Personalcam.ru

Авто Аксессуары
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Фазы газораспределения двигателя

Фазы газораспределения двигателя

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

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

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

Изменяемые фазы газораспределения

Если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы мотора?

Один из способов это применение фазовращателя. Это специальная муфта, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов. Как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.

Например, система VVTL-i после достижения определённых оборотов (6000 об/мин) вместо обычного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт иной закон движения клапана, более широкие фазы и обеспечивает больший ход. При раскрутке коленвала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя открывается «второе дыхание». Оно способно придать автомобилю резкий подхват при ускорении.

Изменение высоты подъёма

Такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. Экономия от применения системы бездроссельного управления составляет от 8% до 15%, прирост мощности в пределах 5—15 %.

Несмотря на то, что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать выше — за счёт скорости их открытия. Правда, механический привод заменяется электромагнитным.

Электромагнитный привод

Подъёма клапана можно довести до идеала, а продолжительность открытия менять в очень широких пределах. Электроника согласно программе время от времени ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе. Делается это в целях экономии, например, на холостом ходу или при торможении двигателем. Электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный.

Ремонт хонда

VTEC система изменения фаз газораспределения

07.01.2011

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

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

Читайте так же:
Регулировка штока гтц ваз 2110

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

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

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

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

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

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

3-stage SOHC VTEC

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

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

Читайте так же:
Регулировка дмрв на газели

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

Рубрика: Все, Двигатели, История, Технические описания | Метки: 3-stage VTEC, i-VTEC, VTEC, VTEC-E

Предназначение систем регулирования фаз

Система изменения фаз газораспределения (CVVT) позволяет регулировать параметры работы клапанов для увеличения производительности двигателя. Период открытия/закрытия связан со скоростью вращения и нагрузкой на преобразующее устройство.

Определить эффективность системы регулирования фаз можно по координации газообменных процессов. Цилиндры должны своевременно заполняться и очищаться от топливной жидкости. Клапаны, находящиеся в открытой фазе кратковременный период, именуются «узкими». Чем длительнее затвор «распахнут», тем «шире» становится его периодичность.

Коленчатый вал преобразует импульс возвратно-поступательного вида. При низких оборотах работы детали снижается емкость и темп подачи топливного состава. Выделение исходящих газов «замедляется» — CVVT нужно перейти на узкие фазы с минимальным временем перекрытия клапанов (одновременное нахождение затворов в открытом состоянии). Топливо не вытесняться в непредназначенную ему выпускную камеру, а «использованные» газы не попадают во впускной отсек. Если фаза работы не будет снижена, это приведёт к смешению рабочих и проработанных жидкостей. Двигатель будет получать некачественное горючее, вследствие чего интенсивность и устойчивость его работы снизится.

Соразмерно с изменением скорости оборотов меняются и производственные характеристики смесей. Для лучшего прохождения топлива через клапаны необходимо «расширить» фазы — продолжительность перекрытия затворов увеличится, что позволит полноценно выполнить процесс продувки цилиндров. Под продувкой подразумевается принудительное удаление выхлопа из цилиндра благодаря высокоскоростному движению потока (топливовоздушного состава).

Ширина фазы открытия измеряется в поворотном обозначении коленвала, на этот показатель оказывает влияние и конфигурация кулачков распределительного вала, а именно их форма. «Высокая» эксцентрическая насадка обуславливает подъем затвора, чем развернутее его конец (90°-180°) — тем больше времени занимает его «пик». Возможности изменения и настройки параметров мотора находятся в руках конструкторов, которые путём подбора кулачков определённой формы программируют работу механизма в обусловленном диапазоне. Например, при проекте стандартного авто используется распределительный вал среднего размера, что обеспечивает компромиссные показатели «мощность-эргономичность». Колебания рабочего диапазона в непрописанных пределах снижает эффективность двигателя. Мотор, настроенный на узкий интервал, не сможет развить нормальную мощность, и наоборот «широкофазный» механизм будет неустойчив при небольших нагрузках — водитель будет вынужден увеличить частоту оборотов.

