Система смещения фаз газораспределения: Система изменения фаз газораспределения/ Variable Valve Timing, VVT

Содержание

Ошибка

Автомобиль — модели, марки
Устройство автомобиля
Ремонт и обслуживание
Тюнинг

Аксессуары и оборудование
Компоненты
Безопасность
Физика процесса

Новичкам в помощь
Приглашение
Официоз (компании)
Пригородные маршруты

Персоны
Наши люди
ТЮВ
Эмблемы

Личные инструменты

Представиться системе

Инструменты

Спецстраницы

Пространства имён

Служебная страница

Просмотры

Перейти к: навигация, поиск

Запрашиваемое название страницы неправильно, пусто, либо неправильно указано межъязыковое или интервики название. Возможно, в названии используются недопустимые символы.

Возврат к странице Заглавная страница.

Если Вы обнаружили ошибку или хотите дополнить статью, выделите ту часть текста статьи, которая нуждается в редакции, и нажмите Ctrl+Enter. Далее следуйте простой инструкции.

Современные системы управления фазами ГРМ

02.09.2019, Просмотров: 1646

Фаза газораспределения непосредственно определяет эффективность работы двигателя внутреннего сгорания. Фаза ГРМ означает своевременное открытие и закрытие клапанов, а также время клапанов в открытом состоянии.

До момента появления фазовращателей, на всех моторах кулачок распределительного вала непосредственно воздействовал на клапан, и определял время открытия клапанов, время, при котором клапан открыт, а также высоту подъема клапана. Отмечу, что движение топливовоздушной смеси и отработанных газов отличается в зависимости от типа режима работы мотора. Этот параметр определяет эффективность работы двигателя.

При наличии фиксированной фазы газораспределительного механизма, перед конструкторами силовых агрегатов стоит серьезная задача — сделать двигатель таким образом, чтобы в режиме минимальных и средних оборотов сохранялся крутящий момент ближе к пиковому значению, а при достижении максимальных оборотов, полка крутящего момента не упала резко. Ко всему прочему, нужно сохранить эластичность в переходных режимах, а также стабильный холостой ход. Фиксированная фаза не дает возможность охватить все режимы работы двигателя с одинаковой эффективностью, поэтому была придумана система изменения фаз ГРМ.

Система регулировки фаз позволяет в динамическом режиме изменять значения фаз, в зависимости от степени нагрузки двигателя и оборотов. Тем самым, распределительные валы смещаются в фазах, а полка крутящего момента выравнивается. Благодаря фазовращателям можно на ходу корректировать время открытия и закрытия клапанов, время перекрытия, высота подъема клапанов.

Что дает фазовращатель

Максимальная величина КПД на атмосферных моторах во многом зависит от фаз ГРМ. Например: в режиме холостого хода требуется максимально узкая фаза, которая означает более позднее открытие впускного или максимально раннее открытие выпускного клапана. В данном случае перекрытие клапанов исключено, когда оба клапана открыты, ведь малое количество оборотов коленвала позволяет выхлопным газам попасть во впускной коллектор, а топливно-воздушной смеси в выпускной коллектор.

В режиме максимальной мощности требуется большое количество топливно воздушной смеси. Так как коленвал двигается намного быстрее, то времени на открытие клапанов остается крайне мало, отчего на некоторых моторах клапана не успевают закрываться, и “зависают”, встречаясь с поршнем.

Фазовращатель, для максимального наполнения, позволяет раньше открыть клапан, а также увеличить время его открытия, что называется “расширить фазу”. Тем самым, расширяется фаза перекрытия для обеспечения качественной продувки цилиндра.

Кулачок распредвала имеет такую форму, которая обеспечивает широкую и узкую фазу. Проблема фиксированной фазы заключается в невозможности одновременного обеспечения узкой и широкой фазы. Это говорит о том, что инженеры подобрали форму кулачка таким образом, чтобы обеспечить баланс между максимальным крутящим моментом на средних оборотах, и максимальной мощности на высоких оборотах.

Фазовращатель же обеспечивает гибкость, позволяющую подстраивать фазы под конкретный режим работы мотора, а итог такого действия — достижение крутящего момента в необходимом диапазоне оборотов и топливная экономичность.

Какие бывают виды фазовращателей

В современных моторах применяются три вида регулировки фаз ГРМ:

система поворота распределительного вала;
различный профиль кулачков распредвалов;
механизм изменения подъема клапанов.

