Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

Что такое фазы газораспределения

На распределительных валах расположены кулачки, которые открывают и  закрывают впускные и выпускные клапана.

Фазы газораспределения обеспечивают нужный момент открытия и закрытия клапанов в зависимости от положения коленчатого вала. В следствии фазы газораспределения обозначаются градусами поворота коленчатого вала.

Распределительный вал приводится в действие от ведущей шестерни коленчатого вала или через специальный зубчатый ремень. Рабочий цикл в двигателе происходит за 4 такта и такие двигатели называются четырехтактными. Это говорит о том, что для совершения рабочего цикла необходимо два оборота коленчатого вала, а частота распределительного вала в два раза меньше. То есть передаточное число коленчатый вал - распределительный вал составляет 2 к 1. На рисунке мы с вами увидим фазы открытия и закрытия клапанов (впускных и выпускных).

Что такое фазы газораспределения?

a — такт впуска, b

— такт сжатия c рабочий такт d такт выпуска

 

 Что такое тепловой зазор?

В процессе работы двигателя клапаны и

детали привода клапана нагреваются,

длина их увеличивается. В результате

1. Распределительный вал привода выпускных клапанов (кулачки)

2. Свеча зажигания

3. Распределитель­ный вал привода впускных клапанов

4. Форсунка

5. Впускной клапан

6. Выпускной клапан

7. Камера сгорания

8. Поршень

9. Цилиндр

10. Шатун

11. Коленчатый вал

М крутящий момент,  а — угол поворота коленчатого вала, s  — ход поршня, Vh

рабочий объем цилиндра, Vcобъем сжатия.

Устройство клапанного механизма

Клапанный механизм включает в себя
следующие детали: клапаны, на­правляющие
втулки, седла клапанов, возвратные пружины,
опорные тарел­ки, сухари, механизм вращения клапана.

Диаграмма фаз газораспределения 4-х тактного двигателя.

1. Фазы газораспределения

2. Распределение горючей смеси

3. Принцип работы двигателя автомобиля

4. Тепловой зазор

5. Клапанный механизм

6. Газораспределительный механизм

Фазы и механизм газораспределения двигателя

Термин «фаза» означает часть, этап или ступень какого-то процесса. Поэтому впускная и выпускная фазы газораспределения – часть полного цикла работы двигателя внутреннего сгорания. Прочитав статью, вы узнаете, что происходит во время фаз, каким образом двигатель регулирует их и на что влияют фазы газораспределения.

Как работает двигатель внутреннего сгорания

Воспламенение топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя приводит к выделению выхлопных газов и увеличению температуры. Во время такта сжатия поршень движется к верхней мертвой точке (ВМТ) сжимая топливовоздушную смесь или воздух (дизельный двигатель).

Воспламенение происходит незадолго до ВМТ. В бензиновом двигателе топливовоздушную смесь воспламеняет искра свечи зажигания. В дизельном моторе в раскаленный от сжатия воздух впрыскивают распыленное топливо. Когда поршень приближается к нижней мертвой точке (НМТ), наступает выпускная фаза газораспределения. Выпускной клапан открывается и поднимающийся к ВМТ поршень выдавливает из цилиндра продукты горения топливовоздушной смеси. Когда поршень подходит к ВМТ заканчивается фаза выпуска и начинается фаза впуска. Поршень движется в ВМТ, в цилиндре возникает разряжение, благодаря которому воздух засасывает внутрь камеры сгорания. После достижения ВМТ фаза впуска завершается и начинается такт сжатия.

Устройство механизма газораспределения

Газораспределительный механизм (ГРМ) состоит из:

  • одного или двух кулачковых распределительных валов, на каждый из которых установлена своя шестерня;
  • шестерни коленчатого вала;
  • цепного или ременного привода.

Число зубьев шестерни распределительного вала всегда в 2 раза больше, чем у шестерни коленчатого вала.

Благодаря этому за два оборота коленчатого вала происходит лишь один оборот распределительного вала. Это позволяет открывать и закрывать клапаны головки блока цилиндров (ГБЦ) в зависимости от такта двигателя. Фазы газораспределения зависят от расположения кулачков распределительного вала. Поэтому на одновальных двигателях возможна только одновременная регулировка фаз впуска и выпуска. На двухвальных двигателях возможна раздельная регулировка фазы впуска и фазы выпуска. Это позволяет оптимизировать работу двигателя под различные режимы.

Когда кулачок распределительного вала доходит до клапана, то начинает давить на него до тех пор, пока клапан полностью не откроется. Затем кулачок проходит дальше и пружина начинает выдавливать клапан, стремясь закрыть его. Как только давление со стороны распределительного вала исчезает, пружина полностью закрывает клапан. Угол поворота распределительного вала, в течение которого впускные или выпускные клапаны одного цилиндра открыты и называется фазой газораспределения.

На что влияют фазы ГРМ

В двигателях современных бюджетных автомобилей не предусмотрена автоматическая регулировка фаз газораспределения, поэтому они настроены на средний режим работы. Форма кулачков распределительных валов таких двигателей рассчитана на максимальное наполнение и освобождение цилиндров при скорости вращения, близкой к максимальному крутящему моменту. Обычно он расположен между 2/3 и 3/4 от максимальных оборотов. Поэтому такой двигатель «плохо тянет» на оборотах ниже половины от максимальных.

Почему так происходит? Чем выше обороты двигателя, тем быстрей движутся поршни. В результате давление внутри цилиндра во время фазы выпуска возрастает, но пропускная способность выпускного клапана не меняется. Во время фазы впуска поршень движется быстрей, чем на холостых оборотах, но пропускная способность клапана не меняется. Поэтому чем выше обороты двигателя, тем хуже наполнение цилиндров. Поэтому нередко фазы выпуска и выпуска пересекаются. В то время когда выпускной клапан закрывается, но еще открыт, начинает открываться впускной клапан.

На холостых и низких оборотах часть топлива, которая поступает в двигатель, уходит в выхлопную трубу. Это снижает мощность и экономичность двигателя. По мере роста оборотов влияние этого эффекта слабеет. Поэтому чем выше обороты двигателя, тем длинней должны быть фазы газораспределения. Это позволит избежать снижения мощности мотора.

Если сдвинуть фазы газораспределения от оптимальной точки, то произойдет резкое падение мощности мотора. Ведь цилиндры будут или не до конца освобождаться от выхлопных газов или не до конца наполняться топливовоздушной смесью. Однако оптимальная точка начала фазы и ее продолжительность зависят от нагрузки на мотор и оборотов двигателя. Поэтому тюнинговые мастерские и умелые автомобилисты устанавливают вместо штатной шестерни распределительного вала разрезную шестерню, с помощью которой можно сдвигать фазу на угол до 10 градусов. Также используют тюнинговые распределительные валы, рассчитанные на различные режимы и нагрузки. Те, кто предпочитает ездить на максимальной скорости, устанавливают валы с максимальными фазами впуска и выпуска. Те же, кто ездит на средних оборотах двигателя, избегая резких стартов и больших скоростей, ставят валы с чуть уменьшенными фазами.

Регулятор фаз газораспределения

Существует большое количество моделей фазорегуляторов, которые работают по различным алгоритмам. Однако, общий принцип неизменен. Когда двигатель работает на низких оборотах, фазорегулятор сокращает впускную и выпускную фазы. Это позволяет сократить расход топлива.

Когда двигатель начинает работать на высоких оборотах или под нагрузкой, регулятор увеличивает продолжительность фаз, а нередко и точку их начала. Это позволяет не только увеличить мощность и крутящий момент, но и снижает расход топлива. Наиболее популярны модели фазорегуляторов, которые работают на основе центробежного принципа. Чем выше обороты двигателя, тем сильней они натягивают цепь или ремень привода ГРМ, тем самым сдвигая и фазы газораспределения. Благодаря тому, что эти устройства регулируют натяжение ремня или цепи со стороны обоих распределительных валов, они эффективно сдвигают обе фазы. Такие фазорегуляторы не требуют настройки, однако после пробега в 40-70 тысяч километров необходимо менять уплотнительные кольца гидроцилиндров.

Более сложные регуляторы представляют собой систему из датчиков, контроллера двигателя и исполнительных устройств. Однако, принцип их работы точно такой же, как у центробежных. Исполнительное устройство увеличивает или ослабляет натяжение цепи со стороны впускного и выпускного валов. Благодаря этому каждая фаза регулируется отдельно. Такие системы требуют настройки и регулярной проверки. Благодаря тому, что исполнительные механизмы работают от электричества, нет необходимости в регулярной замене уплотнительных колец. Существуют также системы, в которых электронное управление совмещено с гидравлическим приводом. В таких системах регулировка происходит не за счет натяжения цепи, а с помощью увеличения давления внутри шестерни распределительного вала.

Чем выше давление, тем дальше гидропривод проворачивает распределительный вал относительно положения шестеренки.

Как установить фазы газораспределения

На большинстве современных автомобилей, оснащенных механическим ГРМ, фазы газораспределения выставляют одинаково. По ВМТ первого цилиндра. Для этого на корпусе блока цилиндров и ГБЦ, а также на шестернях распределительного и коленчатого валов нанесены специальные метки. В первую очередь совмещают метки коленчатого вала. Затем совмещают метки распределительного (распределительных) валов. После этого надевают и натягивают цепь или ремень, затем проверяют метки. Если метки на месте, коленчатый вал прокручивают 2 или 4 раза и снова проверяют метки. Если метки шестерней распределительного и коленчатого валов совпадают с метками на блоке цилиндров и ГБЦ, то фазы выставлены правильно. Если отличаются, необходимо снять цепь или ремень и повторить все операции. 

Фазы газораспределения двигателя. Что это такое? | Авто Лайт

Работа двигателя зависит от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Объясним, что такое фазы газораспределения и их влияние на работу двигателя.

ЧТО ТАКОЕ ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ?

Фаза газораспределения - это период от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным или конечным моментам соответствующих тактов.

Задача механизма газораспределения — обеспечить наивысшую эффективность наполнения и очистки цилиндра во время работы двигателя. От того, насколько грамотно подобраны фазы газораспределения,зависит экономичность мотора, мощность и развиваемый момент.

ВЛИЯНИЕ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НА РАБОТУ ДВИГАТЕЛЯ.

В большинстве двигателей фазы меняться не могут и работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Из-за этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы.

Для работы на холостом ходу уместны узкие фазы газораспределения с поздним открытием и ранним закрытием клапанов без перекрытия фаз (время, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно). Почему? Потому что так удаётся исключить заброс выхлопных газов во впускной коллектор и выброс части горючей смеси в выхлопную трубу.

