Зачем менять фазы газораспределения — ДРАЙВ

Качество работы двигателя — его КПД, мощность, крутящий момент и экономичность зависят от многих факторов, в том числе и от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

В обычном четырёхтактном двигателе внутреннего сгорания клапаны приводятся в действие кулачками распределительного вала. Профиль этих кулачков определяет момент и продолжительность открытия (то есть ширину фаз), а также величину хода клапанов.

В большинстве современных двигателей фазы меняться не могут. И работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Дело в том, что характер поведения газов (горючей смеси и выхлопа) в цилиндре, а также во впускном и выпускном трактах меняется в зависимости от режимов работы двигателя. Постоянно изменяется скорость течения, возникают различного рода колебания упругой газовой среды, которые приводят к полезным резонансным или, наоборот, паразитным застойным явлениям. Из-за этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы.

Фазы газораспределения в поршневых двигателях внутреннего сгорания — это моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов (окон). Фазы газораспределения обычно выражаются в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным или конечным моментам соответствующих тактов.

Так, например, 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.

Тюнеры часто мудрят со сдвигом фаз при помощи таких сборных звёздочек. Заменив штатный распредвал на «спортивный» с другими фазами, можно добиться существенной прибавки мощности.

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.

Хондовская VTEC (Variable Valve Timing and Electronic Control) так же, как и тойотовская VVT-I (Variable Valve Timing with intelligence), позволяет плавно изменять фазы газораспределения фазовращателем с гидравлическим управлением. Это достигается путём поворота распределительного вала впускных клапанов относительно вала выпускных клапанов в диапазоне 40—60° (по углу поворота коленчатого вала).

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. Вот так задачка!

Но конструкторы такие задачи уже давно щёлкают как семечки и способны при помощи сдвига и изменения ширины фаз газораспределения менять характеристики двигателя до неузнаваемости. Поднять момент? Пожалуйста. Повысить мощность? Не вопрос. Снизить расход? Не проблема. Правда, подчас получается так, что при улучшении одних показателей приходится жертвовать другими.

Doppel-VANOS (Doppel Variable Nockenwellen Steuerung) от BMW умеет двигать фазы плавно от начального до конечного значения. При помощи гидравлики система заведует как процессами впуска, так и выпуска.

А что если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя? Запросто. Благо способов для этого придумана масса. Один из них — применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. Наиболее часто такая система устанавливается на впуске. 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.

Механизм газораспределения 3,2-литровой «шестёрки» FSI от Audi приводится цепями со стороны маховика. У каждого распределительного вала свой фазовращатель.

Но неуёмные 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.

Система Valvetronic позволила отказаться от дроссельной заслонки, система меняет и степень открытия клапанов и фазы. Применяется она на моторах BMW с 2001 года. Ход клапана меняется при помощи электродвигателя и сложной кинематической схемы и пределах 0,2–12 мм.

Изменять момент и продолжительность открытия — это замечательно. 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 (ГРМ).

Аналогичная система от немецкой компании Mahle.

Чем вредна заслонка? Она ухудшает наполнение цилиндров на низких и средних оборотах. Ведь во впускном тракте под прикрытым дросселем при работе двигателя создаётся сильное разрежение. К чему оно приводит? К большой инертности разреженной газовой среды (топливовоздушной смеси), ухудшению качества наполнения цилиндра свежим зарядом, снижению отдачи и уменьшению скорости отклика на нажатие педали газа.

Система Variable Valve Event and Lift System (VEL), разработанная Ниссаном, напоминает баварский Valvetronic. Специальный эксцентрик, который приводится от электродвигателя, смещает точку опоры коромысла, и за счёт этого изменяет ход клапана. Высота подъёма варьируется в пределах 0,5–2 мм.

Поэтому идеальным вариантом было бы открывать впускной клапан только на время, необходимое для достижения нужного наполнения цилиндра горючей смесью. 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. По разным данным, экономия от применения системы бездроссельного управления может составлять от 8% до 15%, прирост мощности и момента в пределах 5—15 %. Но и это не последний рубеж.

Так работает «трёхступенчатый» i-VTEC (Intelligent Variable Valve Timing and Lift Electronic Control). На низкой частоте вращения топливо экономится благодаря тому, что половина впускных клапанов практически дезактивирована. При переходе на средние обороты ранее «дремавшие» клапаны включаются в работу, но их амплитуда не максимальна. На мощностных режимах впускные клапаны начинают работать от единственного центрального кулачка. Он обеспечивает максимальный подъём клапанов, кроме того, его профиль специально заточен под мощностные режимы. Управление режимами осуществляется гидравликой и электроникой.

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

Осенью 2007 года Toyota запустит в производство моторы с газораспределительным механизмом Valvematic, который будет изменять не только фазы газораспределения, но и высоту подъёма впускных клапанов. Не секрет, что многие производители достаточно давно применяют подобные системы. Но Toyota в серию такую систему запускает впервые. Мощность двухлитрового атмосферника 1AZ-FE, благодаря новому газораспределительному механизму, удалось поднять со 152 до 158 сил, а момент — с 194 до 196 Нм.

В чём ещё плюс электромагнитного привода? В том, что закон (ускорение в каждый момент времени) 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. Зачем? В целях экономии, например, на холостом ходу, при движении в установившемся режиме или при торможении двигателем. Да что режимы — прямо во время работы электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный. Интересно, скоро ли появятся такие системы на конвейере?

А это схема работы механизма VVTL-i, предложенная компанией Toyota. Здесь высота подъёма и продолжительность открытия обоих впускных клапанов изменяются скачкообразно. При работе двигателя на частотах вращения коленчатого вала до 6000 об/мин высота подъёма и продолжительность открытия обоих клапанов задаются кулачком (1), который через рокер (5) воздействует на оба клапана. На оборотах выше 6000 закон движения клапанов задаётся более высоким кулачком (2). Чтобы ввести его в строй, нужно переместить сухарь (3) вправо (сухарь перемещается под давлением масла, которое в нужный момент повышается в управляющей магистрали). После того как сухарь переместился вправо, кулачок (2) через шток (4), который до этого времени свободно качался, начинает воздействовать на клапаны через рокер.

Опытный образец четырёхцилиндрового мотора с электромагнитным приводом клапанов и непосредственным впрыском был создан компанией BMW. Здесь количество воздуха, поступающего в цилиндр, регулируется продолжительностью открытия клапана, ход при этом не регулируется. Якорь подпружиненного клапана помещён между двумя мощными электромагнитами, которые призваны удерживать его только в крайних положениях. Чтобы предотвратить ударные нагрузки, каждый раз при приближении к крайнему положению клапан тормозится. Положение и скорость перемещения клапана фиксируются специальным датчиком.

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. Но это — уже совсем другой разговор.

Распределительный вал

Привет всем. Кто не читал Распредвал часть 1 читать обязательно, для тех, кто читал, рекомендую освежить, а уж потом приступать к продолжению.

Недавно побывал на этапе Чемпионата Европы по драг рейсингу. Честно скажу, был сильно впечатлен. Причин на то было несколько. Первая – количество зрителей меня поразило (очень много), на фоне кольцевых гонок, где только знакомые, друзья, родственники, то здесь тысячи людей.
Вторая причина – техническая подготовка. Это просто фантастика, так все просто, делай что хочешь, ограничений по достижению мощности очень мало. Соответственно бюджет не сравнительно меньше, чем в профи кольцевых гонках или ралли.

Вот Вам пример некоторых тех. тонкостей 

Внимательно посмотрите на выпускной коллектор, помните, о чем мы говорили раньше, здесь очень сильный пик мощности, хорошо это или плохо, все зависит от многих других примененных решений, но машина едет 8.3 секунды – быстро это или медленно?

Или вот, классический вариант выпускного коллектора, рассчитанный на 2 импульс. Здесь мощность» размазана», меньше пик, но шире диапазон влияния выпускного коллектора.

Но эта машина интересна не выпуском, а впуском. Все гениальное до элементарности просто. Свободный впуск или индивидуальная заслонка (дроссель) на каждый цилиндр. На 8 цилиндровом моторе индивидуальные дросселя менее эффективны чем хорошо сделанный ресивер и эта разница значительная. Здесь же, для стабилизации потока, у каждого дросселя как бы свой ресивер. Поэтому на фото это не раннеры, как бы, открытые индивидуальные ресиверы.

Ну что, теперь вернемся непосредственно к распредвалам. В предыдущей части мы рассмотрели 7 основных событий, происходящих в двигателе внутреннего сгорания. Для того чтобы лучше понять работу распредвалов необходимо научится их читать. Для этого предлагаю посмотреть на следующую картинку:

Здесь отлично видно, что и когда происходит. Теперь уберем цилиндры и рассмотрим подробно диаграмму распредвалов.

1. Duration — полная фаза открытия клапана. Как вы заметили на диаграмме 2 вида полной фазы. 270* — многие любители именно этой цифрой оперируют. Это значение в реальности нам НИЧЕГО НЕ ГОВОРИТ.Название advertised duration или running timing (seat-to-seat timing)– Что это? Во времена войны между производителями распредвалов (в 50-60 годах) seat-to-seat timing метод стал популярным, как один из путей продвижения, рекламирования своей продукции. Поэтому этот метод часто называется advertised duration или по-русски – рекламируемая полная фаза. Многие знают такое правило, что больше значит лучше, вот они и дали вам эти значения больше и все.

Раньше энтузиасты тюнинга хорошо разбирались в фазировании (cam timing) т.е. момент открытия, закрытия впускного и выпускного вала. Метод очень простой и очень правильный. Обозначается так 24-60/60-24 – впускной клапан открывается 24* перед ВМТ (BTDC), закрывается 60* после НМТ (ABDC). Выпускной клапан открывается 60* перед НМТ (BBDC) и закрывается 24* после ВМТ (ATDC). Это называется фазирование распредвала.

Advertised duration метод внес много путаницы. Точную фазу очень сложно определить, к примеру разница между гидро и жестким толкателем составляет 10-15 градусов. Поэтому был введен новый способ обозначения 0.05 inch. Многие сразу заметили, что этот метод более удобный и точный. Если возьмем типичный уличный (4 клапана) мотор с степенью сжатия 10.5, с тюниговым впуском и выпуском то наиболее подходящих вал должен иметь полную фазу при 0.05 in duration — 215-230 градусов с гидрокомпенсаторами, и 230-240* с жесткими толкателем.

2. Lobe separation angle (LSA)— общий развал кулачков. Часто еще называют Lobe Center Angle (LCA)
3. ICA — Intake center angle или Intake Centerline– момент максимального подъема впускного клапана
4. ECA — Exhaust center angle или Exhaust Centerline— – момент максимального подъема выпускного клапана

Если ICA реально показывает момент в градусах после ВМТ когда максимальный подьем клапана (кулачка), или ECA – перед ВМТ, то Lobe Center Angle LCA (LSA) немного сложнее, он высчитывается по формуле: LSA=(ICL+ECL)/2

Сори, просьба подскажите как при использовании программы буква Зю писать твердый знак (у меня нет русской клавиатуры) советы типа купи русскую оставьте при себе

Далее:

— EVO – открытие выпускного клапана
— IVO – открытие впускного клапана
— EVC – закрытие выпускного клапана
— IVC – закрытие впускного клапана

— OverLap– перекрытие, момент, когда впускной и выпускной клапана открыты.Overlap = IVO+EVC

Чтобы хорошо прочувствовать работу распредвалов, вы должны всегда держать в голове выше приведенную диаграмму, схему – ЭТО ОЧЕНЬ ВАЖНО (держите ее под рукой в начале)

Я вам напишу формулы, но имея перед глазами схему вы всегда сами все сделаете. Вот основные: — ICL = (Intake duration/2) – IVO,
— ECL = (Exhaust duration/2) – EVC, или ECA=(2*LCA)-ICA
— LSA – (ICA+ECA)/2
— overlap = IVO+EVC, или ((InDur + ExDur)/4-LSA)*2

Для чего это надо знать всякие ICA, ECA, LSA? Если вы внимательно посмотрите на диаграмму, то увидите, что эти значения не изменяются в зависимости от метода измерения полной фазы при 0.05 inch или advertised seat-to-seat duration. И, следовательно, если Вы с ними подружитесь, то у вас не будет проблем с пониманием.

В распредвалах еще есть такое понятие как подъем клапана (Cam lift). Сам по себе подъем никоим образом не влияет на мощность, так как при подъёме клапана на 25% от его диаметра, воздуха больше не поступит (при очень большом подъёме только ухудшится).

Зачем же тогда спортивные машины используют большой подъём кулачка? Ответ прост – увеличивается скорость подъёма и не более.

Также существуют распредвалы с более агрессивной формой кулачка (к примеру, Cran’s cam) У них также более интенсивно происходит подъём.

Теперь вы понимаете, что просто значения полной фазы advertise duration не дают нам информацию о распредвале. Даже если мы не говорим о самом главном – моментах открытия и закрытия клапанов (их фазы), полная фаза также не корректна – зависит от подъёма, формы кулачка, вида толкателя (а их много видов и типов).

Ну вот, теперь мы можем перейти к самому интересному, как подобрать, от чего зависит распредвал т.к. мы теперь можем разговаривать на одном языке.

Предлагаю посмотреть на стандартную спецификацию распредвала, в данном случае для мотора Дюратек 2.0 Форд

Рекомендации производителя — hot street — dirt track, и все, да широкое понятие.

Как вы заметили они указывают для рекламы advertised duration 280/273, но и естественно необходимую информацию для понимания и правильной установки.

Что важно здесь смотреть:

полную фазу впускного клапана при подьеме 1 мм – 242* (в данном случае не 0.05 inch, так часто делают, Европейские производители при 1 мм), далее нам необходимо для полной картины ICA, ECA и в принципе этого достаточно, все остальное можно и самому посчитать, но у них великолепная карта, где и так все указано timimg @1.mm – 11-52/42-10. Осталось высчитать Lobe separation angle (LSA) — общий развал кулачков —LSA – (ICA+ECA)/2, LSA = 108, Overlap (перекрытие) – 21, и Total Cam advanca (опережение или задержка), в данном случае задержка (retard) 2 градуса.

Да вал очень прикольный, мне кажется не удачный в том варианте как они предлагают установить. По их спецификации получается, что необходимо иметь степень сжатия как минимум 12.5 (ну в принципе стандартная FIA разрешенная для ралли, гонок) хорошую систему впуска, и выпуска. Короче если вы просто установите эти валы на ваш мотор (сток) дюратек, то особо вас это не порадует.

Да все-таки правило «БОЛЬШЕ ЭТО ЛУЧШЕ» работает, но только в рекламе, а не в постройке хорошего мотора и подборе распредвалов. Я понимаю, все слышали, видели, что спортсмены используют валы с полной (рекламной) фазой под 300, а некоторые и 320 (если 2 клапана на цилиндр, то фаза должна быть на 19* шире), но спортивные моторы совсем другие и задачи у них также иные.

Главное, что влияет на полную фазу (не рекламную) этоконечно ход поршня и степень сжатия, а уж потом обороты двигателя и совсем немного диаметр цилиндра.

— больше ход поршня (stroke) – шире полная фаза (duration)
— выше степень сжатия — шире полная фаза (duration)
— выше обороты двигателя — шире полная фаза (duration)

Если мы начнем дальше делать наш мотор дюратек 2.0 , как помните из первой части мы не собирались трогать сам мотор (его блок) т.е. степень сжатия 10.8 остается, то нам для этих целей, пик мощности при 7200 оборотов, подходит впускной распредвал с полной фазой при открытие клапана 0.05 дюйма – 236 градусов. В принципе этот вал от фирмы CAT CAMS duration 242 @0.05 нам по этим параметрам подходит (там потери будут минимальны) да еще и возможность в последствии поднять обороты. Но что же не так, почему не будет при такой установлено (как написано в спецификации) ощутимого прироста мощности?

Теперь пришло время все суммировать, то что было в 1 части и здесь. Как я уже писал в двигателе 7 процессов, событий, которые связаны между собой. Эффективность этих процессов зависит от фразировки распредвалов, а именно от (EVO, EVC, IVO, IVC) открытие и закрытие клапанов, а за это отвечает распредвал (распредвалы).

EVC и IVO не так важны по раздельности, но вот вместе даже очень (особенно закрытие выпускного клапана EVC exhast valve cloused) — Overlap – перекрытие (оба клапана открыты).Важность момента закрытия выпускного клапана составляет около 50% от важности закрытия впускного клапана. IVC– наиболее критичный момент отвечающий за наполнение цилиндров, ПРОЦЕСС 2 — ВПУСК (УТРАМБОВКА/) (INTAKE RAMMING) или как меня удачно поправили – дозярадка. Ну и как следствие влияет и на ПРОЦЕСС 3 — СЖАТИЕ.

Эти 7 процессов описаны в предыдущем посте, поэтому не буду повторятся о важности и рассмотрим на примерах именно влияние фазирования распредвалов.

Есть такое понятие тюнинг валов, не говоря уже о всевозможных VCT Variable Cam Timing (Изменяемые фазы газораспределения) или Ti-VCT на двух распредвалах. На моторах форд такие системы применяются (это название именно ФОРД системы), применялись на моторах Zetec 2.0 L – выпускной распредвал, на форд СТ 170 также такая система была, но на впускном распредвале, на форд пума использовалась. Система Ti-VCT используется на современных моторах Форд. Но вот дюратек к сожалению, нет. Но это не беда. В этом вам может помочь разрезная шестерня (но можно при желании и без нее)

Давайте опустим техническую часть, это вам сможет сделать любой нормальный автомеханик, но вот, как и куда двигать они не все знают.

На небольших гоночных моторах 1.6 — 2.0 литра с хорошими клапанами и правильно сделанными каналами наиболее оптимальным (дает самый большой средний spread разброс мощности) — являетсяLSA 102* градуса. Впускной клапан закрывается достаточно рано, уменьшая при этом intake reversion, выталкивание поступающего воздушного заряда в процессе 2, когда поршень идет вверх.

Поэтому цилиндр будет наполнятся лучше в среднем диапазоне мощности и как следствие – увеличение мощности. Также будет увеличено перекрытие (overlap), в связке с хорошим потенциалом поступающего воздуха (система впуска, головка блока цилиндров) и при правильно настроенной системе выпуска, которая обеспечит хороший инерционный момент отработанных газов, поможет в свою очередь наполняемости цилиндров на высоких оборотах.

Конечно, более позднее закрытие выпускного клапана создаст проблемы на низких оборотах, потому что выходящие газы имеют в этом диапазоне мало инерции, они не создадут разряжения и поэтому начнут наоборот поступать обратно в камеру сгорания. Эти горячие газы займут много места, ограничив поступление тем самым свежего заряда топливо воздушной смеси и естественно уменьшат мощность и ухудшат холостой ход.

Если для вас это проблема, к примеру машина не только для гонок, то сделайте LSA скажем 105* градусов и ситуация значительно улучшится.

Бывает часто и такая ситуация, когда у вас сделаны очень хорошо (может даже слишком) да еще и в сочетании с хорошо спроектированным выпускным коллектором, всей системой выпуска, может случится другая проблема. На высоких оборотах система выпуска может over scavenge – перепродуть (см. процесс в 1 части), она не только создаст разряжение, помогающее очистить, вытянуть отработанные газы, но еще и потянет за собой и свежепоступающий заряд. До определенного уровня это нормально, в гоночном моторе скажем для драг рейсинга, где экономия топлива неважна, но скажем при подготовке мотора для много часовых гонок этот момент нельзя упускать. Бывает даже так, что может и мощность понизится, больше лучше говорите, опять правило не работает.

Решением может быть:

— более широкий LSA
— или выпускной кулечек с меньшей полной фазой
— или с меньшим подъёмом

Если вы планируете выступать в гоночном классе где есть ограничения по системе впуска (сток впуск, заслонка, рестриктор), по доработке впускного и выпускного каналов, распредвал с более широким LSA работает лучше. Маленькая дроссельная заслонка, впускные ранеры, каналы обеспечат высокую скорость поступающего воздуха во впускном тракте, что улучшит средний диапазон мощности (улучшив наполняемость цилиндров на средних оборотах). Высокая скорость — это значит и большая инерция не допустит реверса поступающего свежего заряда в момент когда поршень идет вверх (ПРОЦЕСС 2 — ВПУСК (УТРАМБОВКА) (INTAKE RAMMING). Но т.к. мы расширим LSA впускной клапан будет закрываться позже, то на высоких оборотах даст больше времени для наполнения цилиндров свежим зарядом воздуха. Со стороны выпуска, открытие выпускного клапана раньше, даст цилиндрам больше времени для выталкивания отработанных газов через тонкие выпускные каналы, раннеры коллектора. Следовательно меньше мощности мотора будет использовано для выталкивания газов после того, как клапан открывается на такте выпуска.

Просуммируем выше сказанное. Более узкий LSA — общий развал кулачков помогает улучшить средний диапазон мощности, но если слишком увлечься этим, то можно ухудшить верхний диапазон из-за перепродувки, а на низких оборотах и холостом ходе будут ухудшения из-за exhaust reversion.

Если мы посмотрим на эту ситуацию со стороны характеристик каналов, ели у нас впуск и выпуск ограничены, то неплохо работает более широкий угол развала кулачков LSA. Если у нас все сделано по феншую (во какое слово по-русски выучил) то средний угол(LSA около 104-106 для гоночного мотора, 108-110 для дорожного двигателя). Однако, на двигателе с хорошим потоком на впуске, но достаточно средним на выпуске лучше будет узкий угол.Как вы помните, наиболее важный момент это – закрытие впускного клапана.