Оптимальным выходом из такой ситуации является изменение ширины фаз в соответствии с оборотной частотой мотора. Поэтому была сконструирована соответствующая схема регулирования фаз. Техническая сторона CVVT отличается множеством решений, разнообразие механизмов настолько широко, что в нашем обзоре мы ограничимся только наиболее распространёнными моделями.

Вращение распределительного вала

Фазы газораспределения могут изменяться в соответствии со сменой положения впускно-выпускных тактов, относительно исходной позиции распределительного устройства (зависит от режима мотора). для примера приведем конструкцию Variable Valve Timing (VVT), которой снабжены машины Volkswagen. Предназначением CVVT такого вида является оптимизации переключения фаз при холостом ходе, а также в maximal-строе — с наивысшей производительностью.

VVT складывается из следующих компонентов:

  • Два фазовращателя (гидроуправляемые муфты), установленных на впускно-выпускных распредвалах. Оба объекта подключаются к системе смазывания мотора через лицевую оболочку ГРМ. Фазовращатель состоит из ротора недвижимого соединения и встроенного вала внешнего корпуса, которые могут взаимно перемещаться;
  • Закреплённой на головке блока цилиндров оболочки CVVT. Внутреннее оснащение этого элемента состоит из подводно-отводных каналов для маслянистой смеси, «направленных» к фазовращателям;
  • Двух коммутирующих устройств электрогидравлического типа — зафиксированных на корпусе ГРМ. Предназначение звеньев — регулировка характеристик подачи масла, поступаемого из смазочных отсеков, к муфтам.
Читайте так же:
Регулировка сцепления камаз 53501

Характеристики VVT

Регулировать параметры системы позволяет специальный блок управления двигателя. Сведения с сенсоров, которые измеряют угловую скорость, нагрузку на мотор, показатели остужающей жидкости, минутное трансформация валов, передаются к электронному узлу. Система генерирует сигнал для активизации определённых частей электрогидравлических распределителей — открываются каналы для маслянистой жидкости, находящиеся в схеме ГРМ. Смазочные системы пропускают масло к муфтам, вследствие чего и происходит поворот распределительной оси.


Впускной вал в «холостую» осуществляет движение, чтобы предоставить возможность «запоздавшего» раскрытия и перекрывания впускных затворов. Выпускной вал закрывает задвижку до возвращения цилиндрической детали в ВМТ (позиция верхней мёртвой точки). Объем использованных газов в процессе такой работы минимален, что обеспечивает устойчивость операции сгорания и подъем функциональности на холостом ходе.

Взлет производительности механизма при высокой оборотной частоте достигается путём затягивания открытия впускных затворов. Срок воздействия газа на поршень на протяжении одного рабочего ритма увеличивается. Клапан впуска задействуется по достижению ВМТ и задвигается с задержкой относительно НМТ. Динамика работы впускной системы позволяет добиться дозарядного эффекта для камеры вытеснения и идентичного подъема производительности «движка».

Скорость крутящего момента напрямую связана с мощностью двигателя. Чтоб добиться максимального показателя, нужно обеспечить высокий коэффициент наполнения цилиндров. Это можно обеспечить «ранним» процессом работы клапанов, то есть, топливная смесь не будет «отбрасываться» во впускной канал. Затворы выпуска задвигаются до достижения ВМТ.

СРФ такого вида установлены в автомобилях Toyota (VVT-i), Renault (VCP), Honda (VTC) и BMW (VANOS/Double VANOS). Некоторые модели механизмов работают на «впускных» фазовращателях (запуск смеси одним распредвалом). Но наиболее распространённым типом CVVT является VVT с двухкомпонентными муфтами. Механизм типа VVT имеет существенный недостаток — невозможность «расширения» или «сужения» периодичности (колеблется в определённых пределах).

Переключение фаз

Фазная настройка является отличительной чертой механизма Variable Valve Timing and Lift Electronic Control (VTEC), сконструированная командой специалистов Honda. CVVT такого типа имеет возможность расширять пределы работы клапанов на высоких оборотах благодаря высотному смещению основных компонентов. Модернизация механизма позволила добиться симбиоза двух систем — VTEC и VTC. Третья версия переключателя фаз обозначена дополнительной буквой «i» — VTECi.

Для VTEC характерно наличие трех кулачков (и соответственно трех коромысел) для каждой пары затворов. Крайние коромысла находятся над затворами, среднее — между впускно-выпускными деталями. Низкопрофильность крайних кулачков выражена их производительностью для оборотов малой и средней частоты. Воздействие высокопрофильной эксцентрической насадки (находится по середине) передаётся затвору на высокой частоте.

Читайте так же:
Регулировка ручника уаз 3303

Функциональность VTEC

Как же работает системы VTEC? До достижения 5500 об/мин механизм газораспределения не задействуется в полную силу — активны только крайние насадки. Кулачок средней дугообразной детали «прокручивается», но влияние на затвор не оказывается — VTEC не активна. С повышением оборотной частоты VTEC вступает в активную фазу. Электронный узел регулировки отдаёт команду о сдвижении штифта за счёт давления маслянистой смеси — три коромысла замыкаются. Формируется отдельный компонент (средний), связанный с соответствующим кулачком. Высота подъёма затворов увеличивается, фазы «расширяются», что позволяет оптимально наполнять и очищать цилиндры. Регулировкой работы клапанов (VTEC) оснащены валы распределения как впускного, так и выпускного вида.

Чем отличается системы распределения фаз VTC от VTEC? Механизм VTC может функционировать в широком «оборотном» диапазоне с параметром регуляции момента задействования входных затворов (в соответствии с производственной нагрузкой). По содержанию VTC тождественная с выше описанной моделью — муфта размещается распределительном механизме впускного вида. Различие моделей заключено в возможности увеличения рабочих характеристик (мощности, оборотного момента), снизив при этом топливные затраты и вредный выхлоп, путём изменения фаз — поворота распределительного элемента.

Аналогичные VTEC конструкции производятся не только Honda, но и Mitsubishi (MIVEC), Toyota (VVTL-i) и другие. Единственным минусом такой системы выступает ступенчатый переход между узкими и широкими фазами. Перед конструкторами стоит задача доработать механизм, добиться плавной регулировки фаз, адаптированных под производительность мотора.

Плавное регулирование

Современные системы соответствуют показателям плавного регулирования. Первым в своем роде был сконструирован фазный распределитель Valvetronic (BMW) — регулировка проходит путём высотного движения впускных затворов. Достижения технического прогресса позволили построить бензиновый агрегат без актюатора (дроссельная заслонка). Конструкторское решение было взято на вооружение автоконцернами Nissan и Toyota — системы VVEL и Valvematic соответственно. Революционной разработкой отметился Fiat, создав уникальный механизм MultiAir. Автомобилю с СПФ MultiAir и «движком» на 1,4 литра в 2010 году был присвоен ранг «Двигатель года».

Функциональность MultiAir

Единственный вал распределения отвечает за движение впускно-выпускных затворов. Управление клапанами выпуска осуществляется механическим способом — перемещением кулачков. Впускные затворы получают импульс путём передачи заряда от насадок через электрогидравлический преобразователь. Разработка Fiat заключена именно в этом компоненте. Кулачки впуска «давят» на поршни, которые через затвор электромагнитного вида транспортируют заряд к гидроцилиндрическим деталям, отвечающим за движение клапанов впуска. Регуляция переключения фаз осуществляется главным клапаном, который работает в двух положениях — открытом и закрытом.

При открытой задвижке импульс при давлении не производится — передаточный момент отсутствует. Настройка периодичности раскрытия электромагнитного компонента позволяет создать алгоритм мягкого задействования впускных затворов. Размах периодичности корректируется в ошеломляющем спектре — 0-100 %. Профиль впускного насадки определяет максимальный показатель расширения.

При нагрузке на системы клапаны остаются закрытыми — затворы впуска жёстко связаны с позицией распределительного вала (фаза максимальна). При частичных нагрузках электромагнитный затвор отключается, так как цилиндр заполняется воздухом. Впускной клапан приходит в положение «closed». Технология управления воздушным потоком позволила исключить необходимость установки актюатора, из-за которого и происходит большинство насосных убытков. Система автономно переходит к экономному расходу горючего, производительность авто повышается, снижая при этом выброс вредных веществ.

Читайте так же:
Как отрегулировать газ на ваз 2121

Создатели системы MultiAir планируют разработать аналогичный механизм и для выпускных затворов. Возможности регуляционного прибора, как и его потенциал, будут неограниченны. Следующим пунктом в конструкторском плане Fiat выступает создание ГРМ без вала распределения.

Motorhelp.ru диагностика и ремонт двигателя

Каждый автовладелец мечтает владеть быстрым и динамичным автомобилем. Чтобы удовлетворить все возрастающие запросы современных автолюбителей, компаниям-производителям приходиться быть в постоянном поиске все новых и новых идей, которые максимально удовлетворят потребности автомобилистов. Современный двигатель должен быть экономичным, его токсичность должна быть сведена к минимуму, а технические возможности должны отличаться максимальной адаптацией к различным условиям эксплуатации. Последние разработки бензиновых двигателей выпускают с непосредственным впрыском топлива и с изменяемыми фазами газораспределения. Рассмотрим поподробнее одну из самых передовых систем регулировки фаз от компании BMW.
Система изменения фаз газораспределения Vanos
Краткий экскурс в историю. Система Vanos появилась на двигателях М50 в 1992 г. Затем в 1997г. её сменила новая разработка double-Vanos, которая отличалась от первой системы возможностью одновременной регулировки впускного и выпускного распредвалов. Также система double-Vanos управляет и рециркуляцией отработавших газов, направляя их обратно во впускной тракт для снижения вредных выбросов в атмосферу и экономии топлива.
Так что же такое Vanos и как она работает? Название системы Vanos происходит от англо-немецкого термина variable Nockenwellensteuerung, означающего «динамическое управление распределительными валами». Это система регулировки угла поворота распределительных валов, которая выполняет функцию оптимального газораспределения по фазам. В зависимости от того, в каком положении находиться педаль газа и на каких оборотах работает двигатель, эта система максимально эффективно работает, способствуя лучшему наполнению цилиндра топливно-воздушной смесью и отвода отработавших газов.
На низких оборотах положение распределительного вала изменяется таким образом, чтобы открытие клапанов происходило позднее, так как в этом случае работа двигателя в режиме малых нагрузок становится более устойчивой, а кривая крутящего момента — более плавной. С увеличением оборотов клапаны открываются раньше, увеличивая мощность и снижая расход топлива и токсичность отработавших газов.
Регулировка угла открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов происходит при помощи поворотного устройства, обеспечивающего смещение распределительного вала по отношению к приводной звездочке в соответствии с условиями работы двигателя по программе, заложенной в электронный блок управления. Еще одним плюсом системы Vanos является возможность регулировки продолжительности перекрытия клапанов, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно для лучшей продувки цилиндра от отработавших газов.
Немецкие инженеры не остановились на этом. В результате исследований и кропотливого труда к системе double-Vanos , управляющей углом поворота распредвалов добавили механизм, управляющий высотой подъема впускных клапанов. Дроссельная заслонка, которая ухудшает наполнение цилиндров, стала не нужна. Её функции теперь выполняют сами впускные клапана. Проведенные испытания показали, что средний расход топлива двигателем без дроссельной заслонки упал на 10% по сравнению с обычным мотором.
Система изменения фаз газораспределения Vanos
Разрез головки блока двигателя БМВ без дроссельной заслонки с изменяемым подъемом впускных клапанов:
1 — распредвал; 2 — эксцентриковый вал; 3 — дополнительный рычаг; 4 — впускной клапанскачать dle 10.6фильмы бесплатно

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector