Фазы газораспределения двигателя. Что это такое?
Работа двигателя зависит от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. В обычном двигателе внутреннего сгорания клапаны приводятся в действие кулачками распределительного вала.
В данной статье 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 бездроссельного 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 четырехтактного карбюраторного двигателя и дизеля
Строительные машины и оборудование, справочник
Категория:
Устройство и работа двигателя
Публикация:
Фазы газораспределения четырехтактного карбюраторного двигателя и дизеля
Читать далее:
Механизм газораспределения двухтактного дизеля
Фазы газораспределения четырехтактного карбюраторного двигателя и дизеля
Для лучшего наполнения цилиндров свежим зарядом и наиболее полной очистки их от отработавших газов моменты открытия и закрытия клапанов в четырехтактных двигателях не совпадают с положениями поршней в в. м. т. и н. м. т., а происходят с определенным опережением или запаздыванием.
Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах, соответствующих углам поворота кривошипа коленчатого вала относительно мертвых точек, называются фазами газораспределения. Фазы газохтспределения могут быть изображены в виде круговой диаграммы, называемой диаграммой газораспределения.
Впускной клапан начинает открываться раньше, чем поршень придет в в. м. т. При этом к началу хода поршня вниз при такте впуска клапан уже немного откроется. Опережение открытия впускного клапана для двигателей разных моделей колеблется в пределах 9—33° (угол а). Закрытие впускного клапана происходит с некоторым запаздыванием, когда поршень пройдет н. м. т. и начнет двигаться вверх. При этом некоторое время после перехода н. м. т., несмотря на начавшееся незначительное движение поршня вверх, заполнение цилиндра зарядом будет продолжаться вследствие разрежения, еще имеющегося в цилиндре, а также вследствие инерции заряда, движущегося во впускном трубопроводе. Запаздывание закрытия впускного клапана составляет 51—64° (угол р).
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Рис. 1. Диаграмма газораспределения четырехтактного двигателя
Таким образом, время открытия впускного клапана больше времени, в течение которого происходит полуоборот вала; продолжительность впуска при этом увеличивается, и цилиндр полнее заполняется свежим зарядом.
Выпускной клапан открывается раньше прихода поршня в и. м. т. При этом газы, находясь в цилиндре под большим давлением, быстро начинают выходить наружу, несмотря на то, что поршень еще движется вниз. Затем поршень, пройдя н. м. т. и двигаясь к в. м. т., будет выталкивать оставшиеся в цилиндре газы. Опережение открытия выпускного клапана составляет 47—56° (угол у).
Выпускной клапан закрывается тогда, когда поршень пройдет в. м. т. Несмотря на то, что поршень начнет уже немного опускаться вниз, газы будут продолжать выходить из цилиндра по инерции и вследствие отсасывающего действия потока газов, движущихся в выпускном трубопроводе.
Некоторое уменьшение давления газов на поршень, происходящее при рабочем ходе вследствие раннего открытия выпускного клапана, и потери части работы газов при этом восполняются тем, что поршень, движущийся при такте выпуска вверх, не испытывает существенного сопротивления газов, оставшихся в небольшом количестве в цилиндре.
Угол поворота кривошипа, соответствующий положению, при котором впускной и выпускной клапаны одновременно открыты, называется углом перекрытия клапанов. Вследствие незначительности этого угла и ничтожной величины зазора между клапанами и седлами при данном их положении возможность утечки заряда из цилиндра невелика.
Углы опережения и запаздывания, а следовательно, и продолжительность открытия клапанов должны быть тем больше, чем выше число оборотов коленчатого вала, при котором развивается наибольшая мощность двигателя.
Это объясняется тем, что в более быстроходных двигателях процессы происходят с большими скоростями, и для обеспечения достаточно полного заполнения цилиндра зарядом и хорошей его очистки от отработавших газов необходимо по возможности увеличить время открытия клапанов.
Рекламные предложения:
Читать далее: Механизм газораспределения двухтактного дизеля
Категория: — Устройство и работа двигателя
Главная → Справочник → Статьи → Форум
Как настроить синхронизацию кулачка на четырехтактном мотоцикле
Toggle Nav
Поиск
Когда дело доходит до восстановления четырехтактных двигателей, правильная проработка мелких деталей часто может означать разницу между долговечным, мощным двигателем и двигателем, которому суждено прожить недолго. JE Pistons имеет многолетний опыт проектирования, проектирования и испытаний поршней для высокопроизводительных четырехтактных двигателей.