При работе на максимальной мощности ситуация меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов сокращается, но для обеспечения высоких крутящего момента и мощности через цилиндры необходимо прогнать больший объём газов, нежели на холостом ходу. Как решить эту задачу? Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать продолжительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими.

При разработке двигателей конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований и идти на компромиссы. Посудите сами. С одними и теми же фазами двигатель должен обладать неплохой тягой на низких и средних оборотах, приемлемой мощностью — на высоких. И плюс ко всему устойчиво работать на холостом ходу, быть максимально экономичным и экологичным.

ИЗМЕНЯЕМЫЕ ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ.

Если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя?

Один из способов это применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов и как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.

Инженеры не остановились на этом и разработали ряд систем, способных не только двигать фазы, но и расширять или сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими способами.

Например, в тойотовской системе VVTL-i после достижении определённых оборотов (6000 об/мин) вместо обычного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт иной закон движения клапана, более широкие фазы и, кстати, обеспечивает больший ход. При раскрутке коленчатого вала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя словно открывается второе дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и мощный подхват при ускорении.

А если попробовать изменять высоту подъёма? Такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. Экономия от применения системы без дроссельного управления составляет от 8% до 15%, прирост мощности в пределах 5—15 %.

Несмотря на то, что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать выше - за счёт скорости открытия клапанов. Правда, механический привод заменяется электромагнитным.

В чём плюс электромагнитного привода? Подъёма клапана можно довести до идеала, а продолжительность открытия клапанов позволяется менять в очень широких пределах. Электроника согласно программе время от времени ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе. Делается это в целях экономии, например, на холостом ходу или при торможении двигателем. Даже во время работы электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный.

Дальнейшее увеличение эффективности работы мотора за счёт ГРМ - невозможно. Выжать больше мощности и момента с того же объёма при меньшем расходе можно будет с применением иных средств. Например, комбинированного наддува или конструкций, изменяющих степень сжатия.

Фазы газораспределения двигателя автомобиля - что это такое и как они работают

В конструкцию четырехтактного двигателя, работающего по принципу выделения энергии во время сгорания смеси топлива и горючего, входит один важный механизм, без которого агрегат не сможет функционировать. Это ГРМ или газораспределительный механизм.

В большинстве стандартных моторах он устанавливается в головке блока цилиндров. Подробней об устройстве механизма рассказывается в отдельной статье. Сейчас сосредоточимся на том, что такое фаза газораспределения, а также как ее работа влияет на мощностные показатели мотора и его КПД.

Что такое фазы газораспределения двигателя

Коротко о самом механизме ГРМ. Коленчатый вал через ременный привод (во многих современных двс вместо прорезиненного ремня устанавливается цепь) соединен с распредвалом. Когда водитель запускает ДВС, стартер проворачивает маховик. Оба вала начинают синхронное вращение, но с разной скоростью (в основном за один оборот распределительного вала коленчатый совершает два оборота).

На распределительном валу имеются специальные кулачки, выполненные в форме капельки. Когда конструкция проворачивается, кулачок надавливает на подпружиненный шток клапана. Клапан открывается, позволяя топливно-воздушной смеси попасть в цилиндр или удалить выхлоп в выпускной коллектор.

Фазой газораспределения как раз и называется момент, когда клапан начинает открывать впускное/выпускное отверстие до того мгновения, когда происходит его полное закрытие. Каждый инженер, трудящийся над разработкой силового агрегата, рассчитывает, какой должна быть высота открытия клапана, а также на какое время он останется в открытом состоянии.

Влияние фаз газораспределения на работу двигателя

В зависимости от того, в каком режиме работает мотор, газораспределение должно начинаться либо раньше, либо позже. Это влияет на КПД агрегата, его экономичность и максимальный крутящий момент. Причина в том, что своевременное открытие/закрытие впускного и выпускного коллекторов имеет ключевое значение в максимально эффективном использовании энергии, высвобождающейся в процессе сгорания ВТС.

Если впускной клапан начинает открываться не в тот момент, когда поршень выполняет такт впуска, то будет происходить неравномерное наполнение полости цилиндра свежей порцией воздуха и горючее хуже смешается, что приведет к неполному сгоранию смеси.

Что касается выпускного клапана, то он тоже должен открываться не раньше, чем поршень займет нижнюю мертвую точку, но и не позже того, как он начнет свой ход вверх. В первом случае компрессия упадет, а вместе с ней мотор потеряет мощность. Во втором – продукты горения при закрытом клапане будут создавать сопротивление для поршня, начавшего свой подъем. Это дополнительная нагрузка на кривошипно-шатунный механизм, что может вывести из строя некоторые его детали.

Для адекватной работы силового агрегата требуются разные фазы газораспределения. Для одного режима нужно, чтобы клапана открывались раньше и закрывались позже, а для других – наоборот. Также имеет большое значение параметр перекрытия – будут ли одновременно открыты оба клапана.

Большинство стандартных моторов имеют неменяющееся газораспределение. Такой двигатель в зависимости от типа распредвала будет иметь максимальную эффективность либо в спортивном режиме, либо при размеренной езде на пониженных оборотах.

На сегодняшний день многие автомобили среднего и премиального сегмента оснащаются моторами, система газораспределения которых может менять некоторые параметры открытия клапанов, благодаря чему происходит качественное наполнение и вентиляция цилиндров при разных оборотах коленвала.

Вот как должно выполняться газораспределение на разных режимах двигателя:

  1. Холостой ход требует так называемых узких фаз. Это означает, что клапана позже начинают открываться, а момент закрытия у них наоборот – ранний. Одновременного открытого состояния в таком режиме нет (оба клапана не будут одновременно открытыми). Когда вращение коленвала имеет небольшое значение, при перекрытии фаз выхлопные газы могут попадать во впускной коллектор, а некоторый объем ВТС – в выпускной.
  2. Максимально мощный режим – для него нужны широкие фазы. Это такой режим, при котором из-за высоких оборотов клапаны имеют меньшую продолжительность открытого положения. Это приводит к тому, что при спортивной езде наполняемость и проветривание цилиндров выполняется некачественно. Чтобы исправить ситуацию, фазы газораспределения нужно изменять, то есть клапаны нужно раньше открыть, а их продолжительность в таком положении должно увеличиться.

Разрабатывая конструкции моторов с изменяемыми фазами газораспределения, инженеры учитывают зависимость момента открытия клапанов от оборотов коленвала. Эти сложные системы позволяют делать мотор максимально универсальным для разных стилей езды. Благодаря такой разработке агрегат показывает широкий спектр возможностей:

  • На низких оборотах мотор должен быть тягучим;
  • При повышении оборотов он не должен терять мощность;
  • Независимо от того, в каком режиме работает ДВС, экономия топлива, а вместе с ней и экологичность транспорта, должна иметь максимально возможный уровень для конкретного агрегата.

Все эти параметры можно изменять за счет замены конструкции распределительных валов. Однако и в этом случае КПД мотора будет иметь свой предел только на одном режиме. Как насчет того, чтобы мотор мог менять профиль самостоятельно в зависимости от количества оборотов коленчатого вала?

Изменяемые фазы газораспределения

Сама по себе идея менять время открытия клапанов в процессе работы силового агрегата не нова. Эта мысль периодически появлялась в умах инженеров, которые занимались разработкой еще паровых двигателей.

Так, одна из подобных разработок называлась редуктором Стивенсона. Механизм изменял время поступления пара в рабочий цилиндр. Режим назывался «отсечение пара». Когда срабатывал механизм, напор перенаправлялся в зависимости от конструкции транспортного средства. По этой причине старинные паровозы помимо дыма выбрасывали еще и клубы пара, когда состав стоял на месте.

Работа с изменением фаз газораспределения также велась с авиационными агрегатами. Так, экспериментальная модель мотора V-8 от компании Clerget-Blin мощностью в 200 лошадиных сил могла менять этот параметр за счет того, что конструкция механизма включала скользящий распредвал.

А на моторе Lycoming XR-7755 устанавливались распределительные валы, в которых имелись два разных кулачка на каждый клапан. Устройство имело механический привод, и активировался самим пилотом. Он мог выбрать один из двух вариантов в зависимости от того, ему нужно поднять самолет в небо, уйти от погони или просто выполнить экономичный перелет.

Что касается автомобилестроения, то над применением данной идеи начали задумываться инженеры еще в 20-х годах прошлого столетия. Причиной стало появление высокооборотистых моторов, которые устанавливались на спорткары. Повышение мощности в таких агрегатах имело определенный предел, хотя агрегат можно было раскрутить и сильнее. Чтобы транспортное средство имело большую мощность, вначале только увеличивали объем двигателя.

Первым, кто внедрил изменяющиеся газораспределительные фазы, был Lawrence Pomeroy, который работал главным конструктором автокомпании Vauxhall. Он создал мотор, в котором в газораспределительном механизме устанавливался особенный распредвал. Ряд его кулачков имел несколько комплектов профилей.

4.4-литровый H-Type в зависимости от оборотов коленчатого вала и нагрузки, которую тот испытывал, мог перемещать распредвал по продольной оси. Благодаря этому менялось время и высота открытия клапанов. Так как эта деталь имела ограничения в перемещении, управление фазами также имело свой предел.

Осуществлением подобной идеи занималась также компания Porsche. В 1959-м году появился патент на «колеблющиеся кулачки» распределительного вала. Эта разработка должна была менять высоту подъема клапанов, а вместе с тем и время их открытия. Разработка так и осталась на стадии проекта.

Самым первым работоспособным механизмом управления фазами газораспределения была разработка компании Fiat. Изобретение разработал Giovanni Torazza в конце 60-х гг. В механизме использовались гидротолкатели, которые меняли точку опоры толкателя клапана. Устройство работало в зависимости от того, какими были обороты двигателя и давление во впускном коллекторе.

Однако первым серийным автомобилем с изменяемыми фазами ГР был от Alfa Romeo. Модель Spider 1980-го года выпуска получила электронный механизм, меняющий фазы в зависимости от режимов работы ДВС.

