Как узнать фазу распредвала: Как определить какой распредвал? — АвтоСаратов — Интернет-магазин мототехники, магазин по продаже квадрациклов, скутеров, мотоциклов, снегоходов, продажа мототехники в Санкт-Петербурге

Как узнать фазу распредвала: Как определить какой распредвал? — АвтоСаратов

Содержание

Как определить какой распредвал? — АвтоСаратов

СмирноFF

Участник

24.03.2010

Индикатор и транспортир Вращаешь вал с транспортиром, по индикатору смотришь, сколько в грудусах подъем и ширина фазы. Тупо подъем можно померять штангелем- разность бызы кулачка и кулачка по профилю. С фазой в домашних условиях труднее, но смысл тот-же… Найти точку открытия клапана и точку закрытия, и посмотреть по транспортиру сколько градусов от точки до точки.

Индикатор и транспортир Вращаешь вал с транспортиром, по индикатору смотришь, сколько в грудусах подъем и ширина фазы. Тупо подъем можно померять штангелем- разность бызы кулачка и кулачка по профилю. С фазой в домашних условиях труднее, но смысл тот-же… Найти точку открытия клапана и точку закрытия, и посмотреть по транспортиру сколько градусов от точки до точки.

Значительный вклад в мощность двигателя вносит правильный газообмен. При установке нового распредвала можно изменить такие характеристики двигателя как величина подъема клапана и ширина фаз впуска и выпуска. Что касается увеличения подъема клапана, то эта величина достигается благодаря увеличению высоты кулачков распредвала. Правда здесь не стоит слишком увлекаться. Больший подъем клапанов потребует применения более жестких пружин. Это приведет к более сильному износу кулачков распредвала и небольшому торможению двигателя.

Но еще более важной деталью является изменение фаз впуска и выпуска. Благодаря увеличению ширины фаз на впуске в цилиндр попадает большее количество топливовоздушной смеси. Увеличение ширины выпуска позволяет снизить давление выхлопных газов, при движении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю и улучшить продувку цилиндра от выхлопных газов перед свежей порцией топливной смеси.

В зависимости от конкретной конструкции распредвала можно выделить универсальные, низовые и спортивнее распредвалы. Низовые валы позволяю сделать двигатель тяговитым при достаточно малых оборотах. Спортивные валы характеризуются резкими кривыми мощности в определенной зоне оборотов. Причем чем более высокая отдача двигателя, тем более низкий диапазон оборотов, в котором она наблюдается. Универсальные распредвалы являются компромиссом между двумя предыдущими типами и позволяют поднимать мощносные характеристики практически во всей зоне оборотов, правда, на небольшую величину.

Существует три важных характеристики конструкции распредвала, которые управляют кривой мощности двигателя: величина подъёма клапанов, продолжительность открывания клапана и фазы газораспределителя распредвала. Подъём клапана измеряется в миллиметрах и представляет собой максимальное расстояние, на которое клапан отходит от седла. Продолжительность открывания клапанов – это отрезок времени, измеряемый в градусах поворота коленчатого вала.

Продолжительность можно измерить несколькими различными путями, но из-за того, что поток минимален при малом подъёме клапана, продолжительность обычно измеряется после того, как клапан поднялся от седла на малую величину, часто составляющую 0,5 или 1,2 мм. К примеру, конкретный распредвал может иметь продолжительность открывания в 250° поворота при подъёме в 1,27 мм. Таким образом, при использовании подъёма толкателя в 1,27 мм в качестве точек начала и остановки подъёма клапана, распредвал будет удерживать клапан открытым в течение 250° поворота коленчатого вала. Если продолжительность открывания клапана измеряется при нулевом подъёме (когда он находится у седла или только отходит от него), то продолжительность будет составлять 330° или более положения коленчатого вала в моменты, когда определенные клапаны открываются или закрываются, часто называются фазами газораспределения распределительного вала. К примеру, распредвал может открывать впускной клапан при 30° до ВМТ и закрывать – его при 70° после НМТ.

Каждый из этих критериев конструкции связан с другими и модификация одного повлияет на то, как другие улучшат или ухудшат работу двигателя. Но, вообще говоря, увеличение подъёма клапана и продолжительности его открывания или оптимизация фаз газораспределения увеличивают мощность. После небольшого увеличения типичных данных стандартного агрегата кривая мощности смещается выше в область оборотов.

Когда продолжительность открывания и, в меньшей степени подъём увеличиваются еще больше, двигатель может быть даже неспособен работать на низких оборотах. Гоночные распредвалы с большой продолжительностью открывания часто имеют низко-оборотный. предел холостого хода 2000 об/мин или даже выше. Распредвалы с большой продолжительностью открывания можно сделать более цивилизованными путём изменения моментов открывания и закрывания клапанов, но компромиссом будет максимальная мощность.

Из трёх главных критериев конструкции, используемых на распредвале продолжительность открывания клапанов, подъём клапанов и фазы газораспределения, продолжительность открывания наиболее хорошо известна среди конструкторов форсированных двигателей. Такое распространенное понимание происходит из-за непосредственной манеры влияния продолжительности открывания на мощность двигателя. Из общих соображений можно сказать, что чем дольше удерживаются открытыми клапаны (особенно впускной клапан), тем большая максимальная мощность двигателя будет получена. Если продолжительность открывания клапана увеличивается более определённой величины, дополнительная максимальная мощность будет получена ценой качества работы двигателя на низких оборотах. Для гоночных применений максимальная мощность является практически единственной целью, но для обычных автомобилей с форсированными двигателями очень важными являются приемистость и крутящий момент на низких оборотах.

Увеличение подъёма клапана может быть полезным вкладом в увеличение мощности, т. к. оно может добавить мощность без существенного влияния на характеристики двигателя на низких оборотах. В теории ответ на вопрос может показаться простым:

Конструкция распредвала с короткой продолжительностью открывания клапанов для увеличения максимальной мощности. Теоретически это будет работать. Однако, механизмы привода клапанов не такие простые. В этом случае высокие скорости движения клапанов, обуславливаемые этими профилями, существенно уменьшают надежность двигателя.