Опережение и запаздывание распредвалов (cam advance and retard)

Вот здесь уже начинается самое интересное…

Не ребята, сори у нас уже наступило утро, пора и закруглятся. Если будет у вас желание, то продолжение будет. Надеюсь не сильно все так сложно. Дайте знать, писать продолжение или нет? Как там это делается, галочка нравится

П.С также необходимо рассмотреть как влияет настройка распредвалов на детонацию, температуру выпускных газов. Как правильно настроить, подобрать распредвал в зависимости от степени сжатия, вида топлива – это все очень важно для получения реально высоких мощностей с литра (100-150 и выше) конечно с атмо мотора. На турбо немного другой принцип настройки и подбора распредвалов

Распредвал часть 3

Автор: Владимир Шарандин

 

Сдвиг по фазе. Часть III

Начало в № 3,5/2018

В заключительной части статьи рассмотрены конструктивные и функциональные особенности управляемых систем газораспределения двигателей Honda последнего поколения.

Следующим шагом в развитии регулируемых газораспределительных механизмов автомобильных двигателей Honda стало создание системы i-VTEC. Впервые она появилась в 2001 году и применялась на двигателях с двумя распределительными валами, которые приводились во вращение малошумящей пластинчатой цепью Морзе. Фигурирующая в названии системы буква «i» означает intelligent, т.е. «умный». «Умная» система управления газообменом объединила в себе преимущества работающих ступенчато VTEC-механизмов с возможностью плавного изменения фаз газораспределения впускных клапанов. Первоначально система i-VTEC представляла собой комбинацию двух устройств: одного из вариантов VTEC и механизма плавного регулирования фаз VTC (Valve Timing Control), работающих согласованно по командам электронного блока управления двигателем (ЭБУ).

Плавное регулирование фаз газораспределения достигается поворотом впускного распредвала относительно приводящей его во вращение шестерни, или так называемой звездочки. При этом изменяется момент открытия и закрытия впускных клапанов, что дает возможность управлять величиной перекрытия. Стоит подчеркнуть, что система VTC не оказывает воздействия на время открытого состояния клапанов и высоту их подъема. Эти задачи решаются с помощью механизма VTEC.

Исполнительный механизм VTC – актюатор – гидравлическое устройство, состоящее из корпуса и размещенного внутри него четырехлепесткового ротора. Корпус жестко связан с приводной звездочкой, ротор – с впускным распредвалом. Между профилированными поверхностями корпуса и ротора есть свободные пространства. Расположенные на роторе и корпусе подпружиненные пластины разделяют их на полости, в которые подается масло из системы смазки двигателя. При равенстве давлений в полостях взаимное положение звездочки и впускного распредвала остается неизменным. При нарушении равенства распредвал будет поворачиваться относительно зубчатой звездочки в ту или иную сторону, чем достигается опережение или запаздывание срабатывания впускных клапанов. В пусковом режиме, когда давления масла еще нет, распредвал находится в крайнем положении, соответствующем самому позднему открытию и закрытию клапанов (минимальное перекрытие), и фиксируется в нем подпружиненным штифтом. После запуска двигателя под действием давления масла штифт разблокирует механизм, и он начинает действовать по командам ЭБУ. Внутри ГБЦ, на торцах обоих распредвалов, установлены датчики углового положения, по сигналам которых блок управления определяет взаимное положение впускного и выпускного распредвалов. В зависимости от режима работы двигателя ЭБУ вырабатывает команды для электромагнитного клапана, регулирующего давление масла в полостях актюатора. Поворотом впускного распредвала удается изменять фазы работы впускных клапанов в диапазоне до 50° угла поворота коленвала.

Рассмотрим более подробно, на каких режимах и как изменяется положение впускного распредвала.

1. Режим низких оборотов и малых мощностей.

Распредвал смещается в сторону запаздывания. Перекрытие клапанов уменьшается, снижается выброс отработавших газов во впускной коллектор. Этим достигается устойчивая работа двигателя на низких оборотах и бедных смесях.

2. Режим средних оборотов и умеренных мощностей.

Распредвал смещается в сторону опережения. За счет внутренней рециркуляции отработавших газов в период перекрытия клапанов уменьшаются насосные потери. Вследствие раннего закрытия впускных клапанов снижается обратный выброс топливовоздушной смеси во впускной коллектор, что приводит к увеличению наполнения цилиндров и крутящего момента на валу двигателя.

3. Режим высоких оборотов и больших мощностей.

Угол поворота впускного распредвала регулируется исходя из условия обеспечения максимального наполнения цилиндров при текущей частоте вращения двигателя.

В системах i-VTEC для двухвальных двигателей совместно с устройством VTC могут применяться разные варианты VTEC-механизмов. В экономичных версиях моторов это, как правило, VTEC-E (работают один или два впускных клапана, фазы выпускных клапанов не регулируются). В этом случае мощность 2-литрового мотора обычно составляет 150–160 л. с. В мощностных моторах применяется DOHC VTEC (регулируются фазы и впускных, и выпускных клапанов), что позволяет снимать с 2-литрового атмосферного мотора около 200 л. с., укладываясь при этом в самые строгие экологические нормы. Мощностной потенциал такой системы достаточно велик. Если снять экологическую «уздечку» и повысить обороты, то, не меняя «железа», только программными средствами можно довести мощность двигателя до 230–240 л. с.

Со временем аббревиатура i-VTEC прижилась и приобрела более широкий смысл. Наименование i-VTEC получили «умные» системы газораспределения последнего поколения, несмотря на то что они принципиально отличаются от первоначального варианта по конструкции, алгоритму работы и назначению. Так, в 2006 году на «сивиках» 8-го поколения появился двигатель объемом 1,8 л с новым вариантом системы i-VTEC, обеспечивающим топливную экономичность и уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу. Двигатель оснащен ГРМ с одним распредвалом (SOHC) и четырьмя клапанами на цилиндр. Механизм газораспределения работает в двух режимах, которые можно условно назвать нормальным и экономичным. В нормальном режиме фазы газораспределения таковы, что достигается компромисс между мощностью, формой кривой крутящего момента и экономичностью. В экономичном режиме увеличивается продолжительность фазы впуска. Для этого один из впускных клапанов закрывается на 63° позже, чем в нормальном режиме. Что при этом происходит?

Обычно впускные клапаны закрываются вскоре после того, как поршень проходит НМТ и начинает движение вверх. Это позволяет избежать выброса уже поступившей в цилиндр смеси во впускной коллектор. Именно для этого в рассмотренном выше двухвальном двигателе с системой i-VTEC в диапазоне средних оборотов и умеренных мощностей впускной распредвал доворачивают в сторону опережения. В новой системе все перевернуто с ног на голову – в то время как один впускной клапан закрывается, второй остается открытым еще в течение 63° угла поворота коленвала. Все это время поршень движется вверх, вытесняя часть топливовоздушной смеси через открытый клапан из цилиндра обратно во впуск. Казалось бы, абсурд, но, оказывается, в этом кроется глубокий смысл.

Во-первых, выброс части смеси в фазе сжатия эквивалентен уменьшению степени сжатия, что способствует снижению насосных потерь в двигателе и, как следствие, повышению топливной экономичности. Во-вторых, вытесненная топливовоздушная смесь вновь попадает в цилиндр в следующей фазе впуска, но уже трижды пройдя через зазор между тарелкой клапана и его седлом. При этом топливо и воздух лучше перемешиваются, да и времени на испарение топлива в этом случае больше. Это позволяет двигателю устойчиво, без пропусков воспламенения работать на бедных смесях.

Механизм переключения клапанов новой i-VTEC устроен идентично традиционным VTEC-системам. Для управления парой впускных клапанов используются три кулачка и три коромысла. В нормальном режиме клапаны приводятся в действие от крайних кулачков. При активировании системы i-VTEC один из клапанов переключается на работу от среднего кулачка, профиль которого обеспечивает запаздывание его закрытия. Для этого одно из крайних коромысел жестко соединяется со средним при помощи блокирующих штифтов, которые перемещаются под действием давления масла. Для перехода в экономичный режим нужно подать давление масла в один масляный канал вала коромысел, для возврата в нормальный режим – в другой канал. При отсутствии давления масла штифты под действием пружин перемещаются в положение, соответствующее нормальному режиму.

Экономичный режим включается тогда, когда можно экономить, а именно:

– в диапазоне оборотов двигателя от 1000 до 3500 мин‑1;

– на прогретом до 60 °C двигателе и при скорости автомобиля свыше 10 км/ч;

– при движении на передачах выше 3-й для МКПП и выше 2-й – для АКПП;

– когда дроссельная заслонка открыта на угол менее 22° (свидетельство того, что водитель не намерен увеличить крутящий момент двигателя).

Во всех остальных режимах работы двигателя фазы газораспределения будут нормальными.

Поскольку экономичный режим работы двигателя отличается от нормального меньшим наполнением цилиндров, для него характерны более низкие значения крутящего момента. Если не предпринять никаких мер, то при переходе с экономичного на нормальный режим и обратно автомобиль будет испытывать резкое ускорение или замедление. Чтобы исключить это негативное явление, в двигателе применена система DBW, которая в момент смены режимов автоматически изменяет угол открытия электронно-управляемой дроссельной заслонки. По положению педали акселератора электроника рассчитывает крутящий момент на валу двигателя и определяет, как надо изменить угол поворота дросселя, чтобы после перехода на другой режим момент остался неизменным. При переходе на экономичную работу дроссельная заслонка приоткрывается, что также способствует снижению насосных потерь и еще большему уменьшению расхода топлива. При включении нормального режима дроссель прикрывается для сохранения прежнего наполнения цилиндров.

Ранее в автомобильных двигателях Honda для определения количества поступающего воздуха использовалась информация об абсолютном давлении во впускном коллекторе (MAP-сенсор), положении дроссельной заслонки, температуре воздуха и частоте вращения коленвала. В моторах с новой системой i-VTEC эти методы не обеспечивали достаточной точности из-за больших пульсаций давления, вызванных обратным выбросом смеси и резким изменением положения дросселя. Поэтому в дополнение к уже существующим датчикам был установлен термоанемометрический расходомер воздуха. Использование разных способов определения количества поступающего в двигатель воздуха позволило повысить точность дозирования топлива.

«Интеллигентные» системы регулируемого газораспределения применяются и на двигателях автомобилей Honda с гибридными силовыми агрегатами. Они несколько отличаются от обычных в силу особенностей работы гибридных силовых установок. Один из специфических режимов работы гибридных агрегатов – регенерация энергии при торможении автомобиля. В отличие от обычных автомобилей, кинетическая энергия которых при торможении преобразуется в тепло, выделяющееся в тормозных механизмах и зонах контакта шин с дорогой, и безвозвратно рассеивается в пространстве, «гибриды» обладают способностью частично преобразовывать ее в электроэнергию и накап­ливать в аккумуляторах. Запасенная энергия вновь используется при последующем ускорении автомобиля (потребляется электродвигателем), чем достигается весомая экономия топлива. В процессе торможения колеса «гибридомо-биля» через трансмиссию вращают коленчатый вал ДВС и ротор электрического агрегата, работающего в режиме генератора. Чем меньшее сопротивление вращению оказывает коленвал двигателя, тем больше электроэнергии сможет выработать генератор. По соображениям безопасности разрыв кинематической связи между двигателем и трансмиссией не желателен. В таком случае снизить потери энергии на вращение двигателя удается, отключив клапаны нескольких или даже всех цилиндров.

Первые серийные двигатели Honda, в которых был реализован описанный ранее способ снижения потерь энергии, оснащались одновальными ГРМ с двумя клапанами на цилиндр. Механизм регулирования не изменял фазы газораспределения, а лишь отключал клапаны трех цилиндров при торможении. При этом один цилиндр оставался в работе. С 2006 года на Civic Hybrid устанавливается 4-цилиндровый одновальный 8-клапанный двигатель с рабочим объемом 1,3 л и новой системой регулирования клапанов, которая также носит название i-VTEC. Для управления впускным и выпускным клапанами в каждом цилиндре используются пять коромысел. Два электромагнитных клапана переключают подачу масла, которое поступает по трем каналам, проходящим внутри вала коромысел.

Такая конструкция позволяет реализовать три режима работы клапанов. В первом (VTEC Low) фазы впускных клапанов оптимизированы для низких оборотов и нагрузок. Во втором режиме (VTEC High) впускные клапаны переключаются на широкие фазы и большую высоту подъема клапанов, увеличивая наполнение цилиндров на высоких частотах вращения. Третий режим (Cylinder Idle) включается при торможении. Впускные и выпускные клапаны всех четырех цилиндров выключаются, оставаясь в закрытом положении. Большая часть тормозного момента, передаваемого от колес через трансмиссию, направляется к ротору генератора, что увеличивает регенерацию электроэнергии. Отключение цилиндров ДВС также происходит в случае, когда автомобиль движется с небольшой скоростью, для поддержания которой достаточно мощности электродвигателя.

Более чем 20-летний опыт компании Honda в разработке, производстве и эксплуатации двигателей с изменяемыми фазами газорас­пределения позволяет создавать моторы с требуемыми характеристиками для самого разного применения. Практически все выпускаемые компанией автомобильные двигатели, за исключением моторов малых кубатур, оснащаются системами изменения фаз газораспределения. Встречаются и мотоциклетные двигатели Honda с системой VTEC. Новые лодочные моторы, мощностью от 90 до 225 л. с., имеют варианты комплектации с регулируемыми ГРМ. Системы регулируемого газообмена VTEC и i-VTEC помогают всем этим, таким разным по назначению и конструкции, моторам сочетать высокую удельную мощность, экономичность и экологическую чистоту с эксплуатационной надежностью и большим ресурсом.

• Сергей Самохин
• Евгений Тимофеев

Проверка и корректировка фаз ГРМ двигателей ЗМЗ • CHIPTUNER.RU

ПРОВЕРКА И КОРРЕКТИРОВКА ФАЗ

ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ЗМЗ

Статья подготовлена к публикации М.Ухановым (aka miha, СТТeam, Ростов)

В процессе эксплуатации, а также из-за погрешности при изготовлении деталей привода газораспределительного механизма (ГРМ) или вследствие неквалифицированно проведенного ремонта привода ГРМ возможно значительное отклонение фаз газораспределения от заданных значений. В то же время известно, что правильность фаз газораспределения является одним из важнейших факторов, влияющих на мощность, крутящий момент и экономические показатели двигателя. Поэтому при снижении тяговых свойств двигателя, повышении эксплуатационного расхода топлива и неустойчивой работе двигателя возникает необходимость проверить и, при необходимости, правильно установить фазы газораспределения. 

Для этой цели используется комплект оснастки, разработанный на заводе. В комплект входит: транспортир «А», два шаблона «В» и «С» с профилем кулачка и стрелкой (один – фаза 240° – для двигателя ЗМЗ-4063.10, другой – фаза 252° – для двигателя ЗМЗ-4062.10 и двигателей ЗМЗ-405.10, ЗМЗ-409.10 и их модификаций) и кондуктор для сверления дополнительных отверстий под штифт в звездочках распределительных валов.

Проверку и корректировку фаз газораспределения можно провести на двигателе, установленном на автомобиле. Для контроля фаз газораспределения необходимо:

1. Отсоединить шланги вентиляции картера от штуцеров на крышке клапанов, ослабив хомуты их крепления.

2. Отсоединить разъемы проводов от катушек зажигания.

3. Снять наконечники со свечей зажигания с уплотнителями и проводами высокого напряжения.

4. Освободить из скоб и отвести жгут проводов от крышки клапанов.

5. Снять крышку клапанов с прокладкой, уплотнителями свечных колодцев, катушками зажигания и высоковольтными проводами в сборе, вывинтив восемь болтов (головка «12», удлинитель и вороток). Болты, шайбы и скобы для жгута проводов оставить в отверстиях крышки.

6. Установить поршень 1‑го цилиндра в ВМТ такта сжатия, повернув коленчатый вал по ходу вращения (по часовой стрелке) до совпадения метки на шкиве-демпфере коленчатого вала с ребром-указателем (в виде прилива) на крышке цепи.

Внимание! Вращение коленчатого вала против часовой стрелки недопустимо.

При этом кулачки распределительных валов 1‑го цилиндра и метки на звездочках распределительных валов должны располагаться согласно схемы:

1 – метка на звездочке. 2 – верхняя плоскость головки цилиндров

В случае, если вершины кулачков и метки расположены внутрь, то необходимо повернуть коленчатый вал еще на один оборот. Точную установку поршня 1 го цилиндра в ВМТ можно провести с помощью индикатора часового типа, который устанавливается и закрепляется в свечном отверстии 1‑го цилиндра.

7. Установить транспортир 3 (рис 7) за первым кулачком распределительного вала впускных клапанов – вид «А», расположив его между кулачком и крышкой опоры распределительного вала. Прижимая транспортир 3 к верхней ПЛОСКОСТИ головки цилиндров 5, приложить и плотно прижать шаблон 2 к поверхности первого кулачка При этом стрелка шаблона должна располагаться на метке транспортира 20°± 2°. При измерении ведущая ветвь цепи в районе верхнего успокоителя (между звездочками распределительных валов) должна быть натянута, и удерживаться в этом состоянии поворотом против часовой стрелки распределительного вала впускных клапанов ключом на «27» за четырехгранник на теле вала. При этом проворачивание распределительного вала выпускных клапанов не допускается.

А – проверка углового положения распределительного вала впускных клапанов.
В – проверка углового положения распределительного вала выпускных клапанов.
1 – кулачок впускного клапана первого цилиндра.
2 – шаблон кулачка.
3 – транспортир.
4 – кулачок выпускного клапана первого цилиндра.
5 – головка цилиндров.
6 – гидротолкатель.

Аналогично провести проверку углового положения первого кулачка распределительного вала выпускных клапанов – вид «В».

Стрелка шаблона должна указывать на метку транспортира 19°± 2°, при измерении ведущая ветвь цепи в районе среднего успокоителя (между звездочкой распределительного вала и ведущей звездочкой промежуточного вала) должна быть натянута и удерживаться в этом состоянии поворотом против часовой стрелки распределительного вала выпускных клапанов ключом на «27» за четырехгранник на теле вала. При этом проворачивание промежуточного и коленчатого валов не допускается. При этих значениях углового положения первых кулачков распределительных валов достигаются наилучшие технико-экономические показатели двигателя.

В случае, если отклонения углового положения кулачков распределительных валов превышают допустимые ± 2°, требуется корректировка фаз газораспределения.

Для этого на двигателе нужно выполнить следующие работы:

1. Снять переднюю крышку головки цилиндров, вывинтив четыре болта (ключ «12»). На двигателе мод.4063 переднюю крышку снять в сборе с топливным насосом, предварительно отведя рычаг ручной подкачки топлива вверх.

2. Снять верхний гидронатяжитель (в головке цилиндров), отвернув два болта (головка «12», удлинитель и вороток) крепления крышки гидронатяжителя, снять крышку с шумоизоляционной шайбой.

3. Снять верхний и средний успокоители цепи, вывинтив по два болта их крепления (ключ «6» для болтов с шестигранным углублением под ключ).

4. Снять звездочки распределительных валов, поочередно отвинтив болты их крепления (ключ «12»), удерживая при этом валы ключом «27» за квадрат на теле распредвала. На дв.4063.10 звездочку распредвала впускных клапанов снять совместно с эксцентриком привода топливного насоса. Цепь, снятую со звездочек распредвалов, удержать от соскакивания со звездочки промежуточного вала.

5. По установленному на звездочку кондуктору в каждой звездочке просверлить шесть дополнительных отверстий 3 (рис. 8) О 6,1 мм с угловыми смещениями 2° 30°, 5° 00° и 7° 30° от номинального положения заводского отверстия 2, расположенного по оси симметрии одной из впадин зубьев звездочки. При этом три дополнительных отверстия, смещенные от оси симметрии впадины зубьев по часовой стрелке, плюсовые, три других, смещенные против часовой стрелки, – минусовые, если смотреть на звездочку со стороны метки 1.

 

 

ЗВЕЗДОЧКА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВАЛА С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ОТВЕРСТИЯМИ: 1 – метка. 2 – заводское отверстие. 3 – дополнительные отверстия.

 

Если при корректировке фаз газораспределения требуется повернуть распределительный вал (валы) по ходу его (их) вращения (по часовой стрелке), то звездочку (звездочки) необходимо устанавливать на одно из дополнительных отверстий с плюсовым смещением, расположенное справа от заводского отверстия, если – против часовой стрелки, то звездочку (звездочки) устанавливать на одно из отверстий с минусовым смещением, расположенное слева от заводского отверстия. Выбор отверстия на звездочке, с необходимой величиной смещения, производится в зависимости от величины отклонения углового положения кулачка от номинального значения. При установке звездочки на дополнительное отверстие заводская установочная метка 1 на звездочке не будет совпадать с верхней плоскостью головки цилиндров.

 

	.
Фото транспортиров и настройки

 

В качестве примера рассмотрим корректировку фаз газораспределения при показаниях стрелки шаблона 23° для кулачка впускного клапана и 16° для кулачка выпускного клапана. Данные значения углов превышают номинальные значения для впускного и выпускного кулачков на 3°, что больше допустимого отклонения ± 2°. При данных показаниях углового положения кулачков и, учитывая, что при работе двигателя распределительные валы вращаются по часовой стрелке, наблюдая со стороны шкива коленчатого вала, начало открытия впускных и выпускных клапанов будет происходить с некоторым опережением от заводских значений фаз газораспределения. Для корректировки фаз, в этом случае, необходимо повернуть распределительные валы против часовой стрелки и при установке звездочек использовать дополнительное отверстие с минусовым угловым смещением, с величиной смещения 2° 30° (первое отверстие, расположенное слева от заводского отверстия). Далее работу продолжить а следующей последовательности:

1. Провернуть ключом на «27» и установить распределительный вал выпускных клапанов так, чтобы стрелка шаблона находилась напротив метки транспортира 19°.

2. Накинуть цепь на звездочку и сориентировать ее первое дополнительное отверстие, расположенное слева от заводского отверстия, так, чтобы оно находилось перед штифтом распределительного вала, а ведущая ветвь цели (в районе среднего успокоителя) была натянута. Для установки звездочки на фланец и штифт распределительного вала слегка повернуть распределительный вал ключом за четырехгранник по часовой стрелке. После установки звездочки поворотом распределительного вала против часовой стрелки натянуть ведущую ветвь цепи, при этом стрелка шаблона, установленного на кулачок, должна показывать 19°± 2°.

3. Установить распределительный вал впускных клапанов так, что бы стрелка шаблона находилась напротив метки транспортира 20°.

4. Установить звездочку на распределительный вал впускных клапанов также, как звездочку распределительного зала выпускных клапанов, использую то же дополнительное отверстие. При этом при натянутой ведущей ветви цепи (в районе верхнего успокоителя) стрелка шаблона, установленного на кулачок, должна показывать 20± 2°.

5. Завинтить болты крепления звездочек (ключ «12») предварительно, установив в гнездо звездочки распределительного вала впускных клапанов эксцентрик привода топливного насоса (мод.4063).

6. Разобрать и собрать («зарядить») гидронатяжитель, установить его в отверстие головки цилиндров, закрыть крышкой.

7. Нажав отверткой на плунжер гидронатяжителя со стороны пяты башмака, привести гидронатяжитель в рабочее состояние («разрядить»).

8. Провесить правильность установки фаз газораспределения, повернув коленчатый вал по ходу вращения на два оборота и совместив метки на шкиве-демпфере и крышке цепи.
Проверку произвести с помощью транспортира и шаблона кулачка, как описано выше. Стрелка шаблона, установленного на впускном кулачке, должна показывать 20±2°, а на выпускном кулачке ‑19′±2′. Если это условие не выдерживается, необходимо повторить установку фаз газораспределения.

9. Завинтить и затянуть болты крепления звездочек распредвалов окончательно моментом 5,6 – 6,2 кгс.м.

10. Установить верхний и средний успокоители цепи, ввинтив и затянув болты крепления моментом 2,0 – 2,5 кгс.м (ключ «6» для болтов с шестигранным углублением под ключ, ключ динамометрический с головкой «6»).

11. Произвести дальнейшую сборку двигателя в обратном порядке.

 

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

Фазы газораспределения 4.4 TD Land Rover RR и RRS

Среди основных элементов мотора Рендж Роверов 4.4 TD, работающем на дизеле, стоит выделить по два распредвала в каждой головке блока цилиндров, натяжители цепей обоих распредвалов, рычаги натяжителя цепи, шестерни обоих распредвалов, а также привод откачивающего и вакуумного насосов и цепи привода газораспределительного механизма.

Привод дизельного мотора на данных внедорожниках производится с помощью цепи газораспределительного механизма, который вращает распределительные валы, уложенные в пастели. Обе цепи привода ГРМ передают движение от коленвала мотора к звездочке впускного распредвала. От выпускного распредвала идет отдельный привод на зубчатые колеса выпускных распредвалов. Осуществляется он посредством зубчатых шестерен.

Этот же набор шестерней, размещающийся на головке цилиндров, находящейся слева, запускает ТНВД. Чтобы исключить проскальзывание в приводе от звездочки, с каждой стороны звездочки монтируется шайба в форме ромба. Последние в свою очередь позволяют улучшить сцепление между звездочкой и теми запчастями мотора, что расположены рядом с ней.

Каждая из цепей ГРМ имеет неприводную сторону, которая находится между подвижными и зафиксированными направляющими цепи привода распредвала. Направляющие, которые двигаются, монтируются в передней части блока цилиндров. Для того чтобы они поддерживали контакт с цепями ГРМ (это необходимо для осуществления контроля их колебаний), используются гидронатяжители.  Цепи ГРМ нуждаются в смазке, как и многие другие части дизельного агрегата, данный процесс происходит методом разбрызгивания. Это значит, что рабочая жидкость поступает на элементы сразу из нескольких каналов и источников.

Ремонт механизма регулировки фаз газораспределения

Если вы хотите самостоятельно справиться с проблемой, для начала отключите АКБ, но перед этим не забудьте убедиться в том, что соблюдены все требования по проведению данной процедуры. Далее автомобиль нужно зафиксировать на подъемнике, слить с мотора антифриз, снять кожух на вентиляторе и клапанную крышку левой головки цилиндров. После выворачивайте свечи, болты заднего такелажного рыма и сам рым. Отворачивайте гайки, которые удерживают маслораспределительные трубки и снимаете последние.

Поворачиваете коленвал, фиксируете маховик, снимаете верхнюю крышку привода ГРМ, датчик положения распределительного вала и диск. Болты, фиксирующие VCC правой головки и звездочки распредвала нужно ослабить на половину оборота, а затем ослабить и болт оправки. Сами оправки необходимо на заднюю часть распредвалов правой головки цилиндров, затянув крепление. После сжимаете пружину натяжителя цепи привода выпускного вала, вставляете чеку в натяжитель, выворачиваете болты и демонтируете звездочки с цепями привода и VCC.

Если в процессе снятия и дефектовки обнаружены второстепенные, вышедшие из строя  детали они также подлежат замене.

Процедуру сборки двигателя необходимо провести в обратном порядке, соблюдая все указания инструкции по сборке, а также соблюдая моменты затяжки всех резьбовых соединений.

РенджРоверы – надежные британские внедорожники, стоимость которых очень высока. Безусловно, что и техобслуживание по цене соответствующие. Стоит ли говорить о том, сколько вам обойдется трудоемкий и тяжелый ремонт мотора, работающего на дизеле? Не имея навыков и знаний, пытаться устранить поломку в механизме регулировки не нужно. Доверьте ремонт Рендж Ровер профессионалам сертифицированного центра LRKing, которые знают об этих автомобилях абсолютно все.

Позвонив по телефону 8 (495) 280-00-75, вы сможете записаться на прием, приехать к нам в удобное время и в кратчайшие сроки привести свой автомобиль в полный порядок. Стоимость такого ремонта выгодна и обоснована, кроме того, на него предоставляется гарантия. Поэтому не экономьте на своем любимце, а сразу езжайте к нам.

Системы регулирования фаз

Содержание статьи

Назначение систем регулирования фаз

Эффективность работы ДВС главным образом определяется организацией процесса газообмена, то есть качественным и своевременным наполнением и очисткой цилиндров. Эта задача возлагается на газораспределительный механизм и зависит от фаз газораспределения – моментов и продолжительности открытого состояния впускных и выпускных клапанов. Если клапаны открыты непродолжительное время, фазы называют «узкими». Чем дольше открыты клапаны – тем фазы «шире».

При низких оборотах коленвала объемы и скорость движения горючей смеси и отработанных газов невелики, поэтому фазы должны быть узкими, а перекрытие (время одновременного открытия впускных и выпускных клапанов – минимальным. В этом случае свежая смесь не вытесняется в выпускной коллектор через открытый выпускной клапан и, соответственно, отработанные газы не попадают во впускной. Если же «расширить» фазы на низких оборотах, отработанные газы смешаются с рабочей смесью, снизив тем самым ее качество и вызвав падение мощности и неустойчивую работу двигателя.

С ростом оборотов пропорционально увеличиваются объемы и скорость движения перекачиваемой смеси и отработанных газов в единицу времени, поэтому необходимы «широкие» фазы и большее время перекрытия для лучшей продувки цилиндров. Продувка – вытеснение выхлопных газов из цилиндра движущейся с большой скоростью топливовоздушной смесью.

Ширина фаз определяется формой кулачков распределительного вала. Чем больше высота кулачка – тем выше высота подъема клапана. Чем «тупее» его конец – тем больше время максимального подъема клапана. Таким образом, подбирая форму кулачков, конструкторы могут настроить двигатель на работу только в определенном диапазоне оборотов. При проектировании обычного дорожного автомобиля разрабатывается усредненный распредвал для компромиссного баланса между мощностью и экономичностью. При отклонении от этого диапазона, как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения, эффективность ДВС будет снижаться. Например, «узкофазный» мотор не позволит развить высокую мощность, а «широкофазный» будет неустойчиво работать на малых оборотах, что вынудит увеличивать частоту оборотов холостого хода. Следовательно, идеальным решением было бы изменять ширину фаз в зависимости от оборотов двигателя. Так появились системы регулирования фаз газораспределения.

Для технической реализации идеи регулирования фаз было создано множество конструкций. Для их описания потребуется не одна страница. Поэтому ознакомимся с устройством только нескольких – как простых, проверенных временем систем, так и самых современных.

Поворот распредвала

Одним из способов регулирования фаз газораспределения является изменение положения распределительного вала относительно его первоначального положения в зависимости от режимов работы двигателя. Для примера рассмотрим систему Variable Valve Timing (VVT), применяемую на автомобилях Фольксваген. Она предназначается для оптимизации фаз при работе двигателя на режимах холостого хода, максимальной мощности и максимального крутящего момента.

В систему VVT входят следующие компоненты:

• Две гидроуправляемые муфты (другое название – фазовращатели), установленные на впускном и выпускном распределительных валах. Обе муфты подключены через корпус механизма газораспределения к системе смазки двигателя. Муфты состоят из встроенного в звездочку вала наружного корпуса и неподвижно соединенного с валом ротора. Корпус и ротор могут смещаться относительно друг друга
• Корпус механизма газораспределения, установленный на головке блока цилиндров двигателя. Внутри корпуса проходят каналы для подвода и отвода масла к обеим муфтам поворота распределительных валов.
• Два электрогидравлических распределителя. Эти распределители установлены на корпусе механизма газораспределения. Они служат для регулирования подвода масла из системы смазки двигателя к обоим фазовращателям.

Сдвиг фаз VVTСостав системы VVTУправление системой VVTФазовращательРаботы системы VVT

Управление системой VVT осуществляется блоком управления двигателя. Получая данные с датчиков о частоте вращения коленвала, нагрузке двигателя, температуре охлаждающей жидкости, а также о мгновенном положении коленчатого и распределительных валов, ЭБУ выдает сигнал на электрогидравлические распределители. Распределители открывают соответствующие каналы подвода масла, расположенные в корпусе механизма газораспределения. Масло из системы смазки двигателя поступает в гидроуправляемые муфты, которые поворачивают распределительные валы.

На режиме холостого хода впускной вал поворачивается таким образом, чтобы обеспечить более позднее открытие и соответственно более позднее закрытие впускных клапанов, а выпускной вал поворачивается так, что выпускной клапан закрывается задолго до прихода поршня в ВМТ. В результате количество отработанных газов в смеси снижается до минимума, что благоприятствует стабилизации сгорания в цилиндрах двигателя и повышению равномерности его работы на данном режиме.

Для достижения максимальной мощности при высокой частоте вращения вала двигателя производится задержка открытия выпускных клапанов. Благодаря этому увеличивается продолжительность давления газов на поршень на такте рабочего хода. Впускной клапан открывается после ВМТ и закрывается относительно поздно после НМТ. При этом динамические процессы во впускной системе используются для получения эффекта дозарядки цилиндров и соответствующего увеличения мощности двигателя.

Для получения максимального крутящего момента необходимо обеспечить возможно больший коэффициент наполнения цилиндров. Для этого необходимо раньше открывать и соответственно закрывать впускные клапаны, чтобы не допустить обратный выброс смеси из цилиндров во впускной трубопровод. При этом выпускные клапаны закрываются с небольшим опережением до ВМТ. Более подробно с работой системы VVT можно ознакомиться здесь (формат PDF).

Подобные системы устанавливают в своих двигателях Renault (VCP), BMW (VANOS/Double VANOS), Toyota (VVT-i), Honda (VTC). Некоторые из них используют фазовращатели только на впускном распредвалу, некоторые, как и VVT – на обоих. Недостатком подобных систем является то, что они способны только сдвигать фазы в ту или другую сторону, но не могут «сужать» или «расширять» их.

Переключение фаз

Устройство системы VTEC

Такими возможностями обладает, например, Variable Valve Timing and Lift Electronic Control (VTEC), созданная инженерами Honda. Она способна расширять фазы на высоких оборотах путем изменения высоты подъема клапана. Со времени своего создания система претерпела несколько модернизаций. Здесь рассмотрим ее третью версию – систему DOHC i-VTEC. Она представляет собой симбиоз системы VTEC с системой VTC (Variable Timing Control). Именно наличие VTC добавило в обозначение системы букву «i».

Основой VTEC любого поколения является использование трех кулачков на каждую пару клапанов. Коромысел, соответственно, тоже три. Два крайних коромысла расположены непосредственно над клапанами, третье – между ними. Два крайних кулачка низкопрофильные и предназначены для обеспечения оптимальной работы на низких и средних оборотах. Усилие от среднего высокопрофильного кулачка передается на клапана только на высоких оборотах.

Работы системы VTEC

Для тех, кто не изучал английский:-)
At low engine speeds – При низких оборотах двигателя
At higher engine speeds – При высоких оборотах двигателя
Low valve lift – Низкий подъем клапанов
High valve lift – Высокий подъем клапанов
Disengaged – Отключено
Synchronizing pin – Синхронизирующий штифт

Как это происходит? Примерно до 5500 об/мин газораспределение обеспечивается крайними кулачками через свои коромысла. Среднее коромысло хоть и приводится в действие кулачком, но на клапана никакого воздействия не оказывает – система VTEC отключена. При дальнейшем увеличении частоты вращения включается система VTEC. Блок управления отдает команду и управляемый давлением масла штифт, сдвигаясь, замыкает между собой все три коромысла. Таким образом, они составляют единое среднее коромысло, на которое воздействует только средний кулачок. В результате высота подъема клапанов, а вместе с ней и ширина фаз возрастает, обеспечивая лучшее наполнение и очистку цилиндров. Система VTEC устанавливается и на впускной, и на выпускной распредвалы.

А что же система VTC? Она, в отличие от VTEC, работает во всем диапазоне оборотов, регулируя момент открытия впускных клапанов в зависимости от нагрузки на двигатель. Конструктивно она аналогична описанной выше системе VVT, то есть представляет собой фазовращатель, установленный на впускном распредвалу. VTC позволяет дополнительно увеличить мощность, крутящий момент, снизить расход топлива и вредные выхлопы, изменяя фазы газораспределения путем доворачивания распредвала в нужную сторону.

Системы, подобные VTEC, выпускаются и другими производителями, например Toyota (VVTL-i), Mitsubishi (MIVEC). Их недостатком является ступенчатое переключение фаз между узкими и широкими. А в идеале хотелось бы достичь плавного регулирования, позволяющего более точно подстроиться под режим работы двигателя.

Плавное (бесступенчатое) регулирование

И такие системы были созданы! Первой появилась Valvetronic от BMW, в которой фазы регулируются плавным изменением высоты подъема впускных клапанов. Благодаря этой системе впервые удалось создать бензиновый ДВС без дроссельной заслонки. Вскоре аналогичные технологии освоили Nissan (VVEL) и Toyota (Valvematic). Последнюю революционную разработку представил Фиат под названием MultiAir. Мотор 1,4 Turbo, оснащенный этой системой, завоевал престижное звание «Двигатель года» в 2010 году.

Состав системы MultiAirСистема MultiAirВозможности системы MultiAir

В системе MultiAir используется один распредвал, который приводит и впускные, и выпускные клапана. Но если выпускные клапана механически управляются кулачками, то на впускные воздействие от кулачков передается через специальную электрогидравлическую систему. Именно в ней и состоит новизна. Впускные кулачки нажимают на поршни, а те через электромагнитный клапан передают усилие на рабочие гидроцилиндры, которые уже воздействуют на впускные клапана. Главный узел – именно клапан, регулирующий давление в системе. Он имеет только два положения: открыт-закрыт. Если он открыт, давление в системе отсутствует, и усилие на клапан не передается. Поэтому, управляя моментом и длительностью открытия электромагнитного клапана за то время, пока кулачок воздействует на поршенек, можно добиться любого алгоритма открытия впускных клапанов. А значит, ширину фаз можно плавно регулировать от 0 до 100%. Максимальная ширина фазы определяется профилем впускного кулачка распредвала.

При движении с полной нагрузкой электромагнитный клапан закрыт, и впускные клапаны имеют жесткую связь с распредвалом – фазы максимальные. В режиме же частичных нагрузок, наполнив цилиндр необходимым объемом воздуха, электромагнитный клапан отключается, закрывая тем самым впускной клапан. Управление поступлением воздуха посредством впускных клапанов позволило отказаться от применения дроссельной заслонки – главного источника насосных потерь. А уменьшение потерь автоматически приводит к экономии топлива, повышению мощности, крутящего момента и снижению вредных выбросов.

Преимущества Multiair перед другими аналогичными системами состоят в простоте, надежности и низкой стоимости производства. В перспективе ожидается применение Multiair и для выпускных клапанов, что еще больше расширит ее возможности. Например, при малых нагрузках вспышки в цилиндрах можно производить через цикл, что даст ощутимую экономию. А если в каком-то цилиндре произойдет пропуск вспышки, то неиспользованная смесь не уйдет на выхлоп, так как клапан не откроется, а сгорит в следующем цикле. На очереди у конструкторов – ГРМ без распредвала.

Техническая школа AutoZine

ТЕХНИЧЕСКАЯ ШКОЛА АВТОЗИН Кулачковый фазозаборник VVT Кулачковый фазозаборник VVT — самый простой и дешевый и наиболее часто используемый механизм на данный момент. Однако его прирост производительности также наименьший, действительно очень хороший. В основном, он изменяет фазы газораспределения, сдвигая фазовый угол распредвалы. Например, на высоких оборотах распредвал впускных клапанов будет вращаться. заранее на 30 ° для более раннего приема.Это движение контролируется системой управления двигателем в соответствии с потребностями и приводится в действие шестернями гидрораспределителей. Обратите внимание, что VVT с фазированием кулачка не может изменять продолжительность открытия клапана. Это просто позволяет раньше или позже открыть клапан. Ранее открытие приводит к раньше закрытие, конечно. Он также не может изменять подъем клапана, в отличие от кулачковый VVT. Однако распредвал VVT — самый простой и дешевый. форма VVT, потому что каждому распределительному валу требуется только одна гидравлическая фаза привод, в отличие от других систем, которые используют индивидуальный механизм для каждый цилиндр. Непрерывный или дискретный Более простые системы VVT с фазированием кулачка предлагают только 2 или 3 фиксированных угла фазирования, например 0 ° или 30 °. Лучшие системы могут варьировать фазовый угол непрерывно. Очевидно, это обеспечивает наиболее подходящие фазы газораспределения. на любых оборотах, что значительно увеличивает гибкость двигателя. Более того, переход плавный и малозаметный, способствуя уточнение. Сегодня в непрерывных системах дискретные системы вымирание. Впускной и выпускной Некоторые конструкции, такие как система BMW Double-Vanos, имеют VVT с фазированием кулачка на как впускной, так и выпускной распредвалы.Это дает возможность большего перекрытия, следовательно более высокая эффективность. Это объясняет, почему BMW M3 3.2 (100 л.с. / литр) больше эффективнее своего предшественника M3 3.0 (95 л.с. / литр) с VVT ограничены впускными клапанами. В E46 3-й серии Double-Vanos переключает впуск и выпуск распределительный вал в диапазоне 40 ° и 25 ° соответственно. Преимущество Дешевый и простой, непрерывный VVT улучшает передача крутящего момента во всем диапазоне оборотов. Недостаток Отсутствие регулируемого подъема и регулируемого клапана продолжительность открытия, следовательно, меньшая максимальная мощность, чем у VVT с кулачковым переключением. Кто им пользуется? Сейчас большинство автопроизводителей. Пример: BMW Vanos / Double Vanos Из этого изображение, легко понять его работу. Конец приема распредвал имеет зубчатую резьбу.Нить соединена колпачком, который может двигайтесь по направлению к распределительному валу и от него. Поскольку резьба шестерни не параллельно оси распределительного вала фазовый угол сместится вперед, если крышка сдвигается к распредвалу. Точно так же снимая колпачок от распределительного вала приводит к сдвигу фазового угла назад. Толчок или толчок определяется гидравлическим давлением. Есть 2 камеры рядом с крышкой, заполненные жидкостью (эти камеры окрашены в зеленый и желтый цвета соответственно на картинке) A тонкий поршень разделяет эти 2 камеры, первая жестко крепится к крышка.Жидкость попадает в камеры через электромагнитные клапаны, которые контролирует гидравлическое давление, действующее на каждую камеру. Например, если система управления двигателем сигнализирует клапан в зеленой камере открываются, затем гидравлическое давление действует на тонкий поршень и толкает последний, вместе с крышкой, по направлению к распределительному валу, таким образом смещает фазовый угол вперед. Непрерывное изменение времени легко реализуется путем размещения колпачок на подходящем расстоянии в соответствии с частотой вращения двигателя. Система Vanos работает только с впускным распредвалом. Однако это может быть удвоен на выпускном распредвале, чтобы обеспечить более широкий диапазон корректирование. BMW называет это Double Vanos или Bi-Vanos. Другой Например: Toyota VVT-i Макрос иллюстрация фазирующий привод Toyota VVT-i (система регулируемых фаз газораспределения — интеллектуальная) расширяется к все большему количеству моделей Toyota, от крошечного Yaris (Vitz) до Supra.Его механизм более-менее такой же, как у BMW Vanos. Это также бесступенчатая конструкция. Однако слово «Интеллектуальный» подчеркивает интеллектуальную программу управления. Не только меняет время в зависимости от оборотов двигателя, но и учитывает другие такие параметры, как ускорение, подъем или спуск.