Способы изменить продолжительность и ширину фаз газораспределения

На сегодняшний день существует несколько типов механизмов, меняющих момент, время и высоту открытия клапанов:

  1. В самом простом исполнении это особенная муфта, которая установлена на привод газораспределительного механизма (фазовращатель). Управление осуществляется благодаря гидравлическому воздействию на исполняющий механизм, а контроль выполняет электроника. Когда двигатель работает на холостых оборотах, распредвал находится в изначальном положении. Как только обороты повышаются, электроника реагирует на этот параметр, и активирует гидравлику, которая немного проворачивает распределительный вал относительно первоначального положения. Благодаря этому клапаны открываются немного раньше, что дает возможность быстрее наполнить цилиндры свежей порцией ВТС.
  2. Изменение профиля кулачков. Это разработка, которой пользуются автомобилисты уже достаточно давно. Если установить распредвал с нестандартными кулачками, можно заставить агрегат работать с большей эффективностью на повышенных оборотах. Однако такую модернизацию должен выполнять разбирающийся механик, что приводит к большим растратам. В моторах с системой VVTL-i распредвалы имеют несколько комплектов кулачков с разными профилями. Когда ДВС работает на холостых оборотах, свою функцию выполняют стандартные элементы. Как только показатель оборотов коленвала перемещается за отметку в 6 тысяч, распределительный вал немного смещается, благодаря чему в работу вступают другой комплект кулачков. Похожий процесс происходит, когда двигатель раскручивается до 8.5 тысяч, и начинает работать третий комплект кулачков, которые делает фазы еще шире.
  3. Изменение высоты открытия клапана. Эта разработка позволяет одновременно изменять режимы работы ГРМ, а также исключить дроссельную заслонку. В таких механизмах нажатие на педаль акселератора активирует механическое устройство, которое влияет на силу открытия впускных клапанов. Такая система обеспечивает сокращение расхода топлива приблизительно на 15 процентов, а также повышение мощности агрегата на столько же. В более современных моторах используется не механический, а электромагнитный аналог. Достоинство второго варианта в том, что электроника способна более эффективно и плавно изменять режимы открытия клапанов. Высота подъема может быть практически идеальной, а время открытия может иметь более широкие пределы по сравнению с предыдущими модификациями. Такая разработка ради экономии горючего может даже отключить некоторые цилиндры (не открывать некоторые клапаны). Такие моторы активируют систему, когда машина останавливается, но ДВС не нужно выключать (например, на светофоре) или когда водитель замедляет авто при помощи ДВС.

Зачем менять фазы газораспределения

Применение механизмов, изменяющих фазы газораспределения позволяют:

  • Более эффективно использовать ресурс силового агрегата на разных режимах его работы;
  • Увеличить мощность без необходимости в установки нестандартного распредвала;
  • Сделать транспортное средство более экономичным;
  • Обеспечить эффективное наполнение и вентиляцию цилиндров на высоких оборотах;
  • За счет более эффективного сгорания воздушно-топливной смеси повысить экологичность транспорта.

Так как разные режимы работы ДВС требуют своих параметров фаз газораспределения, с использованием механизмов изменения ФГР машина может соответствовать идеальным параметрам мощности, крутящего момента, экологичности и экономичности. Единственная проблема, которую пока ни один производитель не может решить, это дороговизна устройства. По сравнению со стандартным мотором аналог, оснащенный подобным механизмом, будет стоить почти в два раза больше.

Некоторые автомобилисты используют системы изменения фаз газораспределительного механизма, чтобы повысить мощность авто. Однако с помощью модифицированного ГРМ максимум из агрегата невозможно выжать. О других возможностях читайте здесь.

В завершение предлагаем небольшое наглядное пособие о работе системы изменения фаз газораспределения:

4.7 / 5 ( 66 голосов )

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

Что такое фазы газораспределения двигателя? Как они влияют на работу двигателя?

Газораспределительный механизм или ГРМ - важная составляющая двигателя. Без нее автомобиль просто не сможет функционировать. Если рассматривать стандартную модель мотора, то установка ГРМ производится в головке блока цилиндров. Более подробную и полную информацию о данном механизме и самой фазе газораспределения можно найти на сайте «AvtoTachki» здесь https://avtotachki.com/chto-takoe-fazy-gazoraspredeleniya-i-kak-oni-rabotayut/.

Коротко о механизме ГРМ

ГРМ представляет из себя коленчатый вал, проходящий через ременный привод (в некоторых моделях автомобилей, где установлена ДВС нового поколения, прорезиненный ремень заменяется специальной цепью). В момент запуска ДВС стартер в автоматическом режиме проворачивает маховик. Сразу после начинается движение двух валов, особенность заключается в их синхронном реагировании, происходящем с разной скоростью.

Далее происходит открывание подпружиненного штока клапана, благодаря чему топливно-воздушная смесь попадает в цилиндр или, напротив, происходит удаление выхлопных газов.

Именно этот момент, когда клапан открывает выпускное или впускное отверстие, называется фазой газораспределения двигателя. В процессе работы над данной системой инженеры рассчитывают, на какую высоту будет открываться клапан и сколько по времени он будет находиться в таком состоянии.

Влияют ли фазы на работу двигателя?

От режима работы мотора зависит, в какой именно промежуток времени должен запускаться процесс газораспределения (либо чуть раньше, либо позже). В данном случае прямое влияние оказывается на КПД автомобиля, его экономичность езды и выпускной крутящий момент.

Это связано с тем, что от своевременного открывания и закрывания выпускного и впускного коллектора зависит эффективность использования энергии, высвобождение которой идет в процессе сгорания ВТС.

Если фазы газораспределения будут нарушены, это приведет к следующим нежелательным последствиям:

  1. Свежая порция воздуха станет наполнять цилиндр неравномерно.Из-за этого горючее будет плохо смешиваться.
  2. Мотор может потерять мощность.
  3. Будет оказываться дополнительная нагрузка на кривошипно-шатунный механизм, из-за чего его отдельные элементы могут быстро изнашиваться и выходить из строя.

Итак, чтобы агрегат работал в исправном режиме, нужно чтобы фазы газораспределения соответствовали тем параметрам, которые были заложены производителем. Если наблюдаются отклонения, следует обратиться к мастеру. Подробнее изучить данный момент поможет сайт «АвтоТачки».

что это такое и как они работают,фото

Работа двигателя зависит от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Объясним, что такое фазы газораспределения и их влияние на работу двигателя.

ЧТО ТАКОЕ ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ?

Фаза газораспределения — это период от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным или конечным моментам соответствующих тактов.

Задача механизма газораспределения — обеспечить наивысшую эффективность наполнения и очистки цилиндра во время работы двигателя. От того, насколько грамотно подобраны фазы газораспределения, зависит экономичность мотора, мощность и развиваемый момент.

Влияние фаз газораспределения на работу двигателя

В большинстве современных двигателей фазы меняться не могут и работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Из-за этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы.

Для работы на холостом ходу уместны узкие фазы газораспределения с поздним открытием и ранним закрытием клапанов без перекрытия фаз (время, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно). Почему? Потому что так удаётся исключить заброс выхлопных газов во впускной коллектор и выброс части горючей смеси в выхлопную трубу.

При работе на максимальной мощности ситуация сильно меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов закономерно сокращается, но для обеспечения высоких крутящего момента и мощности через цилиндры необходимо прогнать куда больший объём газов, нежели на холостом ходу. Как решить столь непростую задачу? Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать продолжительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими. При этом для лучшей продувки цилиндров фазу перекрытия обычно делают тем шире, чем выше обороты.

Так что при разработке и доводке двигателей конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований и идти на сложные компромиссы. Посудите сами. С одними и теми же фиксированными фазами двигатель должен обладать неплохой тягой на низких и средних оборотах, приемлемой мощностью — на высоких. И плюс ко всему устойчиво работать на холостом ходу, быть максимально экономичным и экологичным.

Почему выполняется запаздывание и опережение срабатывания клапанов?

Чтобы улучшить наполнение цилиндров, а также обеспечить более интенсивную очистку от отработавших газов, срабатывание клапанов происходит не в момент достижения поршня мертвых точек, а с небольшим опережением или запаздыванием. Так, открытие впускного клапана выполняется до момента прохождения поршнем ВМТ (от 5° до 30°). Это позволяет обеспечить более интенсивное нагнетание свежего заряда в камеру сгорания. В свою очередь, закрытие впускного клапана происходит с запаздыванием (после того как поршень достиг нижней мертвой точки), что позволяет продолжить наполнение цилиндра горючим за счет сил инерции, так называемый инерционный наддув.

Выпускной клапан также открывается с опережением (от 40° до 80°) до момента достижения поршнем НМТ, что позволяет обеспечить выход большей части отработавших газов под действием собственного давления. Закрытие выпускного клапана, напротив, происходит с запаздыванием (после прохождения поршнем верхней мертвой точки), что позволяет силам инерции продолжить удаление отработавших газов из полости цилиндра и делает более эффективной его очистку.

Углы опережения и запаздывания не являются общими для всех двигателей. Более мощные и быстроходные имеют большие значения этих интервалов. Таким образом, их фазы газораспределения будут шире. Этап работы двигателя, при котором оба клапана открыты одновременно, получил название перекрытие клапанов. Как правило, величина перекрытия составляет около 10°. При этом, поскольку длительность перекрытия очень мала, а раскрытие клапанов незначительно, утечки не происходит.

Это довольно благоприятный этап для наполнения и очистки  цилиндров, что особенно важно при высоких оборотах. В начале открытия впускного клапана текущий уровень давления в камере сгорания выше, чем атмосферное. В результате отработавшие газы очень быстро перемещаются к выпускному клапану. Когда двигатель перейдет на такт впуска, в камере установится высокое разрежение, выпускной клапан полностью закроется, а впускной раскроется на достаточную для интенсивного наполнения цилиндра величину сечения.

Изменяемые фазы газораспределения

А если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя?

Один из способов это применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов и как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.

Инженеры не остановились на этом и разработали ряд систем, способных не только двигать фазы, но и расширять или сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими способами.

Например, в тойотовской системе VVTL-i после достижении определённых оборотов (6000 об/мин) вместо обычного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт иной закон движения клапана, более широкие фазы и, кстати, обеспечивает больший ход. При раскрутке коленчатого вала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя словно открывается второе дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и мощный подхват при ускорении.

А что если попробовать изменять высоту подъёма?Ведь такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и, соответственно, продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. Экономия от применения системы бездроссельного управления может составлять от 8% до 15%, прирост мощности и момента в пределах 5—15 %.

Несмотря на то что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать ещё выше — за счёт скорости открытия клапанов. Правда, механический привод здесь сдаёт позиции электромагнитному.

В чём плюс электромагнитного привода? В том, что закон подъёма клапана можно довести до идеала, а продолжительность открытия клапанов позволяется менять в очень широких пределах. Электроника согласно прописанной программе время от времени ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе. Делается это в целях экономии, например, на холостом ходу, при движении в установившемся режиме или при торможении двигателем. Даже во время работы электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный.

Пожалуй, дальнейшее увеличение эффективности работы мотора за счёт ГРМ уже невозможно. Выжать ещё больше мощности и момента с того же объёма при меньшем расходе можно будет только с применением иных средств. Например, комбинированного наддува или конструкций, изменяющих степень сжатия, других видов топлива.

