
При частоте выше (F1) движение сопровождается вынужденными колебаниями с частотой управляющих импульсов.

Вывод :
Достаточное демпфирование не будет лишним в устройстве.

Переходные режимы :
Сопровождают практически все действия двигателя, порождая нежелательные эффекты.
Например: скорость движения при совершении шага далеко не постоянна. Конструкция имеет инерцию. Напряжение же управления нарастает скачкообразно от нуля до рабочего.
В результате ротор, в пошаговом режиме, в первый момент отстает от поля. За тем, ускоряясь, достигает его скорости и обгоняет его, поскольку оно зафиксировалось в новом положении. Возникший синхронизирующий момент тормозит его и разгоняет в обратном направлении. Процесс повторяется по затухающей.

Волнующая тема для любителей быстрой обработки.
Частота управляющих импульсов, при которой еще возможен пуск ротора из неподвижного положения без выпадения из синхронизма. То есть — без потери шагов.
Это частота приемистости .
Растет она с увеличением синхронизирующего момента, уменьшением углового шага, величины нагрузки и момента инерции нагрузки.
От нее пляшем:

Торможение. Осуществляется скачкообразным снижением частоты управления до нуля.
Предельная частота управляющих импульсов, при которых ротор затормозится без потери синхронизма, то есть, без выбега, как правило, выше частоты приемистости.
При торможении без выбега в неустановившемся режиме, мгновенная скорость может быть в 1,5 — 2 раза выше средней скорости. Тогда предельная частота управления может быть ниже частоты приемистости.
Реверс достигается изменением направления вращения поля статора. Предельная частота
управления при этом, всегда меньше частоты приемистости. Достигнуть ее значения возможно только при большой величине нагрузки и внутреннего демпфирования.
Та же картина при работе короткими импульсами с произвольными паузами.

Характеристики и параметры :
Рабочие характеристики шагового двигателя зависят как от их собственных параметров, характера нагрузки, так и от особенностей коммутации. В частности от формы напряжения управления, фронтов тока управления, определяющих коммутационные перенапряжения.
1. Статические характеристики.
2. Предельные динамические и динамические.
3. Устойчивости в резонансных областях.

Зависимости статического синхронизующего момента от угла поворота ротора, величины тока в обмотках при разных сочетаниях включения. Величину угловой погрешности при работе в квазистатическом режиме. На холостом ходу или под нагрузкой.

Зависимости частоты приемистости, предельной частоты управления при торможении или реверсе от величины момента сопротивления нагрузки и ее момента инерции, определенные для заданных условий коммутации, составляют семейство предельных характеристик. Соответственно — пуска, торможения или реверса.

Предельная механическая характеристика определяет зависимость частоты управления от величины момента сопротивления нагрузки, при плавном увеличении которой ротор выпадает из синхронизма.

Самая частая ошибка в том, что мы делаем не так как надо, а так как умеем.

Гремучая змея — очень милое и дружелюбное существо. Надо только знать, как с ней обращаться.

Вопрос не может быть глупым, ибо есть свидетельство работы ума. Что глупости не свойственно.

Основные компоновочные схемы поршневых двигателей внутреннего сгорания

Одним из основных признаков, по которому классифицируют двигатели внутреннего сгорания (ДВС), является их компоновочная схема. Она определяет расположение мотора в подкапотном пространстве, его габаритные размеры и ориентацию осей ведущих элементов (цилиндров и поршней). Выбор общей компоновки агрегата зависит от характеристик, которые он должен обеспечить в процессе эксплуатации. На сегодняшний день используются пять базовых схем двигателей: рядные, V-образные, W-образные, оппозитные и VR-моторы. Каждая из схем имеет свои достоинства, недостатки и сферу применения.

  1. Особенности конструкции рядного двигателя
  2. Что представляет собой V-образный двигатель?
  3. В чем отличия оппозитного двигателя?
  4. Как работает W-образный двигатель?
  5. Устройство и достоинства VR-двигателя

Особенности конструкции рядного двигателя

Наиболее распространенным типом ДВС являются рядные конструкции. Они предполагают расположение цилиндров с поршнями в один ряд, что обеспечивает их воздействие на общий коленчатый вал. Основной сферой применения этого типа двигателей являются легковые автомобили, а также сельскохозяйственная и грузовая техника. В качестве топлива может использоваться как бензин, так и дизель. Количество цилиндров в таком моторе может достигать и двенадцати, но обычно это максимум шесть.