Когда продолжительность открывания клапана уменьшается, то на перемещение клапана из закрытого положения (у седла) до полного подъёма и возвращения обратно остается меньше времени. Когда продолжительность становиться еще короче, потребуются клапанные пружины с увеличенным усилием и часто становится механически невозможным приводить в движение клапаны даже при относительно низких оборотах.

Распредвалы с величиной подъёма, больщей 12,7 мм, находятся в той области, которая непрактична для обычных двигателей (как минимум для двигателей со штангами в приводе клапанов). Распредвалы с продолжительностью такта впуска менее 285°, сочетающейся с величиной подъёма клапана более 12,7 мм, обеспечивают очень высокие скорости открывания и закрывания клапанов. Это создает нагрузки на механизм привода клапанов, что заметно уменьшает надежность кулачков распредвала, клапанных пружин, стержней клапанов, направляющих втулок клапанов.

Хотя вал с высокими скоростями подъёма клапанов может хорошо работать сначала, срок службы его и направляющих втулок клапанов может не превышать 20000 км. К счастью, большинство фирм – производителей распредвалов конструируют валы так, что обеспечивается хороший компромисс между значениями подъема и продолжительности открывания клапанов, при долгом сроке службы и надёжности.

Наиболее подробно обсуждаемые подъём клапанов и продолжительность такта впуска не являются единственными элементами конструкции распредвала, которые влияют на выходную мощность двигателя. Моменты, в которые клапаны открываются и закрываются по отношению к положению распределительного вала, являются такими же важными параметрами для оптимизации характеристик двигателя.

Эти фазы газораспределения распредвала указаны в таблице данных, прилагаемой к любому качественному распредвалу. Эта таблица данных числами и графически иллюстрирует угловые положения распредвала, когда впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются. Они определяются точно в градусах поворота коленчатого вала перед (или после) ВМТ или НМТ.

Продолжительность открывания клапанов можно легко рассчитать из данных по фазам газораспределения, имеющихся в таблице. К примеру, для определения продолжительности открывания впускного клапана сложите момент откоывания (в градусах перед ВМТ), момент закрьшания (в градусах после НМТ) и 180° (продолжительность всего такта впуска). Если распредвал открывает впускной клапан в 27°. до ВМТ и закрывает его в 63° после НМТ, то продолжительность открывания клапана будет составлять 27+63+180=270°.

Предположим, что у нас есть два распредвала, валы А и В. Оба вала имеют одинаковую продолжительность открывания клапана в 270° и они оба имеют одинаковую форму впускных и выпускных кулачков. Распредвалы такого типа обычно относят к конструкциям с одним профилем.

Однако распредвалы такого типа А и В не идентичны. Вал А имеет кулачки, расположенные так, что впускной клапан открывается за 270 до ВМТ и закрывается в 63° после НМТ, а выпускной клапан открывается за 71° до НМТ и закрывается в 19° после ВМТ. Для облегчения чтения можно представить эти данные по фазам газораспределения впускных и выпускных клапанов как 27-63-71 – 19. Вал В, однако, имеет фазы газораспределения 23 -67 – 75 -15.

Ответ будет таким: вал А, вероятно обеспечит большую мощность, но двигатель будет иметь более узкую кривую мощности и худшие характеристики в режимах холостого хода/частичного открывания дроссельной заслонки, чем вал В.

Почему? Изменения в работе этих двух распредвалов, очевидно, не связаны с продолжительностью открывания клапанов или величиной их подъема: оба эти параметра остаются одинаковыми. Различия в кривых мощности являются результатом изменений в фазах газораспределения или, что более общее, в углах между центрами кулачков для каждого распредвала.

Угол между центрами кулачков является угловым смещением между центральной линией кулачка впускного клапана (часто называемогo просто впускным кулачком) и центральной линией кулачка выпускного клапана; (называемого выпускным кулачком).

Угол соответствующего цилиндра обычно измеряется в углах Поворота распределительного вала, так как мы обсуждаем смещение кулачков друг относительно друга, которое является одним из нескольких моментов, когда характеристика распредвала указывается в градусах поворота распредвала, а не в градусах поворота коленчатого вала. За исключением двигателей, использующих два распредвала в головке блока цилиндрoв.

Угол непосредственно влияет на перекрытие клапанов, т. е. на период, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно. Перекрытие клапанов измеряется SB углах поворота коленчатого вала. Когда угол между центрами кулачков уменьшается, то моменты закрывания выпускного клапана и открывания впускного клапана будут перекрываться больше.

Следует помнить, что на перекрытие клапанов также влияет изменение продолжительности открывания: когда продолжительность открывания увеличивается, перекрытие клапанов тоже увеличивается, обеспечивая отсутствие изменений угла для компенсации этих увеличении.

Для облегчения понимания этой ситуации вернемся к нашим распред-валам А и В и рассмотрим элементы взаимосвязи. Оба распредвала имеют продолжительность открывания 270°. Форма кулачка для вала А (фазы газораспределения: 27 – 63 – 71 – 19) обеспечивает угол между центрами кулачков в 108° с перекрытием клапанов в 460. Вал В (фазы газораспределения: 23 – 67 – 75- 15) имеет угол в 114° и перекрытие клапанов 38° (помните, что когда угол увеличивается, перекрытие уменьшается).

Как ранее указывалось, вал А обеспечивает двигателю хорошую мощность на высоких оборотах, но, вероятно, уменьшает эффективность на низких оборотах. Кулачки на валу В, однако, разведены дальше друг от друга, что характеризуется увеличением угла до 114°. Это уменьшает перекрытие клапанов на 8° и позволяет двигателю плавно работать на холостом ходу, выдавать больший вакуум в коллекторе и при холостом ходе, и вдвижении.

При этом обеспечивается лучшая экономичность и, вероятно, более широкий диапазон мощности. Однако, с другой стороны, увеличение угла (уменьшение перекрытия клапанов) уменьшает эффективность впуска, соответственно и, соответственно, двигатель будет выдавать меньшую максимальную мощность.

Распредвал впускает рабочую смесь в двигатель и выпускает отработавшие газы. Распредвалы отличаются высотой кулачка, его профилем (он может быть острым, круглым или «квадратным»), и фазой открытия клапана.
В стандартном моторе ВАЗ с 16 клапанами распредвал открывает клапаны на 7.6 мм на впуске, и столько же на выпуске. Фаза открытия клапанов 256 градуса. Такие распредвалы дают на моторе объёмом 1.5 литра мощность в 91 лошадиную силу.
Фаза открытия достаточно большая, но подъём расчитан на тягу с низких оборотов. На заводе уделили больше внимания городской езде, и максимальная мощность и скорость стандартного автомобиля искуственно ограничена в угоду неспешной езде и стоянию в пробках. 16 клапанный мотор имеет огромный скрытый потенциал для увеличения мощности, высота подъёма клапана может доходить до 14 мм, почти в 2 раза больше, чем на стандартном. Увеличение кулачков распредвала не только увеличивает мощность, но и максимальную скорость.

Почему же у стандартного мотора максимальные обороты 5500? Мощность двигателя увеличивается с увеличением оборотов, потому что за один оборот мотор «съедает» фиксированное количество рабочей смеси ( воздух с топливом). Таким образом если на 3000 оборотах мотор выдаёт 45 лошадиных сил, то на 5500-6000 оборотах он выдаёт 90л/с. Дальнейшей прибавки мощности не происходит.
Почему? Дело в том, что воздух не успевает проходить через клапаны на такой скорости, и дальнейшее увеличение оборотов приводит к падению мощности двигателя. Это называется коэффициент наполнения цилинров, когда двигатель имеет объём 1,5 литра, а за полный цикл способен «всосать» 1,125 л воздуха. Коэффициент наполнения в таком случае 75%, как у стандартного мотора. С ростом оборотов эти значения ещё больше уменьшается, и двигатель теряет мощность.
На спортивных же моторах коэффициент достигает 100%, или даже 120% за счёт динамического наддува (встречный поток воздуха) и продувки цилиндров за счёт инерции уходящих выхлопных газов.
Если ваш автомобиль не служит для перевозки картошки с дачи, и вы хотите оживить его характер, или даже поучавствовать в гонках типа «драгрейсинг», вам нужно расширять дыхательную систему вашего мотора.

Широкая фаза на распредвалу атмосферных двигателей нужна не только для того, что бы максимально наполнить цилиндры воздухом, и быстрее выпустить отработавшие газы. Когда фаза впуска и фаза выпуска достаточно большие, они накладываются друг на друга, это называется перекрытием клапанов. То есть фаза выпуска ещё не завершена, а уже открывается впускной клапан.
На стандартном распредвале перекрытия почти нет, это обеспечивает хорошую тягу на низких оборотах. На высокофорсированных моторах перекрытие достигает несколько десятков градусов. Это нужно для того, что бы использовать инерцию вылетающих отработавших газов для заполнения цилиндров свежей смесью. Дело в том, что в конце такта выпуска выхлопные газы со скоростью звука «комом» двигаются по выпускным трубам, создавая эффект поршня, и давление в выпускном коллекторе в определённый момент падает ниже атмосферного. Вот в этот момент и нужно открыть впускной клапан, что бы свежая рабочая смесь заполнила цилиндр. Этот эффект достигается только на высоких оборотах, а на низких оборотах перекрытие клапанов абсолютно бесполезно, даже снижает мощность двигателя.

Распредвал для турбо моторов отличается от спортивных атмосферных распредвалов. На турбо моторе задача стоит так же — наполнить цилиндры как можно большим количеством рабочей смеси, и быстрее выпустить отработавшие газы. На высокофорсированных турбированных двигателях подъём и размер клапана должны обеспечивать проходимость большого количества газов с минимальными усилиями. А с фазами, и перекрытием дела обстоят несколько иначе, чем на атмосферных двигателях.
Как мы уже знаем, перекрытие клапанов на атмо моторе даёт эффект продувки цилиндров, в то время как на турбо моторе наполнение происходит с помощью буста. И если применять распредвалы от «бодрого атмосферника» с широкой фазой, например 316 градусов, то при перекрытии впускного и выпускного клапанов происходит падение эффективности буста, на низких и средних оборотах, и появляется большая «турбояма». Буст начинает работать только в зоне высоких оборотов, и рост мощности не эластичен, а пикообразен.
Поэтому на турбо моторах применяют распредвалы с небольшим перекрытием, как на стандартном моторе, рекомендуемая фаза 280 градусов. Подъём и размер клапана желательно использовать максимально-возможные для используемой ГБЦ.

Фаза — это момент открытия и закрытия клапанов относительно положения коленчатого вала (КВ). На что влияет увеличение или уменьшение фазы можно понять на примере сравнения процессов в стандартном газораспределительном механизме (ГРМ) и ГРМ с использованием тюнингового распредвала.
В стандартном ГРМ в первом такте работы двигателя впускной клапан открывается сразу же, как только поршень начинает свое движение к НМТ. При использовании тюнингового распредвала с увеличенными фазами газораспределения. В первом такте впуска поршень начинает свое движение к НМТ, а впускной клапан все еще закрыт, и когда в цилиндре образуется достаточное разряжение — впускной клапан открывается и топливно- воздушная смесь буквально врывается в камеру сгорания.
Поскольку при высоких оборотах появляется инертность при заполнении топливно-воздушной смесью камеры сгорания, таким образом, мы увеличиваем скорость наполнения цилиндра, что очень важно при повышенных оборотах.
Теперь рассмотрим фазу выпуска на стандартном распредвале. Дойдя до НМТ, поршень начинает такт вытеснения отработанных газов через выпускной клапан. Выпускной клапан открывается вместе с началом движения поршня и закрывается в конце такта. При использовании тюнингового распредвала с широкими фазами процесс приобретает несколько иной вид. После воспламенения рабочей смеси поршень совершает работу и движется к НМТ.
В конце своего движения работа практически равна нулю, и, что бы ускорить освобождение камеры от выхлопных газов, имеет смысл начать открывать впускной клапан. Что и происходит при использовании тюнингового распредвала.

