Система изменения фаз газораспределения: Системы изменения фаз ГРМ: типы и особенности работы

Содержание

Системы изменения фаз ГРМ: типы и особенности работы

Известно, что продолжительность цикла открытия и закрытия клапана и оптимальные его значения зависят от режима работы мотора. Система автоматического управления ГРМ, с одной стороны, способствует лучшей работе мотора в режиме холостого хода, увеличению мощности и крутящего момента двигателя, а с другой стороны, позволяет снизить уровень токсичности отработавших газов и обеспечить их рециркуляцию. При этом система изменения фаз ГРМ оптимизирует работу двигателя без внедрения каких-либо конструктивных изменений. Современные моторы помимо системы автоматического управления фазами ГРМ могут оснащаться также и системой отключения цилиндров, которая позволяет снизить расход топлива и уменьшить токсичность выхлопа при неполной нагрузке на мотор. Изменение фаз ГРМ может осуществляться или поворотом распредвала, или с помощью кулачков разнообразного профиля, или же варьированием высоты подъема клапана.

В современном автомобилестроении чаще всего для изменения фаз применяется схема изменения поворота распредвала. Такую схему можно встретить, например, на автомобилях BMW, она называется Vanos (Double Vanos), на машинах марки Toyota (VVT-i или Dual VVT-i). Разработчики Honda применяют систему VTC (Variable Timing Control). На машинах концерна Volkswagen AG используется традиционная и хорошо знакомая всем система изменения фаз ГРМ – VVT (Variable Valve Timing) с гидроуправляемыми муфтами (по одной муфте на каждый распредвал). 

От Single VANOS к Duble VANOS

Систему VANOS (Variable Nockenwellen Steuerung) создали разработчики из BMW совместно со специалистами компании Continental Teves. Принцип работы системы: изменение положения распредвала относительно коленвала, за счет чего и осуществляется регулировка фаз ГРМ. Первое поколение системы VANOS использовалось с начала 90-х годов. Отличительная особенность Single VANOS в том, что относительно коленвала регулируется только положение впускного распредвала. Такое решение позволило увеличить крутящий момент мотора в режиме низких оборотов, улучшило наполняемость цилиндров, стабилизировало работу холостого хода, а также способствовало снижению расхода топлива.

С середины 90-х годов разработчики BMW внедрили систему Double VANOS, которая позволила регулировать положение двух распредвалов, и это благотворно отразилось и на крутящем моменте двигателя, и на его мощности. При этом при работе системы Double VANOS удалось реализовать процесс дожига небольшой части выхлопных газов (в зависимости от режима работы мотора они направляются обратно в выпускной коллектор), что также улучшило экологические показатели автомобилей. Слабое место системы – уплотнительные кольца поршней, которые зачастую приходят в негодность в условиях перепада температур и перестают обеспечивать герметичность системы.

Такие гидроуправляемые муфты соединены с системой смазки силового агрегата. Работой всего узла «руководит» блок управления двигателя, который формирует свои команды на основе анализа данных о частоте работы коленвала, нагрузках на него, изменениях температурного режима. Блок управления посылает соответствующий сигнал, и масло из системы смазки двигателя поступает в муфты, а они поворачивают распредвалы с учетом полученных команд.

 

В системах, в которых используются кулачки различного профиля, изменение фаз ГРМ осуществляется за счет ступенчатого изменения продолжительности открытия и высоты подъема клапана. Подобные системы применяются в двигателях автомобилей Honda (VTEC), Mitsubishi (MIVEC) и других. Например, в двигателе VTEC на каждые два клапана распредвала приходится по три кулачка – два малых и один большой. Малые кулачки запускают в работу пару впускных клапанов в режиме невысоких оборотов коленвала. Задача большого кулачка – перемещать свободное коромысло в холостом режиме. Высота подъема клапанов минимальна, а фаза ГРМ имеет небольшую продолжительность. Переключение с одного режима работы на другой осуществляется бесступенчато за счет системы управления, оснащенной блокирующим механизмом с гидравлическим приводом. При этом переключение происходит всякий раз, когда коленвал достигает заданной частоты вращения. Увеличение хода клапанов и, как следствие, увеличение фазы осуществляются за счет совместной работы малых и большого кулачков, которые, будучи соединенными стопорным штифтом, подают усилие на впускные клапаны.

Отметим, что такая «кулачковая» система имеет ряд объективных недостатков – бесступенчатую смену режимов, а также сложную с конструктивной точки зрения схему блокировки.

Если говорить о более эффективных решениях для изменения фаз ГРМ, стоит упомянуть систему регулирования высоты подъема клапанов. И здесь стоит говорить о разработке BMW – системе Valvetronic, первой в своем роде системе управления фаз газораспределения с использованием регулировки высоты подъема клапана. Причем Valvetronic работает только на впускных клапанах. Принцип работы такой системы основан на кинематической схеме, именно она позволяет изменять ход клапана. Эксцентриковый вал работает от электродвигателя через червячную передачу. Вал изменяет положение промежуточного рычага, который направляет коромысло по заданной траектории, по соответствующей траектории перемещается и клапан. При этом высота подъема клапана изменяется непрерывно (в зависимости от режима работы мотора).

И хотя система изменения фаз газораспределения – это весьма надежный и долговечный узел, его эксплуатация во многом зависит от качества моторного масла и соблюдения интервалов его замены.

Наличие в масле примесей, а также использование масла ненадлежащей вязкости могут оказать негативное воздействие на работу системы.

К числу наиболее типичных неполадок в работе системы изменения фаз ГРМ можно отнести неполадки в муфте распредвала впускных клапанов, которые проявляются в виде стука от верхней части мотора, возникающего после «холодного» пуска. Сильный шум от привода системы может указывать также на неполное включение стопорного штифта привода системы изменения фаз газораспределения.

Valvetronic – залог экологичной работы

В ответ на ужесточение экологических норм и в поисках решений для снижения токсичности выхлопа автомобиля разработчики BMW создали систему Valvetronic. Ее стали внедрять в первой половине 2000-х. Конструктивной особенностью Valvetronic стало отсутствие дроссельной заслонки, которая, как известно, способствует увеличению расхода топлива и повышения токсичности выхлопа. Разработчики предложили альтернативу – механизм, который позволяет поднимать клапан в ограниченном диапазоне. Работа Valvetronic обеспечивает снижение расхода топлива даже в режиме интенсивной работы мотор, приятным бонусом стало увеличение динамики хода автомобиля, а также его приемистость. 

Что такое система изменения фаз газораспределения

Эффективность работы любого ДВС, КПД двигателя, показатель мощности, моментная характеристика и топливная экономичность напрямую зависят от ряда факторов. Одной из важных составляющих в списке являются фазы газораспределения. Ответить на вопрос, что такое фазы газораспределения двигателя, можно следующим образом. Под такими фазами стоит понимать своевременное открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов.

Большинство современных ДВС все более активно получают систему изменения фаз газораспределения, хотя еще около 20 лет назад массово доступный четырехтактный двигатель данной системы не имел. В обычном моторе клапаны открываются благодаря воздействию на них кулачков распределительного вала. Форма профиля кулачка распредвала определяет момент и продолжительность открытия клапана.

Указанные параметры составляют так называемую ширину фазы газораспределения.  Дополнительным параметром также является величина хода клапана (высота его подъема). Стоит учитывать, что топливно-воздушная смесь и отработавшие газы во впуске, в цилиндре ДВС и на выпуске ведут себя не одинаково, что зависит от различных режимов его работы. Скорость течения динамично изменяется, появляются колебания газовых сред, которые приводят к резонансам или застою. Все это влияет на эффективность наполнения цилиндров и их продувки на разных режимах работы силового агрегата.

Фиксированные фазы газораспределения заставляют конструкторов ДВС проектировать мотор так, чтобы присутствовала уверенная тяга в диапазоне низких и средних оборотов, но при этом оставался запас мощности для поддержания набранной скорости и дальнейшего ускорения автомобиля при выходе ДВС на режимы около зоны максимальных оборотов. Дополнительно необходимо обеспечить устойчивую работу силового агрегата на холостом ходу, эластичность на переходных режимах, а также экономичность и экологичность силовой установки. Если фазы газораспределения фиксированы, то улучшение одних параметров закономерно повлечет ухудшение других. Для решения этой задачи была разработана система изменения фаз газораспределения, которая гибко и динамично изменяет основные параметры работы ГРМ зависимо от того режима, в котором работает двигатель в определенный момент.

Система изменения фаз газораспределения VVT (англ. Variable Valve Timing) создана для динамичной корректировки рабочих параметров механизма газораспределения. Данное управление осуществляется с учетом различных режимов работы силового агрегата. Использование указанной системы регулировки фаз газораспределения позволяет добиться повышения мощности мотора и моментной характеристики. Система VVT обеспечивает экономию горючего, а также снижает токсичность выхлопных газов в процессе работы двигателя.

Система изменения фаз газораспределения влияет на основные параметры работы газораспределительного механизма. К таким параметрам относят моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, длительность времени открытия клапана и высоту его подъема. Указанные параметры представляют собой в итоге фазы газораспределения, так как от них зависит продолжительность такта впуска и выпуска, что выражается тем углом, на который повернут коленчатый вал двигателя по отношению к мертвым точкам (ВМТ и НМТ) во время движения поршня в цилиндре. Форма кулачка распределительного вала определяет фазу газораспределения, так как указанный кулачок оказывает прямое воздействие на впускной или выпускной клапан ГРМ.

Содержание статьи

Для чего необходима система изменения фаз газораспределения

Для достижения наибольшей эффективности применительно к динамично изменяющимся режимам работы ДВС необходима различная величина фаз газораспределения. В режиме холостого хода наиболее рациональными становятся «узкие» фазы газораспределения, под которыми понимается позднее открытие и ранее закрытие клапанов. При этом исключается перекрытие фаз, под которым понимается время одновременного открытия впускного и выпускного клапана. Это необходимо для того, чтобы исключить попадание выхлопных газов во впуск и выброс топливно-воздушной смеси в выпускной коллектор.

Выход мотора на режим максимальной мощности означает повышение оборотов, так как распредвал крутится быстрее и время открытия клапанов сокращается. Для того чтобы не терялась мощность и крутящий момент на высоких оборотах сохранялся, в двигатель должно поступать намного больше топливно-воздушной смеси, а выпуск отработавших газов должен быть реализован максимально эффективно. Задача решается путем раннего открытия клапанов и увеличения времени их открытия, делая фазу «широкой». Фаза перекрытия также расширяется до максимума с ростом оборотов, что необходимо для качественной продувки цилиндров.

Если мотор работает на низких оборотах, нужны максимально короткие фазы газораспределения. Это означает, что время открытия клапанов должно быть минимальным по продолжительности, обеспечивая так называемые «узкие» фазы. Высокие обороты двигателя требуют полной противоположности в виде «широких» фаз газораспределения. Время открытия клапана должно быть увеличено до максимума, параллельно обеспечивая такты впуска и выпуска, а также эффективное перекрытие.

Сам кулачок распредвала имеет форму, которая способна обеспечить как реализацию узкой, так и широкой фазы. Проблема заключается в том, что фиксированная форма кулачка не позволяет одновременно добиться узких и широких фаз газораспределения. Получается, форма кулачка подобрана с расчетом на возможный оптимальный баланс между высоким показателем крутящего момента на низких оборотах ДВС и максимальной мощностью агрегата в режиме высокой частоты вращения коленчатого вала. Система изменения фаз газораспределения позволяет намного более гибко изменять эти параметры, буквально «подстраивая» ГРМ  под конкретный режим работы двигателя для достижения лучшей отдачи от мотора и топливной экономичности.

