Что такое система VTEC двигателя автомобиля и её разновидности

VTEC расшифровывается как — электронная система изменения фаз газораспределения и высоты подъема клапанов двигателя машины. Расскажем о системе VTEC для авто, рассмотрим принцип работы и разновидности.

Основные принципы работы

Если сравнить характеристики различных двигателей авто, нетрудно заметить, что у одних максимум крутящего момента достигается на низких оборотах (1800-3000 об/мин), у других — на более высоких (3000-4500 об/мин). Объясняется тем, что эффективное наполнение цилиндров топливо-воздушной смесью и получение высокого крутящего момента, возможно только при определенных оборотах и зависит от конструкции впускного тракта и настройки газораспределительного механизма. Иными словами, темперамент двигателя полностью определяется фазами газораспределения, которые задаются профилем кулачков распредвала.

Представим двигатель, который работал бы на оборотах 20 об/мин, соответственно впускные и выпускные клапана действовали бы 10 раз в минуту, т. е. редко. Для снятия максимального момента на данных оборотах, впускной клапан должен открываться в самом начале такта всасывания, когда поршень начинает двигаться от ВМТ (верхняя мертвая точка), и закрываться в момент прихода поршня в НМТ (нижняя мертвая точка). Аналогично должен работать и выпускной клапан, т. е. никаких задержек или опережений в работе клапанного механизма не допустимо, иначе крутящий момент упадет. В этом случае наполнение цилиндров свежим зарядом будет эффективным.

Если увеличить частоту вращения двигателя до 4000 об/мин, впускной и выпускной клапана в этом случае будут открываться и закрываться уже 2000 раз в минуту или 33 раза в секунду, т. е. часто.

В таком режиме времени на всасывание поршнем свежей порции заряда остается мало. Только к моменту когда поршень достигнет НМТ ее скорость, а значит и расход через проходное сечение впускных клапанов достигнут максимума, но в этот момент впускной клапан закроется и основная порция свежего заряда не попадет в цилиндры, наткнувшись на преждевременно закрытый клапан — двигатель начнет «задыхаться». В результате мощность будет незначительна, а максимальные обороты невелики. Это заслуга существующих фаз газораспределения. Можно настроить по иному, например, для улучшения наполнения цилиндров рабочей смесью на высоких оборотах впускной клапан заставить открываться немного раньше до прихода поршня в ВМТ, а закрываться немного позже после прохода поршнем НМТ. Для улучшения очистки цилиндров от отработавших газов на высоких оборотах выпускной клапан заставить открываться немного раньше до прихода поршня в НМТ, а закрываться немного позже после прохождения им ВМТ. В этом случае пик крутящего момента будет достигаться на высоких оборотах и возрастет мощность.

В реальных условиях конструкторы силовых агрегатов вынуждены усреднять регулировку фаз газораспределения «на все случаи жизни», выбирая при этом определенный профиль кулачков распредвала. Такой подход не оптимален.

Чтобы мотор автомобиля работал в условиях максимально приближенных к идеальным на любых оборотах — создана система VTEC. Двигатели с VTEC имеют специальный газораспределительный механизм, распредвал которого имеет различные кулачки для низких и высоких оборотов коленчатого вала двигателя, чем достигается различный момент открытия/закрытия и высота подъема клапанов. Таким образом, обеспечивается стабильность работы на низких и средних оборотах и высокая мощность на высоких.

Двигатели семейства DOHC VTEC

Основой для конструирования DOHC VTEC стал применяемый 4-клапанный газораспределительный механизм. Для каждого ряда клапанов (впускных и выпускных) предусмотрено устройство отдельного распредвала. На каждые два клапана приходиться три кулачка на распределительном валу. Боковые два предназначены для работы двигателя на низких и средних оборотах, центральный — на высоких. Кулачки воздействуют на клапана через рокера, которых тоже три на два клапана. Все три рокера оборудованы гидравлически управляемыми поршеньками, которые при наличии управляющего воздействия сдвигаются и соединяют их в единое целое. Средний рокер оборудован специальной пружиной, которая обеспечивает постоянный контакт кулачка с рокером на низких и средних оборотах.

При работе двигателя на малых оборотах рокера не заблокированы и каждый из них совершает независимое движение по закону описываемому соответствующим кулачком. При этом средний кулачок хотя и вращается вместе с остальными, но в работе газораспределительного механизма участия не принимает.

Как только двигатель перейдет на режим высоких оборотов, электронный «мозг» отдаст команду на исполняющее устройство, в результате давление масла заставит поршеньки в рокерах начать перемещаться, что приведет к блокировке последних. Таким образом, все элементы этой группы станут подконтрольными одному центральному кулачку, который теперь самостоятельно станет управлять работой обоих клапанов.

Двигатели семейства SOHC VTEC

SOHC VTEC имеет один распредвал и используется только для впускных клапанов. Эффективность работы несколько ниже чем у DOHC VTEC, но она конструктивно проще и обеспечивает двигателю меньшие габариты и массу. Основная задача SOHC VTEC-E — максимально снизить расход топлива и улучшить экологические показатели. На малых оборотах двигатель работает на обедненной топливо-воздушной смеси, которая поступает в его цилиндры только через один впускной клапан. Попав туда рабочая смесь интенсивно завихряется, благодаря чему обеспечивается устойчивое ее сгорание. При увеличении оборотов срабатывает система VTEC и тогда оба клапана начинают совместную работу.

Газораспределительный механизм 3-stage SOHC VTEC. Она имеет не два режима работы, а три. В зоне низких оборотов система обеспечивает экономичный режим работы двигателя на обедненной топливо-воздушной смеси. В этом случае используется только один из впускных клапанов.

На средних оборотах в работу включается второй клапан, но фазы газораспределения и высота подъема клапанов не изменяются. Двигатель в этом случае реализует высокий крутящий момент. На режиме высоких оборотов оба клапана управляются одним центральным кулачком, отвечающим за снятие с двигателя максимальной мощности.

Двигатели семейства i-VTEC

Конструкция i-VTEC предполагает использование дополнительную систему VTC, непрерывно регулирующую момент начала открытия впускных клапанов. Фазы открытия впускных клапанов задаются в зависимости от нагрузки двигателя и регулируются посредством изменения угла установки впускного распределительного вала относительно выпускного.

Применение системы VTC позволяет эффективнее наполнять цилиндры двигателя топливо-воздушной смесью, что выражается в увеличении мощности двигателя на 20%, крутящего момента на 10%, снижении расхода топлива и уменьшении вредных выбросов на 10-20%.

AUTO.RIA – Основы газораспределения.

Главным приводом системы газораспределения современных ДВС служит распределительный вал, который может находиться в блоке или в головке блока цилиндров (это наиболее распространенная схема для современных моторов легковых авто). Распределительный вал связан с коленчатым валом двигателя путем шестерен, цепной передачи или ремня. Причем на 2 оборота коленчатого вала приходится 1 оборот распределительного вала. Эксцентриковые кулачки распредвала через коромысла, толкатели, рычаги или штанги связаны с клапанами каждого цилиндра (впускными и выпускными). Это обеспечивает нормальную работу ДВС.

Системы газораспределения SOHC и DOHC

Такие системы газораспределения имеются у моторов с верхним расположением распределительного вала (в головке блока цилиндров). Эти названия происходят от английского сокращения:

• SOHC — single overhead camshaft, что означает «одинарный верхний распредвал»;
• DOHC — double overhead camshaft, что означает «двойной верхний распредвал».

Газораспределение с одним распредвалом SOHC

Такой механизм отработан на многих зарубежных и отечественных автомобильных моторах. Он позволяет получать вполне приемлемые характеристики работы двигателя. Распределительный вал располагается над головкой блока цилиндров и накрыт специальной крышкой. К нему имеется очень легкий доступ. С помощью специальных каналов на все трущиеся части распредвала под давлением подается моторное масло. Если в лобовой части у распредвала имеется звездочка, то он соединен цепной передачей с коленчатым валом двигателя. Этот привод закрыт герметичной крышкой и имеет смазку от общей системы. Это надежный, долговечный и проверенный привод. Его недостатки – повышенная материалоемкость и шумность.

Одинарный верхний распредвал с Honda CRX Si 1987 года

---

Эксцентриковые кулачки распредвала передают возвратно-поступательное движение коромыслам, которые расположены на своих валах и давят на ось впускных или выпускных клапанов, обеспечивая их открытие. Есть образцы двигателей (встречаются реже) с одним распредвалом, коромыслами и двойными клапанами. У некоторых моторов роль коромысел выполняют специальные рычаги. Более современные моторы sohc имеют распредвал, который находится непосредственно над линией клапанов и приводит в движение клапаны через толкатели. Так устроено газораспределение на двигателе

ВАЗ 2108, где регулировка теплового зазора клапанов осуществляется подбором «пятаков» – специальных стальных дисков.

При всей своей надежности и простоте конструкции система газораспределения SOHC, имеющая, как правило, всего 2 клапана на цилиндр не обеспечивала достаточной продувки камеры сгорания. Она применяется в моторах ограниченной мощности. Современные требования к повышенью КПД двигателя, уменьшению количества вредных газов и сажи в продуктах сгорания топлива, привели к необходимости увеличения числа клапанов вдвое. Это вызвало появление другой системы газораспределения.

Газораспределение с двумя распредвалами DOHC

Большинство современных легковых автомобилей, выпускаемых в Европе и Японии, имеет систему газораспределения двигателей с двумя распределительными валами. Есть модели двигателей с двумя клапанами на цилиндр. Наиболее распространенные варианты имеют 4 клапана. Это позволяет получать практически идеальные динамические характеристики при движении автомобиля по трассам в режиме 4500-5000 оборотов в минуту. Уменьшается расход топлива и вредные выбросы в атмосферу.

Система DOHC c двумя распредвалами усложнила двигатель только на первый взгляд. На самом деле – это прогрессивное и передовое техническое решение увеличило ресурс работы всех узлов газораспределения. Появилась устойчивая и более экономичная работа мотора при более высоких нагрузках на двигатель. Система DOHC может немного уступать по приемистости на малых оборотах системе газораспределения SOHC, однако повсеместное внедрение изменяемых фаза газораспределения в DOHC, выводит такие двигатели в лидеры. 

VTEC система изменения фаз газораспределения

VTEC (англ. Variable valve Timing and lift Electronic Control)

Система изменения фаз газораспределения с электронным управлением. Используется в двигателях внутреннего сгорания фирмы Honda. Система позволяет управлять наполнением топливно-воздушной смесью камер сгорания. На низких оборотах двигателя система обеспечивает экономичный режим работы, на средних — максимальный крутящий момент, на максимальных оборотах — максимальную мощность.

В обычном четырёхтактном двигателе внутреннего сгорания впускные и выпускные клапаны управляются кулачками распредвала. Форма этих кулачков определяет момент, ход и продолжительность открытия клапана. Момент открытия (и закрытия) определяет момент открытия (или закрытия) клапана относительно процесса работы двигателя. Ход определяет высоту открытия клапана, а продолжительность открытия отвечает на вопрос «Как долго клапан был открыт». Из-за различного поведения газов (воздушно-горючей смеси) в цилиндре до и после зажигания на разных оборотах двигателя, требуются различные настройки работы клапанов. Так оптимальное соотношение момента, хода и продолжительности клапана на низких оборотах, выльются в недостаточный объём рабочей смеси на высоких оборотах, что сильно уменьшит выходную мощность. И наоборот, оптимальные настройки для высоких оборотов приведут к неустойчивой работе на холостом ходу. В идеале двигатель должен уметь изменять эти установки в широких пределах, подстраиваясь под ситуацию.

На практике спроектировать и создать такой двигатель достаточно трудоёмко и нерентабельно. Предпринимались попытки использования соленоидов вместо обычных подпружиненных кулачков, но такие схемы не дошли до массового производства по причине дороговизны и сложности в исполнении.

VTEC — это попытка компромисса между производительностью двигателя на высоких оборотах и его стабильностью на низких.

Кроме того, в Японии существуют налоги на объём двигателя, заставляя производителей выпускать высокопроизводительные двигатели с относительно маленьким рабочим объёмом. В спортивных машинах как Toyota Supra и Nissan 300ZX мощность достигается турбонаддувом, Mazda RX-7 и RX-8 используют высокооборотистый роторный двигатель. VTEC — это ещё один подход к созданию мощного, малообъёмного двигателя.

SOHC VTEC

С ростом популярности и рыночного успеха, Honda выпустила упрощенную версию VTEC — SOHC VTEC. Поскольку в SOHC двигателях используется один, общий распредвал для впускных и выпускных клапанов, VTEC работает только на впускных клапанах. Причина лежит в свечах зажигания, которые расположены между двумя выпускными клапанами, делая невозможным размещение нескольких профилей кулачков.

SOHC VTEC-E

Следующая версия SOHC VTEC, VTEC-E была разработана не для повышения производительности на высоких оборотах, а для повышения экономии топлива на низких. Для этого, на низких оборотах открывался только один впускной клапан, впуская обедненную смесь и тем самым экономя топливо. При высоких оборотах, давление масла подключало второй клапан и повышало мощность.

3-stage SOHC VTEC

Также, Honda представила на некоторых рынках 3-stage SOHC VTEC. Эта система является комбинацией SOHC VTEC и SOHC VTEC-E. На низких оборотах работает только один клапан, на средних оба клапана, а на высоких в действие вступают высокопроизводительные кулачки. Таким образом экономичность и мощность повышены по сравнению с предыдущими версиями.
i-VTEC

i-VTEC (i значит интеллектуальный (англ. intelligent)) представил непрерывно изменяемые фазы газораспределения на распредвале впускных клапанов в системе DOHC VTEC. Технология впервые применялась на хондовских четырёхцилиндровых двигателях К серии в 2001 году (в 2002 в США). Подъём и продолжительность открытия клапанов по-прежнему управлялся разными профилями кулачков, но впускной распредвал получил способность регулировать угол опережения от 25 до 50 градусов (в зависимости от двигателя). Фазы управляются компьютером, используя давление масла и изменяемой передачи распредвала. Регулирование фаз зависит от оборотов и нагрузки двигателя и могут варьироваться от отсутствия опережения на холостом ходу до максимального опережения под полным газом и низкими оборотами. Как следствие, увеличивается момент на низких и средних оборотах.

Для моторов К серии существуют две разновидности i-VTEC. Первая создана для мощных моторов, таких как в RSX Type-S, TSX, Odyssey Absolute, а вторая для экономичных моторов, таких как в CR-V, Odyssey или Accord. Оба мотора можно легко различить по выдаваемой мощности: производительные системы выдают около 206 л.с., а экономичные моторы не превышают 173 л.с.

Газораспределительный механизм двигателя: устройство ГРМ

Газораспределительный механизм двигателя

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуска отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизмподразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами.

Для двухтактных двигателей механизм газораспределения осуществляется при помощи впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей самая распространенная система верхнеклапанная, о ней и пойдет речь ниже.

Газораспределительный механизм

Устройство ГРМ

В верхней части блока цилиндров находится ГБЦ (головка блока цилиндров) с расположенными на ней распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами. Шкив привода распредвала вынесен за пределы головки блока цилиндров. Для исключения протекания моторного масла из-под клапанной крышки, на шейку распредвала устанавливается сальник. Сама клапанная крышка устанавливается на масло- бензо- стойкую прокладку. Ремень ГРМ или цепь одевается на шкив распредвала и приводится в действие шестерней коленчатого вала. Для натяжения ремня используются натяжные ролики, для цепи натяжные «башмаки». Обычно ремнем ГРМ приводится в действие помпа водяной системы охлаждения, промежуточный вал для системы зажигания и привод насоса высокого давления ТНВД (для дизельных вариантов).

Газораспределительный механизм

С противоположной стороны распределительного вала посредством прямой передачи или при помощи ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.

Газораспределительный механизм

Распредвал представляет собой ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки расположены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно в соответствии с рабочими тактами двигателя.

Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных.

Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей. Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели. Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется.

Принцип работы ГРМ

Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней.

Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки. Перед надеванием ремня газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки. Затем надевается ремень, «освобождаются» шкивы, после чего ремень натягивается натяжным(и) роликами.

Газораспределительный механизм

При открывании клапана коромыслом происходит следующее: распредвал кулачком «наезжает» на коромысло, которое нажимает на клапан, после прохождения кулачка, клапан под действием пружины закрывается. Клапаны в этом случае располагаются v-образно.

Если в двигателе применены толкатели, то распредвал находится непосредственно над толкателями, при вращении, нажимая своими кулачками на них. Преимущество такого ГРМ малые шумы, небольшая цена, ремонтопригодность.

Газораспределительный механизм двигателя

В цепном двигателе весь процесс газораспределения тот же, только при сборке механизма, цепь надевается на вал совместно со шкивом.

Механизм газораспределения | Конструкции судовых двигателей внутреннего сгорания

Впуск рабочей смеси или воздуха в цилиндр двигателя и выпуск из него отработавших газов производятся соответственно через впускной и выпускной клапаны с механическим управлением. Регулирование продолжительности открытия и закрытия клапанов производится с помощью распределительного вала механизма, называемого механизмом газораспределения. Он имеет место не только в четырехтактных, но и в двухтактных двигателях с прямоточно-клапанной продувкой.

Передача вращения распределительному валу от коленчатого производится через систему цилиндрических или конических зубчатых шестерен, а также при помощи цепной передачи. В быстроходных двигателях и в двигателях с большими габаритными размерами по высоте в целях уменьшения массы деталей привода клапанов распределительный вал располагают на уровне крышек цилиндров сбоку двигателя или непосредственно над клапанами. В этом случае вращение от коленчатого вала к распределительному передается посредством вертикального промежуточного вала 6 (рис. 48) и закрепленных соответственно на этих валах винтовых цилиндрических шестерен: разъемной 8 — на коленчатом, неразъёмных 1, 4 — на распределительном и 5 — на промежуточном. Открытие клапана производится при помощи рычага 2, имеющего ось качания 1 и ролик 3, который при вращении распределительного вала перекатывается по поверхности кулачковой шайбы, закрепленной на этом валу. При подъеме конца рычага 2 с роликом 3 вверх другой его конец опустится вниз и откроет клапан. Закрывается клапан под действием пружины, установленной на его штоке и находящейся в сжатом состоянии при открытии клапана.

Рис. 48. Механизм газораспределения быстроходного двигателя.

В двигателях малой и средней мощности передача вращения распределительному валу производится обычно при помощи цилиндрических шестерен (см. рис. 38): ведущей разъемной/7 на коленчатом валу 16, паразитной 15 и ведомой 18 — на распределительном. Распределительный вал 13 с насаженными на него кулачками 12 располагается примерно на уровне средней части картера 2 сбоку двигателя и находится в закрытом лотке. Лоток служит для вала масляной ванной, а поперечные перегородки лотка — основанием для подшипников. Вследствие более низкого расположения распределительного вала привод клапана осуществляется при помощи длинной штанги (толкателя) 7 и двуплечего рычага 5.

Впускные и выпускные клапаны механизма газораспределения работают в тяжелых условиях, поэтому материал для их изготовления должен отличаться жаростойкостью, антикоррозионностью, высокой прочностью и вязкостью, износоустойчивостью и т. д. Для тихоходных двигателей клапаны изготовляют из углеродистой стали Ст. 5 или тарелку клапана выполняют из высококачественной, а шток — из углеродистой стали. Для быстроходных двигателей клапаны выполняют из специальных сталей типа сильхром, а рабочие фаски клапанов с целью повышения их твердости покрывают сплавом стеллит. Впускные клапаны, как работающие в более легких условиях, чем выпускные, часто изготовляют из недорогих сталей. Пружины клапанов выполняют из сталей марок 65Г, 60С2, 60С2ХА и 50ХФА с высоким пределом текучести.

В судовых дизелях применяют впускные и выпускные клапаны двух типов: с вставным корпусом и без корпуса. В быстроходных двигателях и в тихоходных малой и средней мощности применяют клапаны без корпуса, которые вставляют непосредственно в крышку цилиндра. Рабочую фаску клапана в этом случае притирают непосредственно к стенке нижнего днища крышки цилиндра или к стенке вставного седла клапана. При этом увеличивается проходное сечение клапана и, следовательно, снижается сопротивление при впуске и выпуске.

В тихоходных двигателях большой мощности применяют конструкцию клапанов с корпусом. Такая конструкция позволяет притирать и осматривать клапаны без снятия крышки цилиндра. Корпус клапана отливают из чугуна. Внутри корпуса предусматриваются полости для циркуляции охлаждающей воды (охлаждение тарелки клапана). Недостатком конструкции клапана с корпусом является уменьшение его проходного сечения, что приводит к увеличению сопротивления при движении газов и воздуха.

Кроме клапанов ответственными деталями механизма газораспределения являются распределительный вал и кулачковые шайбы. Распределительный вал изготовляют из сталей тех же марок, что и коленчатый. В быстроходных двигателях его выполняют заодно с кулачковыми шайбами из цементируемой легированной стали. В тихоходных двигателях кулачковые шайбы изготовляют отдельно от распределительного вала и крепят на нем при помощи шпонок. В этом случае для кулачковых шайб применяют малоуглеродистую сталь с последующей цементацией, закалкой и шлифованием рабочей поверхности шайбы.

Расположение кулачковых шайб на распределительном валу (угол их заклинивания) и их профиль должны быть такими, чтобы обеспечивался определенный закон движения клапанов, согласованный с продолжительностью тактов цикла в каждом цилиндре двигателя и с порядком их работы. Углы заклинивания кулачковых шайб выбирают в зависимости от расположения (углов заклинивания) кривошипов коленчатого вала по отношению друг к другу. Последнее соответствует порядку работы цилиндров и является постоянным для данного двигателя.

Продолжительность тактов, определяемая отрезками времени между началом открытия и концом закрытия клапанов, выраженная в углах поворота коленчатого вала, называется фазами газораспределения. Графически фазы газораспределения изображаются в виде круговой диаграммы газораспределения, пример которой (для четырехтактного двигателя) приведен на рис. 49.

Рис. 49. Диаграмма газораспределения четырехтактного двигателя: I — сжатие; II — выпуск; III — расширение; IV— впуск; 1, 4 — открытие и закрытие впускных клапанов; 2, 3 — закрытие и открытие выпускных клапанов.

Кроме кулачковых шайб впускного и выпускного клапанов на распределительном валу закрепляются шайбы топливного насоса, пускового клапана или распределителя пускового воздуха, а также различные шестерни. Кулачковые шайбы топливных насосов имеют обычно симметричный профиль, поэтому их используют при работе двигателя как на переднем, так и на заднем ходу.

Конструкция механизма газораспределения в двухтактных двигателях определяется системой продувки. В зависимости от характера движения потоков воздуха в цилиндре различают две основные группы систем продувки: контурные и прямоточные.

В прямоточных системах поток продувочного воздуха движется не по контуру цилиндра, а в одном направлении, поэтому продувочный воздух не перемешивается с отработавшими газами. Это обеспечивает хорошее качество процессов очистки и наполнения цилиндров и, следовательно, приводит к i повышению мощности двигателя.

Следует отметить, что большинство судовых двухтактных двигателей отечественного и зарубежного производства имеет прямоточную клапанно-щелевую систему продувки, которая позволяет осуществлять наддув цилиндров.

HONDA VTEC: электронная система изменения фаз газораспределения и высоты подъема клапанов

Именно так характеризуют свое детище инженеры компании HONDA, когда говорят о системе VTEC. Аббревиатура VTEC расшифровывается как Variable Valve Timing and Lift Electronic Control, что означает «электронная система изменения фаз газораспределения и высоты подъема клапанов». Как видно из названия, в ее компетенцию непосредственно входит задача регулирования режима работы газораспределительного механизма.

Впервые эту систему компания HONDA стала устанавливать на двигателях болидов «Формулы-1», называемых еще лабораториями на колесах. Дебют серийного автомобиля, оснащаемого двигателем с газораспределительным механизмом VTEC, состоялся в 1989 году. Это была HONDA Integra. Автомобиль имел удивительный двигатель, с которого снимали необыкновенно большую для серийных экземпляров в безнаддувном исполнении литровую мощность в 100 л.с./литр, при этом он характеризовался хорошей тягой на низких оборотах, имел высокие показатели топливной экономичности и низкие показатели токсичности выхлопных газов. По сути дела, инженеры сумели объединить в одном двигателе два диаметрально противоположных подхода в конструировании моторов. От низкооборотного высокомоментного двигателя, использующегося на автомобилях с большой грузоподъемностью, он получил хороший крутящий момент на низах, а от высокооборотного спортивного, развивающего мощность тем большую, чем больше скорость вращения коленчатого вала — высокую мощность. Удачный симбиоз! Это был первый в мире двигатель позволяющий изменять в процессе движения параметры работы газораспределительного механизма, такие как момент открытия/закрытия и высоту подъема клапанов, обеспечивая тем самым автомобилю оптимальные характеристики для ежедневного использования и спортивного режима движения. С разработкой газораспределительного механизма VTEC компания HONDA установила качественно новый стандарт в производстве двигателей внутреннего сгорания.

Каковы же основные принципы работы системы VTEC? Разберем этот вопрос более подробно. Если провести сравнительный анализ внешних скоростных характеристик различных двигателей, то нетрудно заметить, что у одних максимум крутящего момента достигается на низких оборотах (в диапазоне 1800-3000 об/мин), у других — на более высоких (в диапазоне 3000-4500 об/мин). Объясняется данный факт тем, что эффективное наполнение цилиндров топливо-воздушной смесью, а значит и получение высокого крутящего момента, возможно только при определенных оборотах и зависит от конструкции впускного тракта и настройки газораспределительного механизма. Иными словами, темперамент двигателя практически полностью определяется существующими фазами газораспределения, которые задаются профилем кулачков распредвала. Поясним вышесказанное на примере. 

Представим себе двигатель, который работал бы на оборотах 20 об/мин, соответственно впускные и выпускные клапана задействовались бы 10 раз в минуту, т. е. довольно редко. Для снятия с такого двигателя максимального момента на данных оборотах, впускной клапан должен открываться в самом начале такта всасывания, когда поршень начинает двигаться от ВМТ (верхняя мертвая точка), и закрываться в момент прихода поршня в НМТ (нижняя мертвая точка). Аналогичным образом должен работать и выпускной клапан, т. е. никаких задержек или опережений в работе клапанного механизма не допустимо, иначе крутящий момент упадет. В этом случае наполнение цилиндров свежим зарядом будет наиболее эффективным. Если теперь увеличить частоту вращения коленчатого вала нашего двигателя до 4000 об/мин, впускной и выпускной клапана в этом случае будут открываться и закрываться уже 2000 раз в минуту или 33 раза в секунду, т. е. довольно часто. В таком режиме работы времени на всасывание поршнем свежей порции заряда остается очень мало. К тому же в силу инерции топливо-воздушной смеси только к моменту когда поршень достигнет НМТ ее скорость, а значит и расход через проходное сечение впускных клапанов достигнут максимума, но в этот момент впускной клапан закроется и, таким образом, основная порция свежего заряда не попадет в цилиндры, наткнувшись на преждевременно закрытый клапан — двигатель начнет «задыхаться». В результате мощность, снимаемая с такого мотора, будет весьма незначительна, а максимальные обороты невелики. Это полностью заслуга существующих фаз газораспределения. Можно было бы настроить их совсем по иному, например, для улучшения наполнения цилиндров рабочей смесью на высоких оборотах впускной клапан заставить открываться немного раньше до прихода поршня в ВМТ, а закрываться немного позже после прохода поршнем НМТ. Для улучшения очистки цилиндров от отработавших газов на высоких оборотах выпускной клапан заставить открываться немного раньше до прихода поршня в НМТ, а закрываться немного позже после прохождения им ВМТ. В этом случае пик крутящего момента будет достигаться на более высоких оборотах, а значит и возрастет мощность нашего двигателя. В реальных же условиях производства конструкторы силовых агрегатов вынуждены усреднять регулировку фаз газораспределения как говорят «на все случаи жизни», выбирая при этом определенный профиль кулачков распредвала. 

Такой подход не является оптимальным. Чтобы мотор работал в условиях максимально приближенных к идеальным на любых оборотах и создана система VTEC. Двигатели HONDA с системой VTEC имеют специальный газораспределительный механизм, распредвал которого имеет различные кулачки для низких и высоких оборотов коленчатого вала двигателя, чем достигается различный момент открытия/закрытия и высота подъема клапанов. Таким образом, обеспечивается стабильность работы на низких и средних оборотах и высокая мощность на высоких. При необходимости система VTEC превращает обыкновенный двигатель пассажирского автомобиля в мощный силовой агрегат, дающий почувствовать себя за штурвалом настоящего спортивного болида.

На сегодняшний день существует несколько разновидностей системы VTEC. Самая первая появившаяся на HONDA Integra называлась DOHC VTEC, затем были созданы SOHC VTEC, SOHC VTEC-E, 3-stage SOHC VTEC, Hyper VTEC. Самая последняя разработка компании в области создания систем управления работой газораспределительного механизма называется i-VTEC, или интеллектуальная система VTEC. Ниже более подробно остановимся на описании конструкции и работы системы DOHC VTEC так как она была первой и позволила получить невиданную для безнаддувных двигателей серийных автомобилей удельную мощность. Кстати, и по сей день по этому показателю двигателям HONDA нет равных во всем мире. Лучшее тому подтверждение 2-литровый двигатель DOHC VTEC спортивного кабриолета S2000, выдающий 125 л.с. с литра рабочего объема, что по праву является абсолютным мировым рекордом.

Основой для конструирования DOHC VTEC и всех последующих систем электронного изменения момента и степени открытия клапанов стал широко применяемый и хорошо зарекомендовавший себя 4-клапанный газораспределительный механизм. Но в отличие от остальных (за исключением Hyper VTEC), в системе DOHC VTEC для каждого ряда клапанов (впускных и выпускных) предусмотрено устройство отдельного распредвала. На каждые два клапана приходиться три кулачка на распределительном валу. Боковые два предназначены для работы двигателя на низких и средних оборотах, центральный — на высоких. Кулачки воздействуют на клапана не непосредственно, а через так называемые рокера, которых тоже три на два клапана. Все три рокера оборудованы гидравлически управляемыми поршеньками, которые при наличии управляющего воздействия сдвигаются и соединяют их в единое целое. Средний рокер оборудован специальной пружиной, которая обеспечивает постоянный контакт кулачка с рокером на низких и средних оборотах. При работе двигателя на малых оборотах рокера не заблокированы и каждый из них совершает независимое движение по закону описываемому соответствующим кулачком. При этом средний кулачок хотя и вращается вместе с остальными, но в работе газораспределительного механизма участия не принимает. Как только двигатель перейдет на режим высоких оборотов, электронный «мозг» системы отдаст команду на исполняющее устройство, в результате давление масла заставит поршеньки в рокерах начать перемещаться, что приведет к блокировке последних. Таким образом, все элементы этой группы станут подконтрольными одному центральному кулачку, который теперь самостоятельно станет управлять работой обоих клапанов.

Система SOHC VTEC, в отличие от рассмотренной выше, имеет один распредвал и используется только для впускных клапанов. Эффективность работы такой конструкции несколько ниже чем у DOHC VTEC, однако она конструктивно более проще и обеспечивает двигателю меньшие габариты и массу.

Основная задача, ставившаяся при создании системы SOHC VTEC-E, была максимально снизить расход топлива и улучшить экологические показатели работы двигателя. Чего, собственно говоря, и достигли. Достигли за счет того, что на малых оборотах двигатель работает на обедненной топливо-воздушной смеси, которая поступает в его цилиндры только через один впускной клапан. Попав туда рабочая смесь интенсивно завихряется, благодаря чему обеспечивается устойчивое ее сгорание. При увеличении оборотов срабатывает система VTEC и, только тогда, оба клапана начинают совместную работу. Удельная мощность двигателей с этой системой зачастую меньше аналогичных по объему без системы VTEC.

Газораспределительный механизм 3-stage SOHC VTEC представляет собой объединение системы SOHC VTEC и SOHC VTEC-E. В отличие от всех вышеописанных систем эта имеет не два режима работы, а три. В зоне низких оборотов система обеспечивает экономичный режим работы двигателя на обедненной топливо-воздушной смеси. В этом случае используется только один из впускных клапанов. На средних оборотах в работу включается второй клапан, но фазы газораспределения и высота подъема клапанов не изменяются. Двигатель в этом случае реализует высокий крутящий момент. На режиме высоких оборотов оба клапана управляются одним центральным кулачком, отвечающим за снятие с двигателя максимальной мощности.

Система контроля работы газораспределительного механизма Hyper VTEC была разработана специально для установки на 4-тактные мотоциклетные двигатели. Основной ее особенностью является наличие гидравлического привода механизма включения в работу клапанов, что позволяет избавиться от необходимости установки дополнительного ряда коромысел (рокеров) и обеспечить непосредственное взаимодействие кулачков распредвала с толкателями клапанов. На малых и средних оборотах работают по одному из двух впускных и выпускных клапанов, приходящихся на цилиндр. По мере увеличения числа оборотов в работу подключаются еще два клапана, тем самым удовлетворяя возрастающую потребность двигателя в эффективном наполнении его цилиндров горючей смесью на высоких оборотах.

Конструкция нового газораспределительного механизма i-VTEC предполагает использование помимо основной системы VTEC дополнительную систему VTC (Variable Timing Control), непрерывно регулирующую момент начала открытия впускных клапанов. Фазы открытия впускных клапанов задаются в зависимости от нагрузки двигателя и регулируются посредством изменения угла установки впускного распределительного вала относительно выпускного. Применение системы VTC на ряду с VTEC позволяет эффективнее наполнять цилиндры двигателя топливо-воздушной смесью, а также улучшить полноту ее сгорания, что выражается в увеличении мощности двигателя на 20 %, крутящего момента на 10 %, снижении расхода топлива и уменьшении вредных выбросов на 10-20 %.

Что такое фазы газораспределения двигателя?

Газораспределительный механизм

Основа нормального функционирования двигателя – это слаженная работа всех его механизмов и систем. Одним из таких важных составляющих силового агрегата является газораспределительный механизм, который отвечает за подачу воздуха во все цилиндры машины и вывод выхлопных газов.

Назначение и принцип действия ГРМ

Газораспределительный механизм в двигателе внутреннего сгорания предназначается для своевременной подачи воздушно-топливной смеси или воздуха в цилиндры и выпуска оттуда отработанных газов. Работа механизма осуществляется за счет своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

Рабочий процесс ГРМ основывается на синхронном движении распределительного и коленчатого вала, что обуславливает открытие и закрытие клапанов в нужный момент моторного цикла. Во время вращательного движения распредвала, кулачки надавливают на рычаги, а те на стержни клапанов, открывая их. Следующий поворот распредвала поворачивает кулачек, который занимает исходную позицию и закрывает клапан.

Классификация газораспределительных механизмов

Двигатели на современных автомобилях оснащаются разными газораспределительными механизмами, которые имеют следующую классификацию:

1. В зависимости от расположения распределительного вала – нижнее или верхнее.
2. В зависимости от числа распределительных валов – один или SONC (Single OverHead Camshaft), либо два вала – DOHC (Double OverHead Camshaft).
3. В зависимости от количества клапанов – от 2 до 5.
4. От разновидности привода вала – шестеренчатый, цепной или с зубчатым ремнем.

Двигатели с верхним расположением вала считаются наиболее эффективными, и получили самое широкое распространение. В них клапана приводятся в движение распредвалом через рычаги толкателей. Это упрощает всю конструкцию, снижает массу двигателя и уменьшает силу инерции. В такой компоновке вал монтируется в головке, рядом с клапанами. Движение с коленчатого вала передается при помощи роликовой цепи или зубчатого ремня.

При нижнем положении вала ГРМ, он монтируется рядом с коленчатым валом в блоке цилиндров. Передача усилия на клапана происходит при помощи толкателей через коромысла. Распредвал входит в зацепление с коленвалом при помощи шестерни. Такая конструкция двигателя считается усложненной, к тому же инерция двигающихся частей механизма возрастет.

Количество распределительных валов механизма и клапанов на каждый цилиндр зависит от варианта двигателя. Чем больше в нем клапанов предусмотрено, тем лучше цилиндры заполняются воздухом или горючей смесью, и очищаются от газов. Благодаря этому, двигатель в состоянии развить больший крутящий момент и мощность. Нечетное количество клапанов означает большее число впускных в сравнении с выпускными.

Устройство ГРМ

Газораспределительный механизм имеет следующие основные элементы:

1. Распределительный вал. Открывает клапаны в определенной последовательности в зависимости от порядка работы цилиндров. Его изготавливают из чугуна или стали, и подвергают закалке токами высокой частоты трущиеся поверхности. Он может быть смонтирован в головке блока цилиндров или в картере. В многоклапанных двигателях расположено два распределительных вала, один из которых управляет впускными клапанами, а другой выпускными. Вращение вала происходит на цилиндрических опорных шейках. Прямое или непрямое воздействие на клапана осуществляется кулачками, расположенными на валу. Каждый кулачек соответствует одному клапану.

2. Привод клапанов. Клапаны приводятся в движение различными способами: при расположении распредвала в картере, усилие от кулачков передается на толкатели, штанги и коромысла.

Коромысло (рокер или роликовый рычаг) выполнено из стали, его устанавливают на полую ось, зафиксированную в стойках головки цилиндров. Одна его сторона упирается в кулачек вала, а другая давит на торец стержня клапана. При работе двигателя клапаны нагреваются и удлиняются, что грозит им неполной посадкой в седло. Поэтому между клапаном и коромыслом обязательно соблюдают тепловой зазор.

Также кулачек может воздействовать на клапан через рычаг или непосредственно на его толкатель. Толкатели могут быть выполнены в механическом (жестком), роликовом варианте или в виде гидрокомпенсатора. Первый вид из-за шумности почти не используется, а последний отличается мягкостью и отсутствием необходимости осуществления регулировок. Роликовые толкатели используют в форсированных и спортивных двигателях.

3. Механизм привода распределительного вала. Осуществляется цепной, ременной или шестеренной передачей. Цепная отличается надежностью, до сложна в устройстве и дорога, ременная дешевле, но менее надежна, и в случае порыва ремня может повлечь за собой повреждение двигателя за счет удара клапанов о поршни.

4. Клапаны. Предназначены для открытия и закрытия впускного и выпускного канала. Состоят из стержня и головки, на которой имеется узкая, скошенная под углом фаска, плотно прилегающая к фаске седла, для чего их взаимно притирают. Головки впускных клапанов делают большими, чем выпускных. Но выпускные сильнее нагреваются, поэтому изготавливаются из жаропрочной стали и внутри наполнены натрием для лучшего охлаждения.

Цилиндрический стержень клапана сверху выточен для крепления пружины, не дающей ему оторваться от коромысла, которая упирается в шайбу на головке, и фиксируется упорной тарелкой. Стержень помещается в направляющую втулку, запрессованную в головку цилиндров, чтобы масло не попадало в камеру сгорания, на него надевают маслоотражающий колпачок.

Фазы газораспределения

Фазами газораспределения принято считать начало открытия и момент закрытия клапана, выраженный в градусах угла поворота коленвала относительно мертвых точек. Лучшая очистка цилиндра от выхлопных газов достигается при открытии выпускного клапана до наступления нижней мертвой точки (НМТ), и закрытии после ВМТ. Наполнение цилиндров воздухом или горючей смесью происходит при открытии впускного клапана до прохождения им ВМТ, и закрытии после НМТ. Период одновременного открытия обоих клапанов называется их перекрытием.

Фазы подбираются на заводе-изготовителе двигателя экспериментальным путем, и зависят от его конструкции и быстроходности. При этом колебание газов используется таким образом, что перед закрытием впускного клапана перед ним находится волна давления, а перед закрытием выпускного – волна разрежения. Такой подбор фаз обеспечивает одновременное улучшение заполнения цилиндров воздухом или смесью, а также их очистку от выхлопных газов.

Установка механизма газораспределения осуществляется при помощи меток на шестернях. Отклонение от нормы на пару зубов или звездочек может привести к удару клапана о поршень и поломке двигателя. Постоянство фаз сохраняется при наличии теплового зазора в клапанном механизме, нарушения которого вызывают уменьшение или увеличение продолжительности открытия.

Для каждого двигателя завод-изготовитель указывает фазы газораспределения в виде диаграммы, где показаны моменты открытия, закрытия, и перекрытия клапанов.

Возможные неисправности ГРМ

Судить о неисправности газораспределительной системы можно по следующим внешним признакам:

1. Уменьшение компрессии, хлопки в трубопроводах. Происходит по причине неплотного прилегания клапанов к седлам из-за образовавшегося нагара, раковин на рабочей поверхности, при деформации головок клапанов, прогорании клапана, поломке пружин, заедании стержня во втулке или отсутствием зазора между клапаном и коромыслом.
2. Падение мощности и резкие металлические стуки происходят из-за неполного открытия клапанов. Причиной неполадки выступает большой тепловой зазор или отказ гидрокомпенсатора.
3. Износ шестерни распредвала, втулок и осей коромысел, направляющих втулок клапанов, заметное осевое смещение распределительного вала.
4. Выход из строя цепи, зубчатого ремня, а также успокоителя для цепи, и натяжителя для зубчатого ремня.

Фазы газораспределения двигателя. Что это такое?

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

Что такое фазы газораспределения?

Фаза газораспределения — это период от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным либо конечным моментам соответствующих тактов.
Задача механизма газораспределения — обеспечить очистки цилиндра и наивысшую эффективность наполнения на протяжении работы двигателя. От того, как грамотно подобраны фазы газораспределения,зависит экономичность мотора, мощность и развиваемый момент.

Влияние фаз газораспределения на работу двигателя

В большинстве двигателей фазы изменяться не смогут и работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Вследствие этого эффективность и скорость наполнения цилиндров при разных режимах работы двигателя неодинаковы.
Для работы на холостом ходу уместны узкие фазы газораспределения с ранним закрытием и поздним открытием клапанов без перекрытия фаз (время, в то время, когда впускной и выпускной клапаны открыты в один момент). Из-за чего? По причине того, что так удаётся исключить заброс выхлопных газов во выброс и впускной коллектор части горючей смеси в выхлопную трубу.
При работе на большой мощности обстановка изменяется. С увеличением оборотов время открытия клапанов уменьшается, но для обеспечения высоких крутящего мощности и момента через цилиндры нужно прогнать больший количество газов, нежели на холостом ходу. Как решить эту задачу?

Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать длительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими.
При разработке двигателей конструкторам приходится увязывать последовательность взаимоисключающих требований и идти на компромиссы. Посудите сами. С одними и теми же фазами двигатель обязан владеть хорошей тягой на низких и средних оборотах, приемлемой мощностью — на высоких.

И плюс ко всему устойчиво трудиться на холостом ходу, быть максимально экономичным и экологичным.

Изменяемые фазы газораспределения

В случае если научить газораспределительный механизм подстраиваться под разные режимы работы двигателя?
Один из способов это использование фазовращателя — особой муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол довольно его начального положения. С увеличением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов и как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.
Инженеры не остановились на этом и создали последовательность совокупностей, талантливых не только двигать фазы, но и расширять либо сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими методами. К примеру, в тойотовской совокупности VVTL-i по окончании достижении определённых оборотов (6000 об/мин) вместо простого кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с поменянным профилем. Профиль этого кулачка задаёт другой закон перемещения клапана, более широкие фазы и, кстати, снабжает больший движение.

При раскрутке коленчатого вала до больших оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя как будто бы раскрывается второе дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и замечательный подхват при ускорении.
А вдруг попытаться изменять высоту подъёма? Таковой подход разрешает избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм. Ответ инженеров — механическая совокупность управления подъёмом впускных клапанов.

В таких совокупностях продолжительность фазы и высота подъёма впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. Экономия от применения совокупности бездроссельного управления образовывает от 8% до 15%, прирост мощности в пределах 5—15 %.
Не обращая внимания на то, что размеры и количество клапанов приблизились к максимальным, очищения и эффективность наполнения цилиндров возможно сделать выше — за счёт скорости открытия клапанов. Действительно, механический привод заменяется электромагнитным.
В чём плюс электромагнитного привода? Подъёма клапана возможно довести до идеала, а длительность открытия клапанов позволяется поменять в весьма широких пределах. Электроника в соответствии с программе иногда ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе.

Делается это в целях экономии, к примеру, на холостом ходу либо при торможении двигателем. Кроме того на протяжении работы электромагнитный ГРМ способен перевоплотить простой четырёхтактный мотор в шеститактный.
Предстоящее повышение эффективности работы мотора за счёт ГРМ — нереально. Выжать больше момента и мощности с того же количества при меньшем расходе возможно будет с применением иных средств. К примеру, комбинированного наддува либо конструкций, изменяющих степень сжатия.

Механизм газораспределения VVT-i TOYOTA LEXUS .avi

Подобранные для Вас, статьи:

VTEC расшифровывается как — электронная совокупность высоты фаз подъёма и изменения газораспределения клапанов. Поведаем о совокупности VTEC, разглядим разновидности и принцип работы. Ключевые принципы…

Инновационным прорывом в сфере автомобилестроения стала разработка новой линии двигателей, отличительной чертой которых есть высокая мощность при малом потреблении горючего. Достигнуть этого…

На машинах устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых горючее сгорает в цилиндра. В базу положено свойство газов расширяться при нагревании. Разглядим принцип…

Турбонаддув — действенная совокупность увеличения мощности двигателя. Кроме этого он снабжает снижение токсичности и экономию топлива отработавших газов. Разглядим двигатели с турбонаддувом,…

Все больше появляется машин, у которых характерное постукивание из-под капота выдает тип установленного мотора. Разберем устройство, особенности и принцип работы дизельных двигателей….

Фазы газораспределения двигателя

Качественное соблюдение газораспределительных фаз является залогом правильного функционирования двигателя автомашины. Стандартный бензиновый движок в этом смысле подразумевает наличие своевременности открывания и закрывания клапанов впуска и выпуска, которые двигаются благодаря кулачкам распредвала. Сегодня мы расскажем о том, что представляет собой газораспределение, а также выясним влияние его фаз на мотор автомобиля.

Что такое система фаз газораспределения двигателя автомобиля?

Фазами газораспределения называют изменение угла коленвала силового агрегата транспортного средства, которое совершается за время между одним циклом открытия и закрытия клапанов ГБЦ. Данная величина измеряется в градусах и отмечается отношением между начальным и конечным рабочим тактом.

Основная функция газораспределительного механизма заключается в обеспечении наивысшей эффективности заполнения и опустошения камеры цилиндра при работе мотора. Это оказывает прямое влияние на качество работы ДВС, её бесперебойность, выходные динамические характеристики, величину крутящего момента и, разумеется, экономичность.

Механизм фаз газораспределения двигателя

Примерно половина современных силовых агрегатов не имеет возможности изменения газораспределительных фаз. Это проявляется в том, что наполняемость камер цилиндров происходит неравномерно в зависимости от режима работы мотора, величины оборотов и силовой нагрузки. Такие двигатели, увы, не могут похвастаться высокопродуктивной работой.

Для функционирования с высоким уровнем эффективности величина газораспределительных фаз не может находиться на одинаковом уровне. Например, в режиме холостых оборотов требуется наличие узких фаз, характеризующихся ранними периодами открытия и закрытия и исключающие возникновение перекрывания — ситуаций, при которых впускные и выпускные клапаны имеют одновременное открытое положение.

Работа движка на высоких оборотах значительно изменяет описанную ситуацию. Во время такого режима открытие клапанов происходит значительно быстрее. Оно укладывается в минимальный временной промежуток, однако для того, чтобы обеспечить наличие высокого крутящего момента и достаточной выходной мощности, через камеры сгорания требуется провести гораздо больший объем топливно-воздушной смеси, нежели при работе на холостых оборотах. Чтобы это было возможным, двигатель настраивается таким образом, чтобы клапаны совершали более раннее и продолжительное открытие, как бы расширяя газораспределительную фазу. Для улучшенного газообмена цилиндров должна чётко выдерживаться прямая связь — чем выше нагрузка на силовой агрегат, тем ширина фаз должна быть больше.

Инженерам требуется осуществить такую настройку мотора, при которой его тяговые характеристики будут одинаково качественными при любом количестве оборотов, холостые обороты сохранят стабильность, а экономичность будет выдерживаться на приемлемом уровне. Все это должно осуществляться с фиксированной цикличностью фаз.

Автоматически изменяемые фазы ДВС

Определенным решением, позволяющим значительно улучшить продуктивность работы мотора, стала установка систем автоматического регулирования фаз газораспределения. В качестве такого средства инженерами была применена специальная муфта, на основании показаний автомобильной электроники проворачивающая распредвал на определенное количество градусов относительно изначального положения. С ростом количества оборотов, муфта начинает вращает распределительный вал вперед, что приводит к более раннему открытию системы впускных клапанов, улучшая качество заполнения цилиндров.

За время своего существования такие вариативные функции были дополнены возможностью расширения и сужения фаз. Так система «VVTL-I», применяемая в автомобилях «Тойота», способна подключать к работе дополнительный кулачок, имеющий изменения в профиле. Это происходит автоматически, когда количество оборотов движка достигает отметки в 6000. Измененный кулачок задает иной алгоритм функционирования клапана, увеличивая фазы и обеспечивая его увеличенный ход. Этот процесс напоминает появление «второго дыхания» у агрегата, позволяющего осуществить значительный динамический рост и улучшить «подхват».

Некоторые компании дорабатывали систему газораспределения методом изменения высоты подъема клапанов. Это позволило отказаться от дроссельной заслонки, а регулирование рабочим процессом полностью отдать механизму газораспределения. Для этого было применено механическое управление клапанами впуска, зависящее от силы нажатия на акселератор. Бездроссельная схема позволила повысить экономичность агрегатов до 15% с одновременным мощностным приростом, варьирующимся от 5 до 15%.

Конструкторы не остановились и на этом. Они улучшили эту систему, заменив в ней механический привод электромагнитным. Доработка расширила пределы изменения продолжительности открытия клапанов, сделав алгоритм функционирования идеальным. Наличие электроники позволило задействовать такие программы работы, при которых на определенных этапах движения некоторые клапаны стало возможным не открывать и даже отключать некоторые цилиндры. Электромагнитный механизм оказался способен превращать стандартный четырехтактный двигатель в шеститактный.

Что в итоге?

Возьмем на себя смелость предположить, что дальнейшее улучшение продуктивности ДВС за счет механизма газораспределения, уже невозможно. Система, выстроенная на основе электромагнитного блока, сделала его работу идеальной. Однако мы не говорим, что эффективность мотора нельзя повысить за счет других средств. Это вполне возможно сделать применением комбинированных решений.

Фазы газораспределения их влияние на работу двигателя

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

ЧТО ТАКОЕ ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ?

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

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

ВЛИЯНИЕ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НА РАБОТУ ДВИГАТЕЛЯ

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

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

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

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

ИЗМЕНЯЕМЫЕ ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя?

Один из способов это применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов и как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.
Инженеры не остановились на этом и разработали ряд систем, способных не только двигать фазы, но и расширять или сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими способами.
Например, в тойотовской системе VVTL-i после достижении определённых оборотов (6000 об/мин) вместо обычного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт иной закон движения клапана, более широкие фазы и, кстати, обеспечивает больший ход. При раскрутке коленчатого вала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя словно открывается второе дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и мощный подхват при ускорении.

А если попробовать изменять высоту подъёма? Такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. Экономия от применения системы бездроссельного управления составляет от 8% до 15%, прирост мощности в пределах 5—15 %.
Несмотря на то, что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать выше — за счёт скорости открытия клапанов. Правда, механический привод заменяется электромагнитным.

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

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

Как известно работа двигателя внутреннего сгорания состоит из рабочих циклов. Рабочий цикл – это четыре такта (четыре перемещения вверх – вниз, от ВМТ к НМТ поршня в цилиндре). Существуют такты: впуск горючей смеси, сжатие, рабочий ход, выпуск отработавших газов. Каждый такт происходит за пол оборота коленчатого вала двигателя (180º), а весь рабочий цикл – это два оборота коленчатого вала.

Фазы газораспределения по тактам работы двигателя

Впуск

Поршень движется вниз, засасывая горючую смесь, от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), коленчатый вал при этом поворачивается на 180º. Выпускной клапан закрывается. Впускной открывается с некоторым опережением (12º), еще до прихода поршня в ВМТ, для улучшения наполнения цилиндра горючей смесью. И будет открыт на протяжении всего такта впуска, пока поршень идет вниз.

Сжатие

Поршень движется вверх, сжимая горючую смесь, от НМТ к ВМТ, коленчатый вал поворачивается еще на 180º. Выпускной клапан по прежнему закрыт. Впускной будет открыт еще на протяжении 40º вращения коленчатого вала, несмотря на движение поршня вверх. За счет инерции, через него в цилиндр еще поступит определенная порция горючей смеси. После чего впускной клапан закроется.

Рабочий ход

Поршень движется вниз от ВМТ к НМТ за счет энергии воспламенившейся в конце такта сжатия топливной смеси. При этом впускной клапан закрыт. Выпускной клапан начинает открываться еще до прихода поршня вниз, в НМТ и окончания рабочего хода (42º из 180º поворота коленчатого вала). Таким образом достигается лучшее удаление отработавших газов за счет имеющегося в цилиндре во время рабочего хода большого давления. Давление снижается, снижается и температура в цилиндре, двигатель не перегревается.

Выпуск

Поршень движется вверх от НМТ к ВМТ, выталкивая из цилиндра отработавшие газы, коленчатый вал поворачивается еще на 180º. Впускной клапан закрыт. Выпускной клапан открыт, при чем это открытие продолжается и после достижения поршнем ВМТ, еще 10º поворота коленчатого вала.

Синхронизация перемещения поршня (вращения коленчатого вала) и открытия-закрытия клапанов (вращение распределительного вала) происходит за счет выставления их положения относительно друг друга по установочным меткам. При их совмещении наступает окончание такта сжатия в четвертом цилиндре двигателя (поршень вверху) Установочные метки помимо определения фаз газораспределения используются при выставлении момента опережения зажигания (2105, 2107 и 2108, 2109, 21099).

Установочные метки в приводе ГРМ двигателя 21083

Установочные метки в приводе ГРМ двигателя 2103

Имеющиеся на распределительном валу расположенные в определенном порядке кулачки при его вращении нажимают на имеющиеся в приводе клапанов рычаги или опорные стаканы (в зависимости от устройства двигателя) заставляя клапана открываться или закрываться.

В случае смещения этих меток (после ремонта, перескочил ремень, вытянулась цепь ГРМ) правильное взаиморасположение валов относительно друг друга изменяется, и двигатель перестает нормально работать. Смещение фаз газораспределения служит причиной таких неисправностей как невозможность запуска или затрудненный пуск двигателя, неустойчивые обороты холостого хода двигателя, падение мощности и приемистости двигателя, «стрельба» в глушитель или карбюратор и т.п.

Примечания и дополнения

— Существует такой момент в работе двигателя автомобиля, когда при достижении поршнем ВМТ открыты и впускной и выпускной клапан. Это так называемое перекрытие клапанов. Длится оно не долго и существенного влияния на работу двигателя не оказывает. При перекрытии отработавшие газы не проникают во впускной коллектор, наоборот их поток вызывает подсасывание дополнительного объема топливной смеси в цилиндр, улучшая его наполнение.

— Впуск топливной смеси растягивается по времени на несколько тактов и длится 232º поворота коленчатого вала. Выпуск также захватывает несколько тактов и длится 232º.

Еще статьи по автомобильным двигателям

Правильный выбор фаз газораспределения оказывает значи­тельное влияние на целый ряд показателей работы двигателей: качество очистки и наполнения цилиндра, работу, затрачиваемую на газообмен, температурный уровень горячих деталей, условия работы выпускной тур­бины и компрессора, эффективность использования выпускных газов и др.

Как известно, для получения оптимальных условий газообмена целе­сообразно осуществлять начало открытия и конец закрытия газораспре­делительных органов с некоторым предварением открытия и запаздыва­нием закрытия, являющимися оптимальными для данного типа двигателя и условий его работы.