Перекрытие клапанов — это момент, когда клапан впуска и клапан выпуска одновременно находятся в открытом состоянии, то есть выпускной клапан еще не закрылся, а впускной уже открылся. Поршень в этот момент находится в ВМТ. Одновременное открытие клапанов необходимо для так называемой продувки цилиндра, когда отработанные газы увлекают за собой рабочую смесь через клапан впуска. ( к слову сказать здесь нам может помочь настроенный выпускной коллектор или «паук») Величина перекрытия выражается в мм ( в стандартном ГРМ перекрытия равны практически 0)

Ну, во-первых, при использовании широкофазных валов в начале такта сжатия впускной клапан все еще открыт и часть топливно-воздушной смеси уходит во впускной канал. Во-вторых в конце рабочего хода поршня выпускной клапан уже открыт и давление в цилиндре падает, вместо того что бы совершать полезную работу.
Итак, на основании вышесказанного можно сделать вывод, что распредвалы с большим подъемом и широкой фазой лучше выбирать только для спорта, потому что их установка требует много доработок, и езда в городском режиме очень некомфортна, а постоянное выкручивание двигателя в зону высоких оборотов приводит к уменьшению ресурса. Поэтому для тюнинга можно рекомендовать распредвал с широкой фазой и небольшим подъемом.

Распредвал впускает рабочую смесь в двигатель и выпускает отработавшие газы. Распредвалы отличаются высотой кулачка, его профилем (он может быть острым, круглым или «квадратным»), и фазой открытия клапана.
В стандартном моторе ВАЗ с 16 клапанами распредвал открывает клапаны на 7.6 мм на впуске, и столько же на выпуске. Фаза открытия клапанов 256 градусов. Такие распредвалы дают на моторе объёмом 1.5 литра мощность в 91 лошадиную силу.
Фаза открытия достаточно большая, но подъём расчитан на тягу с низких оборотов. На заводе уделили больше внимания городской езде, и максимальная мощность и скорость стандартного автомобиля искуственно ограничена в угоду неспешной езде и стоянию в пробках. 16 клапанный мотор имеет огромный скрытый потенциал для увеличения мощности, высота подъёма клапана может доходить до 14 мм, почти в 2 раза больше, чем на стандартном. Увеличение кулачков распредвала не только увеличивает мощность, но и максимальную скорость.

«Так что же сделать, что бы увеличить мощность мотора до 100, 150 л/с?»- спросит нетерпеливый автотюнер. Ну для начала нужно увеличивать подъём и фазы на распределительном валу. Широкими фазами увлекаться не стоит, чем шире фазы на распредвалу, тем хуже тяга на низких оборотах. А вот подъём клапана, размер клапана, и форма кулачка распредвала дают существенную прибавку мощности и максимальных оборотов двигателя.

Интересную систему применили японцы компании Honda на моторах VTEC. На маленьких оборотах клапан открывает маленький кулачок распредвала, а на больших очень большой. Таким образом на малых оборотах у вас мотор тяговитый, как у трактора, а на больших оборотах как ракета. Такая схема газораспределения является идельной.
Обратите внимание: маленький кулачок имеет круглую форму, большой – «квадратную», для наибольшего впуска.

Ну прочность и лёгкость материалов обсуждать не будем, это очевидно. Рассмотрим основные конструктивные отличия.
Пик мощности приходится примерно на 18000 оборотов в минуту, тогда как обычный мотор достигает своего предела примерно на 5500. Соответственно и мощность мотора формулы примерно в 3,5 раза больше, аналогичного по объёму стандартного.
Если представить что 1.5 литровый ВАЗ имеет свой пик мощности на 18000 об/мин, то его мощность равнялась бы 350 л/с.Но к сожалению у стандартных блоков немного другая конфигурация, отличающаяся от блока цилиндров формулы 1. Чем достигаются такие большие обороты? Размерами клапанов, их подъёмом и фазой открытия. То есть чем больше эти параметры, тем в более высокую зону оборотов уходит максимальная мощность. Нужно ли говорить, что для городской езды такие автомобили не применимы. Холостые обороты у такого мотора около 6000 об/мин.

Почему же у стандартного мотора максимальные обороты 5500? Мощность двигателя увеличивается с увеличением оборотов, потому что за один оборот мотор «съедает» фиксированное количество рабочей смеси ( воздух с топливом). Таким образом если на 3000 оборотах мотор выдаёт 45 лошадиных сил, то на 5500-6000 оборотах он выдаёт 90л/с. Дальнейшей прибавки мощности не происходит.
Почему? Дело в том, что воздух не успевает проходить через клапаны на такой скорости, и дальнейшее увеличение оборотов приводит к падению мощности двигателя. Это называется коэффициент наполнения цилинров, когда двигатель имеет объём 1,5 литра, а за полный цикл способен «всосать» 1,125 л воздуха. Коэффициент наполнения в таком случае 75%, как у стандартного мотора. С ростом оборотов эти значения ещё больше уменьшается, и двигатель теряет мощность.
На спортивных же моторах коэффициент достигает 100%, или даже 120% за счёт динамического наддува (встречный поток воздуха) и продувки цилиндров за счёт инерции уходящих выхлопных газов.
Если ваш автомобиль не служит для перевозки картошки с дачи, и вы хотите оживить его характер, или даже поучавствовать в гонках типа дрэг-рейсинг, вам нужно расширять дыхательную систему вашего мотора.
На фото распредвал мотора Формулы-1.

Увеличение подъёма клапана и увеличение размера клапана дают почти одинаковый эффект, и позволяют увеличить наполнение цилиндров рабочей смесью. Увеличивается максимальная мощность и скорость автомобиля за счёт сдвигания пика работы мотора в зону высоких оборотов. Но, клапаны нельзя увеличить очень сильно на стандартном моторе, так как для них просто не хватит места. Да, места в нашей камере сгорания действительно маловато. На Формуле 1 применяются огромные клапаны, потому что диаметр цилиндра очень большой, а ход поршня маленький. Благодаря такой компоновке мотора (короткоходный) его удаётся раскрутить до 20000 об/мин. Соответственно подъём клапана и фаза его открытия тоже большие. Вот в принципе и весь секрет моторов Формулы 1.

Но с обычной компоновкой мотора обороты тоже можно значительно повысить, максимально до 9000-11000 об/мин, что обеспечивает неплохую мощность. Увеличение фазы открытия клапана иногда значительно превышает 300 градусов, то есть клапан открыт и на соседних тактах работы мотора. Нужно ли говорить что такой мотор на малых оборотах не может работать и используется только на максимальных режимах. Так что к подбору фазы открытия клапана нужно подходить разумно, подбирая его для каждого вида спорта или любительской езды, отдельно.

Широкая фаза на распредвалу атмосферных двигателей нужна не только для того, что бы максимально наполнить цилиндры воздухом, и быстрее выпустить отработавшие газы. Когда фаза впуска и фаза выпуска достаточно большие, они накладываются друг на друга, это называется перекрытием клапанов. То есть фаза выпуска ещё не завершена, а уже открывается впускной клапан.
На стандартном распредвале перекрытия почти нет, это обеспечивает хорошую тягу на низких оборотах. На высокофорсированных моторах перекрытие достигает несколько десятков градусов. Это нужно для того, что бы использовать инерцию вылетающих отработавших газов для заполнения цилиндров свежей смесью. Дело в том, что в конце такта выпуска выхлопные газы со скоростью звука «комом» двигаются по выпускным трубам, создавая эффект поршня, и давление в выпускном коллекторе в определённый момент падает ниже атмосферного. Вот в этот момент и нужно открыть впускной клапан, что бы свежая рабочая смесь заполнила цилиндр. Этот эффект достигается только на высоких оборотах, а на низких оборотах перекрытие клапанов абсолютно бесполезно, даже снижает мощность двигателя.

Сегодня почти каждый производимый двигатель имеет какой-либо тип системы изменения фаз газораспределения, чтобы воспользоваться преимуществами повышения мощности и эффективности, которые дает регулировка фаз газораспределения. VCT, или Variable Camshaft Timing, существует уже довольно давно, поэтому каждый работающий технический специалист имел дело с этими системами в той или иной форме. Давайте рассмотрим некоторые общие рекомендации, прежде чем углубляться в диагностику этих двигателей. Системы VCT изменяют только события фаз газораспределения, но не изменяют подъем или длительность клапана. На рынке существуют системы с регулируемым подъемом и продолжительностью, такие как Chrysler\Fiat Multi-air или BMW Valvetronic, но в этой статье мы будем обсуждать только системы фазирования распределительных валов.

В настоящее время используются три основных конструкции. Первая — это единственная независимая система, в которой перемещается либо впускной, либо выпускной распределительный вал. Во-вторых, это двойное равенство, при котором и впускной, и выпускной клапаны перемещаются одинаково (вспомните конструкции с одним распределительным валом, такие как распределительные валы с кулачком в блоке на V8). Третьим и наиболее распространенным сегодня является сдвоенный независимый, в котором впускной и выпускной распределительные валы перемещаются независимо друг от друга. В рамках этих общих схем представлены системы для конкретных транспортных средств, которые фактически выполняют работу по перемещению распределительных валов. Двумя наиболее распространенными из них являются регуляторы кулачков со шлицевым приводом или лопастные регуляторы кулачков (или, как я обычно их называю, «фазеры»).

Системы шлицевых приводов заменяются лопастными фазерами, которые предлагают больший диапазон движения и более быстрое время отклика. Двумя наиболее распространенными типами фазорегуляторов, используемых сегодня, являются фазовращатели, приводимые в действие давлением масла, и фазовращатели, приводимые в действие крутящим моментом кулачка (CTA), которые используют силу пружин клапана для перемещения распределительного вала, а не прямое давление масла. Фазеры CTA производства Borg Warner используются в некоторых двигателях Ford и в двигателе Chrysler Pentastar 3. 6 V6. Самая уникальная часть этих фазовращателей, приводимых в действие крутящим моментом кулачка, — это их способность перемещать кулачок без необходимости давления моторного масла, поэтому они могут перемещать кулачок на весь диапазон во время проворачивания коленчатого вала! Хотя это не стратегия, используемая производителем, важно знать эту возможность. Многие фазовращатели, приводимые в действие давлением масла, не могут перемещать кулачки на холостом ходу из-за низкого давления масла в условиях холостого хода.

Хотя важно знать, что распределительные валы регулируются, более важно понимать, почему распределительные валы «фазированы» или перемещаются относительно коленчатого вала. Одним из основных преимуществ изменения фаз газораспределения является снижение содержания оксидов азота за счет рециркуляции отработавших газов в цилиндрах в результате увеличения перекрытия клапанов при фазировании распределительного вала. Это позволяет инженеру по трансмиссии снять с двигателя проблемное оборудование рециркуляции выхлопных газов. Чтобы увеличить перекрытие клапанов, вы должны либо опережать впускной распредвал, либо задерживать выпускной распредвал. Несколько отечественных двигателей, таких как GM 4200 во внедорожниках Chevy\GMC Trailblazer и Envoy, используют выпускной кулачок для выполнения этой задачи. Многие автомобили азиатского производства любят фазировать впускной распределительный вал для выполнения этой задачи, поэтому вы увидите много двигателей Nissan и Toyota, которые фазируют впускной кулачок. Конечно, фазирование обоих кулачков позволяет реализовать больше преимуществ, таких как улучшение выходного крутящего момента за счет опережения впускного кулачка или снижение насосных потерь за счет перемещения обоих кулачков и снижения разрежения в двигателе. Теория фазировки распределительного вала может заполнить учебник приличного размера, поэтому мы завершим это и перейдем к диагностике.

ДКТ диагностика
Диагностика ДКТ должна начинаться с понимания потенциальных проблемных областей.
Проблемы VCT можно разделить на три категории: механические, электрические и гидравлические. К механическим проблемам относятся заклинившие лопастные или шлицевые приводы, заевшие соленоиды управления подачей масла, а также проскочившие или растянутые цепи привода ГРМ. Электрические проблемы включают неисправные датчики положения распределительных валов, неисправные соленоиды управления подачей масла или любые проблемы с проводкой к этим элементам. Проблемы с гидравликой могут быть связаны с низким уровнем или давлением масла, неправильной вязкостью масла или ограниченными каналами подачи масла. Каждая из этих областей должна быть протестирована, чтобы определить основную причину сбоя, и для завершения тестирования потребуются различные инструменты.
Первым инструментом, используемым почти в каждой диагностике VCT, является сканер. Этот инструмент, по крайней мере, предоставит любые установленные коды, если проблема возникнет, и, в зависимости от обслуживаемого автомобиля, может предоставить достаточно информации для полной диагностики проблемы.
Некоторые производители (например, Ford) предоставляют так много данных и двунаправленных элементов управления, что вам может понадобиться только хороший сканер. Другие производители предоставляют очень мало информации о системе VCT, кроме кодов, и им потребуется технический специалист для проведения более тщательного тестирования с измерителями и осциллографами.
Технический специалист должен знать некоторые моменты, прежде чем он или она начнет диагностику VCT на любом транспортном средстве. Вам нужно знать, как компьютер управления двигателем отображает данные синхронизации кулачка на сканирующем приборе, диапазон движения или фазовый угол каждого фазовращателя, характеристики синхронизации кулачка при выполнении анализа в цилиндре с датчиком давления, характеристики давления масла, известные хорошая форма сигнала синхронизации кулачка / кривошипа и как управляется соленоид контроля масла. Некоторые производители отображают данные синхронизации кулачка как нулевое значение, когда распределительный вал находится в заблокированном или исходном положении, а затем при перемещении кулачка отображается количество градусов опережения или замедления.

Автомобиль GM, показывающий 18 градусов для впускного распределительного вала, означает, что кулачок сдвинулся на 18 градусов от своего исходного положения, что довольно просто. Другие производители, такие как Chrysler, Hyundai или BMW, могут использовать данные осевой линии кулачка распределительного вала для отображения синхронизации кулачка. Это означает, что PID-регуляторы фаз газораспределения могут быть разными для впускных и выпускных кулачков, и числа не будут начинаться с нуля. Диаграмма синхронизации кулачка BMW показывает, что положение центральной линии впускного кулачка, когда кулачок находится в исходном положении, составляет 120 градусов, а положение с полной фазой составляет 50 градусов, поэтому диапазон фазовращателя составляет 70 градусов коленчатого вала. Если центральная линия лепестка находится после ВМТ, как в случае с впускным кулачком, отображаемые числа являются положительными, и по мере продвижения кулачка центральная линия лепестка приближается к ВМТ, поэтому число отсчитывается в обратном направлении.
Если диагностический прибор показывает 100 градусов на этом двигателе для впускного кулачка, кулачок сдвинулся или переместился на двадцать градусов от своего исходного положения. Осевая линия выпускного патрубка находится перед ВМТ, поэтому числа на диагностическом приборе будут отрицательными. Как видно на этой диаграмме, исходное положение выпускного кулачка составляет -115 градусов, а кулачок может отставать до -60 градусов в диапазоне 55 градусов коленчатого вала. Опять же, как и на впуске, числа отсчитываются, потому что выпускной кулачок замедляется, а центральная линия лепестка приближается к ВМТ. Hyundai отображает данные синхронизации кулачка таким же образом.

Этот дисплей сканирующего устройства Hyundai GDS показывает текущее положение впускного кулачка как 117 градусов (исходное положение) и текущее положение выпускного кулачка как -112,8 (исходное положение).
Когда сканирующий прибор не помогает
Следующим пунктом для обсуждения является тестирование систем VCT и проблема известных хороших соотношений синхронизации кулачка/кривошипа.
Этот тип тестирования имеет решающее значение для диагностики таких проблем, как растянутые цепи привода ГРМ, а также будет необходим для проверки работы системы, если производитель предоставляет мало данных о времени кулачка, таких как некоторые BMW или ранние системы Toyota. Некоторые, но не многие, производители предоставляют заведомо хорошие модели прицелов в своих сервисных или учебных материалах. Эта проблема поиска «заведомо исправных» означает, что техническим специалистам в этой области необходимо выполнить большое количество домашней работы, чтобы осмотреть транспортные средства до того, как наступит износ, а также захватить и сохранить заведомо исправные формы сигналов синхронизации кулачка / кривошипа и создать свою собственную базу данных. Это требует значительной работы, но позже принесет большие дивиденды, когда вам придется принимать решение о том, синхронизирован ли двигатель, не снимая крышку привода ГРМ для проверки выравнивания распределительного вала при диагностике кода корреляции синхронизации распределительного вала.
Эта иллюстрация сервисной информации взята из диагностической карты Hyundai Elantra 1.8 2012 года с кодом P0014. Он показывает правильную форму сигнала или синхронизацию датчика распредвала выпускных клапанов с датчиком коленчатого вала. Это очень полезно для проведения тестирования и диагностики VCT.
Я предпочитаю настраивать осциллограф одинаково всякий раз, когда тестирую системы VCT, независимо от автомобиля, над которым работаю. При использовании четырехканального осциллографа я подключаю канал А к сигналу зажигания цилиндра №1, чтобы быстро идентифицировать четырехтактный цикл, канал В к сигналу датчика положения коленчатого вала, канал С к сигналу датчика впускного распредвала и канал D к сигналу датчика выпускного распределительного вала. Если у вас есть только четырехканальный осциллограф и вы работаете с движком с двумя банками, вы должны тестировать один банк за раз. Мой восьмиканальный осциллограф позволяет мне тестировать оба банка одновременно, тем самым экономя время на перемещение выводов осциллографа. Как только я подключаюсь к транспортному средству, я завожу машину и фиксирую сигнал.
В этот момент важно отметить, что если вы собираетесь захватывать «заведомо исправную» форму синхросигнала, при сохранении шаблона не должно происходить фазирования кулачка. Существуют автомобили, которые могут фазировать свои распределительные валы на холостом ходу, и если вы не знакомы со стратегией фазирования кулачков автомобиля, над которым вы работаете, вам нужно будет проверить с помощью сканирующего прибора, что кулачки находятся в исходном положении, или еще лучше просто отсоедините соленоиды управления маслом фаз газораспределения, прежде чем снимать сигнал синхронизации. Было бы серьезной ошибкой решить разобрать двигатель, чтобы заменить цепь синхронизации, которая, по вашему мнению, вышла из строя, потому что вы сравнили захваченную вами форму волны с неправильно захваченной формой волны, загруженной в Интернет техническим специалистом, не знающим, что предположительно известная исправная форма волны он публиковал, если кулачки сдвинулись на 8 или 10 градусов от базового положения. Лучшие «известные хорошие» сигналы — это те, которые вы записываете сами, и вы точно знаете, в каких условиях вы сохраняли сигнал.
Есть несколько моментов, которые необходимо знать при анализе сигнала системы VCT, наиболее важным из которых является конструкция пускового колеса датчика коленчатого вала. Прицелы с линейками вращения позволяют легко определить, на сколько градусов вращения двигателя рассчитан каждый зубец на спусковом колесе. Например, многие двигатели используют пусковое колесо 60 минус 2 зуба для CKP. Это означает, что есть место для 60 зубов, но 2 удалены, чтобы создать синхронизацию для идентификации PCM. Если вы разделите 60 на 360, вы получите 6, что означает, что каждый зубец спускового колеса отображает 6 градусов вращения двигателя. Теперь вы можете выровнять фронт сигнала CMP с сигналом CKP и очень точно определить, насколько двигатель отличается от правильной фазы газораспределения. Я просто выбираю точку на осциллограмме, где два сигнала имеют переход, и начинаю считать зубцы.
Этот известный хороший сигнал синхронизации от двигателя BMW 3.0 N52 будет увеличен, чтобы посмотреть на корреляцию CKP / CMP.
Здесь вы можете увидеть взаимосвязь между областью отсутствующего зуба CKP и передними кромками датчиков CMP впускного и выпускного клапанов. Соленоиды контроля масла не были подключены.
Как только вы определите правильное соотношение CKP/CMP, вы можете продолжить тестирование системы, подав питание или массу на соленоид управления подачей масла при повышенных оборотах двигателя, чтобы двигатель не глох, и зафиксировать форму сигнала датчика распредвала с помощью кулачок установлен на максимальный ход. Подсчитайте количество зубьев, на которые датчик CMP сместился из положения синхронизации, и умножьте на количество градусов на зубец CKP, чтобы увидеть, сдвинулся ли распределительный вал в своем полном опубликованном диапазоне. Помните, что при просмотре сигналов на осциллографе сигнал кулачка выпуска будет двигаться вправо, потому что он замедляется, а сигнал кулачка впуска будет двигаться влево, потому что кулачок движется вперед. Эта процедура тестирования может использоваться на любом двигателе и может использоваться, когда транспортное средство не предоставляет данные сканирования PID для синхронизации кулачка.
Заземление впускного кулачка Соленоид VANOS переместил кулачок в полностью сфазированное положение. Прицел измеряет 69 градусов, в служебной информации указан диапазон 70 градусов для хода впускного кулачка.
A пример из реальной жизни
Применить этот метод тестирования в цеху несложно, но многие технические специалисты боятся диагностики с помощью осциллографа или не хотят тратить время на регистрацию этих сигналов. В магазин позвонили по поводу проблемы с Nissan Altima 2006 года выпуска с двигателем 2.5. Был установлен код P0011, и их сканер показал PID-фазу впускного клапана как -26 градусов, и они не были уверены, что это значит. Некоторые инструменты сканирования неправильно считывают данные синхронизации распредвала Nissan, и это был один из таких случаев. В магазине заменили датчики распредвала и коленвала, но код быстро вернулся. Я упомянул, что они должны осмотреть датчики распредвала и кривошипа вместе с курком зажигания, но они решили отправить автомобиль мне на диагностику. Увидев эти автомобили раньше, я получил заведомо исправную форму сигнала синхронизации, но я решил посмотреть сервисную информацию, чтобы узнать, доступны ли данные в другом магазине, чтобы поставить точный диагноз. Изучив информацию о ремонте кода для P0335, я нашел рисунок от руки правильного соотношения CKP / CMP из обучающей информации Nissan.
В учебном пособии Nissan показано правильное соотношение сигналов CKP\CMP. Я добавил показанные выноски.
Вооружившись этими данными и моим прицелом, все остальное было довольно просто. Диаграмма кодовой диаграммы показывает передний фронт одиночного импульса сигнала CMP, совпадающий с первым зубцом CKP перед областью отсутствующего зубца в сигнале CKP, и задний фронт CMP, совпадающий непосредственно в центре зазора с отсутствующим зубом. Форма волны, полученная от Nissan с отключенным соленоидом синхронизации кулачка, показывает, что существует несоосность. Импульс ЦМП смещен вправо чуть более чем на 1 зубец. Мой заводской сканер Nissan показал -13 градусов для положения впускного кулачка, ровно половину того, что показал сканер других магазинов. Этот слегка запаздывающий сигнал означает, что цепь ГРМ растянулась и нуждается в замене. Этот пример ясно иллюстрирует необходимость заведомо хороших сигналов при тестировании систем VCT.
Слегка запаздывающий одиночный импульс CMP можно увидеть в середине захваченного сигнала.
Известный хороший сигнал CKP/CMP от Nissan 2.5 2004 года, сохраненный с помощью прицела Snap-on.
Этот следующий автомобиль прибыл в магазин с включенной MIL и грубой жалобой на холостой ход. Эта Toyota Echo 2002 года имеет двигатель 1.4 1NZ-FE и устанавливает код P1394, который определяется как неисправность системы VVT, время не меняется. Этот автомобиль не отображает данные синхронизации кулачков на сканирующем приборе, а в таблицах кодов первым шагом диагностики является проверка правильности выравнивания фаз газораспределения. Я бы предпочел не снимать крышку ГРМ в качестве первого шага в диагностике, и, безусловно, есть более простой способ. Я подключаю прицел к триггерному сигналу катушки №1, сигналу CKP и сигналу CMP. Триггерное колесо CKP представляет собой колесо с 36 минус 2 зубьями, где каждый зуб соответствует 10 градусам поворота коленчатого вала. Я устанавливаю временную базу прицела на 1 секунду на деление, запускаю двигатель и делаю 2 экрана. Я увеличу форму сигнала сразу после того, как двигатель начнет запускаться, а затем еще раз примерно через 9 часов.секунд времени выполнения.
Захват формы сигнала Toyota Echo 2002 года при тестировании работы VCT. Этот двигатель не должен двигать кулачок на холостом ходу. Выдвижение кулачка на холостом ходу вызовет неровный ход из-за увеличения перекрытия клапанов.
Первый увеличенный снимок показывает переход через нулевую линию датчика CMP примерно на 8 зубцов впереди области отсутствующего зубца CKP. Помните, что давления масла недостаточно для перемещения распределительного вала.
Проверка соотношения CKP/CMP до того, как двигатель создаст давление масла.
Следующий снимок показывает кривую, увеличенную после того, как двигатель заработал и давление масла увеличилось. Как можно определить с помощью эндоскопа, сигнал CMP сместился влево, опережая примерно на 3 зубца или на 30 градусов опережения кулачка. Кулачок не должен фазироваться на холостом ходу, потому что продвижение впускного кулачка увеличивает перекрытие клапанов и вызывает неровную работу, например открытие клапана EGR на холостом ходу. То же самое происходит с отсоединенным масляным регулирующим клапаном, поэтому проблема не связана с электричеством, например, с замыканием на питание соленоида. Соленоид управления подачей масла застрял в открытом состоянии, и его замена решила проблему. Эти застрявшие открытые соленоиды на старых двигателях Toyota V6 довольно распространены, и если вы видите, что весь ряд двигателей начинает давать пропуски зажигания после повышения оборотов двигателя и возврата на холостой ход, вам следует сначала проверить эти соленоиды.
Снимок кривой, показывающий, что впускной кулачок выдвинулся вперед после того, как двигатель ненадолго поработал из-за заклинившего открытого масляного регулирующего клапана.
Не забывайте об основах
Хотя эндоскоп может быть очень полезным инструментом для диагностики ДКТ, не забывайте об основах, потому что они могут сильно укусить вас, если вы игнорируете их. Простые пункты, такие как правильная вязкость масла или обеспечение правильного давления масла в двигателе, заставят многих техников тратить время на тестирование этих систем, а затем удвоить время, чтобы проверить то, что следует проверить на ранней стадии. Системы VCT тестируются компьютером двигателя по двум различным причинам; достиг ли распредвал своего целевого положения и как быстро распредвал реагирует. Большинство систем фазирования кулачков могут перемещать распределительный вал в полном диапазоне менее чем за 300 миллисекунд. Даже если кулачок перемещается в целевое положение, он все равно может кодировать превышение или недостаточную подачу, если движется слишком медленно. Правильное давление масла является необходимостью, когда речь идет о частоте отклика VCT. Не забудьте проверить все фильтрующие сетки, которые можно найти на соленоидах контроля масла или в гидравлических каналах двигателя, если коды VCT продолжают возвращаться. Многие коды производительности кулачкового фазера со шлицевым приводом были устранены простым добавлением в масло химических очистителей и последующей заменой масла. Этот простой шаг позволяет разгрузить движение шестерни к шестерне и позволяет кулачку быстрее перемещаться в заданное положение.
На этом обратном клапане, снятом с головки блока цилиндров двигателя BMW N52, показан сетчатый фильтр системы фаз газораспределения VANOS на впуске.
Проверка фазирования фаз газораспределения, двигатели Vw Audi 2.0t – диагностическая сеть
Большинство, если не все диагностические инструменты, не позволяют проводить проверку фазирования фаз газораспределения в реальном времени на автомобилях Vw Audi. У вас могут быть выходные тесты, но это только показывает, что компьютер может управлять соленоидом. Как узнать, действительно ли соленоид работает? откуда мы знаем, что нефть доставляется? Сколько фазировка кулачка? Единственный вариант — разобрать вещи и/или заменить детали?
Если у вас есть лабораторный прицел и силовой зонд, вы можете творить чудеса!!
Обратитесь к схеме и найдите проводку датчика распредвала и систему управления зажиганием номер один.
Отсоедините штекер электромагнитного клапана фазовращателя. Таким образом, вы не вызовете никаких проблем с вашим ecm. Подсоедините передние щуповые провода к соленоиду. сначала подсоедините отрицательный провод пробника питания. Затем подсоедините кончик зонда. Полярность значения не имеет, это просто соленоид. Питание, земля и все работает. Если вы не уверены, просто сверьтесь со схемой. Вы увидите, что светодиодный индикатор станет зеленым, указывая на завершение цепи. процесс.filestackapi.com/resize=h:1000…
Затем подключите прицел к катушке номер один, сигналу обратного датчика кулачка и зажмите датчик питания (для отслеживания событий активации) process. filestackapi.com/resize=h:1000…
заведи машину и настрой прицел на запись. в зависимости от типа вашей катушки зажигания вам, возможно, придется отрегулировать напряжение, чтобы получить полную кривую на экране. Теперь активируйте силовой зонд короткими импульсами. Не активируйте датчик более чем на секунду, чтобы не повредить соленоид. процесс.filestackapi.com/resize=h:1000…
Давайте рассмотрим полное событие настройки. process.filestackapi.com/resize=h:1000…
Красная дорожка — управление зажиганием, синяя трасса — сигнал датчика распредвала, зеленая трасса — активация датчика питания. Вы можете видеть, когда датчик мощности активирован, сигнал кулачка перемещается по отношению к управлению зажиганием. Вы также можете увидеть, как камера начинает возвращаться назад после события активации. Вы также можете видеть, что между нашими курсорами происходит 4 события зажигания, всего 2880 градусов (720 градусов X 4)
Как это измерить?
Давайте посмотрим на событие перед активацией фазера.