Системы изменения фаз газораспределения представлены несколькими видами. Главные отличия заключаются в тех и или иных параметрах регулировки ГРМ в процессе его работы.  Сегодня используются следующие решения для управления фазами газораспределения:

  • система поворота распредвала;
  • кулачки распредвала с различным профилем;
  • система изменения высоты подъема клапанов;

Система на основе гидроуправляемой муфты

Широкое распространение получили системы изменения фаз газораспределения, принцип работы которых основан на осуществлении поворота распредвала. К таким схемам управления фазами газораспределения относят: японскую систему VVT-i, Dual VVT-i, решение немецкого концерна BMW под названием VANOS, Double VANOS, схему VVT от Volkswagen, управление фазами газораспределения VTEC от Honda, систему CVVT брендов Hyundai, Kia и концерна GM, регулировку фаз VCP от Renault и т.д.

Работа указанных выше систем основывается на небольшом повороте распредвала по ходу его вращения. Такой способ позволяет добиться раннего открытия клапанов сравнительно с их базовым начальным положением. Данный тип систем изменения фаз газораспределения конструктивно состоит из специальной муфты, которая управляется гидравлическим способом, а также дополнительной системы управления указанной муфтой. Гидроуправляемая муфта среди автомехаников получила название фазовращатель.

Поворот распредвала осуществляется при помощи электроники управления и гидравлики, а сама система чаще всего затрагивает только впускные клапаны. Рост оборотов ДВС приводит к тому, что фазовращатель осуществляет проворот распредвала по ходу его вращения, впускные клапана открываются раньше и цилиндры намного более эффективно наполняются рабочей смесью в режиме высоких оборотов.

Получается, гидроуправляемая муфта реализует поворот распредвала ГРМ. Данная муфта конструктивно включает в себя:

  • ротор, который соединен с распредвалом;
  • корпус, которым выступает шкив привода распредвала;

В определенные полости, которые расположены между ротором и корпусом-шкивом, попадает моторное масло из системы смазки ДВС. Масло в муфту подается по особым каналам. Когда моторное масло заполняет одну или другую полость муфты, осуществляется поворот ротора по отношению к корпусу. Этот поворот ротора означает, что и распределительный вал будет повернут на необходимый угол.

Чаще всего местом установки гидроуправляемой муфты становится привод того распределительного вала, который отвечает за работу впускных клапанов. Встречаются также конструкции ДВС, когда подобные муфты-фазовращатели стоят как на впускном распредвале, так и на выпускном. Данное решение позволяет  шире и эффективнее регулировать параметры работы ГРМ на впуске и выпуске, но усложняет механизм.

Электронное управление автоматически регулирует работу гидроуправляемой муфты. Система такого управления включает в себя:

  • группу входных датчиков;
  • электронный блок управления;
  • список исполнительных устройств;

Система управления получает показания от датчика Холла, который производит оценку положения распредвалов. Дополнительно задействованы  и другие датчики, которые используются ЭБУ для управления работой всего двигателя.

К таковым относят датчик, измеряющий частоту вращения коленвала, температурный датчик охлаждающей жидкости (ОЖ), датчик расхода воздуха и другие. Сигналы от этих датчиков подаются в ЭБУ, который после отправляет соответствующий сигнал на  специальное управляющее (исполнительное) устройство.

Таким устройством, на которое воздействует электронный блок управления двигателем, является электромагнитный клапан (электрогидравлический распределитель). Клапан представляет собой распределитель, который при необходимости открывает доступ потоку моторного масла к гидроуправляемой муфте, а также реализует отвод масла от фазовращателя. Это зависит от того, в каком режиме работает силовой агрегат.

Данная схема изменения фаз газораспределения с использованием муфты задействуется в момент работы двигателя на холостом ходу, (мотор работает на самых низких оборотах), в режиме максимальной мощности на высоких оборотах, а также в том режиме, когда осуществлен выход ДВС на максимум крутящего момента.

Система ступенчатого изменения фаз газораспределения

Эволюция систем изменения фаз газораспределения позволила инженерам не только осуществлять сдвиг фаз, но и эффективно выполнять их расширение и сужение. Следующим типом систем изменения фаз газораспределения являются решения, основанные на использовании кулачков  распредвала разной формы. Благодаря такому способу удается достичь ступенчатого изменения момента времени, на который открывается клапан, а также изменить саму высоту подъема клапанов. В списке подобных систем находится VVTL-i от автогиганта Toyotа, VTEC японской Honda и MIVEC от Mitsubishi, решение от Audi под названием Valvelift System и другие.

Указанные системы похожи друг на друга как конструктивно, так и по принципу действия. Немного отличается только немецкая Valvelift System. Наибольшую известность получила системаVVTL-i, VTEC и MIVEC. В основе таких систем изменения фаз газораспределения находятся кулачки с различным профилем, а также система управления.  Распределительный вал в таких системах управления фазами газораспределения выполнен так, что имеет сразу два кулачка малого размера, а также один кулачок большего размера. Меньшие кулачки при помощи специального рокера (коромысла) соединяются с впускными клапанами. Большой кулачок отвечает за перемещение одного незадействованного коромысла.

Такая система изменения фаз газораспределения позволяет переключаться с малых кулачков на большой зависимо от режима работы ДВС. Переход между режимами достигается благодаря тому, что происходит срабатывание специального механизма блокировки. Указанный блокирующий механизм основан на гидравлическом приводе.

Когда мотор работает на низких оборотах и при незначительной нагрузке, впускные клапаны приводятся в действие малыми кулачками распределительного вала, фазы газораспределения  в таком режиме имеют небольшую продолжительность (узкая фаза).

Если двигатель раскручивается до определенных оборотов, система управления активирует механизм блокировки. В результате происходит соединение коромысел малых и большого кулачков, что обеспечивает жесткость конструкции. Соединение происходит при помощи особого стопорного штифта, а усилие на впускные клапаны начинает поступать от единственного большого кулачка. Малые кулачки распредвала на высоких оборотах двигателя становятся неактивными.

Существующие разновидности систем VTEC могут иметь сразу три режима регулирования ГРМ. В данной модификации на низких оборотах ДВС работает один малый кулачок распредвала, который осуществляет открытие только одного впускного клапана. Два маленьких кулачка задействуются в режиме средних нагрузок и оборотов двигателя, обеспечивая открытие двух впускных клапанов. Большой кулачок вступает в действие при выходе силовой установки на режим оборотов, приближенных к максимальным.

Система изменения фаз газораспределения I-VTEC, которая представлена производителем Honda, объединила в себе главные преимущества решений как VTC, так и VTEC. Регулирование по трем ступеням обеспечивает существенную экономию топлива. При низкой частоте вращения половина впускных клапанов практически не имеет активности. Увеличение частоты вращения до уровня средних оборотов подключает дезактивированные клапаны, но высота их подъема не подразумевает полного открытия.

Выход на режим максимальных оборотов заставляет впускные клапаны работать от центрального кулачка большого размера. Указанный кулачок имеет особый профиль, который специально подобран для достижения максимального подъема клапанов, что означает повышение отдачи от ДВС на мощностных режимах работы агрегата. Такой подход значительно расширил возможности управления параметрами ГРМ для эффективного регулирования работы двигателя на различных режимах.

Если рассмотреть пример с системой VVTL-i от Toyota, то после выхода мотора с таким решением на обороты около 6000 об/мин стандартный кулачек распредвала исключается из работы и замещается кулачком с измененным профилем. Указанный кулачек обеспечивает дугой алгоритм работы клапана, сдвигает (расширяет) фазу и увеличивает высоту его подъема. На практике это будет означать, что при выходе мотора на режим высоких оборотов у двигателя появится резкий прирост тяги, необходимый для обеспечения дальнейшего уверенного разгона.

Схема работы системы VVTL-i строится на следующем алгоритме. Время открытия и высота подъема впускных клапанов регулируется аналогично другим решениям. Когда мотор работает в режиме оборотов до 6000 об/мин, тогда воздействие на клапан осуществляет меньший кулачок распредвала, который оказывает нажатие на рокер и таким образом открывает клапана. После набора оборотов выше заданной отметки управлять открытием клапанов начинает высокий кулачок с особым профилем. Для его активации специальный сухарь под давлением масла перемещается.

За своевременную подачу моторного масла по специальной магистрали в точно необходимый момент отвечает система управления. Давление масла и перемещение сухаря позволяет кулачку распредвала через специальный шток, который до этого находился в свободном положении, начать воздействовать на клапан посредством коромысла.

Система регулирования высоты подъема клапана

Дальнейшее развитие систем изменения фаз газораспределения привело к появлению сложных решений, которые основаны на управлении высотой подъема клапанов. Новатором в данной области стала компания BMW, представившая систему под названием Valvetronic на своих моторах в 2001 году.

Регулирование высоты подъема клапана дополнительно позволило исключить из схемы дроссельную заслонку применительно к основным режимам работы ДВС. Наличие заслонки заметно снижает эффективность наполнения цилиндров топливно-воздушной смесью в режиме низких и средних оборотов. Причина кроется в том, что во впускном коллекторе (в области дросселя) в процессе работы ДВС возникает разрежение. Топливно-воздушная смесь в таких условиях разрежения становится инертной, цилиндры наполняются менее эффективно, реакция на нажатие педали газа теряет остроту и становится замедленной.

Лучшим решением данной проблемы становится механическое открытие впускного клапана на такой момент времени, который необходим для эффективного наполнения цилиндра рабочей топливно-воздушной горючей смесью. Продолжительность фазы впуска (впускной фазы) в системах регулирования высоты подъема клапана изменяется зависимо от того, как сильно была нажата педаль газа. Система бездроссельного управления позволяет заметно экономить топливо (до 15% сравнительно с другими решениями), а также повышает мощностную характеристику на 10 % и более.

Конструктивно ГРМ в таких системах способен управлять работой силовой установки на разных режимах. На похожем принципе основываются также решения Valvematic от Toyota, решение VEL компании Nissan, VTI от Peugeot и другие. Что касается системы изменения высоты подъема клапана Valvetronic, возможность управления данным параметром реализована благодаря специальной кинематической схеме. Решение Valvetronic ставится на впускные клапаны. Традиционная конструкция, которая включает в себя кулачок распредвала, рокер (коромысло) и клапан, получила развитие в виде установки дополнительных элементов.

 

Система имеет эксцентриковый вал, а также промежуточный рычаг. Указанный эксцентриковый вал начинает вращаться при помощи усилия, которое создает электродвигатель посредством червячной передачи.

Такое вращение эксцентрикового вала оказывает воздействие на промежуточный рычаг, в результате чего изменяется его положение (происходит смещение точки опоры). Смена положения заставляет коромысло двигаться так, чтобы переместить (открыть) клапан точно на необходимую величину.

Система изменения высоты подъема клапана работает постоянно, а высота подъема клапанов напрямую зависит от того или иного режима работы силового агрегата. Клапана могут подниматься в переделах от 0,2 до 12 мм. Система VEL от компании Ниссан обеспечивает высоту подъема клапана в рамках от 0,5 до 2 мм.

Электромагнитный привод клапана

Сегодня конструкторы ДВС практически полностью используют потенциал ГРМ. Проектируется максимально возможное количество клапанов на цилиндр, а сами размеры клапана достигли своего предела. Но эволюция двигателя на данном этапе продолжается. Улучшить наполняемость и продувку цилиндров двигателя можно также за счет скорости, с которой возможно реализовать открытие и закрытие клапанов. Речь идет о ГРМ, в котором клапана имеют электромагнитный (электромеханический) привод, который заменяет механический с электронным управлением. Более того, распределительный вал в таком ГРМ полностью отсутствует.