Предварение открытия выпускного органа (клапана или окна) до н. м. т. способствует эффективной очистке цилиндра от продуктов сгорания, достижению наибольших проходных сечений при положении поршня у н. м. т., снижению динамических нагрузок на кла­пан в начальной стадии его открытия, уменьшению затраты энергии на выталкивание продуктов сгорания и др.

Запаздыванием закрытия выпускного органа (за в.м.т.) обеспечи­вается: дополнительное удаление части остаточных газов за в.м.т. за счет эжектирующего действия потока выпускных газов; достаточное время — сечение для удаления газов в конце процесса выталкивания про­дуктов, сгорания; настройка характера импульсов в газовыпускной си­стеме и др.

Предварение открытия впускного клапана (до в.м.т.) создает условия для получения наибольших проходных сечений в клапанах к моменту на­чала наполнения (у в.м.т.) и осуществления продувки камеры сгорания (КС) за счет перекрытия клапанов.

Запаздывание закрытия впускного клапана (за н. м. т.) дает возмож­ность продлить процесс наполнения за н. м. т., использовать газодинами­ческий напор воздуха для дозарядки и осуществить продувку КС.

С увеличением степени быстроходности двигателей время действия клапана уменьшается; в связи с этим начало предварения и запаздывания впуска и выпуска следует соответственно увеличить.

Рис.1 Перекрытие впускных и выпускных клапанов

1 – свободный выпуск;2-принудительный выпуск;3 –продувка;

У большей части двигателей ( особенно с надувом) в результате запаздывания закрытия выпускных клапанов и предварения открытия впускных происходит перекрытие клапанов, т.е. одновременное открытие впускного и выпускного клапанов при положении поршня около в.м.т.(рис.1). Это способствует более совершенной очистке КС, интенсификации продувки КС и заполнению ее воздухом повышенного давления ( вдизелях с ГТН), а также снижению температуры горячих деталей КС

Фазы газораспределения зависят от типа двигателя, особенностей его конструкции, степени быстроходности и других факторов. Оптимальные фазы газораспределения устанавливают экспериментальным путем.

Рис.2. Влияние установки фаз выпуска Рис.3. Влияние фаз газораспределения на η_н

на η_н при переменной частоте вращения

Влияние неправильной установки фаз газораспределения, например для процесса выпуска газов, схематически показано на рис. 2. При слишком раннем открытии клапана (точка 2) уменьшается площадь индикаторной диаграммы, а следовательно, и мощность дизеля. К потери площади приводит и слишком позднее открытие клапана (точка 1). Правильная установка момента предварения выпуска (точка 3) обеспечивает наименьшие потери полезной части диаграммы ( сплошная кривая вправо от точки 3).

В судовых ВОД, работающих при переменной частоте вращения, разным значениям n соответсвует различные оптимальные фазы распределения (рис. 3): кривая 1 для высоких n; кривая 2 – для низких n. В эом случае желательно сходить из оптимальных фаз распеделения, обеспечивающих наиболее высокие η_н на основних, наиболее частых и длительных режимах работы.

В таблице приведены данные по фазам газораспределения четырехтактных судових ДВС.

Подсистемы синхронизации двигателя и что происходит, когда он выходит из строя

Взаимосвязь между движущимися частями двигателя спроектирована с очень высокими допусками, контролируемыми очень точным синхронизацией двигателя. Вот как это все работает

По оценкам, в среднем автомобиле с двигателем внутреннего сгорания находится около 10 000 движущихся частей.Иными словами, это поистине завораживающий инженерный подвиг — заставить все эти компоненты общаться друг с другом и объединяться вместе, чтобы сформировать машины, которые мы знаем и любим. А с точки зрения сердца зверя — двигателя — время является решающим фактором.

Поскольку точное движение распределительных валов, клапанов, поршней и коленчатых валов является неотъемлемой частью процесса внутреннего сгорания, действительно нет права на ошибку, учитывая скорость и интенсивность взаимодействия этих компонентов друг с другом.

Чтобы понять важность синхронизации двигателя, давайте разберемся, что происходит в цилиндрах обычного четырехтактного двигателя. Во-первых, поршень внутри цилиндра прижимается вниз, и топливно-воздушная смесь входит через отверстие впускного клапана. Как только поршень достигает НМТ (нижней мертвой точки), он начинает свой путь обратно в верхнюю часть цилиндра (верхняя мертвая точка) с закрытием впускного клапана, тем самым сжимая топливно-воздушную смесь.

Затем используется искра для воспламенения смеси от свечи зажигания, при этом сгорание заставляет поршень вернуться в НМТ.Наконец, выпускной клапан открывается, позволяя газам, образующимся при сгорании, выходить из цилиндра, чтобы цикл возобновился.

5 МБ

Здесь вы можете увидеть, как коленчатый вал совершает два полных оборота за один цилиндр двигателя.

В четырехтактном цикле коленчатый вал должен совершить два полных оборота (или 720 градусов) для завершения цикла двигателя, поворачиваясь на полные 360 градусов каждый раз, когда поршень переходит из ВМТ в НМТ и обратно.А в автомобиле, способном разгоняться до 7500 об / мин, двигатель совершает это возвратно-поступательное движение примерно 125 раз в секунду.

Чтобы удерживать вместе эту чрезвычайно точную серию событий, используется ремень или цепь ГРМ, соединяющие вместе жизненно важные компоненты двигателя, чтобы все было синхронизировано. Ремень ГРМ представляет собой толстый зубчатый ремень, который проходит вокруг звездочек распределительного вала, шкива водяного насоса и звездочки коленчатого вала, поэтому вращается вместе с коленчатым валом в нижней части блока цилиндров.

6 МБ

Здесь вы можете увидеть цепь привода ГРМ с синхронно вращающимися кулачками и кривошипом.

Это означает, что водяной насос увеличивает и уменьшает скорость потока охлаждающей жидкости одновременно с любыми изменениями скорости двигателя, позволяя большему количеству охлаждающей жидкости циркулировать вокруг блока цилиндров, когда двигатель сильно нагружается.Последним компонентом этой системы ГРМ является натяжитель ремня ГРМ, который действует как подпружиненный толкатель сбоку ремня ГРМ, удерживая его с установленным натяжением, чтобы ремень не проскальзывал или не перепрыгивал через зубья звездочек, которые это связано с.

Эта система газораспределения синхронизируется с зажиганием по меткам совмещения или меткам синхронизации на крышке клапана, кулачку и звездочкам кривошипа.Используя маленькие черточки, числа или выступы, расположенные на звездочках, систему газораспределения можно выровнять так, чтобы после запуска двигателя вращение ремня ГРМ синхронизировало распредвалы, открывая соответствующие клапаны, с возвратно-поступательным движением коленчатых валов поршней, вместе с моментом зажигания. Производитель помещает эти временные метки, чтобы установить угол поворота коленчатого вала (в пределах 360 градусов) для возникновения зажигания.

Метка синхронизации на звездочке кулачка правильно совмещена с соответствующей меткой на крышке клапана.

В качестве альтернативы ремню цепи ГРМ считаются гораздо более надежным методом удержания двигателя вовремя, поскольку ремни могут прослужить всего 40 000 миль, прежде чем они начнут изнашиваться и потребуют замены.И следить за пробегом вашего автомобиля по отношению к ремню ГРМ, конечно же, не стоит пренебрегать. Со временем ремень может провисать (или слишком сильно натягиваться), зубья могут изнашиваться или ломаться во время работы, что может привести к катастрофическим последствиям.

Допустим, ваш ремень ГРМ прыгает или даже щелкает; распределительные валы неизбежно покинут тот клапан, который был открыт в то время, в его активированном положении внутри цилиндра. Это особенно проблематично в двигателе с натягом, где поршни имеют общую ВМТ с той же площадью, что и клапан.Продолжающееся возвратно-поступательное движение поршней приведет к тому, что головка поршня врежется в открытый клапан, раздавив его и, следовательно, произведя потенциально смертельный счет, как только вас отбуксируют в местный гараж.

Чтобы этого больше не происходило, я бы посоветовал немедленно заменить ремень ГРМ на любом автомобиле с большим пробегом, который вы покупаете, если нет явных доказательств того, что его уже меняли недавно. Последнее, что вы хотите сделать, — это получить пару тысяч миль в собственность, прежде чем ремень выйдет из строя, и вы останетесь с сильно сломанным двигателем и ужасным счетом за труд.В случае с механизмом газораспределения лучше перестраховаться, чем потом сожалеть.

Последствия обрыва ремня ГРМ … Цепи привода газораспределительного механизма

, с другой стороны, никогда не нужно заменять, они являются неотъемлемой частью блока цилиндров и требуют подачи масла для смазывания.Хотя изготовление ремня обходится производителям автомобилей дешевле, их замена может быть дорогостоящей в зависимости от их расположения. Например, ремень ГРМ на двигателе Alfa Romeo Twinspark расположен прямо в внутренней части моторного отсека, а не спереди, как в большинстве установок двигателя, что приводит к оплате труда в размере 400 фунтов стерлингов из-за сложности доступа к нему.

Но цепная система хронометража все же не является пуленепробиваемой, как показал Engineering Explained при своей недавней покупке S2000.Со временем натяжитель может ослабить силу, прилагаемую к цепи, заставляя цепь дребезжать, поскольку она имеет недавно обнаруженную нежелательную свободу слегка колебаться вокруг звездочек.

Alfa Romeo GTV поставлялся с особенно тусклыми ремнями, которые требовали частой замены, чему не способствовало их неудобное размещение в моторном отсеке.

После того, как ремень газораспределительного механизма выполнил свою работу, в игру вступают время клапана и зажигания.Каждая из этих областей синхронизации двигателя может легко получить свое собственное полное объяснение, но сейчас я кратко резюмирую, как они могут влиять на синхронизацию двигателя.

Время работы клапана в простейшей форме регулируется профилями лепестков на распределительных валах с целью открытия клапанов в двигателе на определенное время, чтобы впустить как можно больше воздушно-топливной смеси, а затем отвести выхлопные газы для каждого двигателя. цикл, максимизируя эффективность двигателя. Лепестки управляют подъемом (степенью открытия клапана) и продолжительностью (временем, в течение которого он остается открытым), а технология двигателей 90-х годов заставила перейти к изменению фаз газораспределения, чтобы сделать распределительный вал максимально универсальным.

Honda V-TEC — самая известная разновидность системы изменения фаз газораспределения.

Время зажигания, с другой стороны, фокусируется на том, когда искра для воспламенения топливовоздушной смеси возникает в течение цикла двигателя, с возможностью опережения или замедления (задержки) момента зажигания в зависимости от применения.Как правило, угол опережения зажигания увеличивается, когда необходимо его изменить, поскольку это означает, что искра в цилиндре предварительно возбуждается до того, как поршень достигает ВМТ, что дает немного больше времени для воспламенения топливно-воздушной смеси, что способствует максимальному сгоранию.

Замедление зажигания означает, что искра возникает немного после ВМТ, что обычно означает, что высокое давление, создаваемое в цилиндре в результате сгорания, тратится впустую, при этом поршень уже направляется вниз в сторону НМТ.Момент зажигания можно проверить с помощью индикатора времени, который, как вы увидите, Эд Чайна из Wheeler Dealer несколько раз использовал, чтобы максимально повысить эффективность двигателя своего последнего проекта.

Хотя вероятность того, что синхронизация двигателя когда-либо выйдет из строя, невелика, всегда стоит следить за тем, чтобы ремень или цепь на вашем автомобиле находились в хорошем состоянии.Хотя это может показаться простой проверкой, она потенциально может спасти ваш большой ежедневный пробег от мусора. После того, как вы проверили основные параметры синхронизации, можно подумать об изменении фаз газораспределения и зажигания, а также о точной настройке двигателя для достижения максимальной эффективности и мощности. Как говорится, время решает все!

Как работает синхронизация двигателя | Как работает автомобиль

Дистрибьютор

Распределитель направляет ток HT к правильной свече зажигания и обеспечивает его поступление в наилучшее время для максимальной эффективности.

Для двигатель работать в лучшем виде, топливо / воздушная смесь в каждом цилиндр должен стрелять так же, как поршень достигает верхней мертвой точки ( ВМТ ).

Требуется определенное время для свеча зажигания для зажигания смеси и для горение построить. На этот раз примерно то же самое, нет. иметь значение как быстро двигатель это работает.

Механизм синхронизации настроен на срабатывание свечи незадолго до ВМТ. Но поскольку механизм приводится в действие движением двигателя, это время обычно уменьшается по мере того, как двигатель работает быстрее, и свеча срабатывает слишком поздно.

Итак, механическое устройство установлено на продвигать стрельба — сделать это раньше — с увеличением оборотов двигателя.

Нагрузка на двигатель — будь то сильная тяга или крейсерская — также влияет на синхронизацию.

Легконагруженный двигатель лучше всего работает, если зажигание авансируется дополнительная сумма. Второе устройство с вакуумным приводом управляет этим независимо от первого.

Центробежный механизм продвижения

Как работают центробежные гири

центробежный механизм продвижения реагирует на обороты двигателя.Обычно он находится внизу распределитель корпус под опорной пластиной контактного выключателя.

Два стальных груза прикреплены к вращающемуся пластина на валу распределителя шарнирами и удерживается в закрытом положении прочными пружинами.

Когда двигатель набирает обороты, центробежная сила выбрасывает гири наружу.

Они поворачивают свои оси, поворачивая кулачок выключателя контактов вперед, так что точки открываются раньше, а свеча зажигания срабатывает раньше при увеличении скорости.

Механизм подачи вакуума

Два типа спускового механизма

вакуумное продвижение механизм реагирует на пылесос на входе в двигатель многообразие , который вызван всасыванием движущихся поршней. Когда двигатель слегка нагружен, разрежение увеличивается.

От коллектора до вакуумной камеры на распределителе проходит узкая труба, внутри которой находится гибкий диафрагма .

По мере увеличения вакуума диафрагма изгибается, перемещая стержень, соединенный с ее центром, что вызывает легкое вращение опорной плиты контактного выключателя.Это перемещает контакт-прерыватель пятка относительно кулачка распределителя и опережает зажигание.

Когда двигатель находится под нагрузкой, разрежение уменьшается, диафрагма возвращается в исходное состояние и зажигание замедляется в соответствии с изменившимися условиями.

Регулировка времени

Обычный способ регулировки фаз газораспределения — ослабить зажимной болт распределителя и слегка повернуть весь блок.

Величина, на которую два механизма подачи изменяют синхронизацию, не регулируется.

Некоторые более ранние распределители имеют гайку с накаткой на механизме подачи вакуума, с помощью которой вы можете изменять синхронизацию в целом (а не только действие механизма).

Как работает электронное зажигание

Многие новые автомобили оснащены электронным система зажигания который раз Искра точнее, чем механическая система.

Кроме того, он меньше изнашивается, поэтому он всегда работает с максимальной эффективностью, и преодолевает одну проблему механической системы: при высоких оборотах двигателя механическая система не работает с максимальной эффективностью.

Электронные системы могут быть индуктивными. увольнять или емкостного типа.

Индуктивная разрядная система обычно устанавливается в качестве оригинального оборудования на автомобилях с электронным зажиганием. Он производит высоковольтные (HT) Текущий обычным способом: путем выключения и включения тока низкого напряжения (НН) в катушка .

В простейшей системе индукционного разряда, типа транзисторных контактов (TAC), есть также нормальный контактный выключатель.

Он пропускает только очень небольшой ток, который подается на источник питания. транзистор который переключатели включение и выключение более тяжелого тока LT на катушке.

Контакты размыкателя не подвергаются эрозии под действием небольшого тока, поэтому они дольше остаются чистыми, а зазор редко требует сброса.

Более совершенные, полностью электронные системы могут не иметь очков. Вместо этого распределитель содержит другой вид пускового устройства для силового транзистора, который использует электрические импульсы, а не механический метод включения и выключения.

В одном типе есть электромагнитная катушка и вращающийся зубчатый ротор с одним стальным стержнем для каждого цилиндра.

Каждый раз, когда пик проходит мимо катушки, создается небольшое напряжение, которое запускает транзистор.

Некоторые другие типы могут иметь оптические или магнитные триггеры — все они выполняют одну и ту же функцию.

Система емкостного разряда (CD) — используется в некоторых наборах для самостоятельного изготовления, вырабатывает ток высокой температуры в катушке, посылая большой импульс от конденсатора через первичная обмотка .

Конденсатор — это электрическое накопительное устройство, которое может очень быстро заряжаться и разряжаться.

вторичные обмотки катушки создают ток НТ как в момент включения тока НТ в первичных обмотках, так и в момент его выключения.

Поскольку конденсатор может очень быстро давать очень большой импульс, всегда есть сильная искра, независимо от скорости двигателя.

Автозапчасть | Что означает синхронизация двигателя?

У среднего автомобильного двигателя много движущихся частей. Разве не удивительно, как все эти части работают вместе?

Двигатель любого автомобиля состоит из сложных компонентов.Эти части по-разному связаны друг с другом, чтобы двигатель работал должным образом. Необходимо точное время, чтобы каждая из этих частей работала без столкновений или задержек.

Работа отдельных компонентов двигателя имеет решающее значение для общей производительности двигателя. Распределительные валы, поршни, клапаны и коленчатый вал должны перемещаться точно в указанное время и в определенном диапазоне с точки зрения расстояния. Расчеты производятся, чтобы гарантировать отсутствие права на ошибку.

Таким образом, решающим фактором является синхронизация двигателя.В противном случае поршни будут работать неравномерно или коленчатый вал не будет вращаться должным образом. Прежде чем углубляться в детали и важность синхронизации двигателя, давайте сначала посмотрим, что происходит внутри цилиндров двигателя.

Работа двигателя

Для стандартного четырехтактного двигателя первое движение поршня в этом цилиндре — вниз. Это движение позволяет топливовоздушной смеси попасть в цилиндр через впускной клапан.

Поршень начнет движение вверх, но только после достижения нижней точки, называемой нижней мертвой точкой (НМТ).Впускной клапан закрывается и сжимает «захваченную» смесь. Свечи зажигания генерируют искру, которая воспламеняет топливовоздушную смесь.

Происходит возгорание, которое толкает поршень обратно в нижнюю мертвую точку. На этот раз открываются выпускные клапаны. Газообразный продукт сгорания выходит из цилиндра для завершения цикла.

Цикл начинается снова, и каждый раз он длится четыре хода, то есть впуск, сжатие, мощность и выпуск.

Коленчатый вал поворачивается дважды (720 °) для завершения четырехтактного цикла.Вращение коленчатого вала на 360 ° позволяет поршню перемещаться из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку. Второе вращение на 360 ° позволяет поршню переместиться из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку.

Ремень ГРМ

Как вы можете представить, для выполнения этих движений требуется точное время, и ремень или цепь ГРМ служат именно этой цели. Ремень ГРМ соединяет некоторые части двигателя, тем самым обеспечивая синхронизацию серии событий.

Ремень двигателя легко заметить в автомобиле.Он вращается вокруг различных компонентов двигателя, в частности, звездочек распределительного и коленчатого валов, а также шкива водяного насоса. Ремень ГРМ имеет зубцы и толстый, поэтому подходит для выполнения своих функций. Он вращается синхронно с коленчатым валом.

Водяной насос регулирует поток охлаждающей жидкости в зависимости от оборотов двигателя, то есть от того, насколько тяжелый или легкий двигатель работает. Если он сильно нагружен, водяные насосы увеличивают скорость потока охлаждающей жидкости, чтобы позволить большему количеству ее циркулировать по блоку двигателя.

Натяжитель ремня газораспределительного механизма поддерживает постоянное натяжение ремня газораспределительного механизма, чтобы ремень не соскользнул и не соскользнул. Он постоянно удерживает зубцы ремня в зацеплении с зубьями звездочек.

Метки времени на крышке клапана и звездочках используются для согласования системы синхронизации с зажиганием.

Цепи ГРМ

Сегодня цепи ГРМ заменили ремни ГРМ. В большинстве современных автомобилей используются цепи привода ГРМ.

Цепи ГРМ имеют преимущество перед ремнями ГРМ с точки зрения долговечности.Цепи ГРМ служат намного дольше, удерживая двигатель вовремя. Ремни ГРМ изнашиваются примерно через 40 000 миль пробега и, следовательно, нуждаются в замене. Кроме того, ремень может потерять натяжение или быть слишком натянутым, или его зубцы могут выпасть, когда он не работает, что приведет к повреждению других частей.

В отличие от ремня ГРМ, цепи ГРМ не требуют замены, но необходимо смазывать. Масло гарантирует, что цепь привода ГРМ остается смазанной и хорошо работает. Цепи ГРМ дороже, чем ремни ГРМ, но многократная замена ремней еще дороже.

Нельзя сказать, что цепная система хронометража безупречна. Если натяжитель цепи привода ГРМ снижает силу, прилагаемую к цепи, цепь будет издавать дребезжащие звуки.

Клапан и момент зажигания

Помимо системы газораспределения решающую роль также играют фазы газораспределения и опережение зажигания. Обе эти системы синхронизации влияют на синхронизацию двигателя. Впускной и выпускной клапаны должны открываться в определенное время в течение определенного интервала. Идеальная синхронизация обеспечивает эффективную работу двигателей и необходимую мощность.Профили кулачков на распределительном валу регулировки фаз газораспределения.

Впускные клапаны открываются на определенный промежуток времени. За это время в цилиндр попадает топливовоздушная смесь. Выпускной клапан также открывается для выхода газов, образующихся при сгорании. Лепестки делают это возможным, управляя подъемом и синхронизацией этих клапанов.

Как упоминалось ранее, искра в двигателе воспламеняет топливно-воздушную смесь, и именно здесь возникает момент опережения зажигания. Система опережения зажигания определяет точное время, за которое искра воспламенит смесь.Момент зажигания может задерживать или опережать момент зажигания, чтобы соответствовать требуемым условиям двигателя.

Задержка зажигания возникает, если искры возникают после того, как поршень попадает в верхнюю мертвую точку. Задержка зажигания (замедление) приводит к потере давления, создаваемого в цилиндре. С другой стороны, он продвигается вперед, если искра предварительно возбуждается непосредственно перед тем, как поршень достигает верхней мертвой точки.

Световой индикатор времени используется для контроля угла опережения зажигания. Синхронизация двигателя редко выходит из строя, но рисковать нельзя.Чтобы убедиться, что все в порядке, необходимо регулярно проверять цепь или ремень ГРМ, а также другие компоненты двигателя.

Автор:

Сэм О.

Система изменения фаз газораспределения с приводом от кулачка и крутящим моментом — особенность — Автомобиль и водитель

В большинстве современных систем регулирования фаз газораспределения (VVT) используется фазовращатель, который изменяет положение каждого распределительного вала относительно цепи привода ГРМ.Подумайте о том, как заставить проигрыватель пластинок двигаться быстрее или медленнее, вращая его руками. Фазер кулачка состоит из двух основных компонентов: внешней звездочки, соединенной с цепью привода ГРМ, и внутреннего ротора (соединенного с распределительным валом), который изменяет фазу газораспределения, регулируя угол поворота кулачка.

Этот внутренний ротор состоит из набора лопастей, и масло заполняет пространство между внешним корпусом и лопастями. Оставленный в покое, ротор просто будет вращаться с той же скоростью, что и внешний корпус. Если вы добавите масло в одну сторону лепестка и удалите его с другой, ротор сдвинется и… вуаля! — вот и ваша система изменения фаз газораспределения.

В большинстве этих систем VVT для толкания ротора вперед и назад используется давление масла, но BorgWarner считает, что его система с кулачковым приводом (CTA) знаменует собой важный шаг вперед. Для систем с приводом от давления масла (OPA) требуется масляный насос увеличенного размера для создания дополнительного давления, необходимого для работы фазовращателей, что подрывает некоторые преимущества VVT в экономии топлива. С механическим масляным насосом системы OPA плохо работают на низких оборотах двигателя, потому что насос не создает давление и объем, пока обороты не станут выше.

Система CTA избегает этих ловушек, используя третий закон Ньютона — для каждого действия существует равная и противоположная реакция — для перемещения масла в фазовращателях кулачка. Когда выступ кулачка толкает клапан, пружина клапана сопротивляется этой силе и отталкивается. Точно так же, когда пружина клапана закрывает клапан, она также давит на выступ кулачка в направлении, противоположном направлению открытия клапана. При умножении на весь распределительный вал энергии этих возвратно-поступательных движений достаточно, чтобы заставить работать фазу кулачка.

Еще одна хитрость в системе BorgWarner — это то, как она перемещает нефть. Центральный золотниковый клапан, управляемый соленоидом внутри распределительного ротора, направляет поток. Когда клапан открыт в одном направлении, масло попадает только в одну сторону масляных карманов и не может выйти. Перемещая клапан вперед и назад, система может отмерять точное количество потока масла по обе стороны от лопастей ротора.

Ключевые преимущества системы CTA заключаются в том, что она быстро реагирует даже на холостом ходу и может работать с использованием стандартного масляного насоса двигателя. Но есть и минусы. По мере увеличения оборотов двигателя система CTA становится менее эффективной. Это происходит потому, что срабатывания клапана происходят чаще, что сокращает время, необходимое для перемещения масла. И наоборот, системы OPA работают лучше при повышении давления масла и лучше при высоких оборотах. Таким образом, от системы CTA не так много прироста пиковой мощности; он улучшает производительность и эффективность в других областях диапазона оборотов.Кроме того, фазировка кулачка CTA находится во власти собственных колебаний этих сил, действующих на распределительный вал. Открытие и закрытие клапана в рядной шестерке расположены слишком близко, чтобы система работала нормально. Но шестицилиндровый двигатель (или рядный трехцилиндровый двигатель) идеально подходит, потому что между каждым событием клапана не так много наложений. Система также работает на двигателях V-8.

Система изменения фаз газораспределения CTA дебютировала на 3,0-литровом двигателе Duratec V-6 от Ford, начиная с Escape 2009 года и Fusion 2010 года. 3,7-литровый двигатель V-6 в Mustang также использует систему BorgWarner, как и Edge 2011 года и Lincoln MKX.Вы также можете найти его в 5,0-литровом двигателе V-8 Mustang, а также в двигателях V-8, используемых в автомобилях Jaguar и Land Rover. Эффективность этих двигателей показывает достоинства системы CTA.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Замена системы газораспределения

на модульных двигателях Ford 3V V8

Как известно большинству профессиональных автомобильных техников, цепь привода ГРМ транспортного средства синхронизирует вращение коленчатого и распределительного валов, обеспечивая правильную синхронизацию и позволяет клапанам двигателя открываться и закрываться во время срабатывания каждого цилиндра.Компоненты цепи привода ГРМ являются внутренними компонентами двигателя и для правильной работы требуют подачи здорового масла, поэтому обслуживание масла очень важно. Системы цепи привода ГРМ не являются предметами планового обслуживания, поэтому ремонт до катастрофического отказа является ключевым; поэтому важно уметь распознавать симптомы. Признаки необходимости замены цепи привода ГРМ включают:

• Приложения с изменяемой фазой газораспределения (VVT) более поздних моделей будут запускать коды двигателя, указывающие на невозможность полного управления фазами газораспределения.
• Система VVT, выходящая из строя со временем, может вызвать дребезжание двигателя при запуске и / или во время работы.

Признаки неисправности узла синхронизации или звездочки VVT

Есть несколько признаков, которые технический специалист может найти, которые указывают на проблему с системой хронометража. Наиболее очевидным будет слышимый шум из области крышки привода ГРМ во время работы двигателя. Этот шум может быть временным дребезжанием при запуске или дребезжанием во время работы, которое изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя.Другие признаки могут включать в себя плохую работу двигателя или топливную экономичность, коды двигателей с функцией регулирования фаз газораспределения или наличие мусора в направляющей цепи привода ГРМ в моторном масле.

В некоторых случаях цепи ГРМ растягиваются из-за неправильного обслуживания владельцем. Слишком большой промежуток времени между заменами масла и использование моторного масла неправильного типа или с номинальной вязкостью может привести к износу штифтов и пластин цепи привода ГРМ, что приведет к растяжению цепи привода ГРМ.

Шум цепи привода ГРМ обычно наиболее заметен при холодном запуске автомобиля, когда давление масла и поток масла самые низкие.В этой ситуации отсутствие подачи масла проверяет работу стопорного штифта приводов. Когда в приводе очень мало масла или нет масла, внутренний штифт фиксирует привод в твердом состоянии. Отказ этого стопорного штифта может позволить звездочке двигаться вперед и назад без каких-либо ограничений, вызывая крайнюю нестабильность в цепной системе. Натяжители цепи ГРМ также испытываются при холодном пуске. Гидравлические натяжители содержат обратные клапаны, которые предназначены для постоянного наполнения натяжителей маслом.Когда обратный клапан натяжителя становится слабым или выходит из строя, потребуется некоторое время после запуска, чтобы натяжители создали необходимое давление для стабилизации цепи.

Модульный двигатель Ford объемом 5,4 литра

Эти характеристики относятся к модульному двигателю Ford. Хотя замена системы в двигателях Ford Modular не представляет особой сложности, ремонт выполняется своевременно, и большая часть рабочего времени для обслуживания тратится на снятие аксессуаров, крышек клапанов и крышки привода ГРМ.Согласно одному популярному руководству по трудоустройству, замена системы ГРМ в грузовиках Ford F-150 3V 5.4L требует 11,8 часов труда.

Глубокое понимание систем газораспределения и VVT для правильной диагностики и ремонта двигателей с первого раза, избегая второй 11,8-часовой работы, имеет решающее значение для автомобильных техников.

Кулачковые журналы и важность масла в системах цепи привода ГРМ

Цапфы кулачка

также могут нуждаться в проверке, если есть свидетельства нестабильной работы цепи привода ГРМ без четкой причины или причины.Важно отметить, что не для всех ремонтов системы газораспределения требуется проверка износа шейки кулачка. Признаки нестабильной работы включают сильно изношенные или сломанные направляющие, преждевременный износ или растяжение цепи и / или слышимый шум в области цепи привода ГРМ во время работы. Эта нестабильность может быть вызвана несколькими причинами, в том числе пропусками зажигания в цилиндрах, изношенными цепями, отказом компонентов системы VVT или недостаточной подачей масла к натяжителям или компонентам VVT.

Подача масла к приводам VVT — это то место, где шейки распределительных валов вступают в игру.Приводы фаз газораспределения в двигателях Ford Modular работают под давлением масла. Масло из масляного насоса двигателя проходит через двигатель и головки цилиндров к корпусам электромагнитных клапанов VVT. Соленоиды, используя широтно-импульсную модуляцию от системы управления двигателем, регулируют подачу масла к исполнительным механизмам на каждой головке. Поток направляется соленоидами в один из двух масляных каналов, через которые масло подается к разным сторонам лопаток ротора привода VVT: один для опережения фаз газораспределения, а другой — для задержки фаз газораспределения.Чтобы масло достигло приводов от соленоидов, оно должно пройти через шейки передних распределительных валов в распределительные валы, а затем через болты привода или непосредственно в приводы. Следовательно, состояние шейки распределительного вала критически важно для работы привода. Износ шейки может привести к перетоку масла, что приведет к подаче масла в неправильный порт, или к потере масла в подаче, что приведет к неправильной или нестабильной работе фазера.

Если нестабильная работа сочетается с неисправностью синхронизации или компонентов VVT без ясной причины, рекомендуется проверить износ шейки переднего распределительного вала.Чтобы проверить износ передней шейки, необходимо снять распределительные валы и установить на место крышки передних распределительных валов. Осмотрите отверстия на предмет глубоких задиров и износа, затем используйте микрофон для измерения отверстий шейки. Спецификация внешнего диаметра шейки распределительного вала (OD) составляет 1,126–1,127 дюйма. Правильно затянутое отверстие шейки распределительного вала должно находиться в пределах 1,128–1,129 дюйма, в результате чего зазор между наружным диаметром шейки и шейкой распредвала составляет 0,001–0,003 дюйма. Если распредвалы и шейки находятся в пределах этой спецификации, переустановите распредвалы.Цапфы передних кулачков также устанавливают осевой люфт распределительного вала, который составляет 0,001–0,007 дюйма. Если вы обнаружите, что шейки распределительных валов выходят за рамки этих спецификаций, необходимы новые головки цилиндров для обеспечения надлежащего функционирования системы VVT.

Cloyes ’Solution

Традиционно известный как производитель и поставщик систем цепей ГРМ, Cloyes разработал линейку комплектов VVT для цепей ГРМ для поддержки своих клиентов, которые проводят трудоемкие замены, например, на Ford Modular 5.4-х литровый двигатель.

Компоненты

VVT, естественно, являются частью системы синхронизации, и производителям имеет смысл предлагать компоненты системы VVT, которые работают с их текущими компонентами системы синхронизации. Опыт Cloyes в области современных систем хронометража в сочетании с производственными стандартами и стандартами качества позволил компании разработать приводы и соленоиды VVT, которые работают так же хорошо или лучше, чем блоки оригинального оборудования, и выдерживают злоупотребления в самых требовательных приложениях.

Для двигателя Ford 5.4L компания Cloyes разработала привод уникальной конструкции, который превосходит оригинальный блок.Испытания с приводом оригинального производителя показали, что агрегаты продемонстрировали на 20 процентов меньшее сопротивление трения и выработали на 10 процентов больше крутящего момента при том же давлении масла. Использованные приводы OE могут вытекать масло в камеры ротора и из них через изношенные лопатки ротора, которые тянут / уплотняют внутренний диаметр статора. В приводах используются долговечные лопатки ротора с жесткими допусками, которые не соприкасаются со статором, что исключает износ и сопротивление оригинального оборудования и других устройств, разработанных на вторичном рынке.

Комплекты Cloyes для Ford 5.Применение 4L включает два привода VVT с болтами, два натяжителя, две цепи, четыре направляющих и звездочку кривошипа. Будь то направляющая, служащая дорожкой для цепи привода ГРМ, соединяющая коленчатый вал и распределительный вал, или натяжитель, поддерживающий соответствующее натяжение цепи привода ГРМ, все эти компоненты играют решающую роль в системе ГРМ.

Хотя на данный момент не входят в комплект Cloyes, соленоиды VVT также могут нуждаться в проверке и, возможно, замене. Как упоминалось ранее, соленоиды управляют подачей масла к исполнительным механизмам на каждой головке.Когда соленоид VVT выходит из строя или выходит из строя, может возникнуть несколько проблем, например, загорается контрольная лампа двигателя. Чтобы определить причину, по которой загорается индикатор двигателя, потребуется тщательный осмотр с использованием соответствующих диагностических инструментов. Другие проблемы, связанные с отказом соленоида VVT, — это грубая работа двигателя на холостом ходу и возможное снижение экономии топлива. Опять же, как упоминалось ранее, поток масла направляется соленоидами в один из двух масляных каналов, которые подают масло к разным сторонам лопаток ротора привода VVT: один для опережения фаз газораспределения, а другой — для задержки фаз газораспределения.При неправильном функционировании соленоид VVT может неправильно направлять поток масла, вызывая вялую резкую работу двигателя на холостом ходу. Если не диагностировать, эта проблема может привести к отказу дополнительных компонентов.

Cloyes продолжает разработку соленоидов VVT и, возможно, в будущем будет предлагать эти компоненты в своих наборах VVT для цепи привода ГРМ.

Использование полных комплектов и уменьшение количества возвратов

Замена системы отсчета времени обычно выполняется из-за обнаружения нестабильной работы.В этой ситуации и даже в ситуациях профилактического обслуживания все компоненты системы хронометража испытывают нагрузку. Цепи могут изнашиваться и растягиваться, контактные поверхности направляющих могут быть повреждены, кронштейн направляющей может сломаться, может произойти повреждение натяжных устройств и износ зубьев звездочки при работе с нестабильной цепью. По этим причинам, а также из-за того, что стоимость компонентов синхронизации составляет лишь часть затрат на рабочую силу, необходимых для замены компонентов, рекомендуется заменить все компоненты при ремонте.Таким образом, потребитель и технический специалист могут сэкономить время, так как повторный визит может быть предотвращен; владелец транспортного средства сэкономит деньги в долгосрочной перспективе, вместо того, чтобы заменять несколько компонентов через разные промежутки времени; а техник и магазин могут сократить количество возвратов благодаря одновременной замене всех компонентов.

Ford FE Системы синхронизации двигателя: полное руководство

Определив базовую информацию о выборе кулачка, давайте перейдем к следующему элементу головоломки — настройке синхронизации.В двигателях FE используется узел газораспределения, очень похожий на другие двигатели Ford, с вышеупомянутой упорной пластиной кулачка, смещенным установочным штифтом для фиксации и одним центральным болтом кулачка для удержания. Заводские звездочки кулачка часто были алюминиевыми с литыми нейлоновыми зубьями для более тихой работы. Цепи были звеньевыми с однозубыми звездочками. Стальная нижняя звездочка имеет легкую посадку на носик коленчатого вала и расположена у единственного шпоночного паза.

Оригинальный узел привода кулачка также включал распорную шайбу в форме буквы «C», зажатую между верхней звездочкой и самим кулачком.Все текущие сменные комплекты ГРМ включают эту втулку в звездочку; прокладку, если она найдена, следует выбросить во время обслуживания. Маслоотражатель устанавливается перед звездочкой, чтобы уменьшить количество брызг, направляемых на переднее уплотнение.

---

Этот технический совет взят из полной книги,

КАК СОЗДАТЬ ДВИГАТЕЛИ FORD FE с максимальной производительностью . Подробное руководство по этой теме вы можете найти по этой ссылке:

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ ОБ ЭТОЙ КНИГЕ ЗДЕСЬ

ПОДЕЛИТЬСЯ СТАТЬЕЙ: Пожалуйста, не стесняйтесь поделиться этим сообщением в Facebook / Twitter / Google+ или на любых автомобильных форумах или блогах, которые вы читаете.Вы можете использовать кнопки социальных сетей слева или скопировать и вставить ссылку на веб-сайт: https://www.diyford.com/ford-fe-engine-timing-systems-ultimate-guide/

---

Комплекты ГРМ Cloyes Tru-Roller включают предварительно растянутые цепи ГРМ от Renold или JWis. Звездочки изготавливаются аккуратно, поэтому сохраняется идеальная длина. По моему опыту, они оказались простыми и надежными.

Заводские комплекты синхронизации

Цепи ГРМ со звеньями состоят из нескольких боковых пластин, сплетенных вместе и собранных в цепь с помощью штампованных и закругленных штифтов.Сами боковые пластины соприкасаются с одиночными широкими зубьями на каждой звездочке; штифты не касаются зубов. Дизайн простой и довольно прочный, но за последние двадцать лет он потерял популярность на рынке технических характеристик. Вы не найдете многих из них в приложениях для повышения производительности, но большинство запасных частей имеют такую ​​конструкцию.

Ранние звездочки с нейлоновыми зубьями, вероятно, являются виновниками «плохой репутации». Со временем нейлон станет тверже и менее гибким.Эта тенденция в сочетании с возможным ослаблением цепи из-за растяжения и износа приводила к тому, что звездочки теряли свои зубья, обычно при холодном запуске. В сменных наборах используются звездочки, полностью изготовленные из железа без использования пластика, что устраняет эту потенциальную проблему.

Еще одна проблема, с которой сталкиваются системы цепных звеньев, заключается в том, что звенья контактируют с зубьями звездочки и в конечном итоге изнашиваются. Еще одна слабость в наборах таймингов в стиле ссылок вообще не имеет ничего общего с дизайном; это больше о рыночной экономике.Поскольку они рассматриваются в качестве запасных частей, эти комплекты для хронометража имеют очень низкую стоимость, и, следовательно, качество ухудшалось с годами. К сожалению, импортные компоненты сомнительного качества и угловой резки, как по качеству, так и по производству, являются обычным явлением.

Роликовые системы синхронизации

Роликовые синхронизаторы — норма в высокопроизводительных приложениях. Каждый комплект роликов для двигателя FE представляет собой «двойную роликовую» конструкцию с двумя одинаковыми рядами узких зубцов на каждой звездочке.Роликовая цепь имеет только одну пару боковых звеньев на сегмент и приводится в движение через соединительные штифты.

Роликовые цепи

могут иметь конструкцию «ANSI» (Американский национальный институт стандартов), в которой зубья звездочки упираются непосредственно в пальцы, или конструкцию «BSI», в которой каждый палец окружен свободно вращающимися втулками. Цепи ANSI менее дороги и продаются со штифтами диаметром 0,22 или 200 дюймов. Цепи типа «BSI» имеют диаметр втулки пальца.250 дюймов. Последняя конструкция считается превосходной и упоминается в литературе Cloyes как серия «Tru-Roller». Важно определить, какую цепь вы используете, потому что звездочки нельзя поменять местами; профили зубов разные.

При первом использовании все цепи растягиваются до определенной степени из-за конструкции и функции детали. Перфорированные отверстия в звеньях имеют что-то вроде «точечного контакта» до тех пор, пока не будет установлена ​​гладкая опорная поверхность. Большинство качественных цепей «предварительно растянуты»; они устанавливаются на набор роликов и растягиваются под нагрузкой на заданную длину.

Фирменные наименования

За заметным исключением Cloyes, комплекты хронометража, как правило, передаются на аутсорсинг и продаются под торговой маркой, которая часто не связана с фактическим источником производства. Цепи и звездочки производятся многочисленными компаниями в разных странах и имеют широкий диапазон качества.

Цепи обычно можно идентифицировать по крошечным штампам на звеньях. Производители высококачественных цепей включают Morse из США и Мексики, Renold из Франции, JwiS из Германии и Daido (DiD) из Японии.Rolon из Индии — распространенный поставщик недорогих наборов.

Звездочки бывает сложнее идентифицировать. Cloyes производит запчасти как под собственной торговой маркой, так и под частными торговыми марками для множества других компаний. SA Gear поставляет множество звездочек различным маркетинговым компаниям, но не продает их потребителям. Есть также множество поставщиков звездочек для морских работ с разными уровнями качества, от превосходно выглядящих заготовок до, ну, в общем, просто утиля.

В такой беспорядочной и запутанной рыночной ситуации единственное, что вы можете сделать, — это выбрать бренд на основе репутации.Я перешел на использование исключительно комплектов хронометража Cloyes Tru-Roller. Причины двоякие.

Во-первых, я знаю, кто их делает, и детали всегда одинаковы от коробки к коробке. Нет смешанных частей от нескольких поставщиков, которые меняются в зависимости от колебаний международных валют. Во-вторых, базовые комплекты Tru-Roller просто плоские, а не причудливые квази-заготовки. Есть только три шпоночных паза, но они всегда кажутся подходящими и обеспечивают то положение, которое я ищу.

Cloyes предлагает комплекты Tru-Roller с уменьшенным межцентровым расстоянием 0,010 и 0,005 дюйма. Они предназначены для решения проблем, вызванных чрезмерным утомлением строк, но мне редко приходилось ими пользоваться. В нескольких случаях клиенты запрашивали уменьшенные комплекты межцентрового соединения у других производителей, чтобы исправить предполагаемую проблему незакрепленной цепи. Однако стандартные цепи и детали привода ГРМ компании Cloyes устранили проблему.

Заготовка, 9 шпоночных пазов и упорные подшипники

В наши дни вы можете приобрести несколько действительно круто звучащих наборов таймингов для вашего проекта FE.Есть наборы с девятью шпоночными пазами вместо трех. Есть комплекты с кулачковыми звездочками. Есть комплекты с упорными шайбами ​​и упорными подшипниками. По моему опыту, большинство этих нововведений не дают особых преимуществ, учитывая добавленную стоимость и сложность.

Хотя соглашение с девятью пазами звучит как отличная идея для того, чтобы действительно установить синхронизацию вашего кулачка, из него делается несколько предположений. Во-первых, все слоты для клавиш помечены в соответствии с их фактическими функциями. Попробовав несколько из них на протяжении многих лет, кажется, что они обычно маркируются случайным образом, поэтому вы изнашиваете свои ключи, пытаясь найти тот, который дает вам то, что вы хотите.Второе предположение заключается в том, что вы заметите, правильно ли установлен кулачок или нет. Правда немного больно — никто, кроме команды NASCAR или строителя Pro Stock, не сможет задокументировать, является ли какое-либо положение «правильным или неправильным», пока они не запустят движок с несколькими настройками. Несмотря на то, что мы все стремимся к совершенству, идеальным вариантом для выбора времени кулачка является получение надежной, предсказуемой и согласованной системы, которая хорошо подогнана.

Эта бронзовая упорная пластина для роликовых кулачков является частью Blue Thunder — красиво, но не обязательно.Кажется, что простая упорная пластина Ford работает нормально. Если вас беспокоит совместимость стальных кулачков, это хороший вариант.

Заготовки звездочки отлично смотрятся на стене в блистерной упаковке. Но помимо этого у них нет реального функционального преимущества перед правильно сделанной звездочкой из закаленной литой или механически обработанной стали. За 40 лет мне так и не удалось увидеть двухроликовую звездочку кулачка, которая вызвала бы поломку, поэтому этот материал оказался довольно хорошим для этой задачи. Станки, которые формируют зубья и обрабатывают центр, идентичны, поэтому нет преимущества в размерах.Все звездочки кривошипа имеют (или должны иметь) закаленные зубья на стальной основе.

Cloyes продает свой бесступенчато регулируемый набор времени Hex-A-Just для FE. Как бы мне ни нравился традиционный набор Cloyes, Hex-A-Just не является одним из моих любимых, потому что он использует эксцентрик топливного насоса в качестве регулятора и вращается вокруг центрального болта. Конструкция рассчитана на центральную застежку для затягивания и удержания положения кулачка. Установочный штифт может перемещаться в прорези звездочки и больше не служит фиксирующим устройством.Многие люди используют эту систему с хорошими результатами, но мне она просто не нравится.

Комплекты упорных шайб и упорных подшипников кажутся мне решением проблемы. Первоначально предлагавшиеся в качестве ремонтной детали для малоблочных двигателей Chevrolet, кулачковые упорные шайбы могут использоваться для фиксации блока с изношенной упорной поверхностью. Это никогда не было проблемой для двигателей Ford, которые использовали упорную пластину для обработки кулачковых нагрузок; но если у вас есть износ из-за мусора, просто замените пластину. Упорные подшипники, в которых используются плоские ролики Torringtonstyle, теоретически полезны в применении с плоскими кулачками с кулачками, направленными назад, вызванными углом кулачка.Большинство гоночных двигателей имеют роликовый кулачок и, следовательно, нагрузку, вызванную углами. Кажется, что простая упорная пластина Ford работает нормально. Blue Thunder продает бронзовую упорную пластину, если вас беспокоит совместимость со стальными кулачками.

Зубчатые передачи

Кулачковые приводы с зубчатым зацеплением в значительной степени потеряли популярность за последние 20 лет, потому что они не дают реальных преимуществ в производительности. Но некоторым людям действительно нравится издаваемый ими звук воздуходувного «скуления».Насколько мне известно, единственным поставщиком зубчатой ​​передачи FE является Milodon. Это система, которая помещается под крышку привода ГРМ и требует просверливания пары дополнительных отверстий в передней части блока. Если вы планируете запустить его, вам следует приобрести систему и выполнить сверление и нарезание резьбы перед сборкой блока.

Системы ременного привода

Ременный привод считается лучшей частью для дрэг-рейсинга. Его относительно легко установить, он обеспечивает надежную и стабильную работу и непревзойденные возможности настройки.Хотя различные поставщики ременных приводов иногда рекламируют преимущества в производительности, они будут в лучшем случае постепенными и в значительной степени компенсируются дополнительным сопротивлением от требуемого уплотнения распределительного вала.

Огромным преимуществом системы ременного привода является то, что она позволяет за несколько минут изменить синхронизацию при полностью собранном двигателе. Крышка ГРМ заготовки, поставляемая с ременным приводом FE, герметична, а звездочки и ремень находятся снаружи двигателя. С ременным приводом на вашем двигателе в динамометрической ячейке вы можете оптимизировать синхронизацию кулачка за несколько быстрых движений.Время кулачка регулируется следующим образом. Ослабьте полдюжины креплений по периметру звездочки кулачка и совместите соответствующие отметки, «толкая» кривошип с помощью гаечного ключа. На это уходит минут пять, максимум. Те же тесты и изменения потребовали бы часов с цепной системой заводского типа.

Написано Барри Роботником и переиздано с разрешения CarTech Inc

ПОЛУЧИТЕ СДЕЛКУ НА ЭТУ КНИГУ!

Если вам понравилась эта статья, вам понравится вся книга.Нажмите кнопку ниже, и мы отправим вам эксклюзивное предложение на эту книгу.

Danny Bee производит единственную систему ременного привода FE. Это дорого, но значительно упрощает смену фаз газораспределения и замену.

Вот кое-что, чего следует избегать. Это неправильные кулачковые шайбы. Шайба большого диаметра слишком тонкая, она прогнется и выйдет из строя. Шайба меньшего диаметра достаточно толстая, но не удерживает установочный штифт. Правильный размер шайбы не меньше.Толщиной 100 дюймов и перекрывает дюбель.

Кроме того, система ременного привода позволяет значительно упростить замену кулачков. Необходимо снять только звездочку кулачка и центральную часть передней крышки; демпфер и сама крышка могут оставаться на месте.

Единственным поставщиком систем ременного привода для FE является Danny Bee. Несмотря на то, что эта система стоит почти 1000 долларов, она очень высокого качества и включает в себя все необходимое для преобразования. Инструкции немного отрывочны, но вы можете использовать их для более популярного комплекта 460 Ford.Единственное, на что следует обратить внимание, — это нижняя звездочка, которую, возможно, придется укоротить, чтобы обеспечить надлежащее выравнивание ремня на некоторых заводских коленчатых валах, особенно на ковке грузовика 391.

Крышки привода ГРМ, распорки и указатели демпфера

Есть несколько разных заводских крышек ГРМ, но они эффективно взаимозаменяемы. Все крышки привода ГРМ устанавливаются одинаково и включают место для указателя времени и переднего уплотнения коленчатого вала.Они имеют плоскую поверхность внизу с резьбовыми отверстиями 5 / 16-18 для четырех болтов масляного поддона и боковое отверстие с парой резьбовых отверстий 3 / 8-16 для установки механического топливного насоса. Четыре 5/16-дюймовых застежки прикрепляют крышку к блоку по верхнему кругу, а четыре 3/8-дюймовых застежки фиксируют нижнюю половину. Некоторые из крепежных элементов выступают либо в воду, либо в масло — я рекомендую нанести немного герметика при сборке.

В самых ранних двигателях FE использовалось покрытие из листового металла — элемент, который нечасто встречается в двигателях с высокими характеристиками.Подавляющее большинство FE имеют крышку привода ГРМ из литого под давлением алюминия. В более ранней версии есть две небольшие застежки, удерживающие указатель времени. В более поздних версиях для одного конца указателя используется небольшая застежка, а также удлиненная часть отливки, позволяющая более длинному болту диаметром 3/8 дюйма удерживать другой конец.

На большинстве демпферов FE выгравированы временные метки, поэтому стрелки имеют простой угловой конец. Эти два указателя функционально взаимозаменяемы при условии использования соответствующей крышки.Но у некоторых двигателей 427 была только нарисованная линия на демпфере, а координирующий указатель имел диапазон положений синхронизации; эти указатели уникальны и ценны.

Переднее уплотнение на FE вдавливается в крышку привода ГРМ сзади. Он плотно прилегает к прокладке демпфера, цилиндрической втулке, которая скользит по коленчатому валу до того, как сам демпфер вдавливается на место. Прокладка демпфера расположена у той же шпоночной канавки, в которой находилась звездочка привода ГРМ коленчатого вала. На проставке амортизатора довольно часто образуется изношенный гребень в месте прохождения уплотнения, что приводит к утечке масла.Доступны съемные ремонтные втулки, а также запасные прокладки амортизаторов, как из алюминия, так и из стали. При установке ремонтной втулки не забудьте смазать поверхность уплотнения. Центрирование проставки демпфера в уплотнении перед прикручиванием крышки привода ГРМ может помочь предотвратить преждевременный износ уплотнения и последующую утечку.

Это правильное расположение установочного штифта для использования с неразъемным эксцентриком топливного насоса. Штифт должен быть достаточно длинным, чтобы он проходил через звездочку газораспределительного механизма и плотно прилегал к поверхности эксцентрика топливного насоса.

Это двухкомпонентный эксцентрик топливного насоса. Внутренние болты удерживают звездочку и кулачок, в то время как сам насос движется по внешнему кольцу. На эксцентриках насоса, состоящего из двух частей, небольшой выступ выступает назад в звездочку, и установочный штифт должен быть утоплен с лицевой стороны звездочки настолько, чтобы его можно было разместить.

Амортизаторы

Демпфер, используемый на заводских двигателях FE, имеет обычную конструкцию — внутренняя ступица, связанный эластомерный слой и внешнее кольцо. Некоторые ранние амортизаторы имели канавку шкива, вырезанную на внешнем кольце, но у большинства шкивы были прикреплены болтами к передней части ступицы.Как отмечалось выше, большинство демпферов FE имеют метки синхронизации, выгравированные на их наружном кольце. Демпферы FE расположены у одного шпоночного паза на 1/4 дюйма в кривошипе.

Хотя доступен большой набор заводских деталей, их относительные достоинства и номера деталей лучше всего рассматривать в контексте сборки типа реставрации. Возраст большинства из них сейчас приближается к 40 годам или превышает его. Срок службы резины давно истек, на ней появляются признаки растрескивания и износа. Поскольку послепродажные замены легко доступны и недороги, нет причин для повторного использования оригинальной детали, если вы не занимаетесь восстановлением или у вас ограниченный бюджет.

Крышки ГРМ Ford FE OEM легко устанавливаются и включают место для указателя времени и переднего уплотнения коленчатого вала. Крышки ранних механизмов ГРМ имеют две небольшие застежки для указателя времени.

Более поздняя крышка привода ГРМ с несколькими местами болтов указателя привода ГРМ. Обычно используется большее отверстие вместе с одним маленьким.

Крышки ГРМ Genesis, отлитые в песчаные формы, функциональны, но тяжелее стандартных.

Самые дешевые офшорные амортизаторы от Professional Products подходят для уличного использования и, вероятно, лучше, чем изношенные заводские амортизаторы.У них есть метки времени по периметру и есть универсальный указатель, который подходит к общей крышке ГРМ.

Продукция

Romac предлагает новый уровень качества. Австралийская компания Romac поставляет очень красивую копию заводского демпфера 427, а также демпфер высшего качества с алюминиевым наружным кольцом. Несмотря на то, что он косметически приятен, его серебристый цвет трудно различить с помощью таймера. Оба имеют сертификаты SFI, что делает их разрешенными для использования на площадках для дрэг-рейсинга NHRA.

Лучшие амортизаторы наверняка от ATI. Качество амортизаторов ATI как поставщика для большинства профессиональных гоночных команд хорошо зарекомендовало себя. Единственная проблема, помимо более высокой, но приемлемой цены, заключается в том, что его демпфер FE является разновидностью других деталей. У него есть внешнее кольцо от 460, что означает, что метки ГРМ смещены на несколько градусов, но в гоночном двигателе все равно нужно проверять время. Также ступица имеет разболтовку шевроле с большим блоком; Таким образом, специальные шкивы FE требуют модификации.

Болты крепления демпфера на двигателях FE большие (5/8 дюйма) и редко выпадают. ARP продает запасные болты с необходимой большой шайбой. Болт на кривошипе грузовика 391 еще больше (3/4 дюйма), но ARP продает болт для полуавтомата KB, который отлично работает. Они должны быть затянуты в соответствии со спецификациями и использоваться с красным Loctite для окончательной сборки, иначе они отсоединятся.

Написано Барри Роботником и переиздано с разрешения CarTech Inc

ПОЛУЧИТЕ СДЕЛКУ НА ЭТУ КНИГУ!

Если вам понравилась эта статья, вам понравится вся книга.