Рядный двигатель в разрезе

Преимуществами применения рядных компоновочных схем можно назвать следующие характеристики:

  • простота конструкции;
  • равномерный износ деталей;
  • низкая стоимость;
  • легкость в обслуживании;
  • уравновешенность.

Недостатками рядных агрегатов являются:

  • большие габаритные размеры, особенно для конструкций с большим числом цилиндров;
  • большой вес двигателя;
  • коленчатый вал может испытывать большие нагрузки из-за повышенной длины.

Что представляет собой V-образный двигатель?

С увеличением числа цилиндров в двигателе рядные конструкции стали менее удобными, а потому им на смену пришла V-образная компоновочная схема. Она предполагает установку цилиндров с поршнями попарно, друг напротив друга и под углом. Последний получил наименование угол развала и может варьироваться от 10° до 120° между осями. Количество цилиндров в таких агрегатах от шести до двенадцати, но это всегда четное число. Многие автопроизводители благодаря V-образной компоновочной схеме получили возможность экспериментировать с количеством цилиндров, увеличивая их число до двадцати четырех, но в серийном производстве таких автомобилей пока нет.

В зависимости от величины угла развала достигаются определенные характеристики двигателя. Так, например небольшой угол позволяет объединить в моторе достоинства и рядных, и V-образных моторов.

V-образный двигатель

Среди плюсов V-образных моторов можно отметить:

  • компактность конструкции;
  • более длительный срок эксплуатации двигателя;
  • эффективная и динамичная работа на различных оборотах.

В числе недостатков:

  • конструкция такого агрегата более сложна, поскольку имеет две головки блока цилиндров;
  • высокая стоимость изготовления;
  • большие вибрации при работе;
  • сложности с балансировкой.

В чем отличия оппозитного двигателя?

Фактически оппозитный двигатель является частным случаем V-образного. Его принцип работы основан на том, что угол развала цилиндров в таком моторе составляет 180°. Иными словами, пары цилиндров с поршнями лежат в горизонтальной плоскости. Поскольку поршни при работе такого двигателя движутся навстречу друг другу, они получили название «боксеры». Количество цилиндров в оппозитных моторах может быть от двух до двенадцати, при этом наибольшую популярность приобрели схемы с четырьмя и шестью цилиндрами.

Оппозитный двигатель в разрезе

Преимуществами такой компоновки являются следующие характеристики:

  • большая устойчивость автомобиля, достигаемая благодаря смещению центра тяжести;
  • более длительный срок эксплуатации за счет увеличения жесткости цилиндров;
  • максимальная безопасность – при столкновении такой двигатель уходит вниз, а не в салон;
  • пониженный уровень вибрации и шума при работе мотора;
  • снижение веса основных узлов.

Недостатками системы являются:

  • большие затраты на обслуживание и ремонт;
  • высокая стоимость изготовления двигателя;
  • повышенный расход смазочных материалов.

Как работает W-образный двигатель?

Принципиальным отличием W-образного двигателя является расположение цилиндров с поршнями в три или четыре ряда, при этом они воздействуют на общий коленчатый вал. Угол развала составляет менее 90°. Некоторые модели W-образных двигателей предусматривают расположение цилиндров в шахматном порядке, и каждая секция имеет свою ГБЦ. Применяются такие компоновочные схемы не только в автомобильных моторах, но и в авиации.

Также как и V-образный двигатель, такой мотор может иметь до двенадцати цилиндров. Однако основным его преимуществом является еще более компактная конструкция. Главным недостатком W-образной схемы можно назвать необходимость изготовления коленчатого вала сложной формы, а также использование многоуровневой системы охлаждения, что существенно повышает стоимость производства мотора.

Устройство и достоинства VR-двигателя

Рядно-смещенная компоновка, или VR-двигатель, представляет собой комбинацию рядного и V-образного моторов. Угол развала в таком двигателе очень мал – 15°, а цилиндры с поршнями расположены в шахматном порядке. В отличие от классического V-образного двигателя, такая схема обеспечила максимальную компактность, которая позволила использовать общую головку блока цилиндров для обоих рядов.

Несмотря на такое преимущество, как компактность, основным недостатком этой конструкции стала высокая вибрационная нагрузка. Данный тип двигателя сегодня почти не применяется.

В последние годы компоновочные схемы поршневых двигателей практически не изменяются. Это обусловлено отсутствием необходимости увеличения числа цилиндров, поскольку рост мощности для большинства современных автомобилей обеспечивается, например, за счет турбонаддува. Однако повышение компактности и уменьшение массы по-прежнему остаются главной задачей при разработке новых конструкций и схем.

Что такое двигатель DOHC

Мощность двигателя – это прямая производная от его оборотов и коэффициента наполнения цилиндров. Способ увеличения мощности мотора – заставить его раскручиваться до более высоких оборотов и обеспечить ему при этом достаточное «дыхание» (второй – это принудительное наполнение цилиндров с помощью компрессоров и турбонагнетателей).

Чтобы увеличить обороты мотора, надо максимально снизить массу возвратно-поступательно движущихся деталей газораспределительного механизма. Это связано с уменьшением нагрузок и обеспечивает отсутствие подвисания клапанов, когда упругости клапанных пружин уже не хватает, чтобы закрывать клапан с той же скоростью, что задана профилем кулачка распредвала. Подвисание клапанов нарушает заданную диаграмму фаз газораспределения и приводит к соударению тарелок клапанов и поршня (как говорится – «поршень догоняет клапана»), когда со временем клапанные пружины проседают и теряют упругость. Поэтому от нижневальных двигателей, где распредвал, который размещён в картере, приводил в движение клапана через длинные штанги и коромысла, перешли к верхневальным. У них распредвал работает через короткие рокеры или толкатели непосредственно по клапанам, и момент инерции в ГРМ гораздо ниже.

Что такое двигатель DOHC и как он работает

Однако одной физической возможности развивать высокие обороты мало. Чем выше обороты, тем большее влияние на наполнение цилиндров оказывает сопротивление впускного тракта, от воздухозаборников до зазоров между открытыми клапанами и их седлами. Поэтому кривая мощности двигателя внутреннего сгорания, поднимаясь до определенной точки, с дальнейшим ростом оборотов снижается: после этой точки потери из-за сопротивления впускного тракта становятся слишком большими.

Но, если с впускным трактом поработать несложно – увеличить диаметр дросселя, каналов в головке блока цилиндров, снизить сопротивление воздушного фильтра, то у клапанного механизма есть строгое конструктивное ограничение. Диаметры тарелок впускного и выпускного клапанов чисто физически не могут быть в сумме больше, чем диаметр цилиндра. Поэтому еще на заре двигателестроения появились тогда еще примитивные многоклапанные схемы: чем больше клапанов в цилиндре, тем больше их суммарная пропускная способность, хотя диаметр отдельного клапана меньше. К тому же и клапана становятся легче, что опять-таки дает плюс к способности мотора раскручиваться до высоких оборотов.

Обычный, одновальный газораспределительный механизм

Ранние многоклапанные схемы использовали еще нижние распредвалы – вместо одиночного коромысла, приводящего в действие «свой» клапан, использовалось вильчатое на два клапана сразу. На мотоциклах эта конструкция из-за ее компактности сохраняла актуальность достаточно долго, и даже сейчас встречается.

Однако наиболее совершенной оказалась конструкция с двумя распределительными валами и четырьмя клапанами на цилиндр, обеспечивающая минимальные моменты инерции в газораспределительном механизме, легко компонующаяся и эффективная с точки зрения соотношения проходных сечений впуска и выпуска. Газораспределительный механизм DOHC на многоклапанной головке (расшифровка DOHC – Double OverHead Camshaft, два верхних распредвала) стал де-факто стандартом в современном двигателестроении.

Стоит сразу отметить, что сам по себе двигатель DOHC не обязательно подразумевает «16 клапанов» (термин из-за популярности 4-цилиндровых моторов крепко въелся в язык, хотя о многоклапанных моторах логично говорить по числу клапанов на один цилиндр: например, у 16-клапанного V8 их два). Существовали и исключения из этих правил – двухвальные «фиатовские» и «фордовские» моторы с двумя валами, но и двумя клапанами на цилиндр:

Или японские моторы с многоклапанной головкой, но одним распредвалом:

Однако эти моторы считаются инженерной экзотикой, и традиционно под двигателями DOHC подразумеваются двухвальные многоклапанные.

Достоинства и недостатки

Развивать высокие обороты без риска подвисания клапанов, не теряя при этом эффективного наполнения, — главное достоинство такой компоновки. Двигатель DOHC 16V можно увидеть и на городской малолитражке, и на топовом спортбайке: потенциал у таких моторов велик. Еще в 1999 году двигатель DOHC 2.0, установленный на серийную Honda S2000, продемонстрировал мощность в 250 л.с. без турбонаддува – исключительно за счет высоких оборотов и двойного изменяемого газораспределения.

Управление газораспределением – это второй плюс двухвальной компоновки. На характеристики мотора оказывает огромное значение ширина фаз впуска и выпуска и фаза перекрытия, когда выпускной клапан в конце такта выпуска еще не закрыт, а впускной клапан уже открывается. На высоких оборотах широкое перекрытие улучшает наполнение цилиндров: инерция выхлопных газов как бы засасывает воздух в цилиндр во время перекрытия. Но зато на низких оно, наоборот, вредно: наполнение падает, часть выхлопных газов подсасывается обратно в цилиндр в начале впуска. Прижмите руку к головке блока цилиндров со снятым выхлопным коллектором и прокрутите мотор стартером, чтобы в этом убедиться: руку ощутимо присасывает к выпускным каналам.

Поэтому на одновальном моторе жестко задан характер кривых мощности и крутящего момента: двигатель с узким перекрытием будет иметь хорошую тягу на низких оборотах, но начнет «чахнуть» во второй половине тахометра. Мотор с широким перекрытием, наоборот, даже со стабильностью холостых оборотов и то будет иметь серьезные проблемы, зато с набором оборотов кривая мощности резко подскочит вверх. У двухвального же мотора есть возможность, смещая хотя бы один из двух распредвалов, менять ширину фазы перекрытия клапанов, получив мотор с широким рабочим диапазоном: он хорошо тянет на низах и не сдаётся на верхах.

Характеристики DOHC-двигателей с изменяемым газораспределением сейчас наивысшие из поршневых двигателей без турбонаддува или механического наддува. Уже давно перешагнут порог в 100 л.с. с литра объема: у сверхкороткоходных двигателей, облегченных по максимуму, он уже дошел и до 200.

Однако двигатель DOHC (16-клапанный) имеет и недостатки, обусловленные конструкцией. Необходимость изготовления двух распредвалов, расточки двух постелей под них в головке блока приводит к удорожанию мотора. Отсюда и появление упомянутых выше моторов с одним валом на многоклапанных головках. И особенно это ощутимо для V-образных и оппозитных двигателей: у них уже по 4 распредвала!

Вас также заинтересует:

Более тонкие клапана теряют в прочности – поэтому при неправильной сборке привода ГРМ, обрыве ремня или перескоке цепи последствия гораздо серьезнее, чем у моторов с двухклапанными головками.

Вероятность перескока цепи или ремня увеличивается, так как длина участка соприкосновения со звездой или шкивом у типичных двигателей DOHC меньше, чем у одновальных моторов.

Кроме того, у многоклапанных моторов пропускная способность на низких оборотах оказывается даже излишней. Увеличение пропускной способности клапанов действует аналогично увеличению фазы перекрытия клапанов, возрастает ее вредное влияние на наполнение цилиндров на «низах». Поэтому моторы DOHC, построенные на базе блоков цилиндров SOHC и не имеющие изменяемых фаз газораспределения, показывают худшую приемистость с низких оборотов.

Классический пример – это «логановский» K4M без фазовращателя, созданный на блоке цилиндров от одновального мотора K7J. При большей максимальной мощности в городе он менее удобен за счет более «крутильного» характера и меньшей тяги на низах. Существуют примеры моторов, где на низких оборотах гидравлика принудительно отключает «лишнюю» пару клапанов, улучшая наполнение цилиндров «на низах» и делая кривую крутящего момента ровнее.

Многоклапанная компоновка делает необходимым перемещение свечи зажигания в центр камеры сгорания, в «пустое место» посреди клапанов. Из-за этого вместо резьбового отверстия сбоку головки блока приходится использовать глубокий колодец, проходящий сквозь клапанную крышку, и характерной «болезнью» всех моторов DOHC становится затопление свечного колодца маслом при повреждении или старении свечных колодцев. Сами свечи приходится делать компактнее – сейчас не редкость уже даже не 16-мм, а и 14-мм шестигранники на свечах зажигания для многоклапанных моторов, уменьшается и диаметр резьбы. Свечи на таких моторах хрупкие, заворачивать их труднее, риск повреждения нитей резьбы выше.

Видео: Теория ДВС: Двигатель Ford 2.0 DOHC (Обзор конструкции)

Шаговые двигатели (подробный разбор 4 типов)

Общие сведения:

Шаговый двигатель — это бесколлекторный двигатель, ротор которого вращается не плавно, а шагами (дискретно). Полный оборот ротора состоит из нескольких шагов. Меняя форму сигнала, количество импульсов, их длительность и фазовый сдвиг, можно задавать скорость вращения, направление вращения и количество оборотов ротора двигателя.

Шаговые двигатели состоят из ротора (подвижная часть) и статора (неподвижная часть). На статоре устанавливают электромагниты, а части ротора взаимодействующие с электромагнитами выполняются из магнитотвердого (двигатель с постоянными магнитами) или магнитомягкого (реактивный двигатель) материала.

Виды шаговых двигателей по типу ротора:

По типу ротора, шаговые двигатели делятся на: двигатели с постоянными магнитами, реактивные двигатели и гибридные двигатели.

  • Двигатель с постоянными магнитами (ротор из магнитотвердого материала). На роторе установлен один, или несколько, постоянных магнитов. Количество полных шагов в одном обороте таких двигателей, зависит от количества постоянных магнитов на роторе, и количества электромагнитов на статоре. Обычно в одном обороте от 4 до 48 шагов (один шаг от 7,5° до 90° ).
  • Реактивный двигатель (ротор из магнитомягкого материала). Еще такие двигатели называют двигателями с переменным магнитным сопротивлением. Ротор не имеет постоянных магнитов, он выполнен из магнитомягкого материала в виде многоконечной звезды. Данные двигатели встречаются редко, так как у них наименьший крутящий момент, по сравнению с остальными, при тех же размерах. Количество полных шагов в одном обороте таких двигателей, зависит от количества зубцов на звезде ротора, и количества электромагнитов на статоре. Обычно в одном обороте от 24 до 72 шагов (один шаг от 5° до 15°.)
  • Гибридный двигатель (совмещает технологии двух предыдущих двигателей). Ротор выполнен из магнитотвердого материала (как у двигателя с постоянными магнитами), но имеет форму многоконечной звезды (как у реактивного двигателя). Количество полных шагов в одном обороте таких двигателей, зависит от количества постоянных магнитов на звезде ротора, и количества электромагнитов на статоре. Количество шагов в одном обороте таких двигателей может доходить до 400 (один шаг от 0,9°).

Какой тип шагового двигателя у меня?

Если вручную покрутить ротор отключённого двигателя, то можно заметить, что он движется не плавно, а шагами. После того, как Вы покрутили ротор, замкните все провода двигателя и покрутите ротор повторно. Если ротор крутится также, значит у Вас реактивный двигатель. Если для вращения ротора требуется прикладывать больше усилий, значит у вас двигатель с постоянными магнитами или гибридный. Отличить двигатель с постоянными магнитами от гибридного можно подсчитав количество шагов в одном обороте. Для этого не обязательно считать все шаги, достаточно примерно понять, их меньше 50 или больше. Если меньше, значит у Вас двигатель с постоянными магнитами, а если больше, значит у Вас гибридный двигатель.

Виды шаговых двигателей по типу соединения электромагнитов статора:

По типу соединения электромагнитов, шаговые двигатели делятся на: униполярные и биполярные.

На рисунке представлено упрощённое, схематическое, представление обмоток.
На самом деле, каждая обмотка состоит из нескольких обмоток электромагнитов, соединённых последовательно или параллельно

  • Биполярный двигатель имеет 4 вывода. Выводы A и A питают обмотку AA, выводы B и B питают обмотку BB. Для включения электромагнита, на выводы обмотки необходимо подать разность потенциалов (два разных уровня), поэтому двигатель называется биполярным. Направление магнитного поля зависит от полярности потенциалов на выводах.
  • Униполярный двигатель имеет 5 выводов. Центральные точки его обмоток соединены между собой и являются общим (пятым) выводом, который, обычно, подключают к GND. Для включения электромагнита, достаточно подать положительный потенциал на один из выводов обмотки, поэтому двигатель называется униполярным. Направление магнитного поля зависит от того, на какой именно вывод обмотки подан положительный потенциал.
  • 6-выводной двигатель имеет ответвление от центральных точек обмоток, но обмотка AA не соединена с обмоткой BB. Если не использовать выводы центральных точек обмоток, то двигатель будет биполярным, а если эти выводы соединить и подключить к GND, то двигатель будет униполярным.
  • 8-выводной двигатель является наиболее гибким в плане подключения электромагнитов. Данный двигатель можно не только использовать как биполярный или униполярный, но и самим определять, как соединить электромагниты обмоток, последовательно или параллельно.

Какой тип шагового двигателя у меня?

Если у Вашего двигателя 4 вывода, значит он биполярный. Если у Вашего двигателя 5 выводов, значит он униполярный. Но если у Вашего двигателя 6 и более выводов, то это не значит что некоторые из них являются центральными выводами катушек электромагнитов. Дело в том, что есть двигатели, некоторые выводы которых (обычно крайние), электрически замкнуты, так биполярный двигатель может иметь 6 выводов. Точно определить тип соединений, для двигателей с 6 и более выводами, можно только измеряя сопротивление между выводами.

Режимы работы шаговых двигателей:

    Для работы шагового двигателя (вне зависимости от его вида) можно выбрать один из трех режимов работы:
  • Полношаговый режим — ротор поворачивается на 1 шаг за 1 такт.
  • Полушаговый режим — ротор поворачивается на ½ шага за 1 такт.
  • Микрошаговый режим — ротор поворачивается на ¼, ⅛ и т.д. шагов за 1 такт.

Ниже рассмотрены режимы работы, на примере биполярного двигателя с постоянным магнитом и полным шагом 90°.

Полношаговый режим (одна фаза на полный шаг). Номинальные значения шагового двигателя указываются именно для этого режима.

Полношаговый режим (две фазы на полный шаг). Этот режим позволяет увеличить крутящий момент почти в половину от номинального.

Полушаговый режим. Этот режим позволяет увеличить количество шагов в полном обороте в два раза, при незначительном уменьшении крутящего момента.

Микрошаговый режим. Этот режим является наиболее распространённым, он позволяет увеличить количество шагов в полном обороте в четыре раза, благодаря неравномерному распределению токов в обмотках. Снижение токов можно достичь снижением напряжения (как показано на картинке) или подавать полное напряжение через подключаемую внешнюю нагрузку.

Если подавать уровни не «0» — «½» — «1» (как на картинке), а «0» — «¼» — «½» — «¾» — «1», то количество шагов в полном обороте увеличится не в 4 раза, а в 8 раз. Можно увеличить количество шагов в 16, 32, 64 раза и т.д., а если заменить дискретные уровни сигналов на синусоиды, то мотор будет вращаться плавно (без шагов).

Режимы пониженного энергопотребления — доступны только для 8-выводных двигателей. Эти режимы отличаются от обычных тем, что используют только половину фазы (половину электромагнитов). Данные режимы используются редко, так как они значительно снижают крутящий момент двигателя.

Пример работы шаговых двигателей с разными видами роторов:

Подключение шаговых двигателей к Arduino:

Электромоторы нельзя подключать к выводам Arduino напрямую, так как они потребляют значительные токи, шаговые двигатели не являются исключением, поэтому их подключают через драйверы.

Большинство драйверов работают либо с биполярными двигателями, либо с униполярными.

  • Биполярный двигатель можно подключить только к драйверу биполярных двигателей.
  • 6-выводной двигатель можно подключить к любому драйверу. Если не использовать выводы центральных точек обмоток, то двигатель будет биполярным, а если эти выводы соединить и подключить к GND, то двигатель будет униполярным.
  • 8-выводной двигатель является наиболее гибким в плане подключения. Данный двигатель можно не только использовать как биполярный или униполярный, но и самим определять, как соединить электромагниты обмоток внутри двигателя, последовательно или параллельно.
  • Униполярный двигатель, при необходимости, можно подключить и к драйверу биполярного двигателя по простой схеме из нескольких диодов (лучше использовать диоды Шоттки), но такое подключение гарантирует корректность работы униполярного двигателя только в полношаговом режиме.
голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Ваз стук в двигателе при сбрасывании газа
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector