Что такое фазы газораспределения: что это такое и как они работают

Содержание

Что такое фазы газораспределения и их влияние на работу двигателя.

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 .

variable valve timing

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.

variable valve timing

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.

Если Вам понравился материал, поставьте, пожалуйста, лайк в вашей социальной сети.

Что такое фазы газораспределения? - Ремонт автомобилей


Содержание:

  1. Что такое фазы газораспределения?
  2. Влияние фаз газораспределения на работу двигателя.
  3. Изменяемые фазы газораспределения.

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.

Фазы газораспределения обеспечивают нужный момент открытия и закрытия клапанов в зависимости от положения коленчатого вала. В следствии фазы газораспределения обозначаются градусами поворота коленчатого вала.

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.

Топ

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.

Топ

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.

Изменение фаз газораспределения с помощью гидроуправляемой муфтыИзменение фаз газораспределения с помощью гидроуправляемой муфты

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.

Топ

Фазы газораспределения — Энциклопедия журнала "За рулем"

Горючая смесь (или воздух, поступающий в цилиндры двигателя) и отработавшие газы имеют определенную массу и обладают инерцией. Вследствие инерционного напора струи воздух (горючая смесь) будет продолжать поступать в цилиндр через впускной клапан в процессе впуска даже тогда, когда поршень, достигнув НМТ, начнет двигаться вверх, в начале такта сжатия. Это обеспечивает лучшее наполнение цилиндра горючей смесью. Таким же образом можно заранее, в конце рабочего хода, открыть выпускной клапан, поскольку поршень уже получил основную энергию от сгоревшего топлива. А также необходимо успеть очистить цилиндр от отработавших газов. Закрыть выпускной клапан лучше после того, как поршень пройдет ВМТ в конце такта выпуска, потому что продукты сгорания по инерции будут еще некоторое время выходить из цилиндра.

Другими словами, клапаны не должны открываться и закрываться в моменты нахождения поршней в соответствующих мертвых точках. В частности, в реальных двигателях существует момент времени, когда одновременно открыты впускной и выпускной клапаны (приблизительно 50° по углу поворота коленчатого вала). Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах поворота коленчатого вала, называют фазами газораспределения
, а их графическое изображение носит название диаграммы фаз газораспределения. Угол на диаграмме, соответствующий периоду одновременного частичного открытия впускных и выпускных клапанов, называют углом перекрытия клапанов. Так как время перекрытия клапанов небольшое, то это не приводит к проникновению отработавших газов во впускной трубопровод, а наоборот, за счет инерции уходящего потока этих газов происходит дополнительный подсос горючей смеси в цилиндр, и тем самым улучшается его наполнение.
При этом важно добиться, чтобы цилиндр очищался с максимально возможной степенью, но свежий заряд горючей смеси не уходил в выпускную трубу. У некоторых двигателей (особенно высокооборотных двигателей спортивных автомобилей) угол перекрытия клапанов может достигать большой величины, а если клапаны остаются открытыми на большую величину, когда поршень достигает ВМТ, может произойти удар клапанов в поршень, что приведет к аварии двигателя. Наличие перекрытия клапанов в НМТ (выпускной открывается раньше, чем поршень достигнет НМТ, а впускной позже) не представляет такой опасности, суммарный угол перекрытия всегда боль ше, чем в ВМТ, и часто бывает значительным, особенно в высокофорсированных двигателях.

Фазы газораспределения двигателя автомобиля - что это такое и диаграмма

Работа двигателя автомобиля зависит от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия - закрытия впускных и выпускных клапанов. Расскажем что такое фазы газораспределения мотора и покажем диаграмму работы. Зачем нужны и как увеличить мощность авто при помощи них.

Что это такое
Фаза газораспределения - это период от момента открытия клапанов до момента их закрытия. Выражается в градусах поворота коленчатого вала. Их задача — обеспечить наивысшую эффективность наполнения и очистки цилиндра во время работы двигателя. От оптимально подобранных фаз зависит экономичность мотора, мощность, развиваемый момент.
Влияние на работу мотора
В большинстве двигателей фазы меняться не могут. КПД таких моторов 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 с поздним открытием и ранним закрытием клапанов без перекрытия (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 машины.

При работе на максимальной мощности ситуация меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов сокращается, но для обеспечения высокого крутящего момента через цилиндры необходимо прогнать больший объём газов, чем 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 авто конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований. Посудите сами. С одними и теми же фазами двигатель должен обладать неплохой тягой на низких и средних оборотах, приемлемой мощностью — на высоких. Плюс устойчиво работать на холостом ходу, быть максимально экономичным, экологичным.

Изменяемые фазы газораспределения
Если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы мотора?

Один из способов это применение фазовращателя. Это специальная муфта, 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. Как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.

Инженеры разработали ряд систем, способных не только двигать фазы, но расширять или сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими способами.


Например, система VVTL-i после достижения 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 обеспечивает больший ход. При раскрутке коленвала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя открывается "второе дыхание". Оно способно придать автомобилю резкий 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 их открытия. Правда, механический привод заменяется электромагнитным.

В чём плюс электромагнитного привода? Подъёма клапана можно довести до идеала, а продолжительность открытия 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. Электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный.

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

Фазы и механизм газораспределения двигателя

Газораспределительный механизм

Термин «фаза» означает часть, этап или ступень какого-то процесса. Поэтому впускная и выпускная фазы газораспределения – часть полного цикла работы двигателя внутреннего сгорания. Прочитав статью, вы узнаете, что происходит во время фаз, каким образом двигатель регулирует их и на что влияют фазы газораспределения.

Как работает двигатель внутреннего сгорания

Воспламенение топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя приводит к выделению выхлопных газов и увеличению температуры. Во время такта сжатия поршень движется к верхней мертвой точке (ВМТ) сжимая топливовоздушную смесь или воздух (дизельный двигатель).

Воспламенение происходит незадолго до ВМТ. В бензиновом двигателе топливовоздушную смесь воспламеняет искра свечи зажигания. В дизельном моторе в раскаленный от сжатия воздух впрыскивают распыленное топливо. Когда поршень приближается к нижней мертвой точке (НМТ), наступает выпускная фаза газораспределения. Выпускной клапан открывается и поднимающийся к ВМТ поршень выдавливает из цилиндра продукты горения топливовоздушной смеси. Когда поршень подходит к ВМТ заканчивается фаза выпуска и начинается фаза впуска. Поршень движется в ВМТ, в цилиндре возникает разряжение, благодаря которому воздух засасывает внутрь камеры сгорания. После достижения ВМТ фаза впуска завершается и начинается такт сжатия.

Устройство механизма газораспределения

Газораспределительный механизм (ГРМ) состоит из:

  • одного или двух кулачковых распределительных валов, на каждый из которых установлена своя шестерня;
  • шестерни коленчатого вала;
  • цепного или ременного привода.

Число зубьев шестерни распределительного вала всегда в 2 раза больше, чем у шестерни коленчатого вала.

Благодаря этому за два оборота коленчатого вала происходит лишь один оборот распределительного вала. Это позволяет открывать и закрывать клапаны головки блока цилиндров (ГБЦ) в зависимости от такта двигателя. Фазы газораспределения зависят от расположения кулачков распределительного вала. Поэтому на одновальных двигателях возможна только одновременная регулировка фаз впуска и выпуска. На двухвальных двигателях возможна раздельная регулировка фазы впуска и фазы выпуска. Это позволяет оптимизировать работу двигателя под различные режимы.

Когда кулачок распределительного вала доходит до клапана, то начинает давить на него до тех пор, пока клапан полностью не откроется. Затем кулачок проходит дальше и пружина начинает выдавливать клапан, стремясь закрыть его. Как только давление со стороны распределительного вала исчезает, пружина полностью закрывает клапан. Угол поворота распределительного вала, в течение которого впускные или выпускные клапаны одного цилиндра открыты и называется фазой газораспределения.

На что влияют фазы ГРМ

В двигателях современных бюджетных автомобилей не предусмотрена автоматическая регулировка фаз газораспределения, поэтому они настроены на средний режим работы. Форма кулачков распределительных валов таких двигателей рассчитана на максимальное наполнение и освобождение цилиндров при скорости вращения, близкой к максимальному крутящему моменту. Обычно он расположен между 2/3 и 3/4 от максимальных оборотов. Поэтому такой двигатель «плохо тянет» на оборотах ниже половины от максимальных.

Почему так происходит? Чем выше обороты двигателя, тем быстрей движутся поршни. В результате давление внутри цилиндра во время фазы выпуска возрастает, но пропускная способность выпускного клапана не меняется. Во время фазы впуска поршень движется быстрей, чем на холостых оборотах, но пропускная способность клапана не меняется. Поэтому чем выше обороты двигателя, тем хуже наполнение цилиндров. Поэтому нередко фазы выпуска и выпуска пересекаются. В то время когда выпускной клапан закрывается, но еще открыт, начинает открываться впускной клапан.

На холостых и низких оборотах часть топлива, которая поступает в двигатель, уходит в выхлопную трубу. Это снижает мощность и экономичность двигателя. По мере роста оборотов влияние этого эффекта слабеет. Поэтому чем выше обороты двигателя, тем длинней должны быть фазы газораспределения. Это позволит избежать снижения мощности мотора.

Если сдвинуть фазы газораспределения от оптимальной точки, то произойдет резкое падение мощности мотора. Ведь цилиндры будут или не до конца освобождаться от выхлопных газов или не до конца наполняться топливовоздушной смесью. Однако оптимальная точка начала фазы и ее продолжительность зависят от нагрузки на мотор и оборотов двигателя. Поэтому тюнинговые мастерские и умелые автомобилисты устанавливают вместо штатной шестерни распределительного вала разрезную шестерню, с помощью которой можно сдвигать фазу на угол до 10 градусов. Также используют тюнинговые распределительные валы, рассчитанные на различные режимы и нагрузки. Те, кто предпочитает ездить на максимальной скорости, устанавливают валы с максимальными фазами впуска и выпуска. Те же, кто ездит на средних оборотах двигателя, избегая резких стартов и больших скоростей, ставят валы с чуть уменьшенными фазами.

Регулятор фаз газораспределения

Существует большое количество моделей фазорегуляторов, которые работают по различным алгоритмам. Однако, общий принцип неизменен. Когда двигатель работает на низких оборотах, фазорегулятор сокращает впускную и выпускную фазы. Это позволяет сократить расход топлива.

Когда двигатель начинает работать на высоких оборотах или под нагрузкой, регулятор увеличивает продолжительность фаз, а нередко и точку их начала. Это позволяет не только увеличить мощность и крутящий момент, но и снижает расход топлива. Наиболее популярны модели фазорегуляторов, которые работают на основе центробежного принципа. Чем выше обороты двигателя, тем сильней они натягивают цепь или ремень привода ГРМ, тем самым сдвигая и фазы газораспределения. Благодаря тому, что эти устройства регулируют натяжение ремня или цепи со стороны обоих распределительных валов, они эффективно сдвигают обе фазы. Такие фазорегуляторы не требуют настройки, однако после пробега в 40-70 тысяч километров необходимо менять уплотнительные кольца гидроцилиндров.

Более сложные регуляторы представляют собой систему из датчиков, контроллера двигателя и исполнительных устройств. Однако, принцип их работы точно такой же, как у центробежных. Исполнительное устройство увеличивает или ослабляет натяжение цепи со стороны впускного и выпускного валов. Благодаря этому каждая фаза регулируется отдельно. Такие системы требуют настройки и регулярной проверки. Благодаря тому, что исполнительные механизмы работают от электричества, нет необходимости в регулярной замене уплотнительных колец. Существуют также системы, в которых электронное управление совмещено с гидравлическим приводом. В таких системах регулировка происходит не за счет натяжения цепи, а с помощью увеличения давления внутри шестерни распределительного вала.

Чем выше давление, тем дальше гидропривод проворачивает распределительный вал относительно положения шестеренки.

Как установить фазы газораспределения

На большинстве современных автомобилей, оснащенных механическим ГРМ, фазы газораспределения выставляют одинаково. По ВМТ первого цилиндра. Для этого на корпусе блока цилиндров и ГБЦ, а также на шестернях распределительного и коленчатого валов нанесены специальные метки. В первую очередь совмещают метки коленчатого вала. Затем совмещают метки распределительного (распределительных) валов. После этого надевают и натягивают цепь или ремень, затем проверяют метки. Если метки на месте, коленчатый вал прокручивают 2 или 4 раза и снова проверяют метки. Если метки шестерней распределительного и коленчатого валов совпадают с метками на блоке цилиндров и ГБЦ, то фазы выставлены правильно. Если отличаются, необходимо снять цепь или ремень и повторить все операции. 

Автомобильный портал

Фазы газораспределения двигателя. Что это такое?

Kачество работы двигателя зависит от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. В обычном четырёхтактном двигателе внутреннего сгорания клапаны приводятся в действие кулачками распределительного вала. В данной статье мы 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. Фазы газораспределения обычно выражаются 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 современных 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 сильно меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов закономерно сокращается, но для обеспечения высоких крутящего момента и мощности через цилиндры необходимо прогнать куда больший объём газов, нежели на холостом ходу. Как решить столь непростую задачу? Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать продолжительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими. При этом для лучшей продувки цилиндров фазу перекрытия обычно делают тем шире, чем выше обороты.

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

Изменяемые фазы газораспределения
А 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 что если попробовать изменять высоту подъёма? Ведь 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, соответственно, продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. Экономия от применения системы бездроссельного управления может составлять от 8% до 15%, прирост мощности и момента в пределах 5—15 %.

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

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

Пожалуй, дальнейшее увеличение эффективности работы мотора за счёт ГРМ уже невозможно. Выжать ещё больше мощности и момента с того же объёма при меньшем расходе можно будет только с применением иных средств. Например, комбинированного наддува или конструкций, изменяющих степень сжатия, других видов топлива.

Поделиться с друзьями:

Статьи по теме:

Что такое фазы газораспределения

На распределительных валах расположены кулачки, которые открывают и  закрывают впускные и выпускные клапана.

Фазы газораспределения обеспечивают нужный момент открытия и закрытия клапанов в зависимости от положения коленчатого вала. В следствии фазы газораспределения обозначаются градусами поворота коленчатого вала.

Распределительный вал приводится в действие от ведущей шестерни коленчатого вала или через специальный зубчатый ремень. Рабочий цикл в двигателе происходит за 4 такта и такие двигатели называются четырехтактными. Это говорит о том, что для совершения рабочего цикла необходимо два оборота коленчатого вала, а частота распределительного вала в два раза меньше. То есть передаточное число коленчатый вал - распределительный вал составляет 2 к 1. На рисунке мы с вами увидим фазы открытия и закрытия клапанов (впускных и выпускных).

Схемы фазы газораспределения

Что такое фазы газораспределения?

a — такт впуска, b — такт сжатия c рабочий такт d такт выпуска

 

 Что такое тепловой зазор?

В процессе работы двигателя клапаны и

детали привода клапана нагреваются,

длина их увеличивается. В результате

1. Распределительный вал привода выпускных клапанов (кулачки)

2. Свеча зажигания

3. Распределитель­ный вал привода впускных клапанов

4. Форсунка

5. Впускной клапан

6. Выпускной клапан

7. Камера сгорания

8. Поршень

9. Цилиндр

10. Шатун

11. Коленчатый вал

М крутящий момент,  а — угол поворота коленчатого вала, s  — ход поршня, Vhрабочий объем цилиндра, Vcобъем сжатия.

Устройство клапанного механизма

Устройство клапанного механизма

Клапанный механизм включает в себя
следующие детали: клапаны, на­правляющие
втулки, седла клапанов, возвратные пружины,
опорные тарел­ки, сухари, механизм вращения клапана.

Диаграмма фаз газораспределения

Диаграмма фаз газораспределения 4-х тактного двигателя.

1. Фазы газораспределения

2. Распределение горючей смеси

3. Принцип работы двигателя автомобиля

4. Тепловой зазор

5. Клапанный механизм

6. Газораспределительный механизм

Что такое синхронизация клапана? (с изображением)

В двигателях внутреннего сгорания на каждый цилиндр приходится как минимум два клапана: впускной и выпускной. Чтобы двигатель работал должным образом, впускной клапан должен вовремя втягивать топливо и воздух, цилиндр загорается, а затем выпускной клапан должен открываться, чтобы сгоревшее топливо вышло, чтобы цикл мог повториться. Для правильной работы двигателя точное срабатывание этих клапанов в правильной последовательности - это фаза газораспределения.

Valve timing helps cylinders operate within an engine. Выбор фаз газораспределения помогает цилиндрам работать в двигателе.

В большинстве двигателей, когда цилиндры срабатывают, они оказывают давление на распределительный вал, в результате чего он поворачивается и выполняет ряд функций.Он приводит в действие трансмиссию и другие компоненты автомобиля, такие как генератор и водяной насос. Кроме того, как следует из названия, распределительный вал имеет ряд кулачков по длине.

Эти кулачки давят на устройства, называемые толкающими стержнями, которые, в свою очередь, подталкивают вверх устройства, называемые коромыслами.Коромысла служат в качестве уровней для нажатия и подъема подпружиненных клапанов двигателя. Это действие открывает и закрывает клапаны в нужное время, чтобы двигатель работал бесперебойно.

Механическая природа клапанных систем двигателя означает, что существует ограниченное количество способов регулировки фаз газораспределения.Обычно есть только один способ: разобрать двигатель и переставить кулачки на распределительном валу, которые начинают последовательность приведения в действие клапанов. Однако другие проблемы могут заключаться в неточной фазе газораспределения.

Изогнутый шток толкателя или вал клапана может привести к неполному открытию или закрытию клапана при необходимости.Эти типы проблем на самом деле не связаны с фазами газораспределения, а только вызывают симптомы, которые кажутся связанными с синхронизацией. Клапаны должным образом приводятся в действие в нужное время; они просто не могут выполнять свои функции из-за физических повреждений. Эти проблемы также нельзя устранить, вместо этого требуется замена любых неисправных компонентов.

Опережение зажигания двигателя часто ошибочно считается причиной неправильной установки фаз газораспределения; Однако, это не так.Хотя верно то, что неправильная установка угла опережения зажигания может привести к срабатыванию цилиндров, когда клапаны находятся в неправильном положении, сама установка фаз газораспределения, которая устанавливается кулачками на распределительном валу, не виновата. Ошибка времени зажигания.

Установка угла опережения зажигания отвечает за передачу энергии на свечи зажигания, которые зажигают цилиндры двигателя.Системы зажигания знают, когда подавать питание на свечи, основываясь на настройках, которые информируют их о физическом расположении цилиндров и клапанов. При правильной настройке установка угла опережения зажигания приводит в действие цилиндры именно в тот момент, когда клапаны находятся в правильном положении.

,

(VVT-i) - Регулируемая синхронизация клапана

(VVT-i) - Variable Valve Timing - How Does It Work (VVT-i) - Регулировка фаз газораспределения - как это работает

(VVT-i) - Регулируемая синхронизация фаз газораспределения - это 2-ступенчатая система фазирования кулачка с гидравлическим управлением.

По мере того, как технологии двигателей совершенствуются и становятся менее дорогими, (VVT) продолжает улучшать производительность и экономичность.

В настоящее время производители применяют различные подходы и технологии проектирования (VVT). Следовательно, для контроля времени и того, как долго впускной и выпускной клапаны остаются открытыми.

(VVT-i) - Система регулирования фаз газораспределения использует давление моторного масла для изменения положения впускного распредвала.

Следовательно, Оптимизация фаз впускных клапанов для рабочих условий.

Примечание: Учитывается только забор.

Также, в зависимости от потребностей двигателя, система может вращать распределительный вал в опережающем или замедленном направлении. Регулировка времени перекрытия между закрытием выпускного клапана и открытием впускного клапана приводит к повышению эффективности двигателя.

(VVT-i) - Технология Variable Valve Timing управляет тремя ключевыми характеристиками впускных и выпускных клапанов:
  • Выбор фаз газораспределения - точки движения поршня, в которых клапаны открываются и закрываются.
  • Продолжительность - Как долго клапаны остаются открытыми.
  • Высота подъема клапана - насколько физически открываются клапаны (их отверстие для открытия).

Для этого различные датчики, такие как датчики воздушного потока и положения распределительного вала, передают информацию в ЭБУ автомобиля.Наконец, использование различных механизмов для управления вышеупомянутыми характеристиками клапана.

Как работает (VVT-i) - Регулируемая синхронизация клапана

(VVT-i) - Variable Valve Timing изменяет время подъема клапана для повышения производительности и экономии в определенных дорожных ситуациях.

Close Up Of (VVTi) System Timing Gear Close Up Of (VVTi) Система ГРМ

Визуализируйте это как полую закрытую шестерню, внутри которой две звездообразные шестерни помещены одна внутри другой.Наружная шестерня - это соединение шестерни распределительного вала с приводным ремнем или цепью. Внутренняя шестерня соединяется с самим распределительным валом. Обычно они сцеплены друг с другом, зубец против зубца и вращаются с одинаковой скоростью.

При подаче масла под давлением шестерни можно разделить. В результате мгновенно меняют свои скорости относительно друг друга. Наконец, это увеличивает или уменьшает скорость распределительного вала по отношению к моменту времени привода двигателя. Кроме того, это, в свою очередь, изменяет продолжительность подъема клапана для управления впуском и выпуском.

(VVT-i) - Регулируемая синхронизация клапана в основном бывает двух типов:

  • Single - (VVT-i) - Постоянно изменяет фазу газораспределения впускного распредвала.
  • Dual - (VVT-i) - Постоянно изменяет синхронизацию впускного и выпускного распредвала.

Система Dual (VVT-i) помогает двигателю «вдыхать» и «выдыхать» более эффективно. Постоянно регулируя синхронизацию впускных и выпускных клапанов, чтобы улучшить мощность, топливную экономичность и выбросы выхлопных газов.

(VVT-i) - Variable Valve Timing (VVT-i) - Регулировка фаз газораспределения

Dual (VVT-i) помогает предоставить:

  • Повышенная топливная эффективность при всех оборотах двигателя
  • Более высокий крутящий момент на низких оборотах с меньшей вероятностью «детонации» двигателя, снижающего мощность.
  • Превосходная мощность на высоких оборотах двигателя, без лишнего шума и вибрации
  • Снижение выбросов при всех оборотах двигателя

Dual (VVT-i) помогает двигателю обеспечить необходимую мощность и топливную экономичность при сохранении оптимального качества выбросов.

В чем разница между одиночной и дуэлью (VVTi)

  • Single (VVTi) технология регулирует только время впускных клапанов
  • Dual (VVTi) регулирует как впускные, так и выпускные клапаны (двойного действия)

В обоих случаях распределительный вал имеет два профиля для впускных клапанов:

  • Экономичный профиль (ниже 6000 об / мин)
  • Профиль производительности (выше 6000 об / мин)

Когда (VVT-i) «срабатывает», давление масла оказывается на исполнительном механизме, который слегка сдвигает распределительный вал, включая настройку «производительность».

Fuel Injector Firing Зажигание топливной форсунки

Итак, с Dual (VVT-i) - Variable Valve Timing происходит то же самое, но на этот раз выпускные клапаны активируются. Теперь распределительный вал имеет два профиля для впуска и выпуска. Двойной (VVTi) также сводит к минимуму давление сжатия при пуске / останове, регулируя последовательность перекрытия впускных и выпускных клапанов.

Возможность одновременно открывать как впускной, так и выпускной клапаны также обеспечивает максимальную очистку внутрицилиндрового заряда.Обеспечивает очень высокую (об / мин) огромную мощность от того же двигателя, который может похвастаться впечатляющим крутящим моментом на низких оборотах.

Преимущества, полученные с (VVT-i) - Переменная синхронизация клапана включает:
  • Повышенная производительность и одновременно экономичность
  • Более быстрый нагрев каталитического нейтрализатора за счет улучшенного контроля выхлопных газов
  • Повышенная эффективность в широком диапазоне рабочих скоростей двигателя
  • Улучшенная синхронизация двигателя

Коды общих ошибок двигателя

Reading Engine Trouble Codes Чтение кодов неисправностей двигателя

Два общих кода двигателя: P0011 и P0021 (датчик положения распределительного вала «ряд 1» и датчик положения распределительного вала «ряд 2» соответственно).

Вот некоторые общие области, в которых можно искать проблемы:

  • ГРМ
  • Масляный регулирующий клапан
  • Сетка фильтра масляного клапана
  • Распредвал / шестерни
  • Электрические соединители и провода
  • PCM или ECM

Итак, грязное масло может привести к накоплению осадка, который может закупорить масляные каналы в кулачке, что приведет к его выходу из строя. В результате отсутствие регулярного обслуживания является большой проблемой для систем (VVT).

Замена масла сейчас важнее, чем когда-либо прежде

Cylinder Head Covered With Engine Oil Sludge Головка блока цилиндров покрыта осадком моторного масла

Самое главное, соленоиду (VVT) для правильной работы требуется чистое моторное масло. Итак, что происходит, когда моторное масло забивается мусором, грязью или другими инородными частицами? Он имеет тенденцию засорять проход от соленоида к цепи и шестерне (VVT).

В результате отсутствие регулярной замены масла может привести к повреждению соленоида (VVT), цепи (VVT) и зубчатой ​​передачи.Итак, чтобы избежать этой ситуации, не забудьте заменить моторное масло в соответствии с рекомендациями производителя автомобиля. Низкий уровень масла также может вызвать проблемы с соленоидом (VVT) и другими компонентами системы газораспределения.

с (VVT-i) - регулируемая синхронизация клапана (у вас больше нет клапана (EGR))

No (EGR) Valve With (VVT-i) - Variable Valve Timing Нет (EGR) Клапан с (VVT-i) - Регулируемая синхронизация клапана Системы

(VVT) сделали клапаны рециркуляции выхлопных газов (EGR) устаревшими. Клапаны (рециркуляции отработавших газов) создают дым, вызывающий возврат оксидов азота во впускной коллектор.Следовательно, система (VVT) контролирует время, чтобы инертный газ оставался в камере для следующего цикла сгорания. В результате контролируется температура горения и образование оксидов азота.

Заключение

Итак, большинство систем (VVT) и их компонентов зависят от постоянной циркуляции моторного масла. Итак, если есть какие-либо проблемы с потоком масла, все детали могут выйти из строя.

Пожалуйста, поделитесь новостями DannysEnginePortal

,

Как работают распредвалы | HowStuffWorks

Если вы читали статью Как работают автомобильные двигатели, вы знаете о клапанах, которые пропускают топливно-воздушную смесь в двигатель, а выхлопные газы выходят из двигателя. В распределительном валу используются выступы (называемые кулачками ), которые прижимаются к клапанам, чтобы открывать их при вращении распределительного вала; пружины на клапанах возвращают их в закрытое положение. Это критически важная работа, которая может сильно повлиять на работу двигателя на разных скоростях.На следующей странице этой статьи вы можете увидеть анимацию, которую мы создали, чтобы действительно показать вам разницу между рабочим распредвалом и стандартным.

Из этой статьи вы узнаете, как распредвал влияет на работу двигателя. У нас есть отличные анимации, которые показывают, как действительно работают разные компоновки двигателей, такие как с одинарным верхним кулачком (SOHC) и с двойным верхним кулачком (DOHC). А затем мы рассмотрим несколько изящных способов, которыми некоторые автомобили регулируют распределительный вал, чтобы он мог более эффективно работать с разными оборотами двигателя.

Начнем с основ.

Основы распределительного вала

Ключевыми частями любого распределительного вала являются кулачки . Когда распределительный вал вращается, кулачки открывают и закрывают впускной и выпускной клапаны синхронно с движением поршня. Оказывается, существует прямая зависимость между формой кулачков и тем, как двигатель работает в разных диапазонах скоростей.

Чтобы понять, почему это так, представьте, что мы запускаем двигатель очень медленно - всего 10 или 20 оборотов в минуту (об / мин), так что поршню требуется пара секунд, чтобы завершить цикл.На самом деле было бы невозможно запустить обычный двигатель так медленно, но давайте представим, что мы могли бы. На этой низкой скорости нам нужно, чтобы выступы кулачков имели такую ​​форму:

  • Как только поршень начинает двигаться вниз во время такта впуска (так называемая верхняя мертвая точка, или ВМТ ), впускной клапан открывается. Впускной клапан закроется сразу после того, как поршень опустится до дна.
  • Выпускной клапан открывается сразу после того, как поршень опускается до дна (так называемая нижняя мертвая точка, или BDC ) в конце такта сгорания, и закрывается, когда поршень завершает такт выпуска.

Эта установка будет очень хорошо работать для двигателя, пока он работает на этой очень низкой скорости. Но что будет, если увеличить обороты? Давайте разберемся.

Когда вы увеличиваете число оборотов в минуту, конфигурация распределительного вала от 10 до 20 оборотов в минуту не работает. Если двигатель работает со скоростью 4000 об / мин, клапаны открываются и закрываются 2000 раз в минуту или 33 раза в секунду. На этих скоростях поршень движется очень быстро, поэтому воздушно-топливная смесь, устремившаяся в цилиндр, также движется очень быстро.

Когда впускной клапан открывается и поршень начинает свой ход впуска, воздушно-топливная смесь во впускном желобе начинает ускоряться в цилиндр. К тому времени, когда поршень достигает нижней точки своего хода впуска, воздух / топливо движутся с довольно высокой скоростью. Если бы мы закрыли впускной клапан, весь воздух / топливо остановилось бы и не попало в цилиндр. Если оставить впускной клапан открытым немного дольше, импульс быстро движущегося воздуха / топлива продолжает нагнетать воздух / топливо в цилиндр, когда поршень начинает свой ход сжатия.Таким образом, чем быстрее работает двигатель, тем быстрее движется воздух / топливо и тем дольше мы хотим, чтобы впускной клапан оставался открытым. Мы также хотим, чтобы клапан открывался шире на более высоких скоростях - этот параметр, называемый подъем клапана , определяется профилем кулачка.

На анимации ниже показано, как обычный кулачок и рабочий кулачок имеют разные фазы газораспределения. Обратите внимание, что циклы выпуска (красный кружок) и впуска (синий кружок) намного больше перекрываются на кулачке производительности.Из-за этого автомобили с этим типом кулачка, как правило, очень грубо работают на холостом ходу.

Этот контент несовместим с этим устройством.

Два разных профиля кулачка: нажмите кнопку под кнопкой воспроизведения, чтобы переключаться между кулачками. Кружки показывают, как долго клапаны остаются открытыми: синий - впускной, красный - выпускной. Перекрытие клапанов (когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно) выделяется в начале каждой анимации.

Любой распределительный вал идеален только при одной частоте вращения двигателя. При любой другой частоте вращения двигатель не будет работать в полную силу. Поэтому фиксированный распределительный вал - это всегда компромисс. Вот почему автопроизводители разработали схемы изменения профиля кулачка при изменении частоты вращения двигателя.

Распредвалы на двигателях имеют несколько различных расположений. Мы поговорим о некоторых из самых распространенных. Вы, наверное, слышали терминологию:

  • Одинарный верхний кулачок (SOHC)
  • Двойной верхний кулачок (DOHC)
  • Толкатель

В следующем разделе мы рассмотрим каждую из этих конфигураций.

,Преимущества регулируемого клапана

- популярный журнал Hot Rodding

Можно подумать, что 150 лет будет достаточно, чтобы решить проблему, но не повезло. С тех пор как в конце 1800-х годов появился первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, инженеры ломали голову над великим компромиссом, известным как конструкция распределительного вала. Это потому, что двигатель, работающий на низких оборотах, - это совершенно другое животное, чем тот же самый двигатель на высоких оборотах, поскольку динамические эффекты впускного и выпускного заряда в обоих крайних случаях требуют совершенно разных сроков срабатывания клапана.Пока кто-то не выяснит, как надежно запустить два распределительных вала одновременно в одном двигателе, продолжительность и подъем в распределительный вал всегда будут компромиссом между крутящим моментом на нижнем и верхнем пределе, а такие переменные, как качество холостого хода и управляемость, еще больше усложнят ситуацию.

К счастью, GM, Ford и Chrysler в последние годы разработали гениальные методы изменения фаз газораспределения в своих производственных двигателях V-8. Хотя изменение синхронизации событий клапана не влияет на мощность двигателя так сильно, как изменение продолжительности кулачка и подъема, опережение или замедление фазировки кулачка на несколько градусов - так называемая переменная синхронизация клапана (или сокращенно VVT) - все же может привести к резким изменениям в форма кривых мощности и крутящего момента.Благодаря техническим возможностям таких компаний, как COMP Cams и Mast Motorsports, то, что когда-то было компромиссом, теперь стало настоящим преимуществом в производительности.

Необходимость переменной синхронизации

На динамометрическом стенде двигателя передвижение или замедление кулачка для оптимальной производительности является критическим компонентом каждого сеанса тестирования. Расширение событий клапана увеличивает крутящий момент на низких оборотах за счет мощности на высоких оборотах, в то время как замедление кулачка имеет противоположный эффект. Точно так же гонщики часто настраивают фазировку кулачков своих двигателей с помощью регулируемых наборов времени ременного привода, чтобы максимизировать сцепление с дорогой.В обоих сценариях манипулирование точкой закрытия впускного клапана эффективно смещает, где в диапазоне оборотов двигатель вырабатывает большую часть своей мощности и крутящего момента. Поскольку двигатели представляют собой не что иное, как воздушные насосы, а клапаны регулируют поток воздуха в двигатель и из него, правильное определение времени срабатывания клапана является необходимостью, а не роскошью.

Синхронизация клапанов просто означает, что четыре события клапана - открытие впускного клапана, закрытие впускного клапана, открытие выпускного клапана и закрытие выпускного клапана - происходят в зависимости от положения коленчатого вала и поршней.События четырех клапанов являются основным фактором при проектировании кулачков и, таким образом, четко указаны на каждой карте кулачков. Хотя каждое из четырех событий клапана влияет на мощность двигателя по-разному, закрытие впуска, безусловно, является наиболее важным, поскольку оно определяет, сколько воздуха двигатель может проглотить за такт впуска. Для максимальной мощности задержка момента закрытия впускного клапана позволяет втягивать больше воздуха в цилиндры на высоких оборотах. Вот почему большинство кулачков вторичного рынка имеют точку закрытия впускного клапана на 60-70 градусов после нижней мертвой точки.

На низких оборотах отсроченное (или замедленное) закрытие впуска позволяет поршням проталкивать топливно-воздушную смесь мимо впускного клапана и обратно во впускной коллектор, снижая крутящий момент на низких оборотах. И наоборот, хотя может показаться нелогичным оставлять впускной клапан открытым во время движения поршня обратно по каналу после нижней мертвой точки, это существенно улучшает наполнение цилиндра. «Даже если бы всасываемый заряд имел нулевую массу, в цилиндре все равно было бы более низкое давление, чем во впускной камере при НМТ, поскольку воздух поступает внутрь, чтобы заполнить пустоту.Когда поршень начинает возвращаться вверх, давление на клапане уравновешивается, - объясняет Билли Годболд из COMP Cams. - На этом этапе силы уравновешиваются на клапане, но молекулы воздуха по-прежнему обладают достаточной инерцией для продолжения наполнения цилиндра. Когда всасываемый заряд продолжает заполнять цилиндр, скорость порта будет падать из-за увеличения давления в цилиндре и закрытия впускного клапана. Точка, в которой скорость порта достигает нуля - когда последняя молекула кислорода проходит через впускной клапан, а первая молекула кислорода направляется обратно во впускной коллектор, - теоретически является идеальной точкой закрытия впуска."

Поскольку расположение клапанов для увеличения мощности на высоких оборотах вредит крутящему моменту на низких оборотах, и наоборот, установленная осевая линия распределительного вала в конечном итоге является компромиссом, однако прелесть систем VVT в том, что они полностью исключают этот компромисс, поскольку продвигая фазу кулачка на низких оборотах и ​​медленно замедляя их по мере увеличения оборотов. Это позволяет максимизировать крутящий момент на низких оборотах без ущерба для максимальной мощности и максимизировать мощность на максимальных оборотах без ущерба для крутящего момента на низких оборотах. Кроме того, VVT также расширяет кривую крутящего момента перед пик и предотвращает быстрое падение мощности после пика мощности.«При изменении фаз газораспределения мы обычно видим улучшение выходной мощности на 5–10 процентов на концах кривых крутящего момента и мощности», - говорит Годболд. «Это означает, что выходной крутящий момент значительно улучшится на 1000–2000 об / мин ниже пикового значения крутящего момента, и двигатель будет продолжать обеспечивать полезную мощность до 1000 об / мин выше его пика мощности, вместо того, чтобы падать со стола. Очевидно, VVT существенно сглаживает кривую крутящего момента. "

Хотя есть заметные различия в системах VVT, разработанных GM, Ford и Chrysler, все три в целом очень похожи.В двигателях GM Gen IV и Chrysler Gen III Hemi масло отводится из отверстий распредвала в полый сердечник распределительного вала. Оттуда масло проходит вперед через переднюю часть кулачка в кулачковую шестерню. В дополнение к синхронизации распределительного вала с коленчатым валом, кулачковая шестерня служит также узлом фазера, который может изменять ориентацию кулачка примерно на 50 градусов. Фазеры с гидравлическим приводом направляют масло в различные полости и каналы внутри фазовых тел, чтобы продвигать или замедлять кулачок. Электрический соленоид, установленный в крышке привода ГРМ, обеспечивает точное компьютерное управление всем процессом, который подает давление на масляный регулирующий клапан, прикрепленный болтами к передней части кулачка.Соленоид взаимодействует с ЭБУ, датчиком положения кулачка и датчиком положения кривошипа для регулировки фазы кулачка с точностью до долей градуса. Система VVT, используемая в платформе Ford Coyote 5.0L DOHC, работает по очень похожему принципу, но, поскольку она имеет четыре распредвала, для нее требуется четыре набора фазовращателей и соленоидов.

Послепродажные хитрости

Подобно тому, как хотроддеры старой школы отказались от EFI в пользу углеводов и выбросили дистрибьюторов HEI в мусорную корзину за их надежные системы балльного стиля, воспринимаемая сложность современных систем VVT отпугивает многих традиционалистов.Однако, учитывая огромные преимущества VVT в производительности, отключать его при замене распредвала на вторичный рынок кажется нелепым. «Иметь возможность настроить закрытие впуска, а затем сказать« нет, спасибо »- это все равно, что иметь возможность надежно настроить время зажигания, но вместо этого выбрать его фиксацию в одной настройке. Реальная разница в том, что двигатель фактически более благоприятно реагирует на настройку впуска закрытие на других оборотах, чем когда-либо будет для зажигания », - говорит Годболд.

Хотя системы VVT действительно требуют особых мер предосторожности перед тем, как подвергать их стандартному набору трюков с подъемом на ходу, вторичный рынок поможет вам.«Гидравлическое давление - единственное, что не позволяет давлению клапанных пружин вынудить фазер полностью механически тормозить, что приведет к столкновению выпускных клапанов с поршнями. Чтобы предотвратить это, мы устанавливаем в фазер ограничители, которые ограничивают движение кулачка до 20–20 °. 30 градусов, - говорит Гораций Маст из Mast Motorsports. Аналогичным образом, Mast задокументировал менее точное управление фазированием распределительного вала на высоких оборотах, когда давление в пружине клапана превышает 380 фунтов. В качестве еще одной меры предосторожности Mast использует поршни с очень большими предохранительными клапанами в своих двигателях ящиков, оборудованных VVT.

Принятие мер предосторожности для обеспечения надежности - это одно, но наличие ноу-хау для полной экстраполяции всего потенциала производительности заводской системы VVT - совсем другое дело. Mast Motorsports - одна из первых компаний, предложивших высокопроизводительные распределительные валы VVT для малоблочных двигателей GM Gen IV. «По сравнению с распредвалом без VVT, наши специальные кулачки VVT имеют 5-10 градусов запаздывания по установленной центральной линии. Это позволяет нам в полной мере использовать преимущества системы VVT», - говорит Маст.Когда GM впервые представила VVT в своих двигателях поколения IV, никто не знал, как управлять фазированием кулачка с помощью заводского компьютера. Автономная система управления двигателем Mast M-90 зарекомендовала себя как отличный инструмент для разработки. С самого начала это позволяло Mast точно контролировать фазировку кулачка в реальном времени для достижения максимальной производительности.

В двигателях с верхним расположением клапанов типа «кулачок в блоке», таких как GM Gen IV и Chrysler Gen III Hemi, фазирование кулачка изменяет все четыре события клапана одновременно. Это не идеально, поскольку разные сценарии требуют перемещения событий клапана в разных направлениях.Например, задержка закрытия впуска для улучшения максимальной мощности также задерживает выпускное отверстие. Проблема в том, что задержка выпускного отверстия на самом деле приносит в жертву мощность на высоких оборотах, поскольку отработавшие пары не могут выйти из цилиндра до более позднего такта выпуска. С другой стороны, кулачковые двигатели DOHC, такие как Ford 5.0L Coyote, могут фазировать как впускной, так и выпускной кулачки независимо друг от друга для еще большей гибкости. Фактически, независимая фазировка Coyote позволяет изменять эффективный угол разделения лепестков распределительных валов.«Большим преимуществом систем изменения фаз газораспределения DOHC является то, что они могут оптимизировать точки закрытия впуска и открытия выпуска для любых заданных оборотов и положения дроссельной заслонки. Хотя эти две точки являются наиболее важными из четырех событий, закрытие впуска имеет тенденцию превосходить эффект открытия выхлопа в типичных системах, который объясняет, почему VVT в двигателях OHV по-прежнему так хорошо работает », - говорит Годболд. «Оптимизация выпускного отверстия позволяет контролировать перекрытие для улучшения перекрестных помех между впуском и выпуском в окнах оборотов, где выпускная волна должным образом синхронизирована для снижения давления в камере на впускном отверстии.Эти независимые системы обеспечивают еще большие улучшения на концах кривой крутящего момента. Кроме того, они также дают возможность дополнительно оптимизировать перекрытие в среднем диапазоне для повышения пиковой производительности. На динамометрическом стенде улучшения мощности и крутящего момента, предлагаемые системой DOHC VVT, на 25-50 процентов больше, чем при использовании системы VVT с кулачком в блоке ».

Ключом к электронному управлению системой VVT с гидравлическим приводом с помощью ЭБУ является электрический соленоид (слева) установлен на задней стороне крышки привода ГРМ.Он нажимает на масляный регулирующий клапан, чтобы изменить фазу кулачка почти мгновенно. Крышка GM (показана) имеет модульную конструкцию и крепится болтами вплоть до двигателей, не относящихся к VVT Gen IV.

Хотя фейзер GM допускает движение до 52 градусов, и COMP Cams, и Mast Motorsports включают стальные ограничители со своими кулачковыми наборами VVT, которые ограничивают движение до 20–30 градусов. Это не только предотвращает столкновение поршня с клапаном с длительными кулачками, но также снижает емкость масла внутри фазера.Это ускоряет реакцию фазера на изменения настройки.

При настройке на максимальный крутящий момент 416ci L99 Mast Motorsports предпочитает 5-градусное опережение, в то время как максимальная мощность достигается при 4-х степенях замедления. Однако, чтобы в полной мере использовать преимущества системы VVT, Mast перемещает кулачок еще на 2-3 градуса на холостом ходу и задерживает кулачок еще на 4-5 градусов при 7000 об / мин. Это не только увеличивает крутящий момент на низких оборотах ниже пикового значения крутящего момента двигателя, но также резко снижает скорость падения мощности после пика мощности двигателя при 6400 об / мин.По сравнению с тем, когда кулачок выдвигается на максимальный крутящий момент, замедление кулачка для достижения максимальной мощности дает 18 дополнительных пиковых лошадиных сил при 6400 об / мин. Постоянно задерживая закрытие впуска после пиковой мощности, при 6900 об / мин разница составляет ошеломляющие 40 л.с.

Когда VVT впервые дебютировал в малых блоках GM LS в 2007 году, тюнеры еще не придумали, как разблокировать заводские таблицы VVT ECU. Решение Mast Motorsports разрабатывало собственный автономный компьютер. Система управления двигателем M-90 разработана специально для двигателей LS и позволяет настраивать фазу кулачка в зависимости от частоты вращения и давления во впускном коллекторе.Это обойдется вам в 900 долларов. Он идеально подходит для приложений Pro Touring, где нет стандартного компьютера с оптимальными таблицами VVT.

Как одна из немногих компаний, предлагающих двигатели для ящиков с VVT, Mast Motorsports провела обширные динамометрические испытания системы VVT GM на своих двигателях 416ci L99 мощностью 595 л.с. Замедление кулачка для максимального рывка на верхнем конце обычно дает примерно 610 л.с. и 555 фунт-фут крутящего момента. Расширение кулачка для максимальной производительности на низком уровне дает 592 л.с. и 565 фунт-фут крутящего момента.Это классический случай компромисса, но включение VVT приводит к тяговому усилию, которое сохраняет как пиковую мощность (610 л.с.), так и максимальный крутящий момент 565 фунт-фут от двух предыдущих тяговых усилий.

Полностью осознавая достоинства VVT в эксплуатационных характеристиках, компания COMP Cams разработала специальные распределительные валы VVT для двигателей GM Gen IV, Ford 5.0L Coyote и Chrysler Gen III Hemi. По сравнению с кулачками без VVT, они имеют более асимметричный рисунок, чтобы увеличить зазор между поршнем и клапаном и воспользоваться преимуществами, присущими системе VVT в плане управляемости.

Учитывая, что система VVT Ford 5.0L Coyote предлагает наибольшую гибкость среди конкурирующих конструкций, адаптация ее к более старым модельным двигателям нецелесообразна, поскольку требует замены головок цилиндров и впускного коллектора. Точно так же Chrysler увеличил отверстия распредвалов и переработал масляные каналы в блоках VVT, что сделало практически невозможным дооснащение VVT на более раннем Gen III Hemi. Хорошая новость заключается в том, что систему GM VVT можно легко установить на любой малый блок без VVT Gen III или IV LS. Все, что требуется, - это прикрутить специальную крышку привода ГРМ для VVT, распределительный вал, фазовращатель, масляный клапан, компьютер и колесо реактора с 58 зубьями.

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о