Опора двигателя: что это и как работает,виды,фото
Дифференциал Torsen: устройство,виды и принцип работы
Что выбрать: гидроусилитель или электроусилитель руля?
Датчик дроссельной заслонки: предназначение,типы,виды,неисправности,фото
Датчик холостого хода: принцип действия,устройство,виды,фото,назначение

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

  • Автомобильные аккумуляторы марки Topla: особенности, плюсы применения, серии
  • Главный тормозной цилиндр и все,что нужно о нем знать.
  • Продажи новых автомобилей в России в октябре выросли на 7%
  • Основные типы и виды кузова легкового автомобиля
  • Двигатель BMW M50 описание характеристики диагностика тюнинг фото видео
  • Мазда 6 2020 года: комплектации,цены,фото,характеристики,описание,обзор
  • mercedes-benz c-klasse w205: описание,фото,видео,обзор,комплектация
  • Силиконовая смазка для авто: описание, виды, фото, видео, применение, производители
  • Подвеска МакФерсон (McPherson): устройство,описание,назначение,фото
  • 8 Роскошных интерьера авто по бешеным ценам
  • Житель Беларуси по имени Станислав реставрировал и переделал автомобиль ГАЗ-21 (17 фото)
  • Топ 20 забавных автомобильных ремонтов
  • Как проверить и заменить катушку зажигания — фото видео.
  • Почему новая toyota fortuner 2.8 2019 года — отличная покупка
  • BMW VISION NEXT 100: Концепт автомобиля будущего на ближайшие 100 лет

Что такое система изменения фаз газораспределения

Эффективность работы любого ДВС, КПД двигателя, показатель мощности, моментная характеристика и топливная экономичность напрямую зависят от ряда факторов. Одной из важных составляющих в списке являются фазы газораспределения. Ответить на вопрос, что такое фазы газораспределения двигателя, можно следующим образом. Под такими фазами стоит понимать своевременное открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов.

Большинство современных ДВС все более активно получают систему изменения фаз газораспределения, хотя еще около 20 лет назад массово доступный четырехтактный двигатель данной системы не имел. В обычном моторе клапаны открываются благодаря воздействию на них кулачков распределительного вала. Форма профиля кулачка распредвала определяет момент и продолжительность открытия клапана.

Указанные параметры составляют так называемую ширину фазы газораспределения.  Дополнительным параметром также является величина хода клапана (высота его подъема). Стоит учитывать, что топливно-воздушная смесь и отработавшие газы во впуске, в цилиндре ДВС и на выпуске ведут себя не одинаково, что зависит от различных режимов его работы. Скорость течения динамично изменяется, появляются колебания газовых сред, которые приводят к резонансам или застою. Все это влияет на эффективность наполнения цилиндров и их продувки на разных режимах работы силового агрегата.

Фиксированные фазы газораспределения заставляют конструкторов ДВС проектировать мотор так, чтобы присутствовала уверенная тяга в диапазоне низких и средних оборотов, но при этом оставался запас мощности для поддержания набранной скорости и дальнейшего ускорения автомобиля при выходе ДВС на режимы около зоны максимальных оборотов. Дополнительно необходимо обеспечить устойчивую работу силового агрегата на холостом ходу, эластичность на переходных режимах, а также экономичность и экологичность силовой установки. Если фазы газораспределения фиксированы, то улучшение одних параметров закономерно повлечет ухудшение других. Для решения этой задачи была разработана система изменения фаз газораспределения, которая гибко и динамично изменяет основные параметры работы ГРМ зависимо от того режима, в котором работает двигатель в определенный момент.

Система изменения фаз газораспределения VVT (англ. Variable Valve Timing) создана для динамичной корректировки рабочих параметров механизма газораспределения. Данное управление осуществляется с учетом различных режимов работы силового агрегата. Использование указанной системы регулировки фаз газораспределения позволяет добиться повышения мощности мотора и моментной характеристики. Система VVT обеспечивает экономию горючего, а также снижает токсичность выхлопных газов в процессе работы двигателя.

Система изменения фаз газораспределения влияет на основные параметры работы газораспределительного механизма. К таким параметрам относят моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, длительность времени открытия клапана и высоту его подъема. Указанные параметры представляют собой в итоге фазы газораспределения, так как от них зависит продолжительность такта впуска и выпуска, что выражается тем углом, на который повернут коленчатый вал двигателя по отношению к мертвым точкам (ВМТ и НМТ) во время движения поршня в цилиндре. Форма кулачка распределительного вала определяет фазу газораспределения, так как указанный кулачок оказывает прямое воздействие на впускной или выпускной клапан ГРМ.

Содержание статьи

Для чего необходима система изменения фаз газораспределения

Для достижения наибольшей эффективности применительно к динамично изменяющимся режимам работы ДВС необходима различная величина фаз газораспределения. В режиме холостого хода наиболее рациональными становятся «узкие» фазы газораспределения, под которыми понимается позднее открытие и ранее закрытие клапанов. При этом исключается перекрытие фаз, под которым понимается время одновременного открытия впускного и выпускного клапана. Это необходимо для того, чтобы исключить попадание выхлопных газов во впуск и выброс топливно-воздушной смеси в выпускной коллектор.

Выход мотора на режим максимальной мощности означает повышение оборотов, так как распредвал крутится быстрее и время открытия клапанов сокращается. Для того чтобы не терялась мощность и крутящий момент на высоких оборотах сохранялся, в двигатель должно поступать намного больше топливно-воздушной смеси, а выпуск отработавших газов должен быть реализован максимально эффективно. Задача решается путем раннего открытия клапанов и увеличения времени их открытия, делая фазу «широкой». Фаза перекрытия также расширяется до максимума с ростом оборотов, что необходимо для качественной продувки цилиндров.

Если мотор работает на низких оборотах, нужны максимально короткие фазы газораспределения. Это означает, что время открытия клапанов должно быть минимальным по продолжительности, обеспечивая так называемые «узкие» фазы. Высокие обороты двигателя требуют полной противоположности в виде «широких» фаз газораспределения. Время открытия клапана должно быть увеличено до максимума, параллельно обеспечивая такты впуска и выпуска, а также эффективное перекрытие.

Сам кулачок распредвала имеет форму, которая способна обеспечить как реализацию узкой, так и широкой фазы. Проблема заключается в том, что фиксированная форма кулачка не позволяет одновременно добиться узких и широких фаз газораспределения. Получается, форма кулачка подобрана с расчетом на возможный оптимальный баланс между высоким показателем крутящего момента на низких оборотах ДВС и максимальной мощностью агрегата в режиме высокой частоты вращения коленчатого вала. Система изменения фаз газораспределения позволяет намного более гибко изменять эти параметры, буквально «подстраивая» ГРМ  под конкретный режим работы двигателя для достижения лучшей отдачи от мотора и топливной экономичности.

Системы изменения фаз газораспределения представлены несколькими видами. Главные отличия заключаются в тех и или иных параметрах регулировки ГРМ в процессе его работы.  Сегодня используются следующие решения для управления фазами газораспределения:

  • система поворота распредвала;
  • кулачки распредвала с различным профилем;
  • система изменения высоты подъема клапанов;

Система на основе гидроуправляемой муфты

Широкое распространение получили системы изменения фаз газораспределения, принцип работы которых основан на осуществлении поворота распредвала. К таким схемам управления фазами газораспределения относят: японскую систему VVT-i, Dual VVT-i, решение немецкого концерна BMW под названием VANOS, Double VANOS, схему VVT от Volkswagen, управление фазами газораспределения VTEC от Honda, систему CVVT брендов Hyundai, Kia и концерна GM, регулировку фаз VCP от Renault и т.д.

Работа указанных выше систем основывается на небольшом повороте распредвала по ходу его вращения. Такой способ позволяет добиться раннего открытия клапанов сравнительно с их базовым начальным положением. Данный тип систем изменения фаз газораспределения конструктивно состоит из специальной муфты, которая управляется гидравлическим способом, а также дополнительной системы управления указанной муфтой. Гидроуправляемая муфта среди автомехаников получила название фазовращатель.

Поворот распредвала осуществляется при помощи электроники управления и гидравлики, а сама система чаще всего затрагивает только впускные клапаны. Рост оборотов ДВС приводит к тому, что фазовращатель осуществляет проворот распредвала по ходу его вращения, впускные клапана открываются раньше и цилиндры намного более эффективно наполняются рабочей смесью в режиме высоких оборотов.

Получается, гидроуправляемая муфта реализует поворот распредвала ГРМ. Данная муфта конструктивно включает в себя:

  • ротор, который соединен с распредвалом;
  • корпус, которым выступает шкив привода распредвала;

В определенные полости, которые расположены между ротором и корпусом-шкивом, попадает моторное масло из системы смазки ДВС. Масло в муфту подается по особым каналам. Когда моторное масло заполняет одну или другую полость муфты, осуществляется поворот ротора по отношению к корпусу. Этот поворот ротора означает, что и распределительный вал будет повернут на необходимый угол.

Чаще всего местом установки гидроуправляемой муфты становится привод того распределительного вала, который отвечает за работу впускных клапанов. Встречаются также конструкции ДВС, когда подобные муфты-фазовращатели стоят как на впускном распредвале, так и на выпускном. Данное решение позволяет  шире и эффективнее регулировать параметры работы ГРМ на впуске и выпуске, но усложняет механизм.

Электронное управление автоматически регулирует работу гидроуправляемой муфты. Система такого управления включает в себя:

  • группу входных датчиков;
  • электронный блок управления;
  • список исполнительных устройств;

Система управления получает показания от датчика Холла, который производит оценку положения распредвалов. Дополнительно задействованы  и другие датчики, которые используются ЭБУ для управления работой всего двигателя.

К таковым относят датчик, измеряющий частоту вращения коленвала, температурный датчик охлаждающей жидкости (ОЖ), датчик расхода воздуха и другие. Сигналы от этих датчиков подаются в ЭБУ, который после отправляет соответствующий сигнал на  специальное управляющее (исполнительное) устройство.

Таким устройством, на которое воздействует электронный блок управления двигателем, является электромагнитный клапан (электрогидравлический распределитель). Клапан представляет собой распределитель, который при необходимости открывает доступ потоку моторного масла к гидроуправляемой муфте, а также реализует отвод масла от фазовращателя. Это зависит от того, в каком режиме работает силовой агрегат.

Данная схема изменения фаз газораспределения с использованием муфты задействуется в момент работы двигателя на холостом ходу, (мотор работает на самых низких оборотах), в режиме максимальной мощности на высоких оборотах, а также в том режиме, когда осуществлен выход ДВС на максимум крутящего момента.