Установка гоночного распредвала

Гоночный распределительный вал — это точный продукт, установка которого требует нежной заботы.Наверное, любой, кто хоть немного разбирается в механике, сможет установить гоночный распредвал, особенно если он будет осторожен и наблюдателен до и во время снятия штатного распредвала.

Перед снятием штатного распределительного вала медленно поверните коленчатый вал на несколько оборотов и обратите внимание на положение установочных меток на кулачках и звездочках коленчатого вала с поршнем цилиндра № 1 в положении T.D.C. (Верхняя мертвая точка). Убедитесь, что при установке нового распредвала вы совместили эти установочные метки в том же положении (см. рис.1 или обратитесь к руководству по эксплуатации двигателя). Если эти установочные метки не выровнены должным образом во время сборки, распределительный вал будет не совпадать по фазе с коленчатым валом, и клапаны могут быть повреждены, если они столкнутся с поршнями.

* Показана процедура совмещения меток синхронизации на 427-куб. Дюймах. Chevy; однако процедуры различаются от двигателя к двигателю.

Если вы не можете найти установочные метки, НЕ снимайте распределительный вал — обратитесь к руководству по эксплуатации двигателя.

После снятия цепи привода ГРМ и подъемников установите звездочку кулачка обратно на распределительный вал, проверните кулачок в блоке вручную и посмотрите, насколько свободно он вращается.Ваш гоночный кулачок также должен свободно поворачивать его в блоке, если он установлен правильно. Перед установкой нового распределительного вала необходимо проверить номера деталей компонентов распределительного вала и клапанного механизма, чтобы они совпадали с указанными в этом каталоге, чтобы избежать несоответствия оборудования в случае ошибки при транспортировке. Распределительный вал и все детали клапанного механизма следует промыть растворителем (за исключением гидравлических подъемников, которые могут быть загрязнены) и тщательно высушить. Нанесите на кулачки и подшипники кондиционер Isky Cam Lube Oil Conditioner, входящий в комплект поставки кулачка, и осторожно вращайте кулачок, вставляя его в блок, стараясь не задеть подшипники кулачка.

Соберите цепь привода ГРМ и звездочку кулачка, правильно совместив метки синхронизации, и затяните болт или болты звездочки кулачка с надлежащими характеристиками. Затем смажьте и установите подъемники , всегда используя новый набор подъемников для надлежащего контакта толкателя с кулачком (рис. 2) . Также проверьте каждый подъемник в своем отверстии на предмет свободного неограниченного движения. Если какой-либо из подъемников не вращается свободно в своих бобышках, рисунок контакта между кулачком и лицевой стороной подъемника не будет распределен должным образом, и это может привести к поломке кулачка и подъемника (рис.3) .

СБОРКА ПРУЖИН КЛАПАНА И ПРОВЕРКА ПОМЕХ

Следующим шагом является проверка на наличие помех в редукторе клапана, и его важность невозможно переоценить. Любое из следующих условий может вызвать серьезный износ кулачка и подъемника, а также повреждение других компонентов клапанного механизма. Помните, что здесь необходимы здравый смысл и здравый смысл, а в случае сомнений обратитесь к руководству по эксплуатации двигателя или к кому-нибудь с большим опытом, чем вы. Эти помехи:

1. Пружина между держателем и направляющей клапана.
2. Зажим спиральной пружины клапана (сплошная укладка).
3. Натяг между коромыслами и шпильками (на двигателях, оборудованных коромыслами с шаровой опорой).
4. Поршень-клапан натяг (зазор V / P).

---

ПРОВЕРКА ПОМЕХИ ФИКСИРУЮЩИХ НАПРАВЛЯЮЩИМ

Это простая процедура, которую легко выполнить на верстаке. Однако, если двигатель находится в автомобиле, и вы хотите снять пружины, не снимая головки блока цилиндров, вы можете приобрести комплект для снятия пружины клапана Isky (рис.4) , содержащий фитинг свечи зажигания, который позволяет удерживать клапан на своем седле с помощью заводского давления воздуха, в то время как вы сжимаете и снимаете пружину клапана с помощью вспомогательного зажимного инструмента. После снятия базовой пружины установите новый фиксатор пружины и разъемные фиксаторы обратно на клапан и потяните фиксатор вверх, чтобы имитировать натяжение пружины клапана. Теперь измерьте величину свободного хода между верхней частью направляющей и нижней частью держателя. Этого измерения должно быть достаточно, чтобы покрыть полный подъем клапана вашего распределительного вала плюс дополнительный запас прочности от 1/16 до 1/8 дюйма (рис.5) . Затем проверьте установленную высоту (установленный размер), которую будет принимать пружина клапана при установке на головку блока цилиндров (рис. 5A). Убедитесь, что размер в пределах 1/32 дюйма совпадает с размером, поставляемым с пружинами клапана. Если он длиннее, поставляемые пружинные прокладки исправят этот размер. Примечание: Все пружины клапанов Iskenderian Hydraulic и Hi-Rev устанавливаются как стандартные пружины и не требуют обработки головок цилиндров. Однако наши распредвалы Hardface Overlay и Roller оснащены усиленными внутренними пружинами и внешними пружинами большего диаметра, а на некоторых двигателях необходимо использовать фрезу для растачивания отверстий для повторной обработки посадочных мест пружин на головках цилиндров. за их принятие.

Теперь приступайте к сборке пружин на головках цилиндров, а также к установке толкателей и коромысел. Отрегулируйте зазор клапана в соответствии с надлежащими характеристиками, убедившись, что подъемник каждый раз находится на пятке выступа кулачка (рис. 6) .

ИСКЕНДЕРИАНСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛКОВ

Правильный метод измерения длины толкателей должен включать теоретическую общую длину, однако это сложно для среднего человека, поскольку требуется специальное оборудование.В интересах точности и во избежание путаницы мы приняли вышеуказанный метод измерения. Это устраняет трудности, возникающие при проведении измерений в полевых условиях или при установке толкателей особой длины (изготавливаемых на заказ по специальному заказу для наших клиентов).

---

ПРОВЕРКА ПРУЖИНЫ КЛАПАНА СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ (КАТУШКА)

Чтобы убедиться, что пружины клапанов не сложены в стопку (что приведет к повреждению клапанного механизма), медленно поверните двигатель до положения полного подъема впускных и выпускных клапанов и ищите воздушное пространство между катушками.Если вы не можете определить это на глаз, проверьте, вставив щуп толщиной 0,010 дюйма между катушками (рис. 7) . Зазор 0,010 между пятью катушками даст в общей сложности запас прочности 0,050 перед укладкой твердого тела. Если вы не можете провести щуп между витками, значит, пружина либо скручена, либо находится в опасной близости к этому состоянию, и вы, вероятно, слишком затянули пружину (установленный размер слишком мал). Удалите ненужные прокладки и еще раз проверьте размер посадки, а также состояние пружины, связанной с обмоткой.

ПРОВЕРКА ПОМЕХИ ROCKER-STUD

Если двигатели оснащены коромыслами с шаровой опорой, даже опытные механики затрудняются обнаружить это опасное состояние. Тем не менее, точное обнаружение может быть выполнено с помощью метода зонда Иски — зондирования области между концом паза коромысла и шпилькой соответствующим образом изогнутой канцелярской скрепкой или проволочным припоем как в открытом, так и в закрытом положениях клапана (рис. 8) . Если здесь недостаточно зазора, это будет засвидетельствовано защемлением проволочного зонда или отсечением проволочного припоя, что указывает на то, что прорезь в коромыслах необходимо удлинить с соответствующей стороны или сторон путем шлифовки шлифовальной машиной и камень диаметром 3/8 дюйма.

---

КАК ПРОВЕРИТЬ ЗАЗОР МЕЖДУ КЛАПАНАМИ И ПОРШНЯМИ

Механики двигателя обязаны проверять зазор V / P при сборке двигателя. Эта информация должна быть предоставлена ​​заказчику вместе с зазорами поршней, подшипниками, искровым выводом и т. Д. В «Форме данных двигателя». Даже «громкие» гонщики задавали нам вопросы относительно общего подъема клапанов на определенном распредвале, поэтому они могли надрезать или «выгибать» свои поршни соответственно. Это неуместный вопрос, поскольку «общий подъем клапана» не является критерием для зазора V / P… потому что, когда происходит полный подъем клапана, поршень опускается более чем наполовину вниз по цилиндру. Следовательно, правильная формулировка вопроса должна быть такой: «Как далеко открываются клапаны при T.D.C., когда кулачок находится в положении разделенного перекрытия?» Ведь только тогда, когда поршень находится в непосредственной близости от верхней мертвой точки, существует опасность столкновения V / P (клапаны ударяют поршни). Конечно, это происходит только при каждом втором обороте коленчатого вала в период перекрытия, когда и впускной, и выпускной клапаны частично открыты.

Раньше первый четырехтактный двигатель имел очень короткие по сегодняшним меркам фазы газораспределения. Таким образом, фазы газораспределения были следующими: впускной клапан открывается при T.D.C., и когда поршень опускается, он всасывает топливно-воздушную смесь; впускной клапан затем закрывается в точке (B.D.C.), следовательно, происходит такт впуска. Поршень поднимается, при этом оба клапана закрываются, чтобы сжать топливно-воздушную смесь -. . следовательно, такт сжатия. Свеча зажигания загорается и воспламеняет топливно-воздушную смесь, которая приводит поршень в положение B.D.C. (снова клапаны закрыты) отсюда и рабочий ход.Также выпускной клапан открывается на B.D.C. Сгоревшие газы из-за их высокого давления фактически выходят наружу, и поршень вытесняет последний из газов; выпускной клапан закрывается при T.D.C. . . . отсюда и такт выпуска. Эти ранние двигатели имели перекрытие 0 ° или вообще не перекрывались.

Экспериментируя, более прогрессивные инженеры кулачков 1910-х и 1920-х годов обнаружили, что мощность на средних и высоких скоростях может быть значительно улучшена за счет увеличения времени газораспределения. Увеличение времени впускных клапанов позволило двигателю дышать глубже и потреблять большее количество воздуха и топлива, создавая тем самым более мощный взрыв в камере сгорания.

Важное преимущество, полученное за счет удлинения фаз газораспределения выпускных клапанов, заключается в том, что значительно расширенные дымовые газы удаляются более эффективно. Если эти сгоревшие газы не будут полностью удалены из камер сгорания, они останутся вытеснять и загрязнять поступающий свежий заряд топлива / воздуха.

Удлинение фаз газораспределения в бензиновом двигателе привело к перекрытию событий впускного и выпускного клапанов. (Впускной и выпускной клапаны слегка приоткрыты при T.D.C., и до 60 градусов по обе стороны от T.D.C. на коренном кулачке.)

Раньше любое непреднамеренное перекрытие считалось вредным. Но намного позже было обнаружено, что мягкий эффект наддува может быть получен из-за перекрытия, когда использовалась оптимальная выхлопная система. Таким образом, событие перекрытия создало новый «пятый цикл» в четырехтактном двигателе.

Практично и более экономично будет проверять зазор V / P на ранних этапах сборки двигателя.В противном случае может потребоваться демонтировать весь двигатель для обработки поршня, если проверка зазора V / P окажется неадекватной. Когда это произойдет, это может потребовать дорогостоящей перебалансировки вращающихся и совершающих возвратно-поступательное движение компонентов.

---

ПРОВЕРКА ЗАЗОРА V / P «ГЛИНЯНЫМ МЕТОДОМ»

Возьмите пластилин для детей и обработайте его между ладонями до размера кусочка масла и толщины примерно 1/4 дюйма. Поместите эти глиняные подушечки в «брови» (обработанные рельефные карманы), где впускной и выпускной клапаны могут ударить по поршню (см. рис.9 ).

Головка блока цилиндров с прокладкой теперь установлена ​​на место и удерживается двумя или тремя болтами. После регулировки зазора клапана двигатель теперь вращается по часовой стрелке, по крайней мере, на два оборота коленчатого вала, чтобы обеспечить цикл через одно событие перекрытия. Теперь снимите головку блока цилиндров и посмотрите на отпечаток, оставленный клапанами на глиняных подушках, как показано на Рис. 10 . Измеряя толщину сжатой глины с помощью шкалы машиниста или микрометра, вы можете определить зазор между клапаном и поршнем впускных и выпускных клапанов.

Важно обратить внимание на следующее — любой из этих «симптомов» вызовет проблемы: «брови», расположенные на головке поршня; разрезать под неправильным углом; или с выемкой для клапана меньшего диаметра, чем используемый сейчас размер клапана.

МЕТОД ПРОВЕРКИ V / P ПРОСМОТРА ISKY «LIGHT SPRING»

В этой процедуре Isky применяет две легкие пружины сжатия на впускных и выпускных клапанах цилиндра № 1. Эти пружины напоминают обычные гоночные пружины, за исключением того, что они довольно слабые по сравнению с ними, и на них приходится всего 10 фунтов нагрузки.Прокладка и ГБЦ устанавливаются двумя или тремя болтами. Затем для цилиндра № 1 устанавливаются толкатели, толкатели и коромысла, и регулируется зазор клапана. Коленчатый вал вращается и останавливается при T.D.C., при этом впускной и выпускной клапаны частично открыты в перекрывающемся положении.

---

ЧТО ТАКОЕ МАРЖА БЕЗОПАСНОСТИ V / P?

Следующая процедура заключается в определении невидимого запаса прочности (пространства), остающегося между этими частично открытыми клапанами и головкой поршня в его самом верхнем T.Положение постоянного тока. Если зазор недостаточен, это может привести к серьезным повреждениям во время работы на высоких оборотах, когда клапаны буквально задевают поршень. Поскольку мы установили легкие 10-фунтовые пружины вместо обычных 200-фунтовых клапанных пружин, V / P зазор можно проверить, просто приложив большой палец, как показано на рис. 11 .

Поместив механическую шкалу или установив циферблатный индикатор сбоку от держателя пружины, как показано на рис. 11 , теперь мы можем оказать давление большим пальцем на коромысло и почувствовать, как головка клапана соприкасается с поршнем. Корона.Теперь, наблюдая за перемещением клапана по шкале машиниста или считывая циферблатный индикатор, можно определить зазор V / P. Внимание: проверьте зазор между клапаном и поршнем на 5-10 градусов по обе стороны от T.D.C., потому что в некоторых случаях (из-за задержки поршня и скорости клапана) клапаны могут находиться ближе к поршню, когда они немного отклоняются от T.D.C. В случае подбрасывания клапана (плавающего положения) из-за превышения числа оборотов выпускной клапан всегда первым контактирует с поршнем. Поскольку он закрывается при подъеме поршня, любое несоответствие в следовании требованиям профиля кулачка может привести к контакту с поршнем.Хороший механик всегда будет искать контакт выпускного клапана при разборке двигателя.

---

ЧТО СЧИТАЕТСЯ ДОСТАТОЧНЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ?

В идеале мы хотели бы зазор 0,250 или даже больше, но этого нельзя добиться в сегодняшних гоночных двигателях, за исключением двигателей с наддувом с низкой степенью сжатия (6: 1). В безнаддувных гоночных двигателях для получения максимальной мощности необходимо использовать степень сжатия от 10 до 12: 1. Следовательно, поршни с высоким куполом являются обязательными.Эти высокие купола вторгаются в область нашего ценного рабочего пространства клапана. И даже после обработки предохранительных клапанов (брови) мы вынуждены идти на компромисс в отношении меньшего зазора V / P, чем желательно. Следовательно, в современных безнаддувных двигателях с высокой степенью сжатия мы довольствуемся зазором V / P 0,125 дюйма, а в сложных ситуациях обходимся с зазором всего 100 V / P. Если используются алюминиевые шатуны, производитель двигателя должен учесть дополнительные 0,020 из-за теплового расширения.

Мы рассмотрели четыре формы натяжения клапанного механизма и готовы запустить двигатель. Однако перед тем, как начать, соблюдайте следующие важные правила. Убедитесь, что:

1. Уровень масла в поддоне до отметки.
2. Система охлаждения заполнена.
3. Нет препятствий (инструменты, детали и т. Д.) На пути вентилятора или коленчатого вала.
4. Аккумулятор полностью заряжен.
5. В карбюраторе есть топливо.

Шаги No.4 и 5 являются наиболее важными, потому что вам следует избегать чрезмерного проворачивания двигателя перед запуском. Если возможно, заправьте масляную систему, поворачивая вал масляного насоса с помощью скоростного гаечного ключа до тех пор, пока давление не будет отображаться на манометре.

Запустите двигатель и сразу же увеличьте обороты до 2500-3000 об / мин. Не запускайте двигатель на холостом ходу в течение первых 15 минут работы. Это необходимо для обеспечения полного давления масла в двигателе для смазки кулачка и подъемников в этот очень критический период стыковки.Помните, что работа двигателя на этих оборотах и ​​использование Isky Cam Lube в течение этого критического периода стыковки гарантирует вам долгие годы безотказной работы.

И последнее: при использовании наших распредвалов серии Hydraulic или Hi-Rev всегда используйте качественное масло с моющим средством с четкой маркировкой MS-DG. Это особенно важно при использовании гидравлических подъемников, поскольку моющее масло предотвращает накопление лака, который может вызвать заедание гидравлических подъемников. Моющее масло используется во всех новых автомобилях, оборудованных гидравлическими подъемниками, и доступно на всех СТО.Для наших распредвалов Hardface Overlay и Roller более предпочтительным является не содержащее моющих присадок масло гоночного класса из-за его улучшенных смазывающих свойств при высоких оборотах двигателя.

---

РЕГУЛИРОВКА РАСПРЕДВАЛА

Поскольку кулачки Искендериан изготовлены с такой высокой точностью, вы можете установить их на метки синхронизации запаса без какой-либо дополнительной проверки; однако для тех, кто хочет научиться правильно проверять и проверять фазы газораспределения, мы рекомендуем следующую процедуру.

---

КАК НАЙТИ ВЕРХНИЙ МЕРТВОЙ ЦЕНТР

Определение абсолютной верхней мертвой точки (T.D.C.) является наиболее важным шагом при синхронизации распредвала. И пытаться управлять двигателем без этого жизненно важного маркера — все равно, что пытаться считать показания тахометра без индикаторной стрелки. Компания T.D.C. Маркер — это важнейшая точка отсчета (настройки), на которой основывается все зажигание и фазы газораспределения. Довольно часто мы наблюдали гонщиков в Бонневилле, драг-полос и кольцевых трасс, которые не позаботились о том, чтобы обзавестись T.Маркер постоянного тока. Все стандартные двигатели имеют стационарный указатель, прикрепленный к блоку, и индикатор T.D.C. маркер на гармоническом балансире коленчатого вала. Но эти гонщики потеряли первоначальный указатель, когда их заменили на алюминиевую крышку привода ГРМ. Или, в двигателях с наддувом, когда они были заменены на стальную ведущую ступицу коленчатого вала, они потеряли оригинальный T.D.C. маркер. Теперь вот их затруднительное положение: теперь у них нет возможности точно настроить ход зажигания или фазы газораспределения. Если бы этот двигатель был точно откалиброван для T.Округ Колумбия, используя «метод положительного стопа Иски», еще находясь на скамейке запасных, можно было бы избежать всех сомнений и разочарований. Таким образом, возможный победитель становился проигравшим.

Пропустить T.D.C. — обычная ошибка. на несколько градусов из-за того, что поршень находится в верхнем центре. Поскольку эта неточность существенно повлияет на последующее время, предлагается следующая процедура для исправления этой ошибки.

1. Установите ступенчатое колесо на переднюю часть коленчатого вала. Теперь прикрутите неподвижный указатель к блоку цилиндров (см. Иллюстрацию) .Стрелка может быть изготовлена ​​из металлической полосы или стального стержня ¼ дюйма.
2. Надежно закрепите циферблатный индикатор на блоке цилиндров. Теперь отрегулируйте циферблат так, чтобы при максимальном подъеме поршня стрелка индикаторной ручки прошла примерно 0,300 хода. Контактная точка циферблатного индикатора должна находиться в центре поршня.

3. Теперь, чтобы повернуть коленчатый вал, используйте гаечный ключ или рычаг с длинной рукояткой, чтобы добиться равномерного, устойчивого движения, а не рывков.Коленчатый вал всегда следует вращать в нормальном направлении вращения.
4. . Удерживая большой палец на поршне № 1 (чтобы полностью исключить зазор), медленно поднимитесь к T.D.C. пока вы не достигнете того, что, по вашему мнению, является серединой T.D.C. жить. Установите колесо градусов, чтобы читать T.D.C. против указателя.
5. Теперь проверните коленчатый вал еще на один оборот и на этот раз на пути к T.D.C. остановитесь ровно на 0,200 (показание циферблатного индикатора) ниже максимального хода поршня. Теперь прочтите градусное колесо: если, например, оно показывает 40 градусов перед T.D.C., продолжайте медленно вращать до T.D.C., через выступ и вниз с другой стороны, удерживая большой палец на поршне. Внимательно посмотрите на циферблатный индикатор, и когда он покажет ровно 0,200 от T.D.C., остановитесь и обратите внимание на показания на колесе градуса. Если у вас идеально разделенное перекрытие, оно должно показывать 40 градусов после T.D.C. Если это не так, вы не нашли точного T.D.C., поэтому вам нужно попробовать еще раз.