Электромагнитный привод ГРМ получил название EVA (англ. Electromagne­tic Valve Actuator) и позволяет изменять фазы газораспределения максимально широко. Система с электромагнитным приводом может открывать только нужные клапана (что аналогично управляемому отключению цилиндров), причем делать это в точно определенный момент зависимо от режима работы ДВС. Решение способно экономить топливо на холостом ходу, в момент торможения двигателем и т.п. Количество попадающего в цилиндр двигателя воздуха регулируется временем открытия впускного клапана.

 

Сама длина хода клапана не является регулируемым параметром. Клапан крепится за счет пружины, а также имеет якорь. Такой якорь электромагнитного клапана размещен между двумя электромагнитами определенной мощности. Задачей таких электромагнитов становится удержание клапана в том или ином крайнем положении.

Точность положения, в котором необходимо осуществить фиксацию клапана, определяется предназначенным для этого отдельным датчиком. Снижение  разрушительных нагрузок на электромагнитный ГРМ в момент приближения клапана к его крайней точке (особенно в момент посадки клапана в седло) осуществляется благодаря «торможению» клапана.

Читайте также

СИСТЕМЫ ИЗМЕНЕНИЯ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ – КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ

 

Ключевое условие эффективной эксплуатации двигателя внутреннего сгорания при разных условиях, изменении его рабочего диапазона – обеспечение оптимального состава топливно-воздушной смеси и ее сжигания. Эти параметры зависят напрямую от положения впускных и выпускных клапанов. Возникает необходимость их настройки и ранее применялись усредненные значения. Но на современных двигателях все чаще встречается система изменения фаз газораспределения. Иногда она работает в паре с системой изменения высоты подъема клапанов. Изменение фаз газораспределения в соответствии с текущими условиями работы двигателя дает возможность увеличить эффективность его использования (повышается мощность и крутящий момент), уменьшить расход топлива и снизить токсичность выхлопных газов благодаря оптимальному составу ТВС и ее более полному дожигу.

Как и любая другая система, система изменения фаз газораспределения требует периодического обслуживания и по мере необходимости ремонта. Обращайтесь к нам в автомагазин Part-Auto.ru, если потребуется купить запчасти, необходимые для обслуживания или восстановления этой системы. Следует при этом учитывать что изменяться фазы газораспределения могут по-разному. Поэтому у двигателей разных производителей рассматриваемая система имеет свои конструкционные особенности, а это влияет на выбор запчастей. Вот об этом и поговорим в нашем обзоре.

 

Принцип работы и основные функциональные схемы

 

Самый идеальный вариант при эксплуатации двигателя внутреннего сгорания – отказаться полностью от использования распределительных валов. Утопия? Отнюдь нет. Просто такие схемы не нашли широкого применения пока еще на серийных автомобилях, но они есть. Например. использование электромагнитных клапанов или пневматических систем управления клапанами.

А пока распределительные валы есть, хотя бы один, необходимо либо выставлять усредненные значения открытия и закрытия впускных, выпускных клапанов, либо использовать систему изменения фаз газораспределения.

Причем используются разнообразные схемы работы. Самая простая – механическая. В таком случае существует возможность повернуть распределительный вал на нужный угол назад или вперед относительно коленчатого вала, благодаря этому клапаны могут открывать и закрывать позже –раньше, но высота подъема не изменяется, как и длительность нахождения клапана в одном положении. Более сложные системы основаны на использовании распредвалов с набором нескольких кулачковых профилей или колеблющихся кулачков. Если такое решение реализовано на двигателе Вашего автомобиля обращайтесь, подберем подобный распредвал.

Более сложные системы изменения фаз газораспределения – электрогидравлические, в том числе основанные на изменении высоты подъема клапанов. Они имеют существенные отличия у разных производителей, что обуславливает специфику ремонта и обслуживания. Остановимся на некоторых наиболее распространенных схемах.

 

Использование фазорегуляторов

 

Одна их самых распространенных схем – фазировка кулачков при помощи специальных фазорегуляторов. Другое название этого устройства – гидроуправляемая муфта. Она дает возможность поворачивать распределительный вал по мере необходимости. Есть и система, управляющая гидроуправляемой муфтой в соответствии с текущим режимом работы двигателя. Схемы используются различные, но в большинстве случаев количество муфт равно количеству распредвалов. Причем если распредвалов больше одного, например, верхневальная схема DOHC, то муфта может ставиться на впускной, либо на оба вала (пара муфт). Обращайте на это внимание. В нашем магазине представлены как фазорегуляторы к различным системам (VANOS (Double VANOS), VVT-i (Dual VVT-i), VVT, VTC, CVVT, VCP и иным), так и их сальники, порой подтекающие и требующие замены.

Обращайте внимание что в такой схеме большое значение имеет качество моторного масла. Так как гидравлическая муфта без него работать не сможет, а наличие в смазке посторонних примесей может привести к поломке фазорегулятора. Поэтому меняйте моторное масло вовремя по регламенту вместе с масляным фильтром. Купить качественное моторное масло в соответствии с допусками автопроизводителя предлагаем в нашем автомагазине.

Другие компоненты этой системы, которые могут потребовать замены, это датчики (Холла, положения распредвала, частоты вращения коленвала, температуры антифриза, расходомер воздуха, иные), электронный блок управления и целый ряд исполнительных устройств, тот же электрогидравлический распределитель (электромагнитный клапан, подводящий и отводящий масло от муфты).

 

Системы с кулачками различного профиля

 

Вторая группа систем изменения фаз газораспределения, в том числе такие как VTEC, VVTL-i, MIVEC, частично Valvelift, работают по другому принципу. На распредвале устанавливаются кулачки с различным профилем (малые и большие), есть система управления, которая переключает режим работы путем срабатывания определенного блокирующего механизма. Как правило, он с гидравлическим приводом. Если нагрузка на двигатель незначительная с клапанами работают малые кулачки и фазы продолжительные. Как только нагрузка увеличивается, включается блокирующий механизм и начинают работать большие кулачки. Порой такая система работает в паре с фазорегуляторами.

Все что потребуется для ремонта таких систем, в том числе распредвалы с разной конфигурацией и профилем кулачков, блокирующим устройством, сможете приобрести у нас.

 

Системы с регулировкой высоты подъема клапанов

 

Самыми совершенными считаются системы Valvematic, Valvetronic, VEL, MultiAir , VTI с колеблющимися кулачками. Соответственно в обслуживании и ремонте такие системы самые дорогие из-за использования сложной кинематической схемы и промежуточных рычагов (не во всех системах). Они бывают различными, например, в некоторых предполагается задействование дополнительного эксцентрикового вала, приводящегося в действие от электродвигателя, что дает возможность регулировать движение коромысла и тем самым изменять высоту подъема клапана. В ряде схем используется винт-шариковая гайка. А у MultiAir вообще гидроцилиндры вместо коромысел. Чтобы поддерживать в рабочем состоянии такие системы обращайтесь в наш магазин и купите необходимые комплектующие.

Обобщая вышесказанное. Если у вашего автомобиля двигатель с определенной, одной из указанных систем изменения фаз газораспределения, она требует обслуживания и ремонта. Нужные в ходе таких работ запчасти предлагаем купить в нашем автомагазине Part-Auto.ru. Поможем сделать правильный выбор, оформим покупку и проследим за четким выполнением заказа. Обращайтесь!

ⓘ Система изменения фаз газораспределения в двигателях внутреннего сгорания предназначена для изменения времени открытия клапанов и часто применяется для улучшени ..

                                     

4.3. Историческая справка Автомобили

Желательность наличия системы, позволяющей изменять продолжительность открытия клапанов для его соответствия скорости вращения двигателя, стала очевидной в 1920-х годах, когда предел максимально достижимых рабочих оборотов двигателя стал увеличиваться. К тому времени обороты двигателя на холостом ходу и при его загрузке отличались несущественно, поэтому не было необходимости в изменении длительности открытия клапанов. Незадолго до 1919 года Лоуренс Помрой англ. Lawrence Pomeroy, главный конструктор компании Vauxhall, разработал двигатель H-Type объёмом 4.4 л, предназначенный для замены существовавшей в то время модели 30-98. В нём единственный распределительный вал мог перемещаться продольно, что позволяло использовать на нём различные профили. Первые патенты на системы изменения длительности открытия клапанов были выданы в 1920 году, например, патент США U.S. Patent 1 527 456.

В 1958 году компания Porsche подала в Германии, а также в Великобритании заявку на патент, который был опубликован под номером GB861369 в 1959 году. Патент Porsche описывал систему с колеблющимися кулачками, которые используются для увеличения высоты подъёма клапанов и времени их открытия. Десмодромные клапана приводятся в действие движущейся вверх-вниз тягой, соединённой с эксцентриковым валом или шайбовым механизмом. Неизвестно, был ли изготовлен хоть один рабочий прототип.

Первой компанией, запатентовавшей практически реализуемую на автомобилях систему изменения момент открытия и закрытия клапанов, включавшую систему изменения высоты подъёма клапанов, была Fiat. В системе, разработанной Джованни Торацца итал. Giovanni Torazza в конце 1960-х годов, гидравлическое давление использовалось для изменения точки опоры толкателей клапанов U.S. Patent 3 641 988. Гидравлическое давление изменяется в зависимости от скорости работы двигателя и давления воздуха во впускном тракте. Обычное изменение момента открытия было 37 %.

Первой компанией, начавшей установку изменения момента открытия и закрытия клапанов на серийно изготовляемые автомобили, стала Alfa Romeo U.S. Patent 4 231 330. Автомобили с системой впрыска топлива модели Alfa Romeo Spider в 1980-х годах комплектовались механической системой изменения фаз газораспределения. Она была разработана Джампаоло Гарчеа итал. Giampaolo Garcea в 1970-х годах. Модели Alfa Romeo Spider, начиная с 1983 года, комплектуются электронной системой изменения фаз газораспределения.

В 1987 году свою систему изменения момента открытия и закрытия клапанов N-VCT представила компания Nissan для своих двигателей VG20DET и VG30DE. В 1989 свою систему VTEC также представила Honda. Если ранние системы N-VCT от Nissan исключительно смещали фазы газораспределения, то в системе VTEC происходит переключения на другой профиль кулачка на высоких скоростях работы двигателя, чтобы увеличить максимальную мощность двигателя. Первым двигателем от Honda с системой VTEC был B16A, который устанавливался на модели Integra, CR-X и хэтчбеки Civic, поставляемые в Европу и Японию.

В 1992 году Porsche представила систему VarioCam, которая стала первой системой с плавным изменением фаз газораспределения все предыдущие системы были со ступенчатым их изменением. Система начала устанавливаться на автомобили Porsche 968 и работала только на впускных клапанах.

Ремонт Mazda 6 : Система изменения фаз газораспределения

  1. Руководства по ремонту
  2. Mazda 6 2002-2015
  3. Система изменения фаз газораспределения

Система изменения фаз газораспределения непрерывно модифицирует фазы исполнительного механизма изменения фаз газораспределения и распредвала привода впускных клапанов под действием гидравлического давления, которым управляет масляный управляющий клапан (OCV) так, чтобы фазы открытия и закрытия клапанов оптимально соответствовали условиям работы двигателя. Работа масляного управляющего клапана (OCV) базируется на сигналах от датчика положения распредвала согласно условиям работы двигателя. Он управляет гидравлическим давлением, действующим на исполнительный механизм изменения фаз газораспределения.

Работа в соответствии с условиями движения: холостой ход, малые нагрузки

Благодаря уменьшению перекрытия, меньше продуктов сгорания возвращается в цилиндр. Это стабилизирует частоту вращения холостого хода, улучшая топливную экономичность, а также гарантирует стабильность работы двигателя при малых нагрузках.

Рис. 2.30. Диаграмма изменения фаз газораспределения при различных диапазонах работы двигателя: 1 – нагрузка; 2 – частота вращения двигателя; 3 – диапазон холостого хода; 4 – диапазон малых нагрузок; 5 – диапазон средних нагрузок; 6 – диапазон больших нагрузок малых и средних скоростей; 7 – диапазон больших нагрузок и высоких скоростей; 8 – работа при полной нагрузке

Средние нагрузки

Перекрытие увеличивается, а отношение EGR в цилиндре – растет. При этом уменьшаются потери на трение (насосные потери), понижается температура сгорания и уменьшается количество СO в отработавших газах. Количество выбросов углеводородов также уменьшается вследствие повторного дожигания не воспламененного газа.

Большая нагрузка, низкая и средняя скорости

Впускные клапаны закрываются рано, что обеспечивает высокий объемный к. п. д., при этом улучшается крутящий момент в диапазоне низких и средних скоростей.

Большая нагрузка, диапазон больших скоростей

Впускные клапаны закрываются позже, высокий объемный к. п. д. обеспечивает максимальную мощность.

При низкой температуре

Перекрытие минимизировано для предотвращения попадания продуктов сгорания в цилиндры и уменьшения количества дополнительно впрыскиваемого в цилиндры топлива. При этом улучшается топливная экономичность и стабилизируются повышенные обороты холостого хода.

При пуске или останове двигателя

Пусковые качества улучшились вследствие уменьшения перекрытия, так как продукты сгорания не возвращаются в цилиндр.

Таблица 2.12 Элементы и их функции

Скачать информацию со страницы
↓ Комментарии ↓

 



Раздел 1. Эксплуатация и техническое обслуживание автомобиля
Описание автомобиля Система пассивной безопасности Использование автомобиля по назначению Устранение неисправностей, возникших в пути или перед началом движения

Раздел 2. Двигатель
Общее описание новых двигателей моделей L8, LF и L3 Механическая часть двигателей Приложение 1 Приложение 2 Приложение 3

Раздел 3. Трансмиссия
Сцепление Механическая коробка передач Автоматическая коробка передач Приводной механизм

Раздел 4. Ходовая часть
Общие сведения Колеса и шины Передняя подвеска Задняя подвеска

Раздел 5. Рулевой механизм
Общие сведения Общие проверки Рабочие операции с рулевым механизмом Снятие и установка насоса гидроусилителя

Раздел 6. Тормозная система
Общие сведения Тормозная система

Раздел 7. Бортовое электрооборудование
Общие сведения Система электроснабжения Система освещения Стеклоочистители и стеклоомыватели Иммобилайзер Центральная панель и динамики Комбинация приборов и органы управления Система пассивной безопасности

Раздел 8. Кузов
Общие сведения Кондиционер и отопитель

Система изменения фаз газораспределения

                                     

4.3. Историческая справка. Автомобили. (Cars)

Целесообразность системы, которая позволяет изменять продолжительность открытия клапанов, чтобы соответствовать скорости двигателя, стало очевидным в 1920-х, что предел максимально достижимой скорости двигателя стали увеличиваться. К тому времени обороты двигателя на холостом ходу и при загрузке отличались незначительно, поэтому нет необходимости изменять продолжительность открытия клапанов в ближайшее время. до 1919 года Лоуренс Померой англ. Lawrence Pomeroy (Лоуренс Померой), главный конструктор компании Vauxhall (Воксхолл), разработанный двигатель H-Type (H-Тип) объем 4.4 л, призваны заменить существующие модели 30-98. Это только распредвал можно перемещать в продольном направлении, что позволяет использовать его в различных профилей. первые патенты на систему изменяет продолжительность открытия клапанов был выдан в 1920 году, например, патент США U.S (США). Patent 1 527 456 (Патент 1 527 456).

В 1958 году компании Porsche (Порше) подала в Германии и в Великобритании заявку на патент, опубликованной под номером GB861369 для 1959 году. патент Porsche (Порше) описана система с вибрационной камеры, которые используются для увеличения высоты подъема клапана и времени открытия. Desmodromic клапан с приводом перемещения вверх и вниз стержня, соединенного с эксцентриковым валом или шайбовую механизм. неизвестно, был ли сделан хоть один рабочий прототип.

Первая компания, которая запатентовала практически реализована в автомобилях, система изменения времени открытия и закрытия клапанов, включая системы изменения высоты подъема клапанов был Fiat (Фиат). В системе разработан Джованни Torazza итал. Giovanni (Torazza Джованни) в конце 1960-х лет, гидравлическое давление используется для изменения точки опоры толкатели клапанов U.S (США). Patent 3 641 988 (Патент 3 641 988). гидравлическое давление изменяется в зависимости от скорости вращения двигателя и давления воздуха во впускном тракте. обычная смена открыта было 37 %.

Первой компанией, чтобы начать установку изменяет открытия и закрытия клапанов для серийных автомобилей стал Alfa Romeo U.S (Альфа Ромео США). Patent 4 231 330 (Патент 4 231 330). автомобили с системой впрыска топлива модель Alfa Romeo Spider (Альфа Ромео Спайдер) для 1980-х года были завершены механической системой изменения фаз газораспределения. он разработан Джампаоло Garcea итал. Giampaolo Garcea (Джампаоло Garcea) для 1970-х лет. Модель Alfa Romeo Spider (Альфа Ромео Спайдер) начиная с 1983 года, оснащенный электронной системой изменения фаз газораспределения.

В 1987 году моя система изменения открытия и закрытия клапанов N-VCT (Н-ДКТ), представленный Nissan (Ниссан) для их двигателей VG20DET и VG30DE. В 1989 (Свою 1989) система VTEC также представлены Honda (Хонда). если в начале системы N-VCT (Н-ДКТ) от Nissan (Ниссан) только сдвинуты сроки системы VTEC переключиться на другой профиль кулачка на высоких скоростях двигателя, увеличить мощность двигателя. первый двигатель с Honda (Хонда) система VTEC был B16A, который устанавливался на модель Integra (Интегра), CR-X и хэтчбеков Civic продается в Европе и Японии.

В 1992 году Porsche (Порше) представили систему VarioCam, которая стала первой системой изменения фаз газораспределения, все предыдущие системы с наступить на них. система была установлена на автомобилях Porsche 968 (ЗАЗ 968) и работал только на впускных клапанах.

Двигатель. Системы изменения фаз газораспределения - АвтоТема

Так выглядит газораспределительный механизм VTEC

1 – распределительный вал, 2 – топливная форсунка, – 3- впускной канал, 4 – свеча зажигания, 5 – впускной клапан, 6 – выпускной клапан

Первые системы изменения фаз газораспределения Twin Phaser (Alfa Romeo) и VANOS (BMW) могли лишь менять положение распределительного вала, позволяя изменять момент открытия и закрытия клапанов

Эксцентрик смещает точку опоры коромысла, благодаря чему изменяется высота подъема клапана (система VEL, разработанная в Nissan)

В зависимости от режимов двигателя на распределительном вале фиксируется один кулачок (система VTEC)

Последнее время в описании автомобильных двигателей можно увидеть различные аббревиатуры: VVT-I, VTEC, CVVT и другие. Все эти приставки означают наличие систем изменения фаз газораспределения. Но перед тем как перейти к их описанию, напомним, для чего необходим  газораспределительный механизм (ГРМ). Служит ГРМ для своевременного впуска топливовоздушной смеси и выпуска отработанных газов. Основными составляющими элементами газораспределительного механизма являются  клапаны и распределительные валы. Первые открываются и закрываются, давая возможность наполниться или очиститься камере сгорания, а вторые приводят их в действие. Для того чтобы новая смесь поступила, а старая удалилась из цилиндра, впускные и выпускные клапаны должны открыться на некоторый промежуток времени и в строго определенное время. Достичь того, чтобы они открывались вовремя задача несложная. Из рисунка видно, что момент открытия и закрытия клапанов четко определен формой кулачков распределительного вала.

В теории процесс работы газораспределительного механизма должен выглядеть следующим образом: при открытии впускного клапана камера сгорания  заполняется топливовоздушной смесью (1-й рабочий цикл двигателя), и после  того как поршень достигнет нижней мертвой точки, наполнив тем самым весь объем цилиндра, впускной клапан закрывается. После происходит сжатие и воспламенение (2-й и 3-й циклы), а во время четвертого цикла при движении поршня к верхней мертвой точке, открывается выпускной клапан, освобождая камеру сгорания от отработанных газов.

Но, в зависимости от режимов двигателя, скорость всасывания смеси и выталкивания газов различна. Кроме того, на высоких оборотах из-за инерционных сил топливовоздушная смесь начинает наполнять камеру сгорания лишь к тому моменту, когда поршень близок к нижней мертвой точке, что также ухудшает наполняемость цилиндра. Поэтому для лучшего заполнения камер сгорания желательно чтобы момент и время открытия клапанов, в зависимости от работы мотора, отличались.  А точнее: на высоких оборотах необходимо, чтобы клапан открывался заранее и на более длительный интервал времени. Кроме того, немаловажную роль в наполнении цилиндров играет и то, насколько быстро камера сгорания очищается от отработанных газов, то есть выпускные клапаны также должны открываться по-разному, в зависимости от оборотов мотора.
К сожалению, идеальные настройки для одного режима работы двигателя не подходят для другого. В результате, двигателестроителям приходится искать компромисс  между работой на различных режимах  в ущерб мощности и экономичности.

Так борьба за улучшение вышеупомянутых характеристик двигателей внутреннего сгорания привела к появлению газораспределительных механизмов, которые "подстраиваются" под различные режимы работы двигателя. Одним из способов регулировать фазы газораспределения, является изменение положения распределительного вала. При помощи гидропривода вал изменяет свое положение по отношению к шестерне привода. С помощью датчиков определяется скорость вращения коленчатого вала, и в зависимости от оборотов, изменяется давление в гидроприводе, а тот, в свою очередь, поворачивает распределительный вал на необходимый угол. Таким образом, за счет смещения положения распределительного вала  можно добиться более раннего открытия клапанов, лучшего наполнения цилиндров, что необходимо для увеличения мощности на высоких оборотах. Впервые такой способ изменения фаз газораспределения применили на Alfa Romeo (Twin Phaser) еще в 1985 году. Подобные системы используют в своих двигателях Renault (VCP), BMW (VANOS/Double VANOS). Баварские системы кроме изменения угла распределительного вала,  в зависимости от числа оборотов, учитывают еще и степень открытия дроссельной заслонки. Но благодаря этому методу фазы можно лишь сдвигать. Продолжительность впуска и выпуска остается неизменной.

А вот изменять продолжительность фаз научились японцы из Honda. Установив на распределительном вале кулачки различного профиля, каждый из которых рассчитан на работу в определенном режиме вращения двигателя и анализируя режим двигателя (обороты, температуру) под давлением, создаваемым маслом, перемещается штифт, блокирующий необходимый кулачок. Кулачков три, то есть столько же и режимов работы двигателя. Такая система носит название VTEC, расшифровывается как Variable Valve Timing and Lift Electronic Control (электронная система управления временем открытия и высотой подъема клапанов). Подобная система, но с другим именем используется и фирмой Toyota – VVT – Variable Valve Timing (система изминения фаз газораспределения двигателя внутреннего сгорания). Соответствующую систему VVT можно встретить и на автомобилях Peugeot,  Citroen, Suzuki. На Mitsubishi она носит имя MIVEC (Mitsubishi Innovative Variable timing and lift Electronic Control), на Subaru – AVCS  (Active Valve Control System), на Volvo, KIA, Hyundai и General Motors – CVVT (Continuous variable valve timing).

Кроме того, более сложные и совершенные системы позволяют поворачивать на разный угол распределительный вал впускных и выпускных клапанов. Такие системы у Honda носят имя i-VTEC (Honda) VVTL-i (Toyota) (приствка "i" в названии означает intelligent – "умный").

На машинах марки Nissan можно встретить систему VEL (Variable Valve Event and Lift System). Принцип работы этой системы заключается в следующем. При помощи эксцентрика, приводящегося в движение электродвигателем, смещается точка опоры коромысла. За счет чего и изменяется ход клапана. Кроме изменения фаз газораспределения, такая система позволила производителям отказаться и от дроссельной заслонки. Ее функции выполняют впускные клапаны. Такой способ позволил лучше наполнять цилиндры топливной смесью и избавиться от разряжения в трубопроводе и его последствия – уменьшения крутящего момента.

Сегодня свой плюс подобной системы изменения фаз газораспределения найдет для себя каждый. Одни смогут наслаждаться мощным мотором, сбалансированно работающем на различных режимах, другие смогут сэкономить на топливе, а третьим не будет стыдно перед природой, ведь подобные системы позволяют снизить количество выбрасываемых вредных веществ в окружающую среду.

Электромагнитный клапан с регулируемой синхронизацией клапана (VVT)

Другие условия производителя для электромагнитного клапана VVT

Автопроизводители, использующие соленоид VVT

Электронная система регулирования фаз газораспределения, впервые разработанная компанией Nissan в начале 90-х годов, стала практически универсальной функцией на серийных автомобилях, чтобы соответствовать более строгим нормам выбросов.

Технология VVT может быть обычным явлением, но многие компании используют разные торговые марки и патенты для одной и той же системы.

Многие приложения для соленоида Spectra VVT носят другое название оригинального оборудования:

Производитель Акроним / термин Определение
Audi Клапанный подъемник
BMW VANOS Изменяемый Nockenwellensteuerung
Fiat MultiAir
Форд Ti-VCT / VCT Независимая синхронизация фаз газораспределения с двумя независимыми регулируемыми фазами фаз газораспределения / фаза изменения фаз газораспределения
Дженерал Моторс DCVCP Двойное непрерывное регулирование фаз газораспределения
Хонда, Акура VTEC, я-VTEC Электронное управление синхронизацией клапана и подъемом
Hyundai, Kia, Volvo CVVT Бесступенчатая регулировка фаз газораспределения
Hyundai, Киа ВТВТ Клапанный механизм с изменяемым распределением фаз
Мазда S-VT Последовательная синхронизация клапана
Мицубиси MIVEC Инновационная электронная система управления фазами газораспределения Mitsubishi
Ниссан, Инфинити CVTCS / VVEL Непрерывное регулирование фаз газораспределения / Nissan Variable Valve Event and Lift
Nissan N-VCT / VVL Nissan Variable Cam Timing / Nissan Ecology Oriented Variable Valve Lift and Timing
Порше VarioCam
Тойота, Лексус VVT-i, VVTL-i Регулируемая синхронизация клапана с интеллектуальным управлением
Субару AVCS / AVLS Активная система управления клапаном

Общие симптомы неисправности соленоида VVT

  • Грубый холостой ход двигателя
  • Проверьте свет двигателя
  • Пропуски зажигания двигателя при нагрузках

Больше информации

Распространенные причины сбоев

Загрязнения в моторном масле - основная причина выхода из строя системы VVT.Неисправный агрегат приведет к нестабильной работе двигателя на холостом ходу и низкой экономии топлива. Несоблюдение замены умирающего узла может привести к выходу из строя зубчатой ​​передачи двигателя и цепи привода ГРМ. Всегда следите за индикатором «Проверьте двигатель»

.

Регулируемая синхронизация клапана (VVT)

Регулируемый клапан ГРМ (VVT)

Базовый Теория

После мультиклапанная технология стала стандартом в конструкции двигателя, регулируемые фазы газораспределения. становится следующим шагом к увеличению мощности двигателя, независимо от мощности или крутящего момента.

Как ты знаете, клапаны активируют дыхание двигателя. Время дыхания, которое время впуска и выпуска воздуха регулируется формой и фазой угол кулачков. Чтобы оптимизировать дыхание, двигатель требует разных фаз газораспределения на разных оборотах. При увеличении оборотов продолжительность такта впуска и выпуска уменьшается, так что свежий воздух не достаточно быстро, чтобы попасть в камеру сгорания, при этом выхлоп становится не быстрым достаточно, чтобы покинуть камеру сгорания.Поэтому лучшее решение - открыть впускные клапаны раньше и закрытие выпускных клапанов позже. Другими словами, Перекрытие между периодом впуска и периодом выпуска должно быть увеличивается с увеличением оборотов.


Без переменной Технология Valve Timing, инженеры использовали для выбора лучшего компромиссного времени. Например, фургон может иметь меньшее перекрытие из-за преимущества низкой скорости. выход.Гоночный двигатель может иметь значительное перекрытие для высокой скорости мощность. Обычный седан может принять оптимизацию фаз газораспределения. для средних оборотов, так что и управляемость на низких скоростях, и выход на высоких скоростях будут не нужно слишком много жертвовать. Независимо от того, какой из них, результат просто оптимизируется для конкретной скорости.

с Регулируемая синхронизация клапана, мощность и крутящий момент могут быть оптимизированы в широком диапазоне оборотов. Наиболее заметные результаты:

    • Двигатель может вращаться выше, тем самым повышается пиковая мощность.Например, 2-литровый Neo VVL от Nissan. мощность двигателя на 25% больше пиковой мощности, чем у его версии без VVT.
    • Низкоскоростной крутящий момент увеличивается, тем самым улучшая управляемость. Например, двигатель Fiat Barchetta 1.8 VVT обеспечивает пиковый крутящий момент 90%. между 2000 и 6000 об / мин.


Причем все эти преимущества приходят без каких-либо недостатков.

переменная Подъемник

В некоторых конструкции, высота подъема клапана также может изменяться в зависимости от частоты вращения двигателя.На высоком скорость, более высокий подъем ускоряет всасывание и выхлоп воздуха, таким образом оптимизируя дыхание. Конечно, на меньшей скорости такой подъемник вызовет противодействующие эффекты, такие как ухудшение процесса смешивания топлива и воздух, что снижает мощность или даже приводит к пропускам зажигания. Поэтому подъемник должен изменяться в зависимости от частоты вращения двигателя.

1) Кулачок сменный VVT

Honda впервые применила VVT для дорожных автомобилей в конце 80-х. запустив свою знаменитую систему VTEC (Valve Timing Electronic Control).Первый появился в Civic, CRX и NS-X, затем стал стандартным для большинства моделей.

Можно рассматривайте это как 2 набора кулачков разной формы, чтобы обеспечить различное время и поднимать. Один комплект работает на нормальной скорости, скажем, ниже 4500 об / мин. Другой заменяет на более высокой скорости. Очевидно, что такая компоновка не допускает непрерывного изменение фаз газораспределения, поэтому двигатель работает скромно ниже 4500 об / мин, но выше этого он внезапно превратится в дикое животное.

Это Система действительно улучшает пиковую мощность - она ​​может поднять красную линию почти до 8000 об / мин. (даже 9000 об / мин в С2000), как двигатель с гоночными распредвалами, и увеличить максимальную мощность на целых 30 л.с. за 1.6-литровый двигатель !! Тем не мение, чтобы использовать такой прирост мощности, вам нужно поддерживать кипение двигателя на уровне выше пороговые обороты, поэтому требуется частое переключение передач. Как низкоскоростной крутящий момент слишком мало (помните, кулачки нормального двигателя обычно 0-6000 об / мин, при этом «медленные кулачки» двигателя VTEC еще должны обслуживать на 0–4500 об / мин), ходовые качества не будут слишком впечатляющими. Коротко, Система кулачкового переключения лучше всего подходит для спортивных автомобилей.

Honda уже улучшил свой 2-ступенчатый VTEC до 3-ступенчатого для некоторых моделей.Конечно, чем больше в нем ступеней, тем более утонченным он становится. Он по-прежнему предлагает менее широкий распространение крутящего момента, как и в других бесступенчатых системах. Однако кулачковый система остается самой мощной VVT, так как никакая другая система не может изменить Lift клапана как это делает.

Преимущество:

Мощный на верхнем конце

Недостаток:

2 или только 3 этапа, непостоянно; нет значительного улучшения крутящего момента; комплекс

Кто используй это ?

Honda VTEC, Mitsubishi MIVEC, Nissan Neo VVL.

Хонды последний 3-ступенчатый VTEC был применен в Civic sohc двигатель в Японии. Механизм имеет 3 кулачка с разным синхронизирующим и подъемным профилем. Обратите внимание, что их размеры тоже разные - средний кулачок (быстрый тайминг, высокий подъем), как показано на диаграмме выше, является самым большим; кулачок правой стороны (медленный ГРМ, средний подъем) среднего размера; левый боковой кулачок (медленный выбор времени, низкий лифт) самый маленький.

Это механизм работает так:

Этап 1 (низкая скорость): 3 шт. коромысел перемещается самостоятельно. Поэтому левый коромысел, который приводит в действие левый впускной клапан приводится в действие левым кулачком пониженного подъема. Правая коромысла, которая приводит в действие правый впускной клапан, приводится в движение правым кулачком среднего подъема. Оба синхронизация кулачков относительно медленная по сравнению со средним кулачком, который не срабатывает. клапан сейчас.

Этап 2 (средняя скорость) : гидравлическое давление (на картинке окрашен оранжевым) соединяет левую и правую коромысла вместе, оставляя среднюю коромысло и кулачок работать самостоятельно.Поскольку правый кулачок больше, чем левый, эти соединенные коромысла на самом деле приводится в движение правым кулачком. В результате оба впускных клапана работают медленно, но средний лифт.

Этап 3 (высокая скорость): гидравлическое давление соединяет все 3 коромысла вместе. Поскольку средний кулачок самый большой, оба впускных клапаны фактически приводятся в движение этим быстрым кулачком. Таким образом, быстрое время и высокий подъем достигается в обоих клапанах.

Очень похож на систему Хонды, но правильный и левый кулачок с таким же профилем.На малой скорости оба коромысла приводятся в движение. независимо от этих правых и левых кулачков с низкой синхронизацией и низким подъемом. На высоком скорости, 3 коромысла соединены вместе таким образом, что они приводятся в движение быстродействующий средний кулачок с высоким подъемом.

Вы может подумать, что это должна быть двухступенчатая система. Нет это не так. Начиная с Nissan Neo VVL дублирует такой же механизм в выпускном распредвале, может быть 3 ступени получается следующим образом:

Этап 1 (низкая скорость): как впускной, так и выпускной клапаны находятся в медленном состоянии.
Этап 2 (средняя скорость): быстро конфигурация впуска + конфигурация медленного выпуска.
Этап 3 (высокая скорость): оба впускные и выпускные клапаны в быстрой комплектации.

2) Кулачок VVT

VVT с фазированием кулачка - самый простой, дешевый и наиболее часто используемый механизм в данный момент. Тем не менее, его прирост производительности также минимален, очень действительно справедливо.

В основном, он изменяет фазы газораспределения, изменяя фазовый угол распредвалов.Для Например, на высоких оборотах распредвал впускных клапанов будет повернут заранее на 30, так что для более раннего приема. Это движение контролируется системой управления двигателем. система в соответствии с потребностями и приводится в действие шестернями гидравлического клапана.

Обратите внимание, что фаза кулачка VVT не может изменять длительность открытия клапана. Это просто позволяет раньше или позже открыть клапан. Ранее открыт приводит, конечно, к более раннему закрытию. Он также не может изменять высоту подъема клапана, в отличие от кулачковый VVT.Однако VVT с фазированием кулачка - самая простая и дешевая форма VVT, потому что каждому распределительному валу нужен только один гидравлический привод фазирования, в отличие от другие системы, использующие индивидуальный механизм для каждого цилиндра.

непрерывный или дискретный

Проще фазировка кулачка VVT имеет 2 или 3 фиксированных угла сдвига на выбор, например как 0 или 30. Лучшая система имеет непрерывное переключение переменной, скажем, любое произвольное значение от 0 до 30, зависит от оборотов.Очевидно, это обеспечивает наиболее подходящие фазы газораспределения на любой скорости, таким образом значительно повысить гибкость двигателя. Более того, переход настолько гладкий, что практически незаметен.

Впускной и выхлоп

Некоторые дизайн, такой как система BMW Double Vanos, имеет фазовращение VVT как на впускном, так и на выпускном распредвалах, это дает больше перекрытие, следовательно, более высокая эффективность. Это объясняет, почему BMW M3 3.2 (100 л.с. / литр) более эффективен, чем его предшественник M3 3.0 (95 л.с. / литр), VVT которого ограничены впускными клапанами.

В E46 3-й серии, Двойной Ванос сдвигает впуск распредвал в пределах максимального диапазона 40. Выпускной распредвал 25.

Преимущество:

Дешево и простой, непрерывный VVT улучшает передачу крутящего момента на всем обороте диапазон.

Недостаток:

Отсутствие переменного подъема и переменной продолжительности открытия клапана, что снижает мощность на верхнем конце чем кулачковый VVT.

Кто используй это ?

Мост автопроизводители, такие как:

Audi V8 - впуск, 2-ступенчатый дискретный

BMW Double Vanos - впуск и выпуск, непрерывный

Феррари 360 Модена - выхлоп, 2-ступенчатый дискретный

Fiat (Альфа) СУПЕР ПОЖАР - впускной, 2-ступенчатый дискретный

Ford Puma 1.7 Zetec SE - впускной, 2-ступенчатый дискретный

Jaguar AJ-V6 и обновленный AJ-V8 - впускной, непрерывный

Lamborghini Diablo SV двигатель - впускной, 2-ступенчатый дискретный

Porsche Variocam - впускной, 3-ступенчатый дискретный

Рено 2.0-литровый - впускной, 2-ступенчатый дискретный

Toyota VVT-i - впускной, непрерывный

Volvo 4/5/6 цилиндров модульные двигатели - впускные, непрерывного действия

По картинке легко понять его работу. Конец распределительный вал имеет зубчатую резьбу. Нить соединена колпачком, который может двигайтесь по направлению к распределительному валу и от него. Поскольку резьба шестерни не в параллельно оси распределительного вала, фазовый угол сместится вперед, если крышка толкнул в сторону распредвала.Аналогичным образом снимаем колпачок с распредвала. приводит к сдвигу фазового угла назад.

Ли толкать или тянуть определяется гидравлическим давлением. Есть 2 камеры рядом с крышкой, и они заполнены жидкостью (эти камеры окрашены в зеленый и желтый цвета соответственно на картинке) Тонкий поршень отделяет эти 2 камеры, первая жестко крепится к крышке. Жидкость попадает в камеры через электромагнитные клапаны, которые регулируют гидравлическое давление действующие на какие камеры.Например, если система управления двигателем сигнализирует клапан в зеленой камере открывается, затем гидравлическое давление действует на тонкую поршень и подтолкните его вместе с крышкой к распределительному валу, таким образом сдвинуть фазовый угол вперед.

Непрерывный вариацию по времени легко реализовать, поместив колпачок на подходящую расстояние в зависимости от оборотов двигателя.


Макрос изображение привода фазирования

Toyota VVT-i (Регулируемая синхронизация клапана - Интеллектуальная) распространяется на все больше и больше его модели, от крошечного Yaris (Vitz) к Supra.Его механизм более или менее такой же, как у BMW Vanos, но это также бесступенчатая конструкция.

Однако слово "Integillent" подчеркивает умный программа управления. Не только меняет время в зависимости от оборотов двигателя, но и учитывайте другие условия, такие как ускорение, подъем или спуск.

3) Кулачок + Кулачковый Фазинг VVT

Комбинация VVT с переключением кулачков и VVT с фазированием кулачка может удовлетворить требование максимальной мощности и гибкости на всем обороте диапазон, но он неизбежно более сложен.На момент написания только Toyota и Porsche имеют такие конструкции. Однако я верю, что в будущем будет все больше и больше спортивных автомобилей. принять этот вид VVT.

Toyota VVTL-i это самая сложная конструкция VVT на сегодняшний день. Его мощные функции включают:

    • Непрерывный фаза газораспределения регулируемая фаза газораспределения
    • 2-ступенчатая переменная подъем клапана плюс продолжительность открытия клапана
    • Применяется к обоим впускные и выпускные клапаны


Система может быть рассматривается как комбинация существующих VVT-i и Honda VTEC, хотя механизм вариатора отличается от Хонда.

Нравится VVT-i, изменение фаз газораспределения реализовано сдвиг фазового угла всего распределительного вала вперед или назад с помощью Гидравлический привод закреплен на конце распредвала. Время рассчитывается системой управления двигателем с частотой вращения коленчатого вала двигателя, ускорением, при подъеме или спуске с холма и т. д. с учетом. Более того, изменение непрерывно в широком диапазоне до 60, поэтому Одна только переменная синхронизация - это, пожалуй, самая совершенная конструкция до сих пор.

Что делает VVTL-i лучше обычного VVT-i - это буква «L», что означает «подъем» (подъем клапана). как всем известно. Давайте посмотрим на следующую иллюстрацию:

Как и VTEC, в системе Toyotas используется одиночный качающийся рычаг. толкатель для приведения в действие обоих впускных клапанов (или выпускных клапанов). Он также имеет 2 камеры лепестки действуют на толкатель коромысла, лепестки имеют другой профиль - один с более длительным профилем времени открытия клапана (для высокой скорости), другой с более короткий профиль продолжительности открытия клапана (для низкой скорости).На низкой скорости медленный кулачок приводит в действие толкатель коромысла через роликовый подшипник (для уменьшения трения). Высокоскоростной кулачок не влияет на толкатель коромысла, потому что под его гидравлическим толкателем имеется достаточный зазор.

<Плоский крутящий момент выход (синяя кривая)

Когда скорость увеличилась до пороговой, скользящий штифт толкается гидравлическое давление для заполнения промежутка. Включается высокоскоростной кулачок.Обратите внимание, что быстрый кулачок обеспечивает более длительное открытие клапана, в то время как скользящий штифт увеличивает подъем клапана. (для Honda VTEC как продолжительность, так и подъемная сила равны реализуется кулачками)

Очевидно, переменная продолжительность открытия клапана является двухступенчатой ​​конструкцией, в отличие от непрерывной конструкции Rover VVC. Однако VVTL-i предлагает регулируемый подъемник, что значительно увеличивает его выходную мощность на высоких скоростях. Сравнивать с Honda VTEC и аналогичными конструкциями для Mitsubishi и Nissan система Toyotas имеет бесступенчатую регулировку. фаза газораспределения, которая помогает ему достичь гораздо лучших низких и средних оборотов гибкость.Поэтому это, несомненно, лучший VVT на сегодняшний день. Однако это также более сложный и, вероятно, более дорогой в сборке.

Преимущество:

Непрерывный VVT улучшает передачу крутящего момента во всем диапазоне оборотов; Переменный лифт и длительность подъема на высоких оборотах.

Недостаток:

Подробнее сложный и дорогой

Кто используй это ?

Тойота Селика GT-S

Variocam Plus использует гидравлический фазирующий привод и регулируемые толкатели

Variocam из 911 Carrera

использует цепь привода ГРМ для

фазировка кулачка.


Porsches Variocam Plus, как сообщается, был разработан на основе Variocam, который обслуживает Carrera. и Боксстер. Однако я нашел их механизмы практически ничего не поделитесь. Variocam был первым введен в 968 в 1991 году. В нем использовалась цепь привода ГРМ для изменения фазового угла распределительного вала, при этом предусмотрена 3-х ступенчатая система изменения фаз газораспределения. 996 Carrera и Boxster также используют ту же систему. Этот дизайн уникальный и запатентованный, но на самом деле он уступает гидравлическому приводу, который предпочитают другие автопроизводители, особенно он не позволяет столько же вариаций фазового угла.

Следовательно, Variocam Plus, используемый в новом 911 Turbo, наконец Follow использует популярный гидравлический привод вместо цепи. Один известный Эксперт Porsche охарактеризовал изменение фаз газораспределения как непрерывное, но, похоже, противоречит официальному заявлению, сделанному ранее, в котором раскрывается система имеет 2-х ступенчатые фазы газораспределения.

Однако Самым значительным изменением «Плюса» является добавление регулируемый подъем клапана. Это реализуется за счет использования регулируемых гидравлических толкателей.В виде Как показано на рисунке, каждый клапан обслуживается 3 кулачками, центральная часть имеет очевидно меньший подъем (всего 3 мм) и меньшее время открытия клапана. В Другими словами, это «медленный» кулачок. Два наружных выступа кулачка точно так же, с быстрой синхронизацией и большим подъемом (10 мм). Выбор камеры лепестки выполнены регулируемым толкателем, который на самом деле состоит из внутреннего толкатель и внешний (кольцевой) толкатель. Они могли быть заперты вместе проходящий через них штифт с гидравлическим приводом.Таким образом, «быстрый» выступы кулачка приводят в действие клапан, обеспечивая высокий подъем и длительное открытие. Если толкатели не заблокированы вместе, клапан будет приводиться в действие «медленный» выступ кулачка через внутренний толкатель. Внешний толкатель будет двигаться независимо от толкателя клапана.

как Как видно, механизм регулируемого подъема необычайно прост и экономит место. В регулируемые толкатели лишь немного тяжелее обычных толкателей и зацепляются почти нет места.

Тем не менее, на данный момент Variocam Plus предлагается только для впускные клапаны.

Преимущество:

VVT улучшает передачу крутящего момента на низкой / средней скорости; Переменный подъем и продолжительность подъемник на высоких оборотах.

Недостаток:

Подробнее сложный и дорогой

Кто используй это ?

Порше 911 Турбо

4) Ровер уникальный Система ВВЦ

Rover представил собственные системные вызовы VVC (Variable Valve Control) в MGF в 1995 г.Многие эксперты считают его лучшим VVT по универсальности. способность - в отличие от кулачкового VVT, он обеспечивает плавную регулировку времени, таким образом улучшается передача крутящего момента на низких и средних оборотах; и в отличие от кулачкового VVT, он может увеличивать продолжительность открытия клапанов (и непрерывно), тем самым увеличивая мощность.

В основном, VVC использует эксцентриковый вращающийся диск для привода впускных клапанов каждых двух цилиндр. Поскольку эксцентричная форма создает нелинейное вращение, открытие клапанов период можно варьировать.Все еще не понимаете? ну, любой умный механизм должен трудно понять. В противном случае Rover будет не единственным автопроизводителем, использующим Это.

ВВЦ имеет один недостаток: поскольку каждый отдельный механизм обслуживает 2 соседних цилиндра, Для двигателя V6 нужно 4 таких механизма, а это недешево. V8 тоже нужно 4 таких механизм. V12 невозможно установить, так как недостаточно места для установите эксцентриковый диск и ведущие шестерни между цилиндрами.

Преимущество:

непрерывно изменяемые сроки и продолжительность открывания позволяют добиться как управляемости, так и высокой скорость мощность.

Недостаток:

Нет в конечном итоге такой же мощный, как VVT с кулачковым переключением, из-за отсутствия переменной поднимать; Дорого для V6 и V8; невозможно для V12.

Кто используй это ?

Ровер Двигатель 1.8 VVC, обслуживающий MGF, Caterham и Lotus Elise 111S.

EGR (рециркуляция выхлопных газов) принятый метод снижения выбросов и повышения топливной экономичности.Однако это VVT действительно раскрывает весь потенциал системы рециркуляции отработавших газов.

В Теоретически необходимо максимальное перекрытие между впускными и выпускными клапанами открывается всякий раз, когда двигатель работает на высоких оборотах. Однако когда машина работает на средней скорости по шоссе, другими словами, двигатель работает на небольшая нагрузка, максимальное перекрытие может быть полезно как средство уменьшения расхода топлива потребление и выбросы. Поскольку выпускные клапаны не закрываются, пока впускные клапаны были открыты некоторое время, некоторые выхлопные газы рециркулируют обратно в цилиндр одновременно с впрыскивается новая топливно-воздушная смесь.В составе топливно-воздушной смеси заменяется на выхлопные газы, нужно меньше топлива. Поскольку выхлопные газы состоят в основном из негорючий газ, такой как CO2, двигатель работает нормально на бедном топливе / воздушная смесь не загорается.

VVT: Регулируемая синхронизация клапанов - знайте свои детали

К началу 1990-х годов почти все производители автомобилей имели успешную систему изменения фаз газораспределения (VVT).Системы VVT обеспечивают более высокую производительность при более высоких оборотах.

VVT Эксплуатация


Системы VVT просты в диагностике. Большинство деталей не обслуживаются и имеют встроенные датчики. В обычном двигателе выпускные и впускные клапаны открываются или закрываются в зависимости от коленчатого вала, и рисунок не может быть изменен. С помощью VVT можно изменить время в соответствии с частотой вращения двигателя, требованиями к крутящему моменту и перекрытием клапанов. Это увеличивает производительность и экономию топлива.Еще одним большим преимуществом VVT является его способность снимать часть нагрузки с коленчатого вала, открывая клапан до конца такта сгорания. Системы VVT сделали клапаны рециркуляции выхлопных газов (EGR) устаревшими. Клапаны системы рециркуляции ОГ создают дым, вызывающий возврат оксидов азота во впускной коллектор. Система VVT контролирует время, чтобы инертный газ оставался в камере для следующего цикла сгорания, тем самым контролируя температуру сгорания и образование оксидов азота.

VVT - через диагностический разъем


Два общих кода ошибок, с которыми техники сталкиваются при работе с системами VVT, - это P0011 и P0021 (датчик положения распределительного вала «ряд 1» и датчик положения распределительного вала «ряд 2» соответственно).Эти коды (как и любой другой) не означают, что датчик неисправен, поэтому проверьте систему VVT на наличие неисправности и проверьте датчик. Некоторые из общих областей, на которые следует обратить внимание: фаза газораспределения, масляный регулирующий клапан, сетка фильтра масляного регулирующего клапана, фаза фаз газораспределения / шестерни, а также электрическая сторона работы, а также PCM. Первое, что нужно сделать, это проверить масло, потому что грязное масло может привести к накоплению шлама, который может повредить масляные каналы в кулачке, что приведет к выходу кулачка из строя. Отсутствие регулярного обслуживания - большая проблема для систем VVT.

В будущем системы VVT станут довольно обычным явлением из-за преимуществ, связанных с производительностью и выбросами.

Объяснение фаз газораспределения клапана

: оценка скорости работы двигателей | Особенность

Из выпуска за август 2017 г.

Когда дело доходит до многих переменных сгорания внутри двигателя, инженеры измеряют время ключевых событий в градусах вращения коленчатого вала, относительной системе отсчета, которая остается постоянной без необходимости компенсации изменения оборотов двигателя.При отсутствии знакомой, обычной шкалы времени легко недооценить, насколько быстро все движется в двигателе внутреннего сгорания. Добавьте к этому возможности современной электроники и элементов управления, которые оптимизируют работу клапанов, впрыск топлива и искровое зажигание для повышения мощности или эффективности, и запуск всех цилиндров зависит от точности до миллисекунды.

В качестве лишь одного примера, рядный шестицилиндровый двигатель BMW N55 с турбонаддувом сочетает в себе регулируемое фазирование кулачков впускных и выпускных клапанов с регулируемым подъемом впускных клапанов.На холостом ходу двигателя 725 об / мин такты впуска, сжатия, мощности и выпуска вместе происходят всего за 0,2 секунды, буквально мгновение ока. События, определяющие это сгорание, например, как долго клапаны остаются открытыми, происходят в течение еще меньших долей секунды. И по мере того, как двигатель приближается к максимальной частоте вращения 7000 об / мин, весь процесс сжимается в окно, которое длится примерно одну десятую от времени на холостом ходу.

Чтобы дать вам представление о том, насколько быстро движутся современные двигатели, давайте взглянем на стратегию эксплуатации N55:

Время впускных клапанов: Фазер впускного распредвала BMW inline-six может смещать профиль кулачка до 70 градусов, но продолжительность открытия 255 градусов является фиксированной.Выдержка означает полное открытие 0,006 секунды для одного такта впуска при 7000 об / мин.

N55 Регулировка фаз газораспределения

Высота впускного клапана: Система BMW Valvetronic эффективно выполняет роль дроссельной заслонки, дозируя воздух в цилиндры, прежде всего в зависимости от положения педали акселератора. Он может регулировать подъем впускного клапана в пределах 0,008 дюйма (что соответствует толщине четырех страниц журнала, который вы держите) при малых нагрузках и 0.4 дюйма для полной нагрузки с помощью быстродействующего двигателя постоянного тока, который управляет поворотом толкателей с кулачковыми роликами.

Время выпускных клапанов: Путем независимого регулирования фаз газораспределения контроллер двигателя может регулировать степень перекрытия - период, когда выпускной и впускной клапаны открыты. При движении с низкой нагрузкой и постоянной скоростью это перекрытие увеличивается, чтобы позволить части инертного выхлопного газа течь обратно в цилиндр во время такта впуска, снижая температуру сгорания и образование оксидов азота.На устойчивой скорости 50 миль в час с двигателем, работающим со скоростью 1500 об / мин, максимальное перекрытие N55 длится 0,2 секунды. Для максимальной мощности на красной линии полностью минимизированное перекрытие клапанов длится всего 0,0005 секунды - время, необходимое звуку, чтобы пройти всего семь дюймов при комнатной температуре.

    Время зажигания: Время зажигания обычно увеличивается во время работы с малой нагрузкой, чтобы предотвратить детонацию обедненных топливовоздушных смесей. Как на холостом ходу, так и на красной линии в N55 искра возникает примерно на шесть-восемь градусов до того, как поршень достигает верхней мертвой точки, но разница в оборотах двигателя - это разница между искрой, возникающей на 0.002 секунды и 0,0002 секунды до пика поршня. Это в 10 и 100 раз быстрее, чем взмахнуть крыльями колибри. Система также замедляет опережение зажигания, когда двигатель холодный, работая в сочетании с поздним впрыском топлива и более ранним открытием выпускного клапана, чтобы быстрее довести каталитические нейтрализаторы до рабочей температуры.

    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.

    Признаки неисправного или неисправного соленоида регулируемого клапана синхронизации (VVT)

    В начале и середине 1960-х годов американские автомобильные гиганты Крайслер, Форд и Дженерал Моторс правили улицами и тащили полосы по земле. С каждым новым автомобилем «большая тройка» узнавала больше о характеристиках двигателей и о том, как выжать из двигателей каждую унцию лошадиных сил, вручную регулируя зазор клапанов и угол опережения зажигания.Одним из самых больших достижений стала разработка системы изменения фаз газораспределения (VVT), новой системы, в которой использовалась передовая (на то время) электронная технология для подачи регулируемых электронных сигналов от системы зажигания посредством соленоида с изменяемой фазой газораспределения. Сегодня систему VVT можно найти практически во всех серийных автомобилях, продаваемых в Соединенных Штатах.

    Каждый производитель автомобилей имеет свою собственную уникальную систему VVT, но большинство из них полагаются на полностью функциональный соленоид с регулируемыми фазами газораспределения для управления потоком масла в систему VVT при ее включении.Эта система обычно активируется при значительной нагрузке на двигатель. Некоторые примеры этого включают в себя то, что автомобиль несет дополнительный вес, движется в гору или когда ускорение ускоряется за счет управления дроссельной заслонкой. Когда соленоид VVT активируется, масло направляется для смазки цепи регулируемого газораспределения и узла шестерни. Если соленоид VVT выходит из строя или блокируется, отсутствие надлежащей смазки может привести к преждевременному износу или полному разрыву цепи привода ГРМ и шестерни.

    Существует несколько других проблем, которые могут возникнуть, когда соленоид VVT изнашивается или сломался, что может привести к полному отказу двигателя.Чтобы снизить вероятность возникновения этих серьезных ситуаций, ниже перечислены несколько предупреждающих знаков, о которых следует помнить, которые могут указывать на проблему с соленоидом VVT. Вот несколько симптомов изношенного или сломанного соленоида VVT.

    1. Загорается индикатор двигателя.

    Поскольку современные автомобили управляются блоком управления двигателем (ЭБУ), практически все отдельные компоненты контролируются ЭБУ. Когда одна часть начинает выходить из строя, ЭБУ сохранит конкретный код неисправности, который позволит механику, использующему сканирующий прибор, узнать о существовании проблемы.Как только код будет сгенерирован, он будет сигнализировать водителю, подсвечивая предупреждение о конкретной зоне. Самый распространенный индикатор, который загорается при выходе из строя соленоида VVT, - это индикатор проверки двигателя.

    В связи с тем, что каждый производитель автомобилей использует разные коды, владельцу автомобиля очень важно связаться с местным сертифицированным механиком ASE, чтобы осмотреть автомобиль, загрузить код с помощью правильного диагностического инструмента и определить точный источник проблемы. Фактически, существуют буквально десятки индивидуальных кодов для проблем с соленоидом VVT для каждого производителя автомобилей.Как только механик получит эту исходную информацию, он сможет приступить к решению конкретной проблемы.

    2. Моторное масло грязное

    Это скорее причина, чем симптом. Соленоид VVT работает лучше всего, когда моторное масло чистое, без мусора, или если моторное масло потеряло часть своей смазывающей способности или вязкости. Когда моторное масло забивается мусором, грязью или другими инородными частицами, оно имеет тенденцию забивать канал от соленоида к цепи и шестерне VVT. Если моторное масло не было заменено вовремя, это может привести к повреждению соленоида VVT, цепи VVT и зубчатой ​​передачи.

    Чтобы избежать этой ситуации, замените моторное масло в соответствии с рекомендациями производителя автомобиля. Низкий уровень масла также может вызвать проблемы с соленоидом VVT и другими компонентами системы газораспределения.

    3. Неровная работа двигателя на холостом ходу

    Обычно система VVT не активируется до тех пор, пока двигатель не наберет более высокие обороты, или пока двигатель не будет подвержен нагрузкам, например, при движении в гору. Однако, если соленоид VVT неисправен, возможно, он добавит дополнительное моторное масло в шестерни VVT.Это может вызвать резкую работу двигателя на холостом ходу, в частности, колебания оборотов двигателя при активации системы. Если быстро не проверить, это может привести к преждевременному износу дополнительных компонентов двигателя. Если ваш двигатель плохо работает на холостом ходу, убедитесь, что сертифицированный механик проверит это как можно скорее.

    4. Снижение топливной экономичности

    Назначение регулируемых фаз газораспределения - гарантировать, что клапаны открываются и закрываются в нужное время, чтобы максимизировать производительность двигателя и снизить расход топлива.Когда соленоид VVT неисправен, вся система может выйти из строя, что может привести к открытию и закрытию впускных и выпускных клапанов в неподходящее время. Обычно это приводит к резкому снижению экономии топлива.

    Если вы обнаружите какие-либо из вышеперечисленных предупреждающих знаков неисправного или неисправного соленоида системы изменения фаз газораспределения, обратитесь к местному сертифицированному механику ASE от YourMechanic. Они могут осмотреть ваш автомобиль, при необходимости заменить соленоид системы изменения фаз газораспределения и обеспечить надежную работу вашего автомобиля или грузовика.

    Ищете соленоид VVT?

    Посмотрите десятки отличных вариантов прямо здесь.

    купить сейчас
    Autoblog может получать долю от покупок, сделанных по ссылкам на этой странице. Цены и доступность могут быть изменены.

    Как работает система изменения фаз газораспределения?

    Современные автомобили оснащены всеми типами датчиков и устройств, а также имеют центральную компьютерную систему для бесперебойной работы. Под капотом происходит так много всего, и вам даже не нужно знать функции половины из этих частей.Однако, если вы автолюбитель, вы должны знать о некоторых важных компонентах, и регулятор фаз газораспределения (VVT) является одним из них.

    Определение регулируемых фаз газораспределения

    Системы изменения фаз газораспределения видны в камере внутреннего сгорания двигателя. Он выполняет работу по изменению момента открытия и закрытия клапана и работает вместе с системой подъема клапана.

    Этот компонент важен, поскольку его правильное использование может улучшить работу двигателя, повысить топливную экономичность и снизить выбросы.

    Система изменения фаз газораспределения. (источник фото: Picasa)

    Двухтактные двигатели не имеют VVT, но в них используются системы клапанов привода для обеспечения тех же характеристик.

    Важные части VVT

    Вся система VVT и ее компоненты зависят от циркуляции моторного масла. Если возникнут проблемы с потоком масла, все детали могут выйти из строя.

    Двумя наиболее важными частями этой системы являются:

    Соленоиды

    У каждого распределительного вала есть соленоид, который воздействует на давление масла в распределительном валу.Он может изменять давление в зависимости от нагрузки и скорости двигателя. Это также помогает добиться правильной работы двигателя за счет увеличения или блокировки положения кулачка.

    Этот компонент может выйти из строя по двум причинам - нерегулярная замена масла в фильтрах и двигателе и низкий уровень масла в двигателе.

    ПОДРОБНЕЕ:

    Звездочки

    Также известное как фазер кулачка, это устройство выполняет работу по максимизации кривых крутящего момента и увеличению мощности двигателя.Это гарантирует, что ваш автомобиль получит максимальную производительность от двигателя при меньшем выбросе углекислого газа.

    Как работает система изменения фаз газораспределения?

    Внутри камеры сгорания двигателя есть несколько клапанов. Они отвечают за управление потоком газа, входящим и выходящим из цилиндра сгорания. Без VVT синхронизация всех клапанов будет одинаковой для каждого состояния и скорости двигателя. Это снижает производительность, потому что время должно адаптироваться к этим факторам.Регулируемые фазы газораспределения позволяют изменять фазы газораспределения в зависимости от скорости и состояния двигателя.
    Существует два основных типа систем VVT. Посмотрим:

    VVT в действии. (источник фото: philipus / 123RF)

    Cam Phasing

    Он поворачивает распределительный вал в диапазоне 60 градусов для повышения или контроля подъема клапана. Например, клапан может открываться и закрываться при 5 и 185 градусах коленчатого вала соответственно до и после верхней мертвой точки. Если синхронизация клапана ограничивает события подъема на 10 градусов, клапан откроется и закроется на 10 градусов позже, соответственно.Это поможет двигателю выработать лучшую мощность на высоких оборотах, в то время как опережение синхронизации увеличит мощность на низких оборотах.

    Кулачок сменный

    Изменяет угол наклона фазы распредвала к коленчатому валу вместе с формой выступов распредвала. Эти изменения влияют на открытие клапана и время, на которое он будет оставаться открытым. Такое изменение времени работы клапанов помогает автомобилю достичь максимальной эффективности.

    Что такое система изменения фаз газораспределения и как она на самом деле работает?

    VVT расшифровывается как Variable Valve Timing:

    Попробуем разобраться вначале, зачем менять время работы клапана / VVT?

    Во-первых, сначала прочтите здесь, что такое «Регулировка фаз газораспределения двигателя»? Автомобильный двигатель фактически «дышит» (вдыхает / выдыхает) через свои клапаны, как это делают люди.Скорость, с которой люди дышат, в основном зависит от работы, выполняемой людьми. Например, если человек сидит или спит, он будет дышать медленнее, чем при ходьбе или беге. Кроме того, при занятиях плаванием или поднятием тяжестей людям также необходимо открывать рот, чтобы получить больше воздуха.

    Это происходит потому, что когда человеческое тело подвергается тяжелой работе, увеличивается потребность во всасывании воздуха. Таким образом, это вызывает более быстрое дыхание и / или более широкое открытие рта для получения большего количества воздуха.Аналогично, когда двигатель работает на высоких оборотах; ему необходимо открывать впускные клапаны раньше, быстрее и на более длительный период. Это связано с тем, что для выработки большей мощности он должен всасывать больше топливовоздушной смеси (заряда) для горения.

    В более старых традиционных двигателях время, в течение которого клапаны оставались открытыми, было оптимизировано только для одной скорости двигателя. Однако по мере увеличения частоты вращения значительно сокращается время, необходимое для полного заполнения цилиндров, в результате чего двигатель будет получать меньшее количество заряда (воздушно-топливной смеси), что приводит к потере мощности, особенно когда двигатель работает на высоких оборотах. скорость.

    Чтобы преодолеть этот недостаток, инженеры разработали VVT или механизм «регулируемого времени клапана». VVT изменяет время открытия и закрытия клапанов для нескольких оборотов двигателя. На высокой скорости впускные клапаны открываются гораздо раньше, так что в цилиндры поступает больше топливовоздушной смеси или «заряда». Это помогает улучшить «дыхание» двигателя, что также в значительной степени улучшает его «объемный КПД».

    Как работает VVT?

    Система изменения фаз газораспределения дополнительно оптимизирует время открытия и закрытия клапанов для нескольких оборотов двигателя.В конструкции VVT первого поколения используется двухступенчатая вариация, которая оптимизирует двигатель для двух различных скоростей вращения. Эта конструкция позволяет использовать два разных набора таймингов, включая один для состояния «частичной нагрузки», то есть до 3500 об / мин, и другой для состояния «полной нагрузки», то есть выше 3500 об / мин. Кроме того, VVT чаще повышает производительность и снижает выбросы. Кроме того, VVT предлагает лучшее из обоих миров. Таким образом, он обеспечивает плавный холостой ход на низких оборотах и ​​максимальную мощность на высоких оборотах.

    Диаграмма изменения фаз газораспределения

    Кроме того, в конструкции VVT нового поколения реализована система непрерывной регулировки фаз газораспределения или CVVT.Кроме того, CVVT непрерывно (или бесконечно) изменяет фазы газораспределения, что в цифровом виде управляется ЭБУ двигателя. Кроме того, он оптимизирует фазы газораспределения для всех оборотов двигателя и условий. Хотя существуют разные механизмы для достижения изменения, это в основном достигается за счет использования «распределительного вала с изменяемой синхронизацией» и соленоидных клапанов.

    Кроме того, в CVVT используется гибкое гидравлическое соединение между распределительным валом и его звездочкой. Он приводится в действие давлением моторного масла и электромагнитным клапаном управления маслом, которым управляет ЭБУ двигателя.Кроме того, он перемещает распределительный вал вперед и опережает время открытия впускных клапанов. Некоторые более продвинутые конструкции используют «Dual» системы, то есть «Dual VVTi» - по одной для независимого изменения времени впускного и выпускного клапана.

    Двойной двигатель VVTi (изображение любезно предоставлено Toyota)

    Что такое VVL / VVEL / VVTL?

    Термин VVL означает « Variable Valve Lift », а VVEL означает « Variable Valve Event and Lift ». Термин VVTL означает « Variable Valve Timing and Lift », который представляет собой усовершенствованную систему поддержки для изменения «подъема» клапанов.В настоящее время система «VVL» все чаще используется в сочетании с системами «Variable Valve Timing» (VVT) для повышения производительности.

    Кроме того, эта конструкция также изменяет подъем (или ход) впускных клапанов вместе с фазами газораспределения в зависимости от частоты вращения двигателя. Таким образом, он обеспечивает « малоподъемный » впускных клапанов на холостом ходу или малых скоростях и « высокий подъем » на высоких скоростях. Также он обеспечивает точное управление клапанами при открытии / закрытии. Кроме того, чтобы соответствовать более строгим нормам выбросов, производители разработали множество других вспомогательных систем.Это электромеханические или электрогидравлические подъемники клапанов, системы без кулачковых клапанов и т. Д.

    VVL: Схема регулируемого подъема клапана

    Кроме того, разные производители используют специальные сокращения для своих систем VVT, а именно:

    Сокращения

    SL. Сокращение

    Полная форма

    Компания

    1 CVVT

    Непрерывная регулировка фаз газораспределения

    Рено

    2 CVVT

    Непрерывная регулировка фаз газораспределения

    Volvo

    3 ВКТ

    Регулируемая синхронизация кулачка

    Форд

    4 VVT

    Регулируемая синхронизация клапана

    Suzuki

    5 VVT

    Регулируемая синхронизация клапана

    Фольксваген

    6 DCVCP

    Двойной непрерывный переменный кулачок с фазированием

    GM

    7 VVTi

    Регулируемая синхронизация клапана (интеллектуальная)

    Тойота

    8 VTVT

    Переменная синхронизация и клапанный механизм

    Hyundai

    9 N-VCT

    Nissan-Variable Cam Timing

    Nissan

    10 S-VT

    Последовательная синхронизация клапана

    Mazda

    11 MIVEC

    Инновационная электронная система управления фазами газораспределения Mitsubishi

    Мицубиси

    12 i-VTEC

    Intelligent - Электронное управление с регулируемой синхронизацией клапана и подъемом

    Хонда, Акура

    13 Camtronic

    ---

    Мерседес Бенц

    14 VANOS

    Переменный Nockenwellensteuerung

    BMW

    15 Клапанный подъемник

    ---

    Audi

    16 VarioCam

    ---

    Порше

    Кроме того, посмотрите анимацию Honda i-vtec здесь:

    Подробнее: Что такое синхронизация клапанов двигателя? >>

    О компании CarBikeTech

    CarBikeTech - технический блог.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *