Что называется фазами газораспределения: что это такое и как они работают

Содержание

Ошибка

Автомобиль — модели, марки
Устройство автомобиля
Ремонт и обслуживание
Тюнинг

Аксессуары и оборудование
Компоненты
Безопасность
Физика процесса

Новичкам в помощь
Приглашение
Официоз (компании)
Пригородные маршруты

Персоны
Наши люди
ТЮВ
Эмблемы

Личные инструменты

Представиться системе

Инструменты

Спецстраницы

Пространства имён

Служебная страница

Просмотры

Перейти к: навигация, поиск

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

Возврат к странице Заглавная страница.

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

Фазы газораспределения двигателя. Что это такое?

Работа двигателя зависит от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. В обычном двигателе внутреннего сгорания клапаны приводятся в действие кулачками распределительного вала.

В данной статье объясним, что такое фазы газораспределения и их влияние на работу двигателя.

Что такое фазы газораспределения?

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

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

Влияние фаз газораспределения на работу двигателя

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

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

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

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

Изменяемые фазы газораспределения

Если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя?

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

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

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

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

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

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

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

Что такое синхронизация клапанов и как она влияет на работу двигателя?-CarBikeTech

Во-первых, прочитайте здесь о том, как открываются и закрываются клапаны двигателя. Клапаны двигателя похожи на человеческий нос. Автомобильный двигатель использует клапаны для процесса «дыхания» (вдох/выдох). Распределительный вал двигателя открывает и закрывает клапаны с определенным интервалом. Время открытия и закрытия клапанов указывается в градусах, соответствующих положению поршней двигателя. Фаза газораспределения двигателя является наиболее важным процессом двигателей внутреннего сгорания.

Впускной клапан обычно открывается на несколько градусов до того, как поршень достигает ВМТ в такте выпуска. Он закрывается после того, как поршень достигает НМТ на несколько градусов, т. е. когда поршень начинает двигаться вверх по цилиндру в такте сжатия. При такте всасывания топливовоздушная смесь или заряд очень быстро всасываются в цилиндр. Это связано с тем, что движение поршня вниз создает вакуум (или отрицательное давление) в цилиндре, и воздушно-топливная смесь заполняет пустое пространство.

Как помогает синхронизация клапанов двигателя?

Эта топливно-воздушная смесь (также известная как заряд) обладает как массой, так и движением. Весь заряд не может попасть в цилиндр, даже когда поршень достигает конца своего хода вниз, потому что открытие впускного клапана мало. Поэтому давление в камере сгорания остается ниже атмосферного, а заряд все еще движется в направлении движения поршня с большой скоростью.

Если впускной клапан закроется в этот момент, цилиндр получит меньше заряда, чем требуется. Следовательно, впускной клапан остается открытым до тех пор, пока поршень не войдет в свой следующий ход вверх, то есть такт сжатия. В этот момент давление в цилиндре становится почти равным атмосферному давлению. Инженеры точно калибруют фактическую точку закрытия впускного клапана таким образом, чтобы она совпадала с точкой, в которой движение поступающего заряда начинает реверсивно.

Перекрытие клапанов:

Сбрасывает избыточное давление и помогает снизить насосные потери поршня при его движении вверх. Выпускной клапан закрывается после достижения поршнем ВМТ на несколько градусов, т.е. когда поршень начинает двигаться вниз по цилиндру в такте всасывания. В этот момент впускной и выпускной клапаны остаются открытыми в течение очень короткого периода времени; вызывая «наложение». Это «перекрытие» помогает лучше «очищать» или вытеснять оставшиеся выхлопные газы из цилиндра двигателя.

Что такое система изменения фаз газораспределения (VVT)?>> Продолжить чтение здесь

сообщить об этом объявлении

О команде CarBikeTech

CarBikeTech — это технический блог. Члены команды CarBikeTech имеют более чем 20-летний опыт работы в автомобильной сфере. Команда CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи об автомобильных технологиях.

Система изменения фаз газораспределения — как работает VVT

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

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

Ознакомьтесь с другими деталями этой серии:

Технологии сквозь время: впрыск топлива
Технологии во времени: наддув
Технологии во времени: турбонаддув
Технологии во времени: водородные топливные элементы

Назначение

Для двигателя внутреннего сгорания для выработки мощности воздух должен поступать, а выхлопные газы должны выходить из камеры цилиндра. Открытие и закрытие этих впускных и выпускных каналов контролируются клапанами, известными как впускные и выпускные клапаны соответственно.

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

Простой клапан и поперечное сечение двигателя.

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

История

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

Необходимость изменения фаз газораспределения была осознана еще в 1924 году, когда американцы запатентовали клапан с изменяемой продолжительностью открытия для двигателя внутреннего сгорания. Alfa Romeo Spider 2000 стал первым в мире серийным автомобилем, оснащенным системой изменения фаз газораспределения в 1919 году.80.

Как это работает?

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

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

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

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

Знаменитая технология Honda VTEC используется во всех моделях.

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

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

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

Очень простой обзор того, как работает VTEC.

Будущее

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

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