Гидроуправляемая муфта системы фазовращателя

Наиболее распространенная система изменения фаз посредством сдвига шестерни распредвала посредством давления масла. Такие системы, как Vanos, VVT-I b VCP. Здесь шестерня распредвала сдвигается по ходу движения, и для обеспечения раннего открытия клапанов, позволяет распредвалу вращаться быстрее. Чем выше обороты — тем выше давление масла, которое и вращает шестерню. Такой фазовращатель состоит из:

ротора, соединенным с распределительным валом;
корпуса, выступающим также в роли шкива распредвала.

Фазовращатель может стоять как на впускном распредвалу, так и на обоих валах, для достижения максимальной эффективности мотора.

Ступенчатое изменение фаз газораспределения

Посредством эволюции в моторостроении, инженерам удалось эффективно настраивает расширение и сужение фаз. Подобное решение основывается на ступенчатом исполнении кулачков. Система изменения формы кулачков применяется в моторах Honda (VTEC), Mitsubishi (MIVEC) и Toyota (VVTL-i).

Вышеуказанные системы одинаковы по принципу действия, а именно: распределительный вал здесь имеет два кулачка малой формы и один кулачок большого диаметра. Маленькие кулачки сообщаются с клапаном через рокера, а большой кулачок отвечает за движение незадействующего коромысла.

Эта система, в зависимости от режима работы мотора, позволяет переключаться между большим и малым кулачком, изменяя фазу ГРМ. Эластичность переходного режима обеспечивается гидравлическим блокирующим устройством.

При работе на малых оборотах и холостом ходу задействованы малые кулачки с узкой фазой, а при повышении нагрузки задействован широкофазный большой кулачок.

Система регулировки подъема клапана

Новатором этой технологии в 2001 году стала компания BMW с системой Valvetronic. Эта система позволила отказаться от дроссельной заслонки, а количество впускного воздуха определять высотой подъема клапана. Однако, дроссельная заслонка на двигателе присутствует но она все время открыта.

Лучшее решение от образования разряжения — это открытие клапана тогда, когда требуется максимальное наполнение цилиндра смесью. Время открытия клапана зависит от степени нажатия на педаль газа. Valvetronic позволяет экономить до 15% топлива, а также повысить мощность на 10% относительно мотора с таким же объемом.

Данная система имеет в конструкции вал-эксцентрик и промежуточный вал. Эксцентриковый вал вращается при помощи электродвигателя с червячной передачей. Вращение вала воздействует на промежуточный рычаг, который меняя свое положение, заставляет двигаться коромысло в заданном положении, согласно режиму работы ДВС.

Система работает постоянно, в зависимости от режима работы мотор, диапазон подъема клапана может варьироваться от 0,2 до 12 мм.

Современные системы фазовращателей направлены на достижение максимального КПД двигателя от своевременного смещения фазы ГРМ и нужного подъема клапана. Любая из вышеуказанных систем представляет собой сложную конструкцию, которая требует вмешательства в виде обслуживания и ремонта, как минимум раз в 150 000 км.

Система изменения фаз газораспределения — как работает VVT

Сердце большинства современных автомобилей — двигатель внутреннего сгорания, значительно продвинулся вперед за свою столетнюю историю.

В этой серии статей описываются некоторые ключевые инновации в технологии двигателей, а затем рассматриваются альтернативы двигателю внутреннего сгорания. На этой неделе, как работает система изменения фаз газораспределения.

Ознакомьтесь с другими деталями этой серии:

Технология сквозь время: впрыск топлива
Технология сквозь время: наддув
Технология сквозь время: турбонаддув
Технология сквозь время: водородные топливные элементы

Цель

Чтобы двигатель внутреннего сгорания вырабатывал энергию, воздух должен поступать, а выхлопные газы должны выходить из камеры цилиндра. Открытие и закрытие этих впускных и выпускных каналов контролируются клапанами, известными как впускные и выпускные клапаны соответственно.

Без системы изменения фаз газораспределения эти впускные и выпускные клапаны будут работать одинаково независимо от числа оборотов двигателя (оборотов в минуту) или условий движения. Это не идеально, так как водителю может потребоваться другое поведение двигателя в диапазоне оборотов. Например, при высоких оборотах водитель может желать большей мощности, в то время как экономия топлива может быть приоритетом при низких оборотах и меньшей нагрузке на двигатель.

Простой клапан и поперечное сечение двигателя.

Регулировка фаз газораспределения обеспечивает различные режимы работы за счет изменения работы впускных и выпускных клапанов на разных оборотах двигателя. Таким образом, он помогает оптимизировать производительность двигателя, одновременно улучшая топливную экономичность и выбросы.

История

Alfa Romeo Spider 2000 был первым серийным автомобилем с системой изменения фаз газораспределения.

Необходимость изменения фаз газораспределения была осознана еще в 1924 года, когда американцы запатентовали клапан с изменяемой продолжительностью открытия для двигателя внутреннего сгорания. В 1980 году Alfa Romeo Spider 2000 стал первым серийным автомобилем, оснащенным системой изменения фаз газораспределения.

Как это работает?

Производители автомобилей, как правило, используют собственные названия для технологии изменения фаз газораспределения. Например, Toyota использует систему «VVT-I» (переменная синхронизация клапанов с интеллектом), в то время как Honda, как известно, называет свою систему «VTEC» (переменная синхронизация клапанов и электронное управление подъемом).

Toyota Chaser был одним из первых автомобилей, получивших версию технологии VVT-i.

Несмотря на то, что эти системы могут иметь некоторые различия в реализации, все они основаны на одних и тех же базовых технологиях и инженерных принципах.

Чтобы впускной и выпускной клапаны открывались и закрывались, они соединены с вращающимся распределительным валом, расположенным над клапанами.

Знаменитая технология Honda VTEC используется во всех моделях.

Технология изменения фаз газораспределения управляет тремя ключевыми характеристиками впускных и выпускных клапанов:

Моменты газораспределения — моменты движения поршня, при которых клапаны открываются и закрываются.
Длительность клапана — как долго клапаны остаются открытыми.
Подъем клапана — насколько физически открываются клапаны (отверстие их открытия).

Для этого различные датчики, такие как датчики расхода воздуха и положения распредвала, подают информацию в ЭБУ автомобиля (блок управления двигателем), который затем использует различные механизмы для управления вышеупомянутыми характеристиками клапанов. Например, система Honda VTEC физически перемещает распределительный вал, чтобы увеличить подъем клапана.

Очень простой обзор того, как работает VTEC.

Будущее

В настоящее время системы изменения фаз газораспределения основаны на манипулировании распределительным валом для косвенного изменения трех ключевых характеристик клапана, описанных выше. Это, в свою очередь, ограничивает изменчивость клапана. Вместо этого будущие системы изменения фаз газораспределения могут обеспечить прямое управление каждым клапаном (иногда называемое «двигателем без кулачков» или «двигателем со свободным клапаном»), что обеспечит бесконечную вариативность и, следовательно, лучшую производительность двигателя.

Считаете ли вы, что система изменения фаз газораспределения может еще больше увеличить срок службы двигателя внутреннего сгорания, или электродвигатель остановит его как вкопанный? Расскажите нам, что вы думаете в комментариях.

Объяснение изменения фаз газораспределения: оценка скорости работы двигателей | Номер статьи

Из номера

за август 2017 г. Когда речь идет о многих переменных процессах сгорания в двигателе, инженеры измеряют синхронизацию ключевых событий в градусах поворота коленчатого вала — относительной системе отсчета, которая остается постоянной без необходимости компенсации изменение оборотов двигателя. В отсутствие знакомой общепринятой шкалы времени легко недооценить, насколько быстро все движется в двигателе внутреннего сгорания. Добавьте возможности современной электроники и средств управления, которые оптимизируют события клапана, впрыск топлива и искровое зажигание для повышения мощности или эффективности, и работа всех цилиндров зависит от миллисекундной точности.

В качестве примера можно привести рядный шестицилиндровый двигатель BMW N55 с турбонаддувом, сочетающий регулируемую фазировку впускных и выпускных кулачков с регулируемым подъемом впускных клапанов. При холостых оборотах двигателя 725 об/мин такты впуска, сжатия, мощности и выпуска вместе происходят всего за 0,2 секунды, буквально за мгновение ока. События, которые определяют это сгорание, например, как долго клапаны остаются открытыми, происходят в течение еще меньших долей секунды. И по мере того, как двигатель приближается к кульминации в 7000 об/мин, весь процесс сжимается в окно, которое длится примерно в 10 раз меньше, чем на холостом ходу.

Чтобы дать вам представление о том, насколько быстро работают современные двигатели, вот краткое описание стратегии работы N55: 70 градусов, но фиксированная продолжительность открытия 255 градусов. Задержка соответствует полному открытию 0,006 секунды для одного такта впуска при 7000 об/мин.

N55 Регулировка фаз газораспределения

Подъем впускного клапана: Система BMW Valvetronic эффективно играет роль дроссельной заслонки, дозируя воздух в цилиндры в основном в зависимости от положения педали акселератора. Он может регулировать подъем впускного клапана в диапазоне от 0,008 дюйма, что соответствует толщине четырех страниц журнала, который вы держите в руках, при низкой нагрузке и 0,4 дюйма при полной нагрузке с помощью быстродействующего двигателя постоянного тока, который управляет работой толкателей кулачка и ролика. вращаться.

Фаза выпускного клапана:

Разное