---

ВНЕДРЕНИЕ КОРРЕКЦИЙ

Разделите разницу (вашу ошибку в градусах), перемещая колесо градуса радиально на коленчатом валу.После того, как вы выполнили регулировку, вернитесь к коленчатому валу, как и раньше, остановив его на 0,200 ниже каждой стороны T.D.C. Когда вы получаете точно такие же показания в градусах на 0,200 дюйма ниже каждой стороны T.D.C., вы обнаруживаете абсолютную мертвую точку. ПРИМЕЧАНИЕ: Точный ход на 0,100 дюйма ниже T.D.C. не важно. Любая контрольная точка между 0,100 и 0,500 даст хорошие результаты, если вы проверяете каждую сторону T.D.C. равноудаленно.

МЕТОД ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ ОСТАНОВКИ ПОИСКА T.D.C.
Самый практичный способ найти T.D.C. известен как метод положительной остановки. Для этой процедуры не требуется индикатор часового типа. Во-первых, давайте посмотрим, как это делается с помощью колеса градусов.

1. Закрепите градусное колесо на кривошипе. Затем возьмите жесткий стержень 1/4 дюйма или аналогичный материал и заострите один конец, чтобы получился указатель. Прикрепите этот указатель так, чтобы он располагался очень близко к амортизатору, чтобы исключить ошибку просмотра параллакса.
2. Возьмите толстую стальную полосу длиной около семи дюймов и просверлите в ней три отверстия диаметром 1/2 дюйма (см. рис.12 и 13 для расположения отверстий). Эта полоса помещается поперек центра отверстия цилиндра № 1 и привинчивается к каждому концу, чтобы прикрепить ее к блоку. Осторожно: убедитесь, что стальная полоса достаточно жесткая, чтобы она не прогибалась, когда поршень касается упора центрального болта. Между прочим, положительный упор должен быть отрегулирован так, чтобы остановить движение поршня вверх примерно на 0,200–0,800 ниже T.D.C.

3. Проверните коленчатый вал в обычном направлении вращения (по часовой стрелке), пока головка поршня не коснется легкого упора.
4. Теперь отрегулируйте в радиальном направлении и зафиксируйте ступенчатое колесо на коленчатом валу под углом 40 градусов перед T.D.C. по указателю.
5. Теперь поверните коленчатый вал назад до упора. Если градусное колесо показывает 40 градусов от T.D.C., вы точно попали в мертвую точку, а нулевая отметка между двумя 40-градусными показаниями является абсолютной T.D.C.
6. Однако, если ваши показания были несбалансированными, вам придется разделить разницу (ваши ошибки в градусах), перемещая градусное колесо радиально на коленчатом валу.Затем попробуйте еще раз, пока не получите точно такие же показания градуса относительно положительного упора по обе стороны от T.D.C. ПРИМЕЧАНИЕ: Чем ниже положительный упор расположен ниже T.D.C., тем больше будут показания в градусах. Но результаты всегда будут точными. T.D.C. всегда находится на одинаковом расстоянии между двумя положительными показаниями остановки.

---

ПОИСК T.D.C. НА ВАШЕМ ГАРМОНИЧЕСКОМ ДЕМПФЕРЕ БЕЗ КОЛЕСА

Даже без градусного колеса калибровку T.Отметка постоянного тока на демпфере гармоник при сборке нового двигателя. Используя шаги № 3 и № 5, каждый раз, когда вы касаетесь положительного упора, вращаясь как вперед, так и назад, сделайте отметку на демпфере в соответствии с указателем. T.D.C. будет точно между двумя начерченными отметками остановки. Тщательно измерьте и разметьте постоянный T.D.C. маркер между этими двумя отметками остановки. Помните T.D.C. Маркер является важной точкой отсчета (настройки), на которой основывается все зажигание и фазы газораспределения.

---

ПРОВЕРКА РАСПРЕДВАЛА

Определив Т.D.C. и используя колесико для измерения углового положения и индикатор хода на 1/2 дюйма, теперь вы готовы приступить к регулировке угла поворота распределительного вала. Первое правило — всегда проверять распределительный вал на подъемнике, а не на клапане. Это важно, поскольку производственные допуски на штатных коромыслах могут спутать ваши показания на клапане, в то время как прямое движение подъемника на выступе кулачка будет одинаковым для каждого подъемника в блоке. Еще одна причина, по которой нельзя проверять клапан, заключается в том, что теоретическое соотношение коромысла обычно равно 1.5: 1, верно только при примерно среднем (1/2) подъеме клапана. Соотношение варьируется от немного большего до чуть менее 1,5: 1 в течение цикла подъема, потому что коромысло постоянно меняет точку контакта со штоком клапана.

Цель проверки распредвала в блоке — определить, правильно ли установлен распредвал (или фазировка) с коленчатым валом. Вообще говоря, большинство кулачков лучше всего работают при разделенном перекрытии, потому что они демонстрируют наилучшие универсальные характеристики в этом положении.Разделенное перекрытие означает, что впускной и выпускной клапаны одинаково открыты при T.D.C., хотя впускной клапан открывается, а выпускной клапан закрывается. Также это означает, что впускной клапан открывается на такое же количество градусов перед T.D.C., как выпускной клапан закрывается после T.D.C. Кулачок в выдвинутом положении будет открывать впускные клапаны дальше при T.D.C. чем выпускные клапаны, а также открываются на большее количество градусов перед T.D.C. чем закрываются выпускные клапаны после T.D.C. И наоборот, у кулачка в запаздывающем положении выпускные клапаны будут открываться дальше при T.D.C., чем впускные клапаны, а также закрытие на большее количество градусов после T.D.C. чем впускные клапаны открываются до T.D.C. Также помните, что кулачок вращается со скоростью 1/2 скорости кривошипа; следовательно, два градуса поворота кривошипа равны одному градусу поворота кулачка, а два градуса поворота кривошипа равны одному градусу поворота кулачка. Всегда используйте новую цепь привода ГРМ при установке или проверке синхронизации на новом распредвале. Чрезмерно растянутая цепь может замедлить синхронизацию кулачка на целых четыре градуса из-за провисания звеньев.Кроме того, несмотря на то, что большинство значений фаз газораспределения в этом каталоге указаны с частичным перекрытием, большинство наших распредвалов отшлифованы на один-два градуса вперед, чтобы учесть возможное растяжение цепи привода ГРМ. Следовательно, если при измерении времени вашего распредвала вы обнаружите, что он смещен на один-два градуса вперед на кулачке, его следует оставить в этом положении, потому что последующее растяжение цепи привода ГРМ немного замедлит синхронизацию, и это будет ближе к разделенному перекрытию.

Чтобы начать проверку распределительного вала, поверните коленчатый вал до отметки No.Впускной толкатель 1 цилиндра находится на основной окружности (пятке) кулачка. Смажьте толкатель легким маслом и убедитесь, что он имеет свободное и неограниченное движение в отверстии. Расположите шток индикатора часового типа параллельно подъемнику в обеих плоскостях и предварительно загрузите шток индикатора 0,050–0,100 на толкатель. В Iskenderian для облегчения проверки мы используем удлиненный толкатель, который приближает толкатель к поверхности прокладки головки и обеспечивает ровную поверхность для штока циферблатного индикатора (рис.14) . Несколько раз поверните коленчатый вал по часовой стрелке, чтобы определить биение или эксцентриситет основной окружности. Это значение не должно превышать 0,001 и должно быть одинаково центрировано по обе стороны от нуля на циферблатном индикаторе.

Метка синхронизации, которую вы получили вместе с распредвалом, показывает время, определенное инженерами Iskenderian на определенной контрольной высоте над базовой окружностью. Эта высота указана на бирке и обычно составляет от 0,017 до 0,023 в зависимости от того, какой у вас кулачок.Например, предположим, что фаза газораспределения следующая:

Для типичного кулачкового вала с продолжительностью 280 градусов: Впуск открыт на 30 градусов до T.D.C. Впускное закрытие на 70 градусов после B.D.C. Exhaust Open 70 градусов перед B.D.C. Выпускной клапан на 30 градусов после T.D.C.

Предполагая, что контрольная цифра равна.020, вращайте коленчатый вал по часовой стрелке до тех пор, пока не будет обнаружено движение циферблатного индикатора 0,020, и считайте градусное колесо напротив неподвижного указателя. Перед T.D.C. должно быть 30 градусов. (рис.15) . Запишите это показание и продолжайте вращать коленчатый вал, наблюдая, как подъемник достигает полного подъема и начинает опускаться, и останавливает движение коленчатого вала при показании индикатора 0,020 до нуля на закрывающей стороне выступа кулачка. Значение должно быть 70 градусов после B.D.C. (Нижняя мертвая точка хода поршня — рис.16 ).

Общая продолжительность периода открытия тогда была 30 градусов до T.D.C. плюс 180 градусов к B.D.C. плюс 70 градусов после B.D.C., или 280 градусов коленвала. Используя ту же процедуру, проверьте выхлопной патрубок того же цилиндра и запишите свои показания. Если точки открытия и закрытия распределительного вала различаются, но общая продолжительность правильная или находится в пределах двух градусов коленчатого вала, распределительный вал немного сдвинут по фазе с коленчатым валом (немного вперед или назад, как объяснялось ранее).Помимо растяжения цепи привода ГРМ и небольшого смещения кулачка, это состояние также может быть вызвано небольшими ошибками в расположении шпоночной канавки коленчатого вала или звездочки кривошипа, или в отверстии для шпонки или установочного штифта звездочки кулачка. Эти небольшие ошибки могут либо накапливаться, либо нейтрализовать друг друга, но если они накапливаются, они могут изменять синхронизацию кулачков на два градуса коленчатого вала. Пример этого показан здесь.

* Показаны три разных значения времени.На каждой иллюстрации использовался один и тот же распределительный вал; однако A — продвинутое, B — разделенное перекрытие и C — запаздывающее.

Вышеупомянутая процедура проверки даст довольно точные результаты, если все условия идеальны — отверстия толкателя не слишком изношены, циферблатный индикатор находится в абсолютно параллельной плоскости с подъемником, чтобы избежать любых косинусных ошибок, абсолютная T.D.C. определяется, и опытный оператор, выполняющий проверку.
Однако для действительно точного определения положения распредвала в двигателе рекомендуется использовать более широкий контрольный зазор, равный.050 от базовой окружности по следующим причинам:

1. При отрыве 0,020 от базовой окружности подъемник все еще движется с очень медленной скоростью по отношению к движению коленчатого вала, а ошибка проверки высоты всего 0,001 может изменить показание колеса на целых пять градусов коленчатого вала.
2. Однако при подъеме подъемника 0,050 ошибка 0,01 при проверке высоты повлияет только на показания колеса, показанного на 1/2 градуса кривошипа, потому что подъемник движется намного быстрее по сравнению с вращением кривошипа.

Поэтому профессиональный производитель двигателей проверяет свои распредвалы при подъеме на 0,050, чтобы устранить все возможные ошибки. Процедура проверки на этой высоте такая же, как упоминалось ранее; тем не менее, распредвал будет казаться очень коротким по времени, потому что вы проверяете выше на боковой стороне кулачка, а не на самом деле проверяете фактическую синхронизацию седла клапана.

Для вашего удобства время проверки подъема подъемника 0,050 также показано на метке времени.

---

ПЕРЕКРЫТИЕ ОБРАТНОГО КЛАПАНА БЕЗ ГРАДУСНОГО КОЛЕСА ИЛИ ИНДИКАТОРА НАБОРНОГО ДИСКА

При установке распределительного вала или при возникновении ситуации, когда необходимо выполнить проверку фаз газораспределения, а соответствующие инструменты отсутствуют, рекомендуемая процедура Isky выглядит следующим образом:

1. Вставьте распределительный вал и зацепите распределительные шестерни по меткам приклада.Пока не устанавливайте крышку распределительного механизма.
2. С помощью длинного гаечного ключа или рычага проверните двигатель в обычном направлении. Используйте достаточное усилие, чтобы получить ровное, устойчивое движение вместо рывков. Поворачивайте до тех пор, пока впускной и выпускной клапаны цилиндра № 1 не окажутся в положении перекрытия (оба клапана слегка приоткрываются). Остановитесь точно на отметке T.D.C. на демпфере гармоник.
3. Теперь ослабьте и открутите регулировочные винты коромысла до тех пор, пока впускной и выпускной клапаны почти не закроются.Зафиксируйте регулировочные винты толкателя так, чтобы впускной и выпускной клапаны находились точно на нулевом зазоре.
4. Теперь проверните двигатель ровно на один оборот коленчатого вала до T.D.C. на демпфере гармоник. Теперь вы в T.D.C. на такте сжатия или выстрела.
5. Обратите внимание! Теперь между коромыслами и наконечниками стержней клапанов большое пространство. Это поле указывает на фактическую величину открытия клапанов в T.D.C. периода перекрытия (конечно, меньше зазора клапана).
6. Мы будем измерять этот зазор, прощупывая обычные щупы разной толщины вместе, пока не определим зазор. Вычислив зазор, запишите данные для впуска и выпуска в свой ноутбук. Если количество зазоров на впуске и выпуске точно такое же, у вас идеальное перекрытие.

---

ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАМЕРЫ 300 об / мин

Расширенное положение кулачка: Если ваш забор выходит из строя.100 зазор и выхлоп, скажем, 0,080 зазора, ваш кулачок находится в продвинутом положении. В этом положении кулачок будет производить больше мощности или крутящего момента на низкой скорости. Однако возможна небольшая потеря мощности на высоких оборотах.

Положение кулачка с запаздыванием: Если, с другой стороны, впускное отверстие выходит с зазором 0,080, а выпускное отверстие — 0,100, ваш кулачок находится в запаздывающем положении. В этом положении будет некоторая потеря крутящего момента и мощности на низких скоростях и, возможно, последующий выигрыш в мощности на высоких скоростях.

Разделенное перекрытие: Если зазоры впуска и выпуска считываются ровно или в пределах 0,005 друг от друга, имеется разделенное перекрытие. Вообще говоря, все гоночные кулачки лучше всего работают в положении раздельного перекрытия. Хотя из этого правила есть исключения, обычно оно лучше всего подходит для общей производительности.

Наконец, следует отметить, что иногда желательно переместить распределительный вал вперед или назад от двух до восьми градусов, чтобы двигатель работал лучше при определенных оборотах двигателя.Вообще говоря, продвижение распределительного вала увеличивает крутящий момент на низкой скорости и в среднем диапазоне, в то же время вызывая небольшое снижение мощности на высоких скоростях. Задержка распределительного вала обычно обеспечивает увеличение максимальной мощности и, как следствие, небольшую потерю крутящего момента на низких и средних оборотах.

Мы производим различные втулки со смещением и шпонки со смещением (Рис. 17), , которые изменят синхронизацию вашего кулачка, чтобы исправить небольшие ошибки в положении звездочки или шпоночной канавки кривошипа, или обеспечить вышеупомянутые изменения кривой выходной мощности для соответствия различным требованиям. эксплуатационные условия или условия гоночной трассы.Независимо от того, используете ли вы нашу втулку кулачка со смещением или кулачковые шпонки, следует помнить, что с распределительными валами с цепным приводом перемещайте сам кулачок по часовой стрелке относительно его звездочки, чтобы продвинуть кулачок, и против часовой стрелки, чтобы замедлить кулачок (Рис.18) . Для распределительных валов с зубчатым приводом, которые вращаются в направлении, противоположном коленчатому валу, перемещайте сам кулачок против часовой стрелки по отношению к его шестерне, чтобы продвинуть кулачок, и по часовой стрелке, чтобы замедлить синхронизацию кулачка. Кроме того, при использовании наших офсетных втулок необходимо просверлить отверстия под установочный штифт и болты в звездочке кулачка большего размера, как указано в инструкциях.

* На рисунке справа вверху показана ведущая звездочка штатного распределительного вала.
Слева та же звездочка с отверстиями для болтов и установочных штифтов, просверленными с увеличенным размером, чтобы принять смещенную втулку в выдвинутом положении.

Как правильно выбрать камеру Pro LS Cam для вашего приложения

(Изображение / Summit Racing)

Summit Racing Equipment предлагает новую линейку распредвалов для двигателей грузовиков Vortec на базе LS и LS, которая состоит из 10 различных профилей кулачков для различных применений.

Модельный ряд Summit Racing Pro LS Camshafts включает:

• 5 профилей кулачков тележки
• 6 автомобильных кулачковых профилей
• 2 прямоугольных профиля LS3 для портов
• 3 профиля турбонагнетателя

Запчасти марки Summit Racing разработаны как недорогая альтернатива другим опциям без ущерба для качества и производительности.

Хотите увидеть, как эти кулачки сделаны? Ознакомьтесь с во время этой экскурсии по заводу, производящему распредвалы Pro LS.

Новые распредвалы Summit Racing Pro LS изготовлены с высокой точностью из высококачественной американской стали и разработаны таким образом, чтобы облегчить работу с вашим клапанным механизмом и работать с более дешевыми компонентами, но при этом остаются стабильными до более 7000 об / мин с хорошим комплектом клапанных пружин . .

Итак, если вы выполняете замену распредвалов на двигателях Gen 3 или 4 LS или Vortec, вам, вероятно, понравятся эти распредвалы Summit Racing Pro LS.

***

Как выбрать правильный кулачок Pro LS для вашего приложения

Камеры обычно классифицируются по продолжительности, расстоянию между лепестками и продвижению.Это мутит воду и может снизить производительность. Камеры Summit Racing Pro LS разработаны с учетом конкретных временных событий, необходимых для каждого приложения. От Этапа 1 до Этапа 4 вы найдете эти временные события в точных приращениях. Это обеспечивает повторяемую производительность и отличное поведение.

Чтобы узнать больше о теории событий клапана, прочтите:

Важное примечание. Распределительные валы Summit Racing Pro LS не разрешены к использованию в Калифорнии или других штатах с аналогичными законами / постановлениями.Пожалуйста, ознакомьтесь с законами / постановлениями вашего штата и / или местного уровня.

***

кулачков Summit Racing Pro LS, перечисленных в этом формате:

Нужно напомнить о событиях клапана? Вот они в порядке важности.

• IVC = Закрытие впускного клапана . Это событие имеет наибольший контроль над рабочим диапазоном.
• IVO = Открытие впускного клапана . Это событие имеет наибольший контроль над качеством холостого хода.
• EVC = Закрытие выпускного клапана .Это событие в сочетании с IVO создает перекрытие. Обычно это ухудшает характеристики на низких оборотах, но становится все более полезным при максимальном крутящем моменте и выше.
• EVO = Открытие выпускного клапана . Это компромисс. Давление на поршень перед нижней мертвой точкой (НМТ) помогает, но работает против вас после НМТ на такте выпуска.

Кулачки Summit Racing Pro LS позволяют легко выбрать идеальный кулачок.

Хотите знать, как будет работать ваш двигатель на холостом ходу? Посмотрите в колонку открытия впускного клапана.Хотите знать диапазон оборотов? Посмотрите на запорную колонку впускного клапана ..

***

Кулачки Summit Racing Pro LS для печати Таблица технических характеристик

Подробные спецификации для каждого распредвала Pro LS перечислены в продолжении ниже.

Вот те же спецификации в одном загружаемом PDF-файле:

Спецификация кулачков Summit Racing Pro LS

***

Распредвалы тележки Summit Racing Pro LS Кулачки

Pro LS Truck предназначены для выработки энергии там, где это необходимо.Кулачки грузовика имеют точки закрытия впуска между 36 и 41 градусом после нижней мертвой точки (НМТ) для максимального удара в месте удара преобразователя.

• Кулачки для грузовых автомобилей Stage 1 и Stage 2 разработаны для хорошей работы со стандартным конвертером.
• Кулачок для грузовиков Stage 3 хорошо работает со стойлом на складе, но рекомендуется 2 500.
• Кулачок для грузовых автомобилей Stage 4 обеспечивает большую мощность при потрясающем холостом ходу. Он сильно бьет при 2800–3000 об / мин и продолжает тянуть до 6800 об / мин.

Качество простоя очень важно, и ваш тюнер сочтет, что с этими камерами легко работать. Они не будут рывками или волнами, и предназначены для поддержания эффективности при частичном открытии дроссельной заслонки. Вы можете добиться желаемого холостого хода, просто немного увеличив или снизив скорость холостого хода.

Теперь давайте поговорим о подъеме клапана и соответствующих пружинах.

• Кулачок для грузовых автомобилей Stage 1 разработан для работы с оригинальными пружинами.
• Кулачок для грузовиков Stage 2 тоже подойдет, но Summit Racing рекомендует использовать пружины LS6 для увеличения диапазона оборотов.
• Кулачки для грузовых автомобилей Stage 3 и 4 также разработаны на основе пружин LS6.

Почему LS6 пружины ? LS6 мощностью 405 лошадиных сил имел подъемную силу 0,55 дюйма, красную черту на 6500 об / мин и мог пробежать более 100 км миль на комплекте пружин.

***

Summit Racing Pro LS Автомобильные кулачки

Теперь поговорим об автомобильных кулачках Pro LS. Первое, что вы заметите, — это отсутствие камеры «Этап 1», только Этапы 2, 3 и 4.Это потому, что большинство людей, желающих потратить время и усилия на замену кулачка, хотят видеть больший прирост производительности от своих усилий, чем обычно обеспечивает кулачок Stage 1.