Система ступенчатого изменения фаз газораспределения

Эволюция систем изменения фаз газораспределения позволила инженерам не только осуществлять сдвиг фаз, но и эффективно выполнять их расширение и сужение. Следующим типом систем изменения фаз газораспределения являются решения, основанные на использовании кулачков  распредвала разной формы. Благодаря такому способу удается достичь ступенчатого изменения момента времени, на который открывается клапан, а также изменить саму высоту подъема клапанов. В списке подобных систем находится VVTL-i от автогиганта Toyotа, VTEC японской Honda и MIVEC от Mitsubishi, решение от Audi под названием Valvelift System и другие.

Указанные системы похожи друг на друга как конструктивно, так и по принципу действия. Немного отличается только немецкая Valvelift System. Наибольшую известность получила системаVVTL-i, VTEC и MIVEC. В основе таких систем изменения фаз газораспределения находятся кулачки с различным профилем, а также система управления. Распределительный вал в таких системах управления фазами газораспределения выполнен так, что имеет сразу два кулачка малого размера, а также один кулачок большего размера. Меньшие кулачки при помощи специального рокера (коромысла) соединяются с впускными клапанами. Большой кулачок отвечает за перемещение одного незадействованного коромысла.

Такая система изменения фаз газораспределения позволяет переключаться с малых кулачков на большой зависимо от режима работы ДВС. Переход между режимами достигается благодаря тому, что происходит срабатывание специального механизма блокировки. Указанный блокирующий механизм основан на гидравлическом приводе.

Когда мотор работает на низких оборотах и при незначительной нагрузке, впускные клапаны приводятся в действие малыми кулачками распределительного вала, фазы газораспределения  в таком режиме имеют небольшую продолжительность (узкая фаза).

Если двигатель раскручивается до определенных оборотов, система управления активирует механизм блокировки. В результате происходит соединение коромысел малых и большого кулачков, что обеспечивает жесткость конструкции. Соединение происходит при помощи особого стопорного штифта, а усилие на впускные клапаны начинает поступать от единственного большого кулачка. Малые кулачки распредвала на высоких оборотах двигателя становятся неактивными.

Существующие разновидности систем VTEC могут иметь сразу три режима регулирования ГРМ. В данной модификации на низких оборотах ДВС работает один малый кулачок распредвала, который осуществляет открытие только одного впускного клапана. Два маленьких кулачка задействуются в режиме средних нагрузок и оборотов двигателя, обеспечивая открытие двух впускных клапанов. Большой кулачок вступает в действие при выходе силовой установки на режим оборотов, приближенных к максимальным.

Система изменения фаз газораспределения I-VTEC, которая представлена производителем Honda, объединила в себе главные преимущества решений как VTC, так и VTEC. Регулирование по трем ступеням обеспечивает существенную экономию топлива. При низкой частоте вращения половина впускных клапанов практически не имеет активности. Увеличение частоты вращения до уровня средних оборотов подключает дезактивированные клапаны, но высота их подъема не подразумевает полного открытия.

Выход на режим максимальных оборотов заставляет впускные клапаны работать от центрального кулачка большого размера. Указанный кулачок имеет особый профиль, который специально подобран для достижения максимального подъема клапанов, что означает повышение отдачи от ДВС на мощностных режимах работы агрегата. Такой подход значительно расширил возможности управления параметрами ГРМ для эффективного регулирования работы двигателя на различных режимах.

Если рассмотреть пример с системой VVTL-i от Toyota, то после выхода мотора с таким решением на обороты около 6000 об/мин стандартный кулачек распредвала исключается из работы и замещается кулачком с измененным профилем. Указанный кулачек обеспечивает дугой алгоритм работы клапана, сдвигает (расширяет) фазу и увеличивает высоту его подъема. На практике это будет означать, что при выходе мотора на режим высоких оборотов у двигателя появится резкий прирост тяги, необходимый для обеспечения дальнейшего уверенного разгона.

Схема работы системы VVTL-i строится на следующем алгоритме. Время открытия и высота подъема впускных клапанов регулируется аналогично другим решениям. Когда мотор работает в режиме оборотов до 6000 об/мин, тогда воздействие на клапан осуществляет меньший кулачок распредвала, который оказывает нажатие на рокер и таким образом открывает клапана. После набора оборотов выше заданной отметки управлять открытием клапанов начинает высокий кулачок с особым профилем. Для его активации специальный сухарь под давлением масла перемещается.

За своевременную подачу моторного масла по специальной магистрали в точно необходимый момент отвечает система управления. Давление масла и перемещение сухаря позволяет кулачку распредвала через специальный шток, который до этого находился в свободном положении, начать воздействовать на клапан посредством коромысла.

Система регулирования высоты подъема клапана

Дальнейшее развитие систем изменения фаз газораспределения привело к появлению сложных решений, которые основаны на управлении высотой подъема клапанов. Новатором в данной области стала компания BMW, представившая систему под названием Valvetronic на своих моторах в 2001 году.

Регулирование высоты подъема клапана дополнительно позволило исключить из схемы дроссельную заслонку применительно к основным режимам работы ДВС. Наличие заслонки заметно снижает эффективность наполнения цилиндров топливно-воздушной смесью в режиме низких и средних оборотов. Причина кроется в том, что во впускном коллекторе (в области дросселя) в процессе работы ДВС возникает разрежение. Топливно-воздушная смесь в таких условиях разрежения становится инертной, цилиндры наполняются менее эффективно, реакция на нажатие педали газа теряет остроту и становится замедленной.

Лучшим решением данной проблемы становится механическое открытие впускного клапана на такой момент времени, который необходим для эффективного наполнения цилиндра рабочей топливно-воздушной горючей смесью. Продолжительность фазы впуска (впускной фазы) в системах регулирования высоты подъема клапана изменяется зависимо от того, как сильно была нажата педаль газа. Система бездроссельного управления позволяет заметно экономить топливо (до 15% сравнительно с другими решениями), а также повышает мощностную характеристику на 10 % и более.

Конструктивно ГРМ в таких системах способен управлять работой силовой установки на разных режимах. На похожем принципе основываются также решения Valvematic от Toyota, решение VEL компании Nissan, VTI от Peugeot и другие. Что касается системы изменения высоты подъема клапана Valvetronic, возможность управления данным параметром реализована благодаря специальной кинематической схеме. Решение Valvetronic ставится на впускные клапаны. Традиционная конструкция, которая включает в себя кулачок распредвала, рокер (коромысло) и клапан, получила развитие в виде установки дополнительных элементов.

 

Система имеет эксцентриковый вал, а также промежуточный рычаг. Указанный эксцентриковый вал начинает вращаться при помощи усилия, которое создает электродвигатель посредством червячной передачи.

Такое вращение эксцентрикового вала оказывает воздействие на промежуточный рычаг, в результате чего изменяется его положение (происходит смещение точки опоры). Смена положения заставляет коромысло двигаться так, чтобы переместить (открыть) клапан точно на необходимую величину.

Система изменения высоты подъема клапана работает постоянно, а высота подъема клапанов напрямую зависит от того или иного режима работы силового агрегата. Клапана могут подниматься в переделах от 0,2 до 12 мм. Система VEL от компании Ниссан обеспечивает высоту подъема клапана в рамках от 0,5 до 2 мм.

Электромагнитный привод клапана

Сегодня конструкторы ДВС практически полностью используют потенциал ГРМ. Проектируется максимально возможное количество клапанов на цилиндр, а сами размеры клапана достигли своего предела. Но эволюция двигателя на данном этапе продолжается. Улучшить наполняемость и продувку цилиндров двигателя можно также за счет скорости, с которой возможно реализовать открытие и закрытие клапанов. Речь идет о ГРМ, в котором клапана имеют электромагнитный (электромеханический) привод, который заменяет механический с электронным управлением. Более того, распределительный вал в таком ГРМ полностью отсутствует.

Электромагнитный привод ГРМ получил название EVA (англ. Electromagne­tic Valve Actuator) и позволяет изменять фазы газораспределения максимально широко. Система с электромагнитным приводом может открывать только нужные клапана (что аналогично управляемому отключению цилиндров), причем делать это в точно определенный момент зависимо от режима работы ДВС. Решение способно экономить топливо на холостом ходу, в момент торможения двигателем и т.п. Количество попадающего в цилиндр двигателя воздуха регулируется временем открытия впускного клапана.

 

Сама длина хода клапана не является регулируемым параметром. Клапан крепится за счет пружины, а также имеет якорь. Такой якорь электромагнитного клапана размещен между двумя электромагнитами определенной мощности. Задачей таких электромагнитов становится удержание клапана в том или ином крайнем положении.

Точность положения, в котором необходимо осуществить фиксацию клапана, определяется предназначенным для этого отдельным датчиком. Снижение  разрушительных нагрузок на электромагнитный ГРМ в момент приближения клапана к его крайней точке (особенно в момент посадки клапана в седло) осуществляется благодаря «торможению» клапана.

Читайте также

Что такое синхронизация клапанов и как это влияет на работу двигателя? -CarBikeTech

Расшифровка синхронизации клапанов двигателя

Во-первых, прочтите здесь о том, как открываются и закрываются клапаны двигателя. Клапаны двигателя похожи на человеческий нос. В автомобильном двигателе для «дыхания» (вдоха / выдоха) используются клапаны. Распределительный вал двигателя открывает и закрывает клапаны с определенным интервалом. Время открытия и закрытия клапанов указывается в градусах, соответствующих положению поршней двигателя.Выбор фаз газораспределения двигателя является наиболее важным процессом в двигателях внутреннего сгорания.

Диаграмма синхронизации клапанов двигателя

Впускной клапан обычно открывается на несколько градусов до того, как поршень достигнет ВМТ на такте выпуска. Он закрывается после того, как поршень на несколько градусов достигает НМТ, то есть когда поршень начинает двигаться вверх по цилиндру в такте сжатия. Во время такта всасывания топливно-воздушная смесь или заряд очень быстро всасываются в цилиндр. Это связано с тем, что движение поршня вниз создает разрежение (или отрицательное давление) в цилиндре, и воздушно-топливной смесью заполняется пустое пространство.

Каким образом помогает синхронизация клапанов двигателя?

Эта топливовоздушная смесь (также известная как заряд) имеет массу и движение. Весь заряд не может попасть в цилиндр, даже когда поршень достигает конца своего хода вниз, потому что отверстие впускного клапана мало. Следовательно, давление в камере сгорания остается ниже атмосферного, а заряд все еще движется в направлении движения поршня с большой скоростью.