Как следует из названия, корень всех проблем сборки двигателя, связанных с фазами газораспределения, обычно связан с одной ключевой взаимосвязью, которая представляет собой положение коленчатого вала относительно положения распределительного вала (валов). Отклонения от заданных на заводе положений могут привести к снижению производительности двигателя, что является незначительной проблемой по сравнению с возможностью катастрофических отказов двигателя, которые возможны, поскольку неправильно синхронизированные кулачки могут привести к контакту клапана с поршнем.
Для правильной настройки фаз газораспределения необходимо использовать заводское руководство по обслуживанию. Руководство по обслуживанию — единственное место, где вы найдете подробную информацию, предписывающую правильную процедуру. Прежде чем приступить к работе, найдите время, чтобы тщательно просмотреть шаги, описанные в вашем руководстве.
Все процедуры установки фаз газораспределения обычно начинаются с поворота коленчатого вала в заданное положение. Конкретные шаги для этого будут различаться в зависимости от двигателя, однако важность правильного выполнения этой части невозможно переоценить. Часто небольшие маркировки приходится совмещать с элементами внутри двигателя или на одной из его крышек. Обязательно используйте достаточно света при выравнивании коленчатого вала. Кроме того, убедитесь, что вы смотрите прямо на функцию выравнивания. Просмотр элементов центровки под углом может привести к неточному позиционированию коленчатого вала.
Ищете новый поршень для внедорожного мотоцикла или квадроцикла? Ознакомьтесь с нашими поршнями серии Pro.
Когда коленчатый вал установлен, следующим шагом для двигателей, использующих цепи кулачков, является намотка цепи на кулачок или кулачки, одновременно обеспечивая правильное положение кулачков. При этом коленчатый вал также должен оставаться в исходном положении! Двигатели с кулачками с шестеренчатым приводом, как правило, немного проще в работе, потому что единственной заботой является обеспечение правильного выравнивания шестерен.
Сохраняя совмещение меток коленчатого вала, установите цепь привода ГРМ на распредвал(ы), начиная со стороны, наиболее удаленной от натяжителя цепи, и удерживая цепь в натянутом состоянии.
На кулачковых шестернях будет нанесена метка совмещения, например, начерченная линия или выпуклая точка. В зависимости от двигателя эти функции должны быть согласованы с функцией сопряжения на двигателе. Например, нередко совмещают элемент сопряжения кулачковой шестерни с плоскостью крышки головки блока цилиндров.
В конфигурациях с одним кулачком, таких как эта, по обеим сторонам кулачковой шестерни будет выемка, чтобы выровняться при установке цепи кулачка. Во многих конфигурациях с двумя кулачками на каждой шестерне кулачка будут выемки, чтобы выровняться с плоскостью головки блока цилиндров. Всегда проверяйте руководство пользователя для получения точных рекомендаций. В двигателях, использующих кулачковую цепь, важно, каким образом цепь наматывается на кулачковую шестерню (шестерни). Крайне важно следить за тем, чтобы цепь не провисала, когда она наматывается на кулачковую шестерню. Мы хотим, чтобы все провисание цепи было со стороны двигателя, где находится натяжитель цепи.
В этот момент необходимо еще раз проверить положение кулачка(ей) и кривошипа. На двигателях, использующих кулачковые цепи и два кулачка, в некоторых руководствах по обслуживанию указывается число звеньев цепи или количество пальцев цепи между функцией индексации впускного и выпускного кулачков в дополнение к функциям выравнивания на самих кулачковых шестернях. Для двигателей с шестеренчатым приводом это будет просто вопрос проверки выравнивания всех шестерен в системе.
После правильного расположения кулачков можно снова установить крышку кулачка и проверить зазоры клапанов.
После выполнения любых регулировок клапанных зазоров последним шагом для двигателей, использующих кулачковую цепь, является установка натяжения цепи.
Обычно используются несколько различных типов натяжителей цепи, однако, независимо от типа, установка натяжителя цепи в отведенном положении чрезвычайно важна. Обратитесь к руководству по обслуживанию для получения конкретных инструкций по втягиванию натяжителя цепи. Приступаем к установке натяжителя цепи на двигатель. После установки выполните все необходимые шаги, необходимые для удлинения натяжителя цепи и натяжения цепи.
Убедитесь, что натяжитель цепи установлен во втянутом положении, и продолжайте увеличивать натяжение цепи после его установки. Типы натяжителей цепи различаются, поэтому обратитесь к руководству пользователя за инструкциями по втягиванию и затягиванию. При выдвинутом натяжителе цепи кулачковая цепь будет немного натянута, однако она может находиться не в оптимальном положении.