Легковые автомобили легче грузовиков с более глубокими передачами и большим преобразователем. Они часто запускают заголовки.

Вот почему эти автомобильные кулачки обменивают небольшой крутящий момент на нижнем конце в обмен на большую мощность. Один из способов подумать об этом компромиссе — это «добавить продолжительность», хотя, как уже говорилось ранее, Summit Racing более конкретна с событиями клапана.

Точки закрытия впускного клапана находятся в диапазоне от 43 до 50 градусов после НМТ. Точки открытия впускного клапана делаются с шагом в два градуса, чтобы добиться желаемого холостого хода. Подробнее об этом позже.

• Кулачок Stage 2 мощный, но при этом сохраняет свои дорожные качества.
• Камера Stage 3 более агрессивна и отлично подходит для вашего бойца выходного дня.
• Кулачок Stage 4 — серьезный недостаток. Он рассчитан на максимальную среднюю мощность в диапазоне оборотов 3,45–3.70 передач.
• Кулачки LS3 разработаны для головок цилиндров с прямоугольным отверстием. Они также предназначены для очистки поршней LS3 с настоящей плоской верхней частью с минимальными усилиями. Кулачок Stage 3 позволяет фрезеровать головки для большего сжатия. Кулачок Stage 4 LS3 разработан для нефрезерованных головок. Оба двигателя стабильны до 7000+ оборотов в минуту с более легкими впускными клапанами LS3 и качественными пружинными пакетами.

Кулачки Summit Racing Pro LS имеют больший подъем для лучшего дыхания. Кулачки Stage 2 и 3 совместимы с общедоступными.Подъемные пружинные пакеты 600 дюймов. Stage 4 обеспечивает максимальную производительность с подъемом 0,625 дюйма.

Кулачки

Summit Racing Pro LS3 Stage 3 и 4 также имеют подъемник 0,625 дюйма. Эти кулачки будут тянуть чисто до 7000+ оборотов в минуту с всего лишь 150 фунтами на седле и 400 фунтами давления открытой пружины.

***

Summit Racing Pro LS Turbo Распредвал

Турбо-кулачок Summit Racing Stage 2 стоит особняком благодаря совершенно уникальному дизайну. Лепестки стабильны до 7000+ об / мин с.600 дюймов на впуске и 0,575 дюйма на выпуске.

Выхлопные патрубки немного менее агрессивны, чем впускные. Эти менее агрессивные выступы немного легче открывают выпускной клапан при высоком давлении в цилиндре, что снимает нагрузку с клапанного механизма.

Из-за более высокого давления на входе турбины, наблюдаемого в одинарных турбокомпрессорах, перекрытие уменьшается для предотвращения реверсирования.

***

Summit Racing тестирует эти распредвалы на реальных двигателях.(Изображение / Summit Racing)

***

Образец сравнения кулачков LS

Вот характеристики трех наиболее распространенных стандартных распредвалов LS: LS1 / LQ9, LS3 и LS7. Используя те же показатели, что и выше, вы можете использовать эти данные, чтобы получить хорошее представление о том, как распредвалы Summit Racing Pro LS работают по сравнению с исходными характеристиками распредвала оригинального оборудования.

***

Что еще понадобится для запуска Summit Racing Pro LS Cam

Самое замечательное в кулачках Pro LS заключается в том, что они разработаны для работы с проверенными стандартными компонентами.

***

Чтобы вам не пришлось ждать своей камеры, у Summit Racing есть много товаров на складе. (Изображение / Summit Racing)

***

Понимание важности событий синхронизации клапана

У легковых и грузовых автомобилей разные требования, а двигатели с турбонаддувом полностью подчиняются другим правилам.

Еще одно отличие состоит в том, как двигатель большего объема впитывает больший кулачок и поддерживает более плавный холостой ход.OnAllCylinders выпустила статей со спецификациями по различным кодам LS и Vortec RPO, которые включают заводские спецификации кулачков. Для сравнения: двигатели 4.8 и 5.3 начинались с кулачков около 191 при 0,050 дюйма, в то время как двигатели 6.0 были ближе к 196 при 0,050 дюйма. Автомобильные кулачки имели больший диапазон. От всего 196 при 0,050 дюйма в 5,7-литровом LS1 до 210 при 0,050 дюйма в 7,0-литровом LS7. Мы включили эту информацию в таблицы выше, чтобы проиллюстрировать различия.

В кулачках Pro LS

Summit Racing предусмотрены специальные клапаны для каждого приложения.

В порядке важности рассмотрим четыре события изменения фаз газораспределения.

• Закрытие всасывания . При этом используются преимущества настройки и скорости впускного и выпускного коллектора. Кулачки грузовика закрываются уже на 33 ( SUM-8718 ) после нижней мертвой точки (ABDC) и имеют диапазон до 41 ABDC. ( СУМ-8714 ). Это увеличит крутящий момент на нижнем конце. Кулачки Stage 3 ( SUM-8708 ) и Stage 4 ( SUM-8709 ) для автомобилей закрываются между 45 и 50 градусами для большей верхней части.
• Впускное отверстие. Более раннее открытие увеличивает поток воздуха при ходе вниз, но обратная сторона медали. Обратите внимание на кулачок ступени 1 ( SUM-8712 ) и кулачок ступени 2 для грузовиков ( SUM-8701 ) , открывающий впускной клапан после верхней мертвой точки (ВМТ) для более плавного холостого хода. Чем раньше мы откроем впускной клапан перед ВМТ, тем грубее будет холостой ход. Самые большие кулачки ( SUM-8709 и SUM-8711 ) открываются за 7 до верхней мертвой точки (ВМТ), то есть как можно раньше, без необходимости резания поршней.При этом падение клапана варьируется в зависимости от головки блока цилиндров, и вам всегда нужно проверять зазор между поршнем и клапаном.
• Закрытие выхлопа. Кулачки грузовика закрываются перед ВМТ, чтобы максимизировать эффективность частичного открытия дроссельной заслонки. Турбо-кулачок Stage 2 ( SUM-8706 ) подходит, но по другим причинам. Он предотвращает обратное попадание высокого противодавления между выпускным отверстием и турбонагнетателем в цилиндр на такте впуска. Более крупные автомобильные кулачки закрываются уже через 7 после верхней мертвой точки (ATDC), потому что они обычно работают на более высоких оборотах, с коллектором и свободным потоком выхлопа.
• Выпускное отверстие. Большие автомобильные кулачки открываются ближе к 60 градусам ВМТ. На высоких оборотах у нас меньше времени для выпуска газов, поэтому мы открываем клапан раньше. Это снижает давление, которое препятствует вращению кривошипа при НМТ на такте выпуска. Кулачки грузовика открываются между 42 и 51 градусом для большей эффективности при частичном открытии дроссельной заслонки. Эти кулачки максимизируют время, в течение которого давление в цилиндре воздействует на поршень до того, как произойдет такт выпуска.

***

Автор: Брайан Наттер После работы в U.S. Air Force, Брайан Наттер учился в Школе автомобильных машинистов в Хьюстоне, штат Техас, в 1997 году. В начале своей автомобильной карьеры он работал на производителей двигателей Скотта Шафироффа и Си Джей Баттена, а затем несколько лет занимался разработкой высокопроизводительных поршней в Wiseco Piston. Co. Сегодня Брайан разрабатывает детали для гоночного оборудования Summit Racing Equipment и регулярно участвует в разработке OnAllCylinders. Ради удовольствия он запускает свой C5 Z06 с двигателем 427 в гонках ECTA, участвующих в гонках на уличных автомобилях OPTIMA®, а также в днях автокросса, дрэг-рейсинга и трека.

Электрическая регулировка фаз газораспределения | Симпозиум Schaeffler 2018

Кулачок Phaser

Быстро и точно

Электрический переключатель кулачка

I. Введение

В связи с ужесточением законодательства о выбросах, снижение расхода топлива будет играть ключевую роль в разработке двигателей внутреннего сгорания в будущем.В этом контексте обработка выхлопных газов после двигателя не только является критическим компонентом концепции выбросов для двигателей внутреннего сгорания; не менее важно минимизировать выбросы внутри двигателя. Оптимизация цикла зарядки является многообещающим подходом, поскольку она влияет на процесс сгорания и влияет на расход топлива и выбросы. Поскольку двигатели внутреннего сгорания в транспортных средствах работают не в установившемся режиме, а скорее при различных скоростях и нагрузках, цикл зарядки должен быть адаптирован к рабочим ситуациям.Системы фазирования распределительного вала в течение многих лет зарекомендовали себя как достаточное средство для достижения этой цели, поскольку они позволяют согласовать фазу газораспределения и цикл зарядки с заданной рабочей точкой. Во время переходного режима, когда двигатель переходит в другую рабочую точку в карте характеристик, система фазирования должна переключаться на новую синхронизацию распределительного вала так быстро, как это требуется. Если фазовая скорость недостаточна, ЭБУ должен активно вмешиваться в процессы зажигания и впрыска топлива.Хотя это работает, но обычно КПД двигателя снижается во время переходного процесса. В настоящее время требуется скорость фазирования до 500 ° CA / с. В случае, если сторона выпуска дополнительно оснащена фазовращателем распредвала, можно внутреннюю рециркуляцию выхлопных газов, чтобы уменьшить неочищенные выбросы и минимизировать расход топлива. Для этого система изменения фаз газораспределения должна как можно точнее управлять обоими распределительными валами. Целью является достижение максимального отклонения менее 1 ° CA от уставки, определенной в сопоставлении [1].С появлением гибридных систем и систем старт / стоп запуск двигателей приобретает все большее значение из-за увеличения числа запусков двигателей. Пуск двигателя имеет решающее значение для выбросов, а гибкая и точная регулировка фаз газораспределения представляет собой эффективную меру по снижению выбросов.

Системы изменения фаз газораспределения ранее использовались в бензиновых двигателях. В последнее время это изменилось, так как теперь первые дизельные двигатели оснащены фазовращателями распределительного вала.Основная цель таких систем — уменьшить выбросы за счет задержки времени закрытия впускных клапанов, что снижает эффективную степень сжатия.

II. Гидравлические системы фазирования распредвала

В современных системах фазирования распределительных валов обычно используются поворотные двигатели с гидравлическим приводом (рис. 1). Внутренняя часть блока фазирования распределительного вала содержит ротор лопастного типа, соединенный с распределительным валом.Внешняя часть (статор) приводится в движение коленчатым валом цепью, ремнем или шестернями. Отдельные сегменты статора и лопатки ротора образуют пары масляных камер. Когда масло попадает в одну из этих камер, происходит изменение фаз газораспределения [2].

Рисунок 1 Конструкция узла фазовращения гидрораспределителя

Расход масла регулируется пропорциональным клапаном. Вместе с датчиками положения на коленчатом и распределительном валах система образует замкнутый контур управления.Это позволяет непрерывно регулировать все требуемые угловые положения.

Хотя гидравлическая концепция надежна и хорошо зарекомендовала себя во многих приложениях, она быстро достигает своих технических ограничений. Активная регулировка связана с давлением моторного масла. Чтобы снизить расход топлива, современные двигатели проектируются как высокоэффективные. Это также влияет на контур смазки. Давление масла снижается, чтобы свести к минимуму потребляемую масляным насосом энергию.На рисунке 2 показано снижение давления масла в двигателях разных поколений одного и того же семейства с 2004 по 2016 год.

Рисунок 2 Давление масла разных поколений семейства двигателей с 2004 г. (темно-зеленый) по 2016 г. (светло-красный)

В текущем варианте двигателя с 2016 года давление масла иногда составляет всего 1 бар, что еще больше затрудняет достижение требуемых скоростей фазирования в переходных режимах.Это сочетание станет более важным, поскольку Всемирный согласованный цикл испытаний легких транспортных средств (WLTC), который вступил в силу в ЕС в 2017 году для более точного проведения испытаний на выбросы, охватывает гораздо более широкий диапазон скоростей и нагрузок двигателя и включает в себя более динамичные части. с резким ускорением, чем в предыдущем новом европейском ездовом цикле (NEDC). Этот повышенный динамический уровень требует значительно большего количества управляющих программ. Каждое отклонение от целевого угла может привести к увеличению необработанных выбросов.

В выключенном состоянии в двигателе внутреннего сгорания больше нет давления масла для фазирования распредвала. Так как сразу после перезапуска двигателя давление масла для приведения в действие очень мало или отсутствует, фаза кулачка заблокирована в парковочном положении. Вот почему гидравлические фазовращатели регулируют только одно положение во время запуска двигателя. Функции запуска / остановки, которые выключают двигатель внутреннего сгорания, когда автомобиль находится в состоянии покоя (например, на стоп-сигнале) и автоматически включают его, когда водитель хочет двигаться, увеличивают количество перезапусков двигателя во время работы.Для оптимизации расхода топлива и выбросов в таких ситуациях потребуется система фазирования, которая может реализовать различные временные последовательности для отдельных условий запуска.

III. Электрический кулачок Phaser

За счет интеграции электромеханического блока фазирования распределительного вала (ECP) (рис. 3), который Schaeffler производит с 2015 года, можно полностью отделить регулировку фазы от двигателя.

Рисунок 3 Электромеханический фазовращатель распределительного вала

В электрической системе фазирования распределительного вала бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) и редуктор используются вместо гидравлического привода для регулировки фазового угла между коленчатым валом и распределительным валом. По сравнению с обычными щеточными двигателями, двигатели BLDC более эффективны и не требуют обслуживания. В сочетании с трехвальной зубчатой ​​передачей с высоким передаточным числом электродвигатель образует фазовую систему.Зубчатая передача состоит из двух полых шестерен и овального подшипника качения, который вместе с гибким кольцом образует волновой генератор (рис. 4).

Рисунок 4 Конструкция зубчатой ​​передачи электромеханического фазовращателя

Гибкое кольцо генератора волн соединяет звездочку через ведущую шестерню и ведомую шестерню с распределительным валом. Выходное колесо имеет на два зубца больше, чем входное.Генератор волн вдавливает гибкое зубчатое кольцо в обе шестерни. Когда генератор волн вращается, различное количество зубьев шестерни на шестернях создает передаточное отношение зубчатой ​​передачи [3].

Электродвигатель подключен к блоку управления ECP, который регулирует рабочую скорость двигателя и обрабатывает сигналы датчика Холла от двигателя (Рисунок 5).

Рисунок 5 Топология электромеханического фазовращателя

Датчики, встроенные в электродвигатель, определяют положение ротора и контролируют температуру.Блок управления ECP обменивается данными с блоком управления двигателем. Целевые значения угла распредвала отправляются по шине CAN на блок управления ECP, который сравнивает их с текущим положением. Электромеханический фазовращатель кулачка переключается между тремя рабочими режимами: опережения, постоянного фазового угла и запаздывания. Чтобы реализовать опережающую настройку синхронизации, электромотор вращается быстрее, чем распределительный вал, а для замедления синхронизации он вращается с меньшей скоростью. Постоянный угол поддерживается вращением выходного вала электродвигателя с частотой вращения распределительного вала.

По мере увеличения уровня гибридизации доступное пространство в моторном отсеке современных автомобилей уменьшается. Поэтому одной из основных целей разработки было создание очень компактной системы исполнительных механизмов.

Электрический фазовращатель вписывается в объем обычного гидравлического привода — без необходимости доработки (рис. 6).

Рисунок 6 Гидравлические и электромеханические блоки фазирования распределительного вала требуют одинакового места для установки

Модульная взаимозаменяемость позволяет легко переключаться между гидравлическими и электрическими блоками фазирования распределительного вала и упрощает концепцию платформы для оснащения отдельных вариантов семейства двигателей различными приводами.

IV. Характеристики фазовращателя электромеханического распредвала

Электронные системы фазирования распределительного вала обеспечивают более высокие скорости фазировки, чем гидравлические системы. Это позволяет проводить более агрессивную калибровку фаз газораспределения, чтобы свести к минимуму активное вмешательство в процессы зажигания и впрыска топлива. Очень раннее опережение позволяет двигателю внутреннего сгорания быстрее наращивать крутящий момент во время ускорения, а это означает, что электромеханический фазовращатель распределительного вала не только помогает достичь высокой эффективности работы, но и хороших ходовых качеств [4].

Скорость фазирования электромеханической системы фазирования кулачка почти полностью не зависит от частоты вращения двигателя и температуры моторного масла. Это также обеспечивает срабатывание при холодном пуске и при выключенном двигателе. Рисунок 7 показывает угловую скорость двух текущих систем фазирования фаз газораспределения и электрического фазовращателя в зависимости от скорости двигателя. электромеханическая система в соответствующем диапазоне оборотов двигателя и, в частности, на низких рабочих скоростях значительно выше, чем у гидравлических приводов.

Рисунок 7 Скорость фазирования различных систем фазирования распределительного вала в зависимости от скорости вращения двигателя

Чтобы проанализировать рабочие характеристики электромеханических блоков фазирования распределительного вала в реальных условиях эксплуатации, компания Schaeffler провела испытания на автомобиле, двигатель которого был преобразован с гидравлической системы фазирования распределительного вала в электромеханическую. При этом основное внимание уделялось определению того, насколько быстро распредвалы можно отрегулировать из исходного положения в оптимальное для запуска двигателя.Как показано на рисунке 8, привод уже достигает фазового угла, необходимого перед первым зажиганием двигателя внутреннего сгорания.

Рисунок 8 Регулировка фаз газораспределения с помощью электромеханического блока фазирования распределительного вала при пуске двигателя

При запуске двигателя можно установить любой угол опережения. Вы можете видеть, что фактическое значение угла газораспределения почти мгновенно выравнивается с целевым значением, определенным блоком управления двигателем, и что этот угол поддерживается очень точно.

Schaeffler разработала специальную вспомогательную функцию для стратегий пуска / останова, используемых в двигателях внутреннего сгорания. Электронная система управления фазовращателем распредвала остается активной при выключенном двигателе, анализирует данные с датчиков положения и синхронизирует положения распредвала и коленчатого вала. При этом временные последовательности сначала удерживаются под заданным углом при остановке двигателя, а затем — в зависимости от применения — затем очень быстро приводятся в нужное положение либо до запуска двигателя, либо в точный момент запуска двигателя.На рисунке 9 показано, как работает эта функция, на основе показаний, снятых при испытании автомобиля.

Рисунок 9 Регулировка распредвала при запуске двигателя

Вверху графика показана частота вращения двигателя (синий цвет). Когда функция старт / стоп активирована, частота вращения двигателя падает с холостого хода до нуля, и двигатель останавливается. Угол газораспределения (красная линия внизу графика) распределительного вала изначально сохраняется в этой ситуации.Это активно регулируемый процесс регулировки, определяемый контроллером, который также учитывает минимальный откат коленчатого вала и соответствующим образом адаптирует синхронизацию. В рассматриваемом примере блок управления двигателем вычисляет новый целевой угол для распределительных валов при выключенном двигателе. Блок управления ECP был откалиброван так, чтобы запускать регулировку в сторону целевого угла, как только превышается определенный порог частоты вращения коленчатого вала. Типичное время, необходимое для предположения, что целевой угол меньше 100 мс.

Временные последовательности, адаптированные к условиям эксплуатации, значительно сокращают выбросы.Измерения, проведенные на двигателе V6 с двумя электромеханическими блоками фазирования распределительного вала на стороне впуска, привели к снижению выбросов углеводородов на 16,7% в течение первых 15 секунд циклической работы двигателя [5].

В. Повышенный комфорт с электромеханическим фазированием кулачка

Регулировка последовательности синхронизации перед запуском двигателя не только снижает выбросы, но также может повысить уровень комфорта, обеспечивая более плавный запуск двигателя.Это очень важно для реализации функций пуска / останова, а также когда дело доходит до гибридных конфигураций, которые позволяют полностью выключать двигатель внутреннего сгорания во время периодов работы, поскольку принятие этих технологических пакетов потребителями зависит от того, будет ли двигатель перезапущен с приемлемым NVH. Теоретические основы могут быть объяснены с помощью PV-диаграммы на Рисунке 10.

Рис. 10 Цикл заряда, изображенный на схематической фотоэлектрической диаграмме: когда впускные клапаны закрываются с задержкой, часть заряда выбрасывается во время сжатия, так что сжимается меньше воздуха

Красная круговая маркировка справа на Рисунке 10 обозначает стандартное время закрытия впускных клапанов.Когда регулировка впускного распредвала активно замедляется, эта точка смещается влево на кривой сжатия, и воздух, всасываемый через (все еще) открытые впускные клапаны, первоначально выталкивается назад во время такта сжатия. Когда впускные клапаны закрываются, начинается эффективная часть такта сжатия. Эффективная степень сжатия двигателя внутреннего сгорания уменьшается, и в результате двигатель запускается плавно.

Моделирование проводилось для анализа влияния различных углов фаз газораспределения впускных клапанов во время запуска двигателя (рис. 11).На диаграмме показаны кривые нарастания оборотов двигателя внутреннего сгорания для различных последовательностей фаз впускных клапанов. Оранжевая кривая представляет собой последовательность фаз впускных клапанов с IVC при 60 ° CA. Это типичное значение, которое используется в качестве настройки по умолчанию в современных гидравлических системах фазирования во время фазы запуска двигателя. Кривая нарастания для последовательности фаз впускных клапанов с IVC при 110 ° CA отображается в виде черной линии. Легко увидеть, что пиковые рабочие скорости, вызванные процессом сгорания, и возникающие в результате этого выбросы воздуха и корпусного шума снижаются.Напротив, очень ранние временные последовательности (зеленые) значительно увеличивают давление зажигания и амплитуду оборотов двигателя; эта стратегия непрактична для приложений, ориентированных на комфорт, и может даже повредить двухмассовый маховик.

Недостатки использования задержки впуска при запуске двигателя заключаются в том, что процедура запуска занимает больше времени, поскольку имеющийся моментальный крутящий момент не позволяет немедленно достичь холостого хода. Как показано на рисунке 11, этот эффект становится тем более выраженным, чем более агрессивной становится задержанная временная последовательность для впускного распределительного вала.Для оптимизированной по NVH временной последовательности с IVC при 110 ° CA (черная линия) для подготовки двигателя к работе потребуется более 1 секунды. Это может привести к тому, что процедура запуска для запуска / остановки приложений буквально «затянется». На рисунке 12 показан способ быстрого и плавного запуска двигателя.

Рисунок 11 Нарастание оборотов двигателя при запуске с разными углами регулировки фазы

Рисунок 12 Сравнение различных начальных углов для позиции «продвижения»

Здесь система привода перемещает распределительный вал в положение задержки (поздняя IVC) перед запуском двигателя, как для подхода, описанного на рисунке 11.В отличие от первого моделирования, распределительный вал не остается в положении замедления, а постоянно возвращается в положение «вперед» во время процесса запуска. На рисунке 12 момент времени отложен по оси ординат рядом с частотой вращения двигателя в зависимости от угла поворота коленчатого вала. Как видно из черной линии, исходное положение с IVC при 110 ° CA изменяется на 90 ° для второго зажигания и 70 ° для третьего зажигания. Таким образом, время до уровня холостого хода 800 об / мин снижается с 1,0 секунды до примерно 0.6 секунд. Двигатель продолжает плавно запускаться, так как начальные воспламенения, которые особенно важны с точки зрения NVH, происходят, когда положение распределительного вала находится в положении «с задержкой». Schaeffler исследовал различные скорости фазирования до 800 ° CA / с во время симуляционных упражнений. В процессе было определено, что скорость фазирования 200 ° CA / с является идеальной. Это значение можно найти на построенных кривых на Рисунке 12.

Не только запуск двигателя является аспектом, ориентированным на комфорт, но и остановка двигателя во время запуска / остановки.В ходе испытаний компания Schaeffler доказала, что этап остановки двигателя также можно оптимизировать с помощью вышеупомянутой процедуры. На рис. 13 показаны результаты стендовых измерений, проведенных на неработающем двигателе с задержкой фаз газораспределения впускных клапанов. В то время как исходное приложение с неизмененной синхронизацией генерирует значительные амплитуды ускорения (красный), эти амплитуды полностью исчезают, когда запускается замедленная синхронизация (синий).

Рис. 13 Регулировка впускного распределительного вала снижает амплитуды ускорения, когда двигатель внутреннего сгорания переходит в режим останова

VI.Инновация

Schaeffler производит электромеханическую систему фазирования распределительного вала с 2015 года и продолжает совершенствовать ее конструкцию. Одним из многообещающих подходов к этой цели является так называемая бессенсорная работа двигателя BLDC. Это позволяет уменьшить количество компонентов в электродвигателе ECP, а также жгут проводов.

Этот подход дополнительно сводит к минимуму требования к пространству упаковки электродвигателя ECP, одновременно расширяя допустимый диапазон температуры окружающей среды, поскольку можно исключить термочувствительные компоненты.Также упрощается установка ECP в головку блока цилиндров. Техническая реализация концепции проекта предполагает замену системы датчиков Холла, необходимой для определения положения ротора, на измерения напряжения и тока, проводимые для отдельных фаз электродвигателя. Хорошо известный подход к этой цели используется с помощью постоянной противоэлектродвижущей силы (BEMF, или противо-ЭДС): как только двигатель вращается, он индуцирует квазисинусоидальное напряжение. Затем точка перехода напряжения через ноль используется для определения фактического положения ротора.Обратной стороной этого метода является то, что он надежно работает только при скорости вращения двигателя 350 об / мин и выше. На более низких скоростях Schaeffler использует импульсный метод, который подразумевает подачу импульса тока в фазу. В зависимости от положения ротора изменяется индуктивность двигателя, что, в свою очередь, влияет на повышение тока, вызванное импульсом тока. Это значение затем служит основой для определения положения ротора в двигателе. На рисунке 14 показано, как оба метода комбинируются для электромеханического регулятора фазы.

Рис. 14 Упрощенная концепция электромеханического блока фазирования распределительного вала без встроенной в двигатель системы датчиков

Скорость двигателя внутреннего сгорания отложена по оси абсцисс на рисунке 15. Поскольку двигатель внутреннего сгорания механически приводит в движение распределительный вал с фиксированным передаточным числом 1: 2, это также является точкой отсчета для частоты вращения распределительного вала. Ордината показывает рабочую скорость двигателя ECP.Вертикальной серой линией отмечены обороты холостого хода двигателя внутреннего сгорания. Белая диагональ на диаграмме отражает постоянное рабочее состояние, в котором электродвигатель и распределительный вал вращаются с одинаковой скоростью. Темно-зеленая полоса вверху показывает временной диапазон, в котором электродвигатель вращается быстрее, чем распределительный вал. Ярко-зеленая полоса под белой линией символизирует «замедленную» регулировку фазы, когда электродвигатель работает с меньшей скоростью, чем распределительный вал. Вы можете видеть, что большая часть фазы запуска двигателя внутреннего сгорания покрывается импульсным методом и продолжается до холостого хода.На более высоких скоростях осуществляется переход на метод BEMF. Импульсный метод не подходит для этих рабочих диапазонов, так как определение положения ротора занимает слишком много времени для получения точных результатов на высоких скоростях.

Рисунок 15 Вместе метод BEMF и импульсный метод покрывают весь диапазон рабочих скоростей привода

VII. Резюме и прогноз

Блоки фазовращения распредвала используются во все большем количестве бензиновых двигателей — будь то только на стороне впуска или также на стороне выпуска — для увеличения номинальной мощности и крутящего момента, а также для снижения необработанных выбросов.Уровни давления масла, которые продолжают снижаться, а также повышенные требования к активной регулировке быстро выявляют физические ограничения установленной концепции блока фазирования распределительного вала на основе гидравлических приводов. С 2015 года в портфолио Schaeffler имеется электромеханическая система фазораспределения кулачка, которая значительно расширяет технические возможности этой фундаментальной концепции дизайна. Мало того, что скорость фазирования электромеханического блока фазирования распределительного вала выше, чем у обычного гидравлического привода, система также работает почти полностью независимо от частоты вращения двигателя и температуры моторного масла.Это также обеспечивает срабатывание при холодном пуске и при выключенном двигателе, а также возможность регулировки фаз газораспределения до запуска двигателя внутреннего сгорания. Результат — меньше выбросов и повышенный уровень комфорта благодаря более плавному запуску двигателя. Это очень важно при реализации функций пуска / останова и для гибридных конфигураций, которые позволяют полностью выключать двигатель внутреннего сгорания во время работы.

По мере продолжения разработки электромеханического фазовращателя от Schaeffler, планируется исключить датчики Холла, определяющие положение ротора, а также соответствующую электронику, проводку и разъемы.

Литература

[1] Dietz, J .; Busse, M .; Рэклебе, С .: Интеллектуальное фазирование — концепции, основанные на требованиях для систем фазирования распределительного вала. 10. Schaeffler Kolloquium, Баден-Баден, 2014 г.

[2] Solfrank, P .; Дитц, Дж .: Преимущества современных систем фазирования распределительного вала. В: МТЗ 77 (2016) № 11

.

[3] Solfrank, P .; Дитц, Дж .: Преимущества современных систем фазирования распределительного вала.В: МТЗ 77 (2016) № 11

.

[4] Ando, ​​S .; Ishii, H .; Шиката, А .; Суй, Т.: Новый двигатель VR30DDTT от Infiniti — выдающаяся мощность и отзывчивость в сочетании с экологическими характеристиками. 25-й Коллоквиум Ахема: Автомобильные и двигательные технологии, 2016 г.

[5] Ando, ​​S .; Ishii, H .; Шиката, А .; Суй, Т.: Новый двигатель VR30DDTT от Infiniti — выдающаяся мощность и отзывчивость в сочетании с экологическими характеристиками. 25-й Коллоквиум Aachem: Автомобили и двигатели, 2016 г.

LS1 Распредвал ступени 3 (218 / 224-16 + 3)

Стандартная версия:
Помол # XA218 / 325-XA224 / 325-16 + 3
Продолжительность при.050 — 218/224
Подъемник с 1,7 — 0,53 дюйма /. 553 дюйма
Разделение лепестков 116
Центральная линия всасывания 113

Версия с высоким подъемом:
Измельчение # XA218 / 350-XA224 / 350-16 + 3
Продолжительность при 0,050 — 218/224
Подъемник с 1,7 — 0,595 дюйма / 595 дюймов
Разделение лепестков 116
Центр всасывания линия 113

Распределительный вал LS1 Stage 3 был разработан для энтузиастов, которые хотят увеличить мощность, сохраняя при этом отличные ходовые качества и манеры. Эти кулачки могут использоваться со штатными преобразователями крутящего момента, задними шестернями, штатными впускными коллекторами, выпускными коллекторами и т. Д.Однако дополнительный прирост производительности может быть реализован при использовании с другими модификациями производительности. Распределительный вал Stage 3 LS1 — это самый большой распределительный вал, который мы рекомендуем со штатным гидротрансформатором. Этот гидравлический роликовый кулачок Cam Motion обеспечивает мягкую работу на холостом ходу, отличный крутящий момент на низких оборотах и ​​расширенные возможности по частоте вращения по сравнению со стандартным распределительным валом. Этот кулачок будет хорошо работать в качестве замены производительности для Camaro, Firebird, Corvette и других легковых автомобилей, нуждающихся в большей мощности без плохого расхода топлива, связанного с большими кулачками.Компания Cam Motion разработала этот распределительный вал как в версии «drop-in», так и в версии с высоким подъемом. Вставные кулачки совместимы с пружинами клапанов Chevrolet Performance или с пружинами подъемных ульев на 600 или 0,625 дюйма для вторичного рынка. Версия с высоким подъемом может использоваться с нашими подъемными пружинами для улья 0,625 дюйма или с нашими комплектами подъемных пружин с двумя клапанами 0,660 дюйма. Этот распределительный вал можно использовать с уже имеющимися подъемниками, но старые подъемники следует проверять на предмет износа, повреждений или неровностей, которые могут повредить ваш новый распредвал.

Как и все наши распределительные валы, в наших распределительных валах Mild Performance используются наши известные гладкие, бесшумные и мощные кулачки, которые известны всему сообществу LS за бесшумную работу клапана и превосходную стабильность механизма.

Двигатель внутреннего сгорания с фазовращением распредвала и внутренней системой рециркуляции ОГ

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к системе и способу выборочного отключения по меньшей мере некоторых цилиндров поршневого двигателя внутреннего сгорания, а более конкретно к системе и способу фазового сдвига распределительного вала как впускных, так и выпускных клапанов. для отключения цилиндров при обеспечении рециркуляции отработавших газов (EGR) в рабочие цилиндры.

Уровень техники

Улучшенная экономия топлива может быть реализована путем деактивации некоторых цилиндров многоцилиндрового двигателя, в то время как остальные цилиндры несут желаемую нагрузку. Основная причина экономии топлива заключается в том, что рабочие цилиндры работают с более высокой удельной нагрузкой и, следовательно, с большим давлением в коллекторе, что приводит к уменьшению насосной работы такта впуска.

Произведены многоцилиндровые двигатели с отключением цилиндров.Обычно в случае рядного 4-цилиндрового двигателя два цилиндра отключаются; в случае V6 три цилиндра (один ряд) отключены. В обоих случаях отключение цилиндра осуществляется путем отключения как впускных, так и выпускных клапанов с помощью отдельных контроллеров клапанов. Это заставляет поршень сжимать и расширять захваченную массу внутри цилиндра при каждом обороте коленчатого вала, тем самым создавая пневматическую пружину. То есть захваченная масса газа альтернативно сжимается и расширяется.Поскольку поршень просто сжимает и расширяет газ, который удерживается в цилиндре, потери на трение и термодинамики относительно невелики, и другие цилиндры двигателя, которые фактически работают, могут работать с достаточно большей эффективностью, так что общая эффективность двигателя улучшается. Пренебрегая теплопередачей и потерями на продувку поршневых колец, работа, выполняемая при сжатии, восстанавливается при расширении, поэтому единственная затраченная работа — это трение для скольжения узла поршень / кольцо в отверстии цилиндра и в подшипниках шатуна.Кроме того, механическое трение деактивированных цилиндров снижается из-за значительно более низких пиковых давлений в цилиндрах.

К сожалению, системы предшествующего уровня техники, которые отключают как впускные, так и выпускные клапаны цилиндров двигателя, довольно дороги и поэтому непривлекательны, потому что транспортные средства, в которых экономия топлива является наиболее важной, часто продаются в более низком ценовом диапазоне и поэтому не могут управлять цена, достаточная для компенсации стоимости добавленного оборудования.

Другим решением для отключения цилиндров является использование сдвоенного двигателя равного объема с переменным рабочим объемом.Это означает, что исполнительный механизм используется для фазового сдвига впускного и выпускного распределительных валов в равной степени на цилиндрах, которые необходимо деактивировать. Если клапаны на деактивированных цилиндрах управляются двумя распределительными валами (DOHC), один для выпускных и один для впускных каналов, то фазовращатель должен будет одинаково управлять обоими распределительными валами с помощью некоторых средств взаимосвязи. По сути, тогда они будут работать как один верхний кулачок для фазового сдвига для деактивации цилиндра. Предполагая, что один верхний кулачок (SOHC) на цилиндрах будет деактивирован, распределительный вал запаздывает (или, альтернативно, может быть продвинут) примерно на 90–100 градусов от стандартного времени с использованием фазовращателя с широким диапазоном.Масса, которая втягивается в цилиндр в более поздней части такта впуска, выталкивается обратно во время первой части такта сжатия. Выхлопной газ, который выталкивается во время последней части такта выпуска, втягивается во время первой части такта впуска. Таким образом, нет нетто-массового расхода через деактивированные цилиндры и фактически исключается работа насоса в чистом цикле, что приводит к истинной деактивации цилиндров.

Другая проблема возникает в связи с обеими упомянутыми системами дезактивации цилиндров, а также с другими.При использовании системы двигателя с отключением цилиндров оксиды азота (NOx) во время работы с частичной нагрузкой могут быть выше допустимого уровня. В обычном двигателе при частичной нагрузке перепад давления между выхлопной системой (обычно около атмосферного давления) и впускным коллектором (намного ниже атмосферного давления из-за дросселирования) вызывает рециркуляцию выхлопных газов (EGR), чтобы течь из выхлопной системы через регулятор. клапан внешней системы рециркуляции ОГ во впускной коллектор, тем самым контролируя выбросы NOx.

Однако с двигателем переменного объема, работающим с отключенными некоторыми цилиндрами, рабочие цилиндры несут нагрузку, которую обычно несет весь двигатель. Таким образом, они работают при гораздо более высоких абсолютных давлениях во впускном коллекторе из-за меньшего дросселирования. Это более высокое давление снижает стимуляцию потока газов рециркуляции отработавших газов и, кроме того, по мере увеличения нагрузки на двигатель, приведет к тому, что состояние потока рециркуляции отработавших газов не будет возникать только тогда, когда выбросы NOx максимальны и потребность в рециркуляции отработавших газов самая большая.

Следовательно, желательно иметь экономичное и надежное средство отключения цилиндров, которое также решает проблемы, связанные с выбросами NOx.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В своих вариантах осуществления настоящее изобретение рассматривает четырехтактный многоцилиндровый поршневой двигатель внутреннего сгорания, имеющий коленчатый вал и множество поршней, которые могут возвратно-поступательно удерживаться внутри множества цилиндров. Двигатель включает в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан и по меньшей мере один тарельчатый выпускной клапан для каждого цилиндра двигателя, а также распределительный вал для управления впускными клапанами и выпускными клапанами.Фазер распределительного вала соединен с распределительным валом для регулировки положения вращения распределительного вала по отношению к положению вращения коленчатого вала. Впускной коллектор, имеющий общую камеру статического давления, сообщается с каждым из впускных клапанов, а взаимосвязанная выхлопная система принимает выхлопные газы, по меньшей мере, от некоторых цилиндров, которые должны оставаться полностью активными, и, по меньшей мере, некоторых из цилиндров, которые должны быть отключены. Контроллер подключен к фазовращателю распределительного вала для деактивации, по крайней мере, некоторых цилиндров и рециркуляции выхлопных газов из деактивированных цилиндров в общую камеру статического давления путем приведения в действие фазовращателя распределительного вала, так что для цилиндров, которые должны быть отключены, синхронизация фаз газораспределения регулируется таким образом впускной клапан и выпускной клапан открываются и закрываются в точках, которые немного не симметричны относительно положения вращения коленчатого вала, в котором изменяется направление движения поршня цилиндра.

Настоящее изобретение дополнительно рассматривает способ работы многоцилиндрового поршневого двигателя внутреннего сгорания с четырехтактным циклом на меньшем, чем максимальное количество цилиндров. Способ включает следующие этапы: создание впускного коллектора, имеющего общую камеру статического давления; обеспечение выхлопной системы, соединенной с цилиндрами; определение множества рабочих параметров двигателя и транспортного средства, включая, по меньшей мере, нагрузку на двигатель и частоту вращения двигателя; сравнение измеренных рабочих параметров с заданными пороговыми значениями; выдачу команды дробной работы цилиндров двигателя в случае, если измеренные параметры превышают упомянутые пороговые значения, чтобы деактивировать, по меньшей мере, один цилиндр упомянутого двигателя; регулировку синхронизации по меньшей мере одного распределительного вала, который приводит в действие тарельчатые впускные и выпускные клапаны цилиндров, подлежащих деактивации, так что события подъема клапана как для впускных, так и для выпускных клапанов смещаются не по фазе по сравнению со стандартными временными параметрами; и дополнительно регулируют синхронизацию по меньшей мере одного распределительного вала так, чтобы выхлопные газы проходили мимо тарельчатого впускного клапана цилиндров, которые отключены, в общую камеру статического давления.

В настоящем изобретении используется широкий диапазон фазового сдвига впускного и выпускного распредвала. Система в соответствии с настоящим изобретением просто использует исполнительный механизм для фазового сдвига впускного и выпускного распределительных валов в равной степени на цилиндрах, которые должны быть деактивированы, а также для обеспечения нагнетания рециркуляции отработавших газов, когда эти цилиндры деактивированы. Если клапаны на деактивированных цилиндрах управляются одним распредвалом верхнего расположения, то фазовращатель подключается к одному распредвалу. Если клапаны на отключенных цилиндрах управляются двумя верхними распределительными валами, один для выпускных и один для впускных клапанов, то фазовращатель будет одинаково управлять обоими распределительными валами либо за счет двух фазовращателей, по одному для каждого распределительного вала, либо одного фазовращателя. при условии, что в корпусе с одним фазовращателем два распределительных вала механически связаны друг с другом.Таким образом, согласно настоящему изобретению регулировка синхронизации событий подъема клапана не влияет на относительную синхронизацию между событием подъема выпускного клапана и событием подъема впускного клапана. То есть синхронизация между событиями подъема выпускного клапана и впускного клапана остается постоянной, независимо от фазового сдвига.

Кроме того, все цилиндры в этом сдвоенном двигателе равного объема с переменным рабочим объемом соединены с общей выхлопной системой. Затем, замедляя (или, альтернативно, опережая) фазирование кулачкового вала деактивированных цилиндров после положения отсутствия чистого потока, поток будет реверсировать направление и фактически подавать EGR в общую камеру статического давления и, следовательно, в рабочие цилиндры.Фазирование распределительного вала затем регулируется для большей или меньшей рециркуляции отработавших газов, и он действует как насос рециркуляции отработавших газов, подающий необходимую рециркуляцию отработавших газов в рабочие цилиндры для контроля NOx. Эта операция особенно эффективна, когда запальные цилиндры сильно нагружены, и, даже если давление воздуха в коллекторе находится на высоком уровне, рециркуляцию выхлопных газов можно перекачивать для снижения выбросов NOx.

Соответственно, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить двигатель, в котором деактивация цилиндров достигается за счет сдвоенного равного фазового сдвига кулачков вместе с нагнетаемой рециркуляцией отработавших газов во время деактивации цилиндров, с потоком выхлопных газов из деактивированных цилиндров в активные цилиндры посредством дополнительного фазового сдвига кулачка.

Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что фазовращатели кулачка, используемые для деактивации цилиндров, могут использоваться для перекачивания рециркуляции отработавших газов, что позволяет создать систему деактивации цилиндров, которая работает адекватно с минимальными затратами и минимизирует выбросы NOx.

Еще одно преимущество настоящего изобретения состоит в том, что датчики кислорода в выхлопных газах могут использоваться для управления с обратной связью потоком рециркуляции отработавших газов через деактивированные цилиндры для точного управления рециркуляцией отработавших газов в активных цилиндрах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 — схематическое изображение двигателя, оборудованного системой отключения цилиндров согласно настоящему изобретению;

РИС. 2 — схематическая диаграмма двигателя согласно настоящему изобретению;

РИС. 3 — схематическая диаграмма, аналогичная фиг. 2, иллюстрирующий альтернативный вариант осуществления согласно настоящему изобретению; и

ФИГ. 4 — схематическая диаграмма, аналогичная фиг. 2, иллюстрирующий третий вариант осуществления согласно настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг. 1 показан один цилиндр 8 многоцилиндрового четырехтактного поршневого двигателя внутреннего сгорания 10. Двигатель 10 имеет коленчатый вал 12 с шатуном 14 и поршень 16, расположенный в цилиндре 8. Воздух, который регулировался. дроссельной заслонкой 28, расположенной перед цилиндром 8, течет в цилиндр 8 через впускной канал 18 вместе с топливом из топливной форсунки 19. Поступающий поток регулируется впускным клапаном 20, который приводится в действие распределительным валом впускных клапанов. 25.Свеча зажигания 21 используется обычным образом для воспламенения топливовоздушной смеси. Выхлопные газы выходят из цилиндра 8 через выпускное отверстие 22 после прохождения мимо выпускного клапана 24. Выпускной клапан 24 приводится в действие распределительным валом 26 выпускных клапанов. Как и в обычных двигателях этого типа, вход и выход воздуха в двигатель и из него 10, регулируется синхронизацией впускного распределительного вала 25 и выпускного распределительного вала 26 соответственно.

Фазер 34 кулачка соединен с обоими распределительными валами 25, 26, который регулирует относительное положение вращения распределительных валов 25, 26 относительно коленчатого вала 12.Конечно, отдельные фазовращатели распределительного вала могут использоваться как для впускного распределительного вала 25, так и для выпускного распределительного вала 26 при условии, что оба они могут сдвигаться по фазе одновременно. Контроллер 36 связывается с фазовращателем 34 кулачка для управления синхронизацией и величиной имеющегося сдвига фазы кулачка. Следует отметить, что фиг. 1 показан двигатель 10, имеющий конфигурацию с двумя верхними распределительными валами. Однако, как будет очевидно специалистам в данной области техники с учетом настоящего изобретения, вместо этого может использоваться конфигурация с одним верхним кулачком для приведения в действие и регулировки синхронизации как впускного клапана 20, так и выпускного клапана 24.

Распределительные валы 25, 26 вращаются с половинной скоростью вращения коленчатого вала 12, как в обычном четырехтактном двигателе. Таким образом, используемые здесь термины «такт впуска», «такт выпуска», «такт сжатия» и «ход расширения» предназначены для обозначения этих обычных ходов, которые известны специалистам в области двигателей внутреннего сгорания, и эти ходы называются обычным образом, даже когда цилиндр деактивирован. Это сделано для удобства понимания точек цикла работы двигателя, в которых происходят различные события, согласно настоящему изобретению.

РИС. 2 схематично иллюстрирует конфигурацию двигателя V6, в которой используется цилиндр 8, показанный на фиг. 1. Правый ряд 30 цилиндров 8a — это цилиндры, которые должны быть отключены, тогда как левый ряд 32 цилиндров 8b — это цилиндры, которые остаются активированными (то есть работающими) для всех условий работы двигателя. На цилиндрах 8a, которые должны быть деактивированы, распределительные валы 25, 26, которые отклоняются приблизительно от 90 ° до 100 ° от стандартного времени, должны будут использовать фазовращатель с широким диапазоном. Для левого берега 32, в то время как на фиг.1 иллюстрирует фазовращатель распределительного вала, распределительный вал для левого ряда 32 может иметь или не иметь фазовращателя кулачка. Фазер кулачка не требуется на левом берегу 32 для стратегии деактивации цилиндра, но может использоваться по другим причинам стратегии двигателя, известным специалистам в данной области техники.

Впускной коллектор, имеющий общую впускную камеру 38, поступает во впускные каналы 18 через впускной канал 52. В этой конфигурации деактивированные цилиндры 8a испытывают то же давление в коллекторе, что и рабочие цилиндры 8b, которые несут нагрузку.Таким образом, камера 38 должна быть достаточно большой, чтобы импульсы на впуске, вызванные деактивированными цилиндрами 8a, не нарушали работу пусковых цилиндров 8b.

Выпускная система 40 включает в себя правый коллектор 42 и левый коллектор 44, которые сообщаются с правым 30 и левым 32 рядами соответственно. Они соединяются в единую направляющую 46, образуя соединенный между собой выхлоп.

Существует много условий, при которых желательно эксплуатировать двигатель с числом цилиндров меньше максимального, и, как отмечалось выше, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы разрешить такую ​​частичную работу.Согласно настоящему изобретению регулировка синхронизации событий подъема клапана не влияет на относительную синхронизацию между событием подъема выпускного клапана и событием подъема впускного клапана. То есть синхронизация между событиями подъема выпускного клапана и впускного клапана остается постоянной, независимо от фазового сдвига.

В типичном алгоритме управления отключение цилиндра не будет использоваться, если частота вращения двигателя не превышает минимальное пороговое значение, а нагрузка двигателя меньше минимального порогового значения. В этом смысле термин «превышение» используется здесь для обозначения того, что значение измеренного параметра может быть больше или меньше порогового значения.Другие параметры, помимо частоты вращения двигателя и нагрузки, также могут использоваться для определения момента отключения цилиндра. В случае, если измеренные параметры превышают пороговые значения, контроллер 36 подает команду фазовращателю 34 распределительного вала отрегулировать или сдвинуть синхронизацию распределительных валов 25, 26, которые приводят в действие впускной клапан 20 и выпускной клапан 24, соответственно, для достижения момента времени, необходимого для отключения цилиндров. . Точная величина задержки времени должна быть определена экспериментально; но контролирующим фактором является то, что событие впуска должно быть приблизительно центрировано (симметрично) относительно НМТ, а событие выпуска — приблизительно центрировано относительно ВМТ.Как будет очевидно специалисту в данной области техники с учетом этого раскрытия, распределительные валы 25, 26 также могут быть сдвинуты по фазе примерно на 90 ° вперед по сравнению со стандартной синхронизацией для достижения того же результата.

В двигателе, имеющем систему согласно настоящему изобретению, атмосферное давление, которое достигается на такте выпуска, поддерживается на части такта впуска до тех пор, пока впускной клапан 20 не откроется, а выпускной клапан 24 не закроется. После этого давление снижается до давления ниже атмосферного в нижней мертвой точке (НМТ) такта впуска (уровень которого определяется давлением в камере 38 впускного коллектора), пока выпускной клапан 24 не закроется.Затем давление в цилиндре 8a поддерживается на уровне давления во впускном коллекторе через НМТ такта впуска и снова увеличивается во время такта сжатия до значения выше атмосферного, которое затем снижается во время такта расширения, который следует за тактом сжатия. Масса, которая втягивается в цилиндр 8а в более поздней части такта впуска, выталкивается обратно во время первой части такта сжатия. Масса, которая выталкивается из цилиндра 8а в более поздней части такта выпуска, втягивается обратно во время первой части такта впуска.Таким образом, нет чистой массы потока через дезактивированных цилиндров, тем самым устраняя необходимость в какой-либо выделенной дроссельной заслонки, дроссельной заслонки регулятора или закрытым стекать клапаном для отключенной цилиндров 8а.

Поскольку повышение давления от ниже атмосферного до атмосферного, которое происходит при перемещении поршня 16 из НМТ в верхнюю мертвую точку (ВМТ) на такте выпуска, снижается до того же ниже атмосферного давления во время последующего расширения до НМТ. на такте впуска общий эффект заключается в том, что работа, необходимая для сжатия газов в цилиндре 8a, извлекается во время расширения такта впуска, и в результате очень мало энергии рассеивается внутри цилиндра 8a двигателя.Это предотвращает насосные потери, которые могли бы возникнуть, если бы воздух проходил через систему впуска в период, когда цилиндры 8а отключены. Специалисты в данной области техники оценят с учетом этого раскрытия, что различные механизмы фазовращателя распределительного вала могут быть использованы с целью обеспечения фазовращателя 34 распределительного вала. Например, в патенте США No. В US 5107804 раскрыт только один из множества механизмов фазовращателя распределительного вала, которые могут быть использованы в системе согласно настоящему изобретению.Такая система и способ раскрыты в заявке на патент США сер. № 08 / 543,744, включенный в настоящий документ посредством ссылки.

В описании настоящего изобретения до этого момента описаны средства отключения цилиндров, но не рассматривается проблема выбросов NOx. Для этого контроллер 36 дополнительно приводит в действие фазовращатель 34 кулачка для сдвига фазы немного выше точки, в которой достигается состояние отсутствия чистого потока для деактивации цилиндра. Правый ряд цилиндров 30 теперь не только деактивирован, но и действует как насос системы рециркуляции отработавших газов, подающий газы рециркуляции отработавших газов в левый ряд цилиндров 32, работающий с зажиганием.Обратный поток возникает во время периода перекрытия клапана, который происходит на части хода впуска. Стрелки на фиг. 2 показан поток газов, когда правый ряд 30 отключен, а затем фаза сдвинута немного дальше.

Регулируя фазировку распределительного вала для увеличения замедления (или опережения, в зависимости от обстоятельств), деактивированные цилиндры 8a теперь вытягивают часть выхлопных газов вверх через правый коллектор 42 из левого коллектора 44, которые в противном случае вытекали бы вместе с остальными. выхлопа, производимого пусковыми цилиндрами 8b, в соединенный бегунок 46.Этот выхлопной газ в деактивированных цилиндрах 8a будет закачиваться в общую впускную камеру 38 и смешиваться с поступающим воздухом, поступающим через дроссель 28 нагнетания, прежде чем попадать в запальные цилиндры 8b. Величина фазового сдвига за пределами состояния отсутствия чистого потока, конечно, будет зависеть от желаемого количества EGR, необходимого для снижения NOx, хотя, как правило, дополнительный фазовый сдвиг примерно на 20 градусов кривошипа за пределами отсутствия чистого потока. Считается, что условия потока достаточны для требуемого количества рециркуляции отработавших газов.

Рассмотренный выше вариант осуществления относится к двигателю V6. Однако специалисты в данной области техники оценят с учетом этого раскрытия, что система в соответствии с этим изобретением может быть использована в двигателе V6 или V12, или, если на то пошло, в двигателе V8, если двигатель V8 оборудован дополнительным двигателем. планарный коленчатый вал.

РИС. 3 иллюстрирует второй вариант осуществления настоящего изобретения. Этот вариант осуществления позволяет более точно определять величину запаздывания кулачка (или, альтернативно, опережения), которая необходима для создания желаемой величины потока рециркуляции отработавших газов для режима деактивации цилиндра.В первом варианте осуществления величина рециркуляции EGR, накачиваемой деактивированными цилиндрами 8a, экспериментально определяется для заданной величины запаздывания распределительного вала. В таком случае считается, что эта величина запаздывания является правильной во время работы двигателя. Хотя этого может быть достаточно для некоторых приложений, может возникнуть необходимость в более точном контроле фактического расхода EGR.

Датчик 50 нагретого кислорода в выхлопных газах (HEGO) размещен во впускном коллекторе 52 одного из деактивированных цилиндров 8a и связан с контроллером 36.Датчик HEGO обычно используется в обычных бензиновых двигателях в качестве устройства для поддержания стехиометрического соотношения воздух / топливо. Его выходное напряжение переключается в зависимости от концентрации кислорода (отношения эквивалентности) при переходе от богатой или обедненной смеси к стехиометрии.

При работе с частичной нагрузкой (т.е. с отключенным одним блоком цилиндров) при стехиометрическом соотношении воздух / топливо (эквивалентное отношение равно единице) датчик 50 HEGO переключается, когда выхлопные газы начинают поступать из отключенного цилиндра 8a во впускной коллектор. 38.Таким образом, он будет указывать, когда фазирование кулачка задерживается после состояния отсутствия чистого потока и начинает перекачивать EGR (стехиометрический выхлопной газ) во впускной канал 52. В этот момент контроллер 36 отрегулирует кулачок до откалиброванной предварительно определенной настройки относительно в состояние отсутствия чистого потока, при котором желаемое количество рециркуляции отработавших газов будет перекачиваться в рабочие цилиндры 8b. Точно зная, когда достигается состояние отсутствия чистого потока из-за фазировки кулачка, возможно более точное управление потоком.

РИС.4 иллюстрирует третий вариант осуществления настоящего изобретения. Другая конфигурация для управления скоростью рециркуляции отработавших газов с обратной связью, которая может использоваться не только для стехиометрической работы двигателя, но также и для работы на обедненной смеси, заключается в размещении универсального датчика 56 кислорода в выхлопных газах (UEGO) во впускном коллекторе 38. A UEGO имеет линейный выходной сигнал как функцию концентрации кислорода (коэффициент эквивалентности). Поскольку распределительный вал для отключенного ряда цилиндров 30 отводится от положения отсутствия чистого потока, и газ EGR начинает закачиваться во впускной коллектор 38, датчик 56 UEGO будет измерять концентрацию кислорода (коэффициент эквивалентности) в смеси, обеспечение системы с обратной связью для управления точным количеством рециркуляции отработавших газов, требуемой для запальных цилиндров 8b.Эта измеренная концентрация (коэффициент эквивалентности) является функцией соотношения воздух / топливо рабочих цилиндров 8b (известного из калибровки двигателя для желаемого обедненного или богатого отношения воздух / топливо) и степени разбавления смеси рециркуляции отработавших газов и свежего воздуха. обязательный. Затем регулятор 36 регулирует фазовращатель кулачка для получения желаемой величины разбавления рециркуляции отработавших газов.

Хотя изобретение было показано и описано в его предпочтительных вариантах осуществления, специалистам в той области техники, к которой оно относится, будет ясно, что в него могут быть внесены многие изменения и модификации, не выходящие за рамки объема изобретения.

Прогноз рынка автомобильного вариатора фаз газораспределения, анализ тенденций и отслеживание конкуренции

Автомобильный вариатор фаз газораспределения: введение

Автомобильный вариатор фазы распределительного вала также известен как вариатор с изменяемой фазой газораспределения. Автомобильный вариатор фазы распределительного вала — это система для изменения продолжительности времени открытия впускного-выпускного клапана ДВС (двигателя внутреннего сгорания). Вариатор фаз газораспределения в автомобиле позволяет двигателю внутреннего сгорания обеспечивать высокую мощность, управляемость и эффективность при малой мощности.Вариатор фаз газораспределения в автомобиле имеет множество систем, которые изменяют либо продолжительность, либо относительную синхронизацию, либо открытие впускных и выпускных клапанов двигателя. Задача автомобильного вариатора фазы распределительного вала или системы изменения фаз газораспределения — установить наиболее выгодные фазы газораспределения для любого конкретного двигателя внутреннего сгорания для режимов работы на холостом ходу, крутящего момента и максимальной мощности. Автомобильный вариатор фазы распределительного вала рециркулирует часть выхлопных газов в двигателе, задерживая открытие выпускного клапана при открытии впускного клапана топливно-воздушной смеси.Таким образом, рециркуляция выхлопных газов снижает расход топливно-воздушной смеси, что снижает расход топлива двигателя.

Кроме того, вариатор фаз газораспределения в автомобиле изменяется в зависимости от распредвала. Распределительный вал — это тип вала, который используется для управления впускным и выпускным отверстиями клапана двигателя внутреннего сгорания.

Автомобильный вариатор фаз газораспределения: Dynamics

Во всем мире рынок вариаторов фаз газораспределения для автомобилей в основном обусловлен растущим проникновением легковых и грузовых автомобилей.Позитивный прогноз производства и продаж автомобилей является основным фактором роста рынка автомобильных вариаторов фаз распредвалов. Более того, растущее проникновение автомобильной промышленности по всему миру приводит к увеличению выбросов от транспортных средств, что является ключевой проблемой для производителя при производстве экономичных транспортных средств. Кроме того, строгие государственные стандарты и правила, касающиеся выбросов, также, по прогнозам, положительно повлияют на рост рынка автомобильных вариаторов фаз. Кроме того, чтобы обеспечить выбросы в соответствии со стандартами и правилами, производители сосредотачиваются на разработке новых технологий для повышения производительности двигателя и топливной экономичности.А система вариатора фаз газораспределения в автомобиле снижает расход топлива и увеличивает производительность двигателя. Предполагается, что такие факторы будут стимулировать рост рынка автомобильных вариаторов фаз в ближайшие годы.

Однако ожидается, что наличие альтернативы автомобильному вариатору фазы распределительного вала и растущее внедрение новых технологий, таких как система старт-стоп, будут препятствовать росту рынка автомобильных вариаторов фазы распределительного вала в течение прогнозируемого периода.

Автомобильный вариатор фаз газораспределения: сегментация

Глобальный автомобильный регулятор фаз газораспределения может быть сегментирован по типу продукта, применению, типу топлива, каналу продаж и региону.

На основе продукта типа , автомобильный регулятор фаз газораспределения был сегментирован как:

• Система фазирования кулачка
• Система срабатывания регулируемого клапана

На основании заявки автомобильный вариатор фазы распределительного вала был сегментирован как:

• Легковые автомобили
• Коммерческие автомобили

На основе топлива типа автомобильный вариатор фаз распределительного вала был сегментирован как:

На основании продаж Channel , автомобильный вариатор фаз распределительного вала был сегментирован как

• Рынок оригинального оборудования (OEM)
• Aftermarket

Автомобильный вариатор фаз газораспределения: региональный прогноз

Согласно прогнозам, с географической точки зрения, положительные перспективы производства и продаж автомобилей будут существенно стимулировать рынок автомобильных вариаторов фаз газораспределения в течение прогнозируемого периода.По оценкам, Азиатско-Тихоокеанский регион будет занимать значительную долю мирового рынка вариаторов фаз для автомобилей в течение прогнозируемого периода из-за значительного роста автомобильной промышленности в регионе. Многие производители автомобилей движутся в сторону развивающихся экономик, таких как Китай и Индия, для создания заводов-изготовителей, кроме того, многие производители автомобилей импортируют автомобильные детали и компоненты из стран Азиатско-Тихоокеанского региона из-за низких ставок. По оценкам, в Северной Америке и Европе будет наблюдаться значительный рост мирового рынка вариаторов фаз газораспределения для автомобилей благодаря соблюдению государственных стандартов и нормативов по контролю выбросов от транспортных средств, а также росту автомобильного производства в течение прогнозируемого периода.Ожидается, что в Латинской Америке будет наблюдаться значительный рост мирового рынка вариаторов фаз распределительного вала для автомобилей благодаря положительному росту производства и продаж, а также внедрению новых технологий в регионе. Ожидается, что на Ближнем Востоке и в Африке в течение прогнозного периода

будет наблюдаться умеренный рост мирового рынка вариаторов фаз газораспределения для автомобилей.

Автомобильный вариатор фаз газораспределения: участники рынка

Некоторые из участников рынка, определенных в цепочке создания стоимости автомобильного вариатора фаз газораспределения:

• Delphi Automotive System Inc
• Metaldyne Performance Group Inc.
• HUSCO International
• Роберт Бош ГмбХ
• Aisin Seiki Co Ltd
• Двигатель BorgWarner
• Континентальный силовой агрегат
• Eaton Automotive
• Hitachi Automotive Systems Americas, Inc.
• DENSO Системы управления трансмиссией
• Hilite International, Inc.
• Amtech International
• Продукция Ati Performance
• Mitsubishi Motors Corporation

Отчет об исследовании представляет собой всестороннюю оценку автомобильного вариатора фаз распределительного вала и содержит подробные идеи, факты, исторические данные, а также статистически подтвержденные и проверенные в отрасли данные автомобильного вариатора фаз распределительного вала.Он также содержит прогнозы с использованием подходящего набора допущений и методологий. Отчет об исследовании содержит анализ и информацию по сегментам автомобильного вариатора фаз газораспределения, таким как географическое положение, область применения и отрасль.

Отчет содержит исчерпывающий анализ по:

• Сегменты рынка
• Динамика рынка
• Размер рынка
• Спрос / предложение на рынке
• Текущие тенденции / проблемы / вызовы
• Конкуренция и участвующие компании
• Цепочка создания стоимости

Региональный анализ включает:

• Северная Америка (U.С., Канада)
• Латинская Америка (Мексика, Бразилия)
• Западная Европа (Германия, Италия, Франция, Великобритания, Испания)
• Восточная Европа (Польша, Россия)
• Азиатско-Тихоокеанский регион (Китай, Индия, АСЕАН, Австралия и Новая Зеландия)
• Япония
• Ближний Восток и Африка (страны ССЗ, Южная Африка, Северная Африка)

Отчет представляет собой сборник информации из первых рук, качественной и количественной оценки отраслевых аналитиков, вкладов отраслевых экспертов и участников отрасли по всей цепочке создания стоимости.В отчете содержится углубленный анализ тенденций материнского рынка, макроэкономических показателей и определяющих факторов, а также рыночной привлекательности по сегментам. В отчете также показано качественное влияние различных факторов на сегменты и географию расположения автомобильных вариаторов фаз газораспределения.

Ключевые моменты отчета:

• Подробный обзор материнского рынка
• Изменение рыночной динамики в отрасли
• Углубленная сегментация рынка
• Исторические, текущие и прогнозируемые размеры автомобильного вариатора фаз газораспределения по объему и стоимости
• Последние тенденции и разработки в отрасли
• Конкурентный ландшафт
• Стратегии ключевых игроков и предлагаемые продукты
• Потенциальные и нишевые сегменты, географические регионы с перспективой роста
• Нейтральный взгляд на работу автомобильного вариатора фаз газораспределения
• Информация, необходимая для игроков с автомобильными вариаторами фаз газораспределения для сохранения и увеличения своего присутствия на рынке

ПРИМЕЧАНИЕ.