Если впускной клапан закроется в этот момент, баллон получит меньше заряда, чем требуется.Следовательно, впускной клапан остается открытым до тех пор, пока поршень не войдет в свой следующий ход вверх, то есть такт сжатия. В этот момент давление в цилиндре становится почти равным атмосферному. Инженеры точно калибруют фактическую точку закрытия впускного клапана таким образом, чтобы она совпадала с точкой, в которой движение входящего заряда начинает обратное.

Клапан перекрытия:

В такте выпуска поршень снова движется вверх; выталкивание выхлопных газов через открытый выпускной клапан.Выпускной клапан открывается до того, как поршень достигнет НМТ во время рабочего хода. Поскольку выпускной клапан открывается непосредственно перед НМТ, это заставляет часть выхлопных газов под давлением выходить еще до того, как поршень начинает свой ход вверх.

Перекрытие клапанов двигателя

Сбрасывает избыточное давление и помогает снизить насосные потери поршня при его движении вверх. Выпускной клапан закрывается после того, как поршень на несколько градусов достигает ВМТ, то есть когда поршень начинает двигаться вниз по цилиндру на такте всасывания.В этот момент как впускной, так и выпускной клапаны остаются открытыми в течение очень короткого периода времени; вызывая «перекрытие». Это «перекрытие» помогает лучше «продувать» или удалять оставшиеся выхлопные газы из цилиндра двигателя.

Что такое переменная синхронизация клапана (VVT)? >> Продолжить чтение здесь

О компании CarBikeTech

CarBikeTech - технический блог. Его члены имеют опыт работы в автомобильной сфере более 20 лет. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.

Посмотреть все сообщения CarBikeTech

Сроки и производительность клапана

Сроки и производительность клапана

Если вы любите гонки или автолюбитель, то вы, скорее всего, не боитесь менять кулачки в вашем двигателе. Тем не мение, Чтобы сделать вашу машину быстрее, нужно не просто заменить кулачок, а заменив его на "правый" распредвал. Это где твой понимание фаз газораспределения становится решающим при выборе правильного кулачка.К поможет вам лучше понять фазу газораспределения, эта страница расскажет о перекрытии продувки и эффект тарана.

ПРОДУВКА
На рабочем такте сгорание толкает поршень вниз в цилиндре. Во время этого хода необходимо открыть выпускной клапан перед поршнем. попадает в нижнюю часть цилиндра. Это позволит создать избыточное давление в цилиндр, чтобы «выпустить воздух» непосредственно перед тем, как поршень достигнет нижней части инсульт. Термин «продувка» используется для описания этого события.

Регулировка времени работы выпускного клапана таким образом гарантирует отсутствие давления остается в цилиндре, чтобы прижиматься к поршню на такте выпуска. В противном случае может возникнуть давление 20 фунтов на квадратный дюйм (или около того) на поршень, когда он запускает цилиндр. Это потребует некоторой мощности вашего двигателя, чтобы вытолкнуть выхлоп из цилиндра!

Двигатели с высокими оборотами должны открывать выпускной клапан раньше так давление имеет больше шансов выйти из цилиндра. Однако на более низких оборотах слишком быстрое открытие выпускного клапана означает, что вы не в полной мере использовать мощность такта.

ПЕРЕКРЫТИЕ
Во время цикла двигателя бывает период, когда и впускной, и выпускной клапаны открыты одновременно. Эти фазы газораспределения известны как «перекрытие». Думайте об этом как о наложении друг на друга циклов выпуска и впуска.

Клапаны синхронизированы так, чтобы впускной клапан слегка приоткрывался до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ) на такте выпуска. Точно так же выпускной клапан закрывается сразу после того, как поршень начинает опускаться. на такте впуска.

Перекрытие предназначено для выхлопных газов, которые уже стекает по выхлопной трубе, чтобы создать эффект, подобный сифону и втягивать свежую смесь в камеру сгорания. В противном случае небольшое количество сгоревшие газы останутся в камере сгорания и разбавят поступающий смесь на такте впуска. Эти фазы газораспределения являются продуктом кулачка. спецификации продолжительности и разделения.

Наука, связанная с перекрытием, довольно сложна.Давление, длина рабочего колеса, температура и многие другие аспекты влияют на то, как хорошо работает эффект перекрытия.

RAM ЭФФЕКТ
Когда поршень достигает нижней части цилиндра на такте впуска, впускной клапан в этот момент не закрывается сразу. Впускной клапан остается открыт, даже если поршень запускает цилиндр на сжатие Инсульт. Выражение «эффект тарана» используется для описания этого события.

Регулировка впускного клапана таким образом позволяет количество свежей смеси, которое необходимо забить в цилиндр.Эффект очень похоже на гидроудар в сантехнике. Что происходит, так это то, что во время приема ход свежая смесь достаточно быстро течет по впускному коллектору и в цилиндр, что он не может мгновенно остановиться, когда поршень останавливается в нижняя часть такта впуска. Как и в случае с эффектом гидроудара, входящий смесь забивается в цилиндр, хотя поршень может запускаться на такте сжатия.

В двигателях с высокими оборотами впускной клапан может оставаться открытым дольше, чтобы воспользоваться этим эффектом тарана.Однако на низких оборотах поршень недостаточно силен, и поршень начнет выталкивать свежую смесь из цилиндра. Из всех различные эффекты фаз газораспределения, это может иметь наибольшее влияние на ваш производительность двигателя.

Авторские права AutoWare 1998

О фазах газораспределения

О фазах газораспределения

О фазах газораспределения

Регулировка и / или проверка фаз газораспределения незаменимы в процессе производства двигателя.
На этот раз мы попытались обобщить основы фаз газораспределения.

Время клапана регулируется шкивом скользящего кулачка, оригинальным шкивом и т. Д. В это время можно сделать изменение фаз газораспределения вперед или назад. Но что это значит на самом деле?


Шкив скользящего кулачка Марухи.
Обычно для регулировки фаз газораспределения используется такой скользящий шкив.

1. Открытие и закрытие клапана

Двигатели B6 и BP на Miata / MX-5 относятся к типу DOHC (двойной распредвал).
Коленчатый вал и распределительный вал (IN ・ EX) соединены ремнем газораспределительного механизма.
4-тактный двигатель повторяет впуск - сжатие - сгорание - выпуск. Это означает, что кривошип поворачивается 2 раза. Кулачок с 1 оборотом отвечает за впуск и выпуск.
Итак, коленчатый вал с двумя оборотами и распределительный вал с одним оборотом дает передаточное число.

Мы рекомендуем замену ремня ГРМ после 100 000 км пробега. Причина этого в том, что ремень может оборваться, положение коленчатого и распределительного валов изменится, а двигатель остановится.В некоторых других случаях поршень может ударить по клапанам и вызвать серьезные повреждения.

2. Что такое фаза газораспределения?

Если мы хотим легко объяснить фазы газораспределения, мы можем сказать, что это время открытия и закрытия клапана.

Устанавливаем транспортир на кривошип и определяем положение поршня.

Если угол кулачка такой же, то даже если мы изменим фазу газораспределения, открытие клапана произойдет одновременно.
Используя скользящий шкив, мы можем отрегулировать это время.


Когда мы поворачиваем центральный диск вправо, мы говорим о «продвижении».
Значение фаз газораспределения на стороне IN становится меньше.
Значение фаз газораспределения на стороне EX увеличивается.


Когда мы поворачиваем центральный диск влево, мы говорим о «ретарде».
Значение фаз газораспределения на стороне IN становится больше.
Значение фаз газораспределения на стороне EX становится меньше.

В основе лежит положение поршня.
(например, кулачок 252 °)
Поршень начинает толкать кулачок из ВМТ (0 °), поршень запускает процесс впуска, и даже если он уже проходит через НМТ, клапан все еще открыт.Клапан закрывается при 72 ° после НМТ. За это время поршень поворачивается на угол поворота коленчатого вала 252 °.

С помощью шкива скользящего кулачка меняем кулачок. Предположим, он продвинулся на 10 °. На этот раз клапан начнет открываться при 10 ° до ВМТ. Клапан закрывается при 62 ° после НМТ.
Клапан начинает открываться в точке A - перед ВМТ поршня (угол поворота коленчатого вала 10 °).

В обоих случаях кулачок равен 252 °, поэтому продолжительность одинакова. Однако фазы газораспределения меняются.

Другими словами, мы определяем положение кулачка в соответствии с положением поршня.Для этого мы используем центральный угол.
Центральный угол и самый высокий угол подъема показывают, как распредвал устанавливается в двигателе.

3. Центральный угол и наибольший угол подъема

Оба они выражают числовым значением, как установлено положение кулачка, но оба немного отличаются.

Центральный угол:

Если взять за основу ВМТ выхлопа (0 °) на стороне IN в качестве основы, то можно увидеть, сколько градусов нужно, чтобы добраться до центра продолжительности кулачка.
Кулачок 252 °, который начинает открываться при 10 ° перед ВМТ, закрывается при 62 °.Половина 252 ° составляет 126 °. Однако если отсчитать 126-ю градус справа, получится 116 °. Другими словами, центральный угол в этом случае составляет 116 °.

Если мы используем кулачок 252 ° на стороне EX и установим выпускной клапан на открытие при 62 ° НМТ во время падения сгорания, то он закроется при 10 ° ВМТ выпуска.
То же, что и в случае со стороной IN, если отсчитывать от 0 ° ВМТ (левый поворот), то получается центральный угол 116 °.

Перекрытие на этот раз составляет 10 ° + 10 ° = 20 °.
Перекрытие означает состояние, когда и впускной, и выпускной клапаны открыты.

Метод измерения:

Обычно мы используем метод подъема на 1 мм.
В верхней части подъемника мы помещаем клемму индикатора с круговой шкалой, мы вращаем кривошип и используем время, когда он опускается на 1 мм, чтобы зарегистрировать начало и конец счета угла поворота кривошипа.
Этот 1 мм становится точкой измерения, поэтому угол поворота коленчатого вала меньше, чем продолжительность кулачка.

Самый высокий подъемник

Самый высокий подъем - это точка, когда распределительный вал максимально открывает (прижимает) клапан.Это положение выражается положением поршня (углом поворота коленчатого вала).
Если распределительный вал симметричен, то числовое значение такое же, как и в случае центрального угла, но, как ни странно, есть много случаев, когда это не так.
Причина этого заключается в том, что бывают случаи, когда профиль распределительного вала не симметричен, а выступ кулачка не острый, поэтому трудно достичь самого высокого положения подъема.



Если мы измерим открытие и закрытие при подъеме на 1 мм и установим середину как центральный угол, мы получим 116 °.В тех же условиях, если мы измерим его во время максимального подъема кулачка, мы получим 120 °.
Числовое значение сдвигается на 4 °, что может означать, что, например, с этим что-то связано с профилем кулачка.
Давайте посмотрим на график выше. В случае симметричного кулачка черная линия обозначает угол поворота кривошипа и соотношение подъема кулачка.
Если это асимметричный кулачок, то угол поворота коленчатого вала и соотношение подъема кулачка выражаются зеленой линией.

Мы помещаем клемму индикатора с круговой шкалой на верхнюю часть подъемника и измеряем точку, в которой выступ кулачка прижимает подъемник вниз сильнее всего.
Выступ кулачка не острый, а угол поворота кривошипа наивысшего подъемника находится в диапазоне 6-8 градусов.
По этой причине обычно самый высокий подъем - 3/100 мм - устанавливается в качестве стандарта, и оттуда мы рассчитываем наивысшую точку подъема.

Даже если существует множество видов методов измерения, самое важное - продолжать работу тем же методом.
Многие двигатели профессионалы собирают по-своему и собирают данные по-своему.
Повторяя тот же метод, они сравнивают данные и переходят к следующему шагу.

Регулируемая синхронизация клапана

Как выставить распредвал?
Лучше всего увеличивать крутящий момент, обеспечивая холостой ход и получая максимальную мощность. Однако все это не так просто.
Метод Марухи - изменение фаз газораспределения.

Устанавливается шкив гидравлического кулачка (в случае Mazda он называется «приводом»), который регулирует давление масла электронным способом.
Мы строго разделяем холостой ход, низкие обороты, средние обороты, высокие обороты и т. Д. И, повторяя опережение и замедление фаз газораспределения, мы планируем наиболее подходящую настройку.


Пускатель в разобранном виде.

При наступлении

На внутреннюю камеру замедления привода влияет давление масла, и ротор, соединенный с кулачком, вращается в направлении движения вперед.

Задержка

Давление масла влияет на запаздывающую камеру внутри привода, и ротор, соединенный с кулачком, вращается в замедленном направлении.

Промежуточное обслуживание
Давление масла влияет как на камеру опережения, так и на камеру замедления, и положение ротора, соединенного с кулачком, сохраняется.

Эксплуатация в различных условиях движения

 Зона холостого хода и зона малой нагрузки
Уменьшение зоны перекрытия и уменьшение количества дымовых газов, попадающих на входную сторону. Благодаря этому мы можем стабилизировать обороты на холостом ходу и улучшить расход топлива. Кроме того, мы можем обеспечить стабильную работу двигателя в условиях малой нагрузки.

 Средняя зона нагрузки
Увеличение перекрытия, снижение температуры сгорания, уменьшение NOX в выхлопных газах.Кроме того, мы позволяем еще не сгоревшим газам максимально сгореть и понижаем содержание углеводородов.

 Высокая нагрузка при средних оборотах.
Ускорьте закрытие впускного клапана, улучшив крутящий момент на средних оборотах.

 При низкой температуре
Установите минимальное перекрытие, чтобы не допустить попадания продуктов сгорания на сторону IN. Этим мы можем улучшить расход топлива и обеспечить высокие обороты холостого хода.

 Во время запуска или остановки двигателя.
Минимизация перекрытия, предотвращающая попадание газов сгорания во входную сторону.Этим мы можем улучшить запуск.

Регулировка фаз газораспределения имеет очень сложную функцию, и ее очень сложно настроить. Но мы надеемся, что благодаря этому короткому отчету вы получили более полное представление об этом.

Кулачок незаменим при настройке двигателя. Maruha заботится о качестве и старается предоставить все необходимые детали по разумной цене. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас есть вопросы.

[дом]

Маруха Моторс Ко., ООО
Ушизума 2095-6, Аой-Вард
421-2106 город Сидзуока, префектура Сидзуока
Япония
ТЕЛ: 0081-54-294-0076
ФАКС: 0081-54-294-1312
Эл. Почта: [email protected]

Электромагнитный клапан с регулируемой синхронизацией клапана (VVT)

Другие условия производителя для электромагнитного клапана VVT

Автопроизводители, использующие соленоид VVT

Электронная система регулирования фаз газораспределения, впервые разработанная компанией Nissan в начале 90-х годов, стала практически универсальной функцией на серийных автомобилях, чтобы соответствовать более строгим нормам выбросов.

Технология VVT может быть обычным явлением, но многие компании используют разные торговые марки и патенты для одной и той же системы.

Многие приложения для соленоида Spectra VVT носят другое название оригинального оборудования:

Производитель Сокращение / термин Определение
Audi Клапанный подъемник
BMW VANOS Изменяемый Nockenwellensteuerung
Fiat MultiAir
Форд Ti-VCT / VCT Независимая синхронизация фаз газораспределения с двумя независимыми регулируемыми фазами фаз газораспределения / фаза фазовой регулировки фаз газораспределения
Дженерал Моторс DCVCP Двойное непрерывное регулирование фаз газораспределения
Хонда, Акура VTEC, я-VTEC Электронное управление с изменяемой синхронизацией клапана и подъемом
Hyundai, Kia, Volvo CVVT Бесступенчатая регулировка фаз газораспределения
Hyundai, Киа VTVT Клапанный механизм с изменяемым распределением фаз
Мазда S-VT Последовательная синхронизация клапана
Мицубиси MIVEC Система электронного управления синхронизацией клапана Mitsubishi Innovative
Nissan, Infiniti CVTCS / VVEL Непрерывное регулирование фаз газораспределения / Nissan Variable Valve Event and Lift
Nissan N-VCT / VVL Nissan Variable Cam Timing / Nissan Ecology Oriented Variable Valve Lift and Timing
Порше VarioCam
Тойота, Лексус VVT-i, VVTL-i Регулируемая синхронизация клапана с интеллектуальным управлением
Субару AVCS / AVLS Активная система управления клапаном

Общие симптомы неисправности соленоида VVT

  • Грубый холостой ход двигателя
  • Проверьте свет двигателя
  • Пропуски зажигания двигателя при нагрузках

Больше информации

Общие причины сбоев

Загрязнения в моторном масле являются основной причиной выхода из строя системы VVT.Неисправный агрегат приведет к нестабильной работе двигателя на холостом ходу и низкой экономии топлива. Несоблюдение замены умирающего узла может привести к выходу из строя зубчатой ​​передачи двигателя и цепи привода ГРМ. Всегда следите за индикатором «Проверьте двигатель»

.

Что такое переменная синхронизация клапана?

Сегодняшние автомобили оснащены всевозможными техническими приспособлениями и волшебством, позволяющими максимально увеличить мощность и пробег. Одна из таких технических систем называется «регулируемые фазы газораспределения», в которой блок управления двигателем автомобиля или компьютер открывает клапаны двигателя в разное время и на разное время, чтобы получить максимальную мощность и эффективность.Давайте посмотрим, как это работает.

Основные компоненты

Для того, чтобы двигатель работал, ему нужны воздух, топливо и искра. Клапаны расположены в головке блока цилиндров, и они открываются и закрываются при каждом такте двигателя, позволяя воздуху и топливу входить или выходить из камеры сгорания, где поршни выполняют работу по сжатию воздушно-топливной смеси и перемещению ее из двигателя. Большинство двигателей работают с четырьмя тактами:

  • Первый ход - такт впуска: Поршень движется вниз и втягивает воздух и топливо
  • Второй ход - такт сжатия: поршень движется вверх и сжимает топливно-воздушную смесь
  • Третий ход - это силовой сток: искра заглушка воспламеняет топливно-воздушную смесь и толкает поршень вниз
  • Четвертый ход - такт выпуска: поршень движется вверх и выталкивает отработанные газы в выхлоп

Распределительные валы, расположенные в верхней части головки блока цилиндров, являются что открывать и закрывать клапаны.Каждый распределительный вал имеет открывающийся лепесток. клапан. Изменяя, когда клапаны открываются и закрываются, воздушно-топливная смесь могут быть оптимизированы для достижения максимальной мощности и эффективности двигателя.

VTEC

Самый простой способ описать систему изменения фаз газораспределения - это объяснить неизменно популярную систему VTEC от Honda. VTEC - это аббревиатура от «Variable Valve Timing and Lift Electronic Control» в том смысле, что система изменяет фазу газораспределения и подъем, которые контролируются электроникой.Чем выше и дольше открывается клапан, тем больше воздуха поступает в камеру сгорания. Если в двигатель попадает больше воздуха, в двигатель может поступать больше топлива, что приравнивается к большей мощности.

Итак, где в игру вступает VTEC? Когда двигатель работает на более низких оборотах, тогда требуется меньше воздуха и топлива, а когда он работает при более высоких оборотах в камеру сгорания может подаваться больше воздуха и топлива.

В двигателе VTEC на распределительных валах есть три кулачка; два меньшего размера и один побольше.В более низком диапазоне оборотов два меньших лепестка открывают и закрывают клапаны и пропускают меньше воздуха, но с большей скоростью, что приводит к более эффективному сгоранию.

Когда вы нажимаете педаль акселератора сильнее и переходите к более высокому диапазону оборотов (обычно выше 5 500 об / мин), больший лепесток вступает во владение и больше открывает клапаны, позволяя поступать большему количеству воздуха и увеличивая мощность. Таким образом, VTEC (или любая другая система изменения фаз газораспределения) объединяет два двигателя в одном: он более экономичен при более низких оборотах и ​​более мощный при более высоких.

В других машинах тоже есть

Другие производители, такие как Ferrari, BMW, Toyota и Nissan, имеют свои собственные версии регулируемых фаз газораспределения, и все они спроектированы для работы в сочетании с двигателями разных размеров и конфигураций, которые они используют.

В настоящее время, благодаря широкому использованию турбонаддува, автопроизводители могут поиграть с регулируемыми фазами газораспределения и втиснуть даже воздух в двигатель, что делает его более мощным и эффективным.Что они придумают дальше? Нам просто нужно подождать и посмотреть.

Что такое события фаз газораспределения?

На большинстве кулачковых карт указано место открытия и закрытия каждого клапана. Эти местоположения указаны в градусах вращения коленчатого вала.

** Помните, что распределительный вал поворачивается один раз на каждые два оборота коленчатого вала. **

Как это занесено в список?

В следующей таблице приводится пример установки фаз газораспределения при 0,050 дюйма

  • BTDC = до верхней мертвой точки
  • ATDC = После верхней мертвой точки
  • BBDC = перед нижней мертвой точкой
  • ABDC = После нижней мертвой точки

Открытие Закрывает Долевой центр Продолжительность
Всасывание 0 ° ВМТ 34 ° ABDC 107 ° ATDC 214 °
Выхлоп 48 ° BBDC 5 ° ВМТ 117 ° ВМТ 224 °

Что это значит?