Проверните двигатель на четыре оборота коленчатого вала. Вращение двигателя позволит натяжителю цепи дополнительно натянуть цепь. Это также послужит возможностью подтвердить, что все настроено так, что, как минимум, нет никаких механических помех. Если вы не можете провернуть двигатель на всех четырех его тактах, существует большая вероятность того, что синхронизация была установлена неправильно и что клапаны мешают поршню.
Предполагая, что начальное вращение двигателя прошло без проблем, подтвердите в последний раз, что все ключевые взаимосвязи были сохранены. Переместите коленчатый вал в соответствии с его выравниванием. Дважды проверьте, что кулачки выровнены с соответствующими функциями. Как только это будет сделано, сложная часть работы будет завершена, и мы сможем уйти с уверенностью в том, что синхронизация кулачка была установлена правильно.
АВТОРСКИЕ ПРАВА © 2022 JEPISTONS ВСЕ ПРАВА ЗАЩИЩЕНЫ. JE PISTONS ЯВЛЯЕТСЯ ЧАСТЬЮ СЕМЕЙСТВА БРЕНДОВ-ПОБЕДИТЕЛЕЙ ГОНОК
Способ работы двухтактного двигателя с изменяемыми фазами газораспределения в четырехтактном режиме (Патент)
Способ работы двухтактного двигателя с изменяемыми фазами газораспределения в четырехтактном режиме режим (Патент) | ОСТИ.
GOVперейти к основному содержанию
- Полная запись
- Другое связанное исследование
В этом патенте описан способ работы двигателя внутреннего сгорания типа, содержащего поршень, совершающий возвратно-поступательное движение в цилиндре, впускной канал для подачи воздуха в цилиндр, выпускной клапан, который открывается и закрывается с помощью исполнительного механизма клапана независимо от положения коленчатого вала, средства зажигания и средства впрыска топлива. Он включает первый такт, при котором поршень перемещается от НМТ к ВМТ, второй такт, при котором поршень перемещается от ВМТ к НМТ, третий такт, при котором поршень перемещается от НМТ к ВМТ, четвертый такт, при котором поршень перемещается от ВМТ к НМТ.
- Изобретатели:
- Ричесон, В. Э.
- Дата публикации:
- Идентификатор OSTI:
- 7242706
- Номер(а) патента:
- США 5131354; А
- Номер заявки:
- PPN: США 7-697845
- Правопреемник:
- North American Philips Corp., Нью-Йорк, штат Нью-Йорк (США)
- Тип ресурса:
- Патент
- Отношение ресурсов:
- Дата регистрации патента: 9 мая 1991 г.
- Страна публикации:
- США
- Язык:
- Английский
- Тема:
- 33 УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ ДВИГАТЕЛИ; ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ; ЭКСПЛУАТАЦИЯ; КЛАПАНЫ; СИСТЕМЫ ВПРЫСКА ТОПЛИВА; СООТНОШЕНИЕ ТОПЛИВО-ВОЗДУХ; ДВИГАТЕЛИ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ; КОНТРОЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ; ДВИГАТЕЛИ; ОБОРУДОВАНИЕ; РЕГУЛЯТОРЫ ПОТОКА; ТОПЛИВНЫЕ СИСТЕМЫ; ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ; 330100* — Двигатели внутреннего сгорания
Форматы цитирования
- MLA
- АПА
- Чикаго
- БибТекс
Richeson, WE. Способ работы двухтактного двигателя с регулируемой фазой газораспределения в четырехтактном режиме .
США: Н. П., 1992.
Веб.
Копировать в буфер обмена
Richeson, WE. Способ работы двухтактного двигателя с изменяемыми фазами газораспределения в четырехтактном режиме . Соединенные Штаты.
Копировать в буфер обмена
Ричесон, У. Э., 1992.
«Способ работы двухтактного двигателя с изменяемыми фазами газораспределения в четырехтактном режиме». Соединенные Штаты.
Копировать в буфер обмена
@статья{osti_7242706,
title = {Способ работы двухтактного двигателя с изменяемыми фазами газораспределения в четырехтактном режиме},
автор = {Ричесон, W E},
abstractNote = {В этом патенте описывается способ работы двигателя внутреннего сгорания такого типа, который содержит поршень, совершающий возвратно-поступательное движение в цилиндре, впускное отверстие для подачи воздуха в цилиндр, выпускной клапан, который открывается и закрывается с помощью привода клапана, независимого от коленчатого вала.