В приведенной выше таблице указано время открытия и закрытия клапанов.Проще всего понять это в терминах 4 штрихов.

Ход впуска
Во время этого хода поршень находится в ВМТ и движется вниз, всасывая топливно-воздушную смесь.

  • Впускной клапан начинает открываться при 0 ° до ВМТ.
  • Клапан полностью открыт при 107 ° ВМТ и начинает закрываться.

Ход сжатия
Во время этого хода поршень находится в НМТ и движется вверх, сжимая топливно-воздушную смесь.Свеча зажигания загорается, воспламеняя смесь.

  • Впускной клапан полностью закрыт при 34 ° ABDC.

Рабочий ход
Во время этого хода поршень под действием взрыва опускается вниз до НМТ.

  • Выпускной клапан начинает открываться при 49 ° BBDC.

Ход выпуска выхлопных газов
Во время этого хода поршень находится в НМТ и движется вверх, выталкивая выхлопные газы из выпускного клапана.

  • Выпускной клапан полностью открыт при 117 ° до ВМТ и начинает закрываться.
  • Клапан полностью закрыт при 5 ° до ВМТ.

В это время поршень продолжает движение до ВМТ, где весь процесс начинается снова.

ID ответа 4701 | Опубликовано 17.10.2016 12:39 | Обновлено 13.03.2019 08:39

Регулируемая синхронизация клапанов становится реальностью

Изменение фаз газораспределения - идея не новая. Идея увеличения крутящего момента двигателя на низких и высоких оборотах за счет автоматического опережения и замедления существует довольно давно.

В 1960-х годах вы могли получить механизм изменения фаз газораспределения с торсионной пружиной, которая замедляет фазу газораспределения в ответ на повышенный крутящий момент, необходимый для поворота распределительного вала на более высоких оборотах двигателя. Теоретически вы могли бы пользоваться преимуществами крутящего момента на низких оборотах и ​​лошадиных сил на высоких скоростях, но на практике это, похоже, не работало из-за зависимости от крутящего момента.

В наши дни историческое обсуждение различных инженерных подходов к изменению фаз газораспределения могло бы заполнить энциклопедию.Но компьютеризированные системы управления двигателем сделали изменение фаз газораспределения практической реальностью для большинства автомобилей.

Я оставлю более уникальные конструкции VVT на страницах истории, а электронные системы фаз газораспределения - на страницы будущего. А пока давайте рассмотрим основы того, как VVT влияет на производительность двигателя, как он может выйти из строя, а затем дадим несколько советов по устранению неполадок в подозрительных системах VVT.

Клапан и распредвал
Переменная фаза фаз газораспределения, которую большинство из нас видит в наших магазинах, на самом деле представляет собой переменную фазу фаз газораспределения, которая улучшает крутящий момент на низких и высоких скоростях за счет опережения или замедления фаз газораспределения на одном верхнем распредвале SOHC) приложений двигателя.

Напротив, некоторые системы с двойным верхним распределительным валом (DOHC) выполняют те же функции, раздельно продвигая или замедляя впускной и выпускной распредвалы.

Полностью регулируемые фазы газораспределения могут быть достигнуты только с помощью управляемых компьютером соленоидов для точного управления открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов. Хотя различные комбинации событий изменения фаз газораспределения теоретически бесконечны в системе с электронным управлением, ее применение ограничено из-за проблем со стоимостью и, в некоторых случаях, надежностью.

Теоретически….
Эффективная синхронизация клапанов очень зависит от скорости всасываемого воздуха, проходящего через впускные отверстия двигателя, и выхлопных газов, выходящих из выхлопных отверстий двигателя.

Когда всасываемый воздух движется медленно на более низких оборотах двигателя, впускной клапан должен закрываться раньше, чтобы поршень не выталкивал всасываемый воздух обратно во впускной канал и коллектор.

Но когда скорость всасываемого воздуха увеличивается с увеличением оборотов двигателя, впускной клапан должен закрыться позже, чтобы помочь набрать больше воздуха в цилиндр.Теоретически, большинство конструкций VVT начинают изменять фазы впускных клапанов, когда скорость всасываемого воздуха начинает резко возрастать при 2500-3500 об / мин. Конечно, реальная стратегия работы PCM во многом зависит от конструкции двигателя и ограничений скорости двигателя.

Хотя синхронизация выпускных клапанов не так критична для характеристик двигателя, как синхронизация впускных клапанов, теоретически ее можно усовершенствовать в приложениях с DOHC для увеличения перекрытия фаз газораспределения на более высоких оборотах двигателя и задержки для уменьшения перекрытия клапанов на более низких оборотах двигателя.

Перекрытие фаз газораспределения желательно при более высоких оборотах двигателя. Одновременное удерживание впускных и выпускных клапанов открытыми, когда двигатель переходит от выпуска к такту впуска, позволяет двигателю использовать небольшое отрицательное давление, создаваемое выхлопными газами, выходящими из выпускного отверстия, чтобы помочь втягивать всасываемый заряд в цилиндр.

Но при более низких оборотах двигателя и скоростях газа высокое перекрытие клапанов приводит к скачкообразному холостому ходу из-за того, что выхлопные газы возвращаются во впускной коллектор, а также снижает компрессию при работающем двигателе.Имейте в виду также, что изменение фаз газораспределения выпускных клапанов может создать эффект «EGR», который помогает снизить выбросы оксида азота (NO) в некоторых областях применения.

Конструкция кулачка
Попутно полезно понять основы конструкции кулачка распредвала. Чтобы предотвратить чрезмерную нагрузку на клапанный механизм, кулачок должен быть спроектирован так, чтобы постепенно увеличивать массу подъемника, толкателя, коромысла и клапана. Конструкция верхнего распределительного вала снижает нагрузку на клапанный механизм за счет замены этих компонентов на простой толкатель кулачка.

К сожалению, для механических распределительных валов, изменение зазора клапана приведет к незначительным изменениям фаз газораспределения. Поскольку распределительные валы с гидравлической регулировкой не требуют люфта, фазы газораспределения остаются стабильными.
В любом случае выступ кулачка должен быть спроектирован так, чтобы постепенно замедлять работу клапанного механизма, чтобы предотвратить отскакивание клапанов от седел клапанов при пиковых оборотах двигателя. Хотя кулачки распределительного вала можно шлифовать для увеличения потока воздуха за счет увеличения подъема клапана, увеличение подъема клапана увеличивает нагрузку на клапанный механизм, а также увеличивает вероятность столкновения поршня с клапаном.

Phasers Ready
Изменение фаз газораспределения на ранних двигателях с одним верхним распределительным валом (SOHC) было достигнуто за счет использования «фазера» распределительного вала, состоящего из подпружиненного гидравлического поршня, который заставляет скошенную ведущую шестерню противостоять аналогичной скошенной ведущей шестерне, установленной на распредвал.

Точная установка фаз газораспределения может быть достигнута за счет использования модуля управления трансмиссией (PCM) для подачи давления масла на поршень путем подачи импульсов на масляный регулирующий клапан. Поскольку поршень имеет отверстие для стравливания давления масла, синхронизацию кулачка можно изменить, увеличив ширину импульса, подаваемого на масляный регулирующий клапан.

Если электроника выйдет из строя, возвратная пружина фазера толкнет поршень в его положение синхронизации по умолчанию. PCM также будет контролировать положение распределительного вала, сравнивая относительные положения датчика положения распределительного вала (CMP) и датчика положения коленчатого вала (CKP). Если эти позиции не соответствуют запрограммированным данным, PCM должен установить код неисправности серии P0010 или P0340.

Некоторые конструкции VVT также включают отдельный датчик фаз газораспределения (VTS), чтобы обеспечить более точную обратную связь по фазе газораспределения с PCM.В то время как большинство современных конструкций VVT используют более компактные фазовращатели лопастного типа для регулировки фаз газораспределения, они по-прежнему используют ту же базовую компоновку датчиков и механизмов контроля давления масла, что позволяет управлять компьютером.

VVT Failures
Как вы, возможно, уже догадались, диагностика VVT очень зависит от приложения, потому что она зависит не только от того, является ли двигатель рядным или V-образным блоком, конфигурацией SOHC или DOHC, но и от конфигурация фазера и системной электроники.

Кроме того, существуют буквально десятки «глобальных» кодов неисправностей серий P0010 и P0340, не говоря уже о кодах серий P1000, зависящих от производителя, которые могут быть сохранены из-за проблем с синхронизацией клапана.
Но, применяя основные принципы работы, можно диагностировать большинство отказов VVT, независимо от конфигурации.

Очевидно, что большинство отказов VVT приведет к потере крутящего момента двигателя на низких или высоких оборотах и ​​повлияет на вакуум во впускном коллекторе. Когда распределительный вал не реагирует на положения, заданные PCM, PCM должен сохранить связанный с распределительным валом код ошибки синхронизации серии P0340.На двигателях с V-образным блоком ошибка синхронизации распредвала на одном ряду также может привести к кодам пропусков зажигания серии P0300 для всех цилиндров этого ряда.

Кроме того, помните, что фазы газораспределения и перекрытие клапанов влияют на компрессию цилиндра. При отказе одного банка двигателя с V-образным блоком сжатие при запуске от банка к банку должно отличаться, как и числа балансировки топлива между банками.

Кроме того, имейте в виду, что с повторным введением стальных цепей ГРМ отдельная свободная цепь или изношенное натяжное устройство или направляющая цепи на одном ряду могут замедлить синхронизацию кулачков и, возможно, повлиять на холодный запуск и характеристики управляемости.

Вязкость моторного масла, а также пропускная способность масляного фильтра могут определенно повлиять на способность фазовращателя кулачка управлять фазами газораспределения, равно как и на срок службы масла.

Во многих случаях масло, не одобренное производителем оригинального оборудования, в сочетании с масляным фильтром малой емкости может вызвать образование отложений или покрытий лаком, в результате чего фазовращатели кулачка заедают в опережающих или замедленных положениях.

Это также может привести к засорению масляных каналов в головке цилиндров, масляному регулирующему клапану и фазовращателям шламом или загрязнению металлической стружкой.Помните, что даже при использовании масел, одобренных оригинальным производителем или производителем, необходимо менять моторное масло через рекомендуемые интервалы.

И последнее, но не менее важное: многие продвинутые специалисты по диагностике регулярно собирают лабораторные образцы сигналов заведомо исправных датчиков CMP и CKP для будущего сравнения с аналогичными моделями, имеющими подозреваемую проблему с синхронизацией клапана.

.
Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *