Смещение фаз газораспределения: / Variable Valve Timing, VVT

ᐉ Системы изменения фаз газораспределения

В обычном двигателе фазы газораспределения определяются формой кулачка распределительного вала и остаются неизменными во всех диапазонах работы двигателя. Однако постоянные фазы газораспределения не позволяют создавать оптимальные процессы смесеобразования.

Чтобы варьировать фазами газораспределения необходимо изменять положение распределительного вала относительно коленчатого.

Холостой ход. На этом режиме работы следует устанавливать такой угол поворота распределительного вала, который соответствует самому позднему началу открытия впускных клапанов (максимальный угол задержки, при минимальном перекрытии клапанов). Этим обеспечивается минимальное поступление отработавших газов во впускной трубопровод, что улучшает стабильность работы двигателя и снижение расхода топлива.

Режим низких нагрузок. Перекрытие клапанов уменьшается для минимизации поступления отработавших газов во впускной трубопровод, что улучшает стабильность работы двигателя.

Режим средних нагрузок. Перекрытие клапанов увеличивается, что позволяет снизить «насосные» потери, при этом часть отработавших газов поступает во впускной трубопровод, что позволяет снизить температуру рабочего цикла и вследствие этого содержание оксидов азота в отработавших газах.

Режим высоких нагрузок при низкой частоте вращения коленчатого вала. На этом режиме обеспечивается раннее закрытие впускных клапанов, что обеспечивает увеличение крутящего момента. Небольшое или нулевое перекрытие клапанов заставляет двигатель бо­лее четко реагировать на изменение положения дроссельной заслонки, что, например, очень важно в транспортном потоке.

Режим высоких нагрузок при высокой частоте вращения коленчатого вала. Для того чтобы получить максимальную мощность при высокой частоте вращения коленчатого вала, необходимо перекры­тие клапанов около ВМТ с большим углом поворота коленчатого вала. Это связано с тем, что мощность в наиболь­шей степени зависит от максимально возможного количества топливно-воздушной смеси, попадающей в цилиндр за ко­роткое время, но, чем выше частота вращения, тем меньше время, отводимое на заполнение цилиндра.

Главными задачами системы изменения фаз газораспределения являются:

• улучшение качества работы двигателя на холостом ходу
• снижение расхода топлива
• оптимизация крутящего момента в области средних и высоких частот вращения коленчатого вала
• увеличение внутренней рециркуляции отработавших газов с сопутствующим ей снижением температуры газов при сгорании и уменьшением выброса оксидов азота
• увеличение мощности в области высоких частот вращения коленчатого вала

В 90-е годы все больше и больше двигателей стали обору­доваться системами изменения фаз газораспределения таким образом, что угол перекрытия клапанов мог изменяться в со­ответствии с режимами работы двигателя. В этих системах, применяемых на двигателях DOHC (с двумя распределительными валами), монтировалось специальное устройство в привод­ную шестерню распределительного вала впускных клапанов. Такие устройства называют изменяемыми фазами газораспределения VIVT (Variable inlet valve timing).

Впервые изменение фаз газораспределения было применено на автомобилях Альфа Ромео в 1983 году. После этого такие системы стали применяться на автомобилях Мерседес, Ниссан, БМВ, Порше и др. Принцип действия привода поворота распределительного вала, для изменения фаз газораспределения, может быть механический, гидравлический, электрический и пневматический.

Как правило, изменение фаз газораспределения применяется в двигателях с двумя распределительными валами, один из которых служит для открытия впускных клапанов, другой – выпускных. Широкое распространение находят системы с изменение натяжения цепи по принципу гидравлического кольца. Изменение фаз газораспределения при таком виде производится только для впускных клапанов. Распределительный вал для открытия выпускных клапанов приводится во вращение от коленчатого вала двигателя через шестерню или звездочку ременной или цепной передачи 1, а распределительный вал для открытия впускных клапанов через цепную передачу от звездочки установленной на распределительном вале привода выпускных клапанов 2.

Рис. Привод системы с изменение натяжения цепи по принципу гидравлического кольца:
1 – привод распределительного вала для выпускных клапанов; 2 – звездочка распределительного вала для привода выпускных клапанов; 3 – звездочка распределительного вала для привода впускных клапанов

В систему изменения фаз газораспределения масло поступает через отверстие в головке блока. Изменение потоков масла осуществляется управляющим клапаном 1, передвигающим золотник 2, по сигналам блока управления двигателем.

Рис. Устройство для изменения фаз газораспределения по натяжению цепи:
1 – управляющий клапан; 2 – золотник; 3 – звездочка привода впускных клапанов; 4,9 – натяжитель цепи; 5 – толкатель натяжителя цепи; 6 – полость для масла; 7 – звездочка привода выпускных клапанов; 8 – фиксатор стартовый; 10 – управляющий поршень

Для изменения фаз газораспределения впускных клапанов служит гидравлический цилиндр с поршнем 10. При подаче масла в цилиндр по сигналу блока управления поршень, выдвигаясь, воздействует на натяжитель цепи. Одна сторона цепи начинает удлиняться, а противоположная укорачиваться, при этом происходит поворот звездочки для привода впускных клапанов, не связанной цепной передачей с коленчатым валом. Управление подачей масла осуществляется с помощью клапана 1, управляемого электронным блоком управления. Указанная система имеет дискретный двухпозиционный диапазон изменения фаз газораспределения, так как давление масла, развиваемое штатным масляным насосом, изменяется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, и может служить только для движения поршня в верхнее или нижнее положение. Такой принцип изменения фаз газораспределения имеют серийные двигатели фирм Ауди, Порше и Фольксваген.

В зависимости от сигнала блока управления масло направляется в каналы А или В. При неработающем двигателе изменения натяжения цепи не происходит, ввиду отсутствия давления масла на управляющий поршень 6. Стартовый фиксатор 4 при этом входит в паз канавки управляющего поршня и стопорит его, исключая колебания цепи. Распределительный вал в данном случае устанавливается на более позднее открытие клапанов, соответствующее увеличению мощности двигателя.

Рис. Схема подачи масла в устройство изменения фаз газораспределения:
а – позднее открытие клапанов; б – раннее открытие клапанов; 1 – возврат масла; 2 – подвод масла; 3 – продувочное и масляное отверстие; 4 – фиксатор стартовый; 5 – полость для масла; 6 – управляющий поршень; 7 – управляющие каналы

После запуска двигателя, когда давление масла начинает возрастать, оно воздействует на плоскость стартового фиксатора, преодолевая натяжение его пружины. Стартовый фиксатор освобождает управляющий поршень и он, передвигаясь, натягивает цепь, устанавливая фазы газораспределения в положение раньше или позже, соответствующее увеличению крутящего момента или мощности двигателя. При открытом управляющем канале А, масло воздействует на поршень сверху и он натягивает цепь вниз, устанавливая открытие клапанов в положение соответствующее большей мощности (позднее открытие клапанов).

При достижении частоты вращения коленчатого вала 1300 об/мин открывается канал В и масло воздействует на поршень снизу и он натягивает цепь вверх, устанавливая открытие клапанов в положение соответствующее большему крутящему моменту (раннее открытие клапанов).

Полость для масла служит для наполнения без давления плунжера натяжного устройства цепи нагнетательной полости при запуске двигателя. Это сказывается также положительно на шумовых свойствах при запуске двигателя. Отверстие 3 сверху полости для масла служит для вентиляции и смазки цепи.

В связи с все более повышающимися требованиями к уменьшению выбросов токсичных веществ с отработавшими газами в настоящее время разработаны устройства, которые могут из­менять фазы газораспределения во всем диапазоне возмож­ной частоты вращения коленчатого вала двигателя, как для впускных так и для выпускных клапанов, что позволяет регулировать количество остаточных отработавших газов в камере сгорания. Бесступенчатое изменение фаз газораспределения позволяет также улучшить работу двигателя на холостом ходу и полных нагрузках, обеспечивая повышение крутящего момента и мощности. Для увеличения давления на поршень может применяться отдельный масляный насос. Применения высокого давления позволяет устанавливать более точное положение распределительного вала в зависимости от нагрузки двигателя.

Необходимый угол изменения фаз газораспределения выбирается в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала по полю параметрических характеристик. Отклонение необходимого угла поворота распределительного вала от истинного угла рассчитывается по алгоритму блока управления, согласно выданному значению которого, изменяется ток в клапане управления давлением масла. Клапан управления в свою очередь изменяет давление масла на исполнительный механизм, позволяющий поворачивать распределительный вал. Частота вращения коленчатого вала определяется индуктивными датчиками, установленными на коленчатом или распределительном валах, считывающими частоту вращения по зубчатым колесам, установленным на валах.

Распределительный вал привода впускных клапанов может поворачиваться и с помощью поршня.

Рис. Схема устройства изменения фаз газораспределения:
1 – головка блока; 2 – распределительный вал; 3 – звездочка привода распределительного вала; 4 – поршень; 5 – электромагнит; 6 – якорь-клапан; 7 – косозубые шлицы; а – поздние фазы; б – ранние фазы; в – соединение деталей устройства косозубыми шлицами

Устройство устанавливается на переднем конце распределительного вала, управляющего впускными клапанами.

При низких частотах вращения коленчатого вала обеспечивается позднее открытие впускных клапанов и минимальное перекрытие клапанов, что позволяет добиться минимально воз­можного обратного выброса отработавших газов во впускной канал, увели­чения крутящего момента и снижения расхода топлива. В этом положении якоря-клапана его вертикальный канал соединен с пространством с правой стороны поршня, так как электромагнит 5 устройства выключен. Поршень 4 отжат влево под воздействием пружины и давления масла, поступающего через якорь-клапан 6.

На высоких частотах по команде электронного блока управления двигате­лем включается электромагнит 5, сердечник кото­рого соединяет вертикальный канал с пространством с левой стороны поршня. Масло из центрального отверстия распределительного вала поступает под поршень 4, имеющий внутренние и наружные косые шлицы. Ответные шлицы име­ет конец вала и ступица звездочки цепи 3. Двигаясь в направ­лении «назад», поршень за счет шлицев обеспечивает сдвиг звездочки в окружном направлении относительно вала на 12…15° в сторону более раннего впуска. Это позволяет увели­чить крутящий момент двигателя на высоких частотах враще­ния. Подобные механизмы устанавлива­ются на двигателях (MERCEDES-BENZ, ALFA ROMEO и др.) с двумя верхними распределительными валами.

В конструкции двигателей БМВ применены принципы работы обоих вышеописанных способов изменения фаз газораспределения.

Рис. Бесступенчатое изменение фаз газораспределения фирмы БМВ:
1 – управляющий поршень; 2 – косозубая шестерня; 3 – прямозубая шестерня; 4 – натяжитель цепи

Косозубая шестерня 2 может перемещаться в продольном направлении при воздействии масла на управляющий поршень. Перемещаясь, она сдвигает в окружном направлении звездочку привода распределительного вала. Применение такой конструкции позволяет изменять фазы газораспределения не только для впускных (до 60°), но и для выпускных клапанов (до 46°).

Альтернативной вышеизложенным системам является более дешевая конструкция системы изменения фаз газораспределения, действующая с использованием гидроуправляемой муфтой.

Рис. Схема системы непрерывного изменения фаз газораспределения с гидроуправляемой муфтой:
1 – масляный насос; 2 –электронный блок управления двигателем; 3 – датчик Холла для распределительного вала привода выпускных клапанов; 4 – датчик Холла для распределительного вала привода впускных клапанов; 5 – распределительный вал для впускных клапанов; 6 – распределительный вал для выпускных клапанов; 7 – электрогидравлический распределитель распределительного вала для впускных клапанов; 8 – электрогидравлический распределитель распределительного вала для выпускных клапанов; 9 – рабочие полости; 10 – ротор; 11 – гидроуправляемая муфта; а – общая схема; б – поворот ротора относительно корпуса вправо; в – поворот ротора относительно корпуса влево

Рис. Общий вид системы непрерывного изменения фаз газораспределения с использованием лопастного гидравлического двигателя:

Привод состоит из двух частей – внутренней с закручивающимся ротором 10, связанной с распределительным валом и внешней 11, приводимой цепью или ременной передачей от коленчатого вала. Связь между обеими частями осуществляется с помощью масляной полости, в которой выступы ротора или лопасти поворачивают ротор влево или вправо. Одновременно с ротором поворачивается распределительный вал, на который навинчен ротор.

Давление масла в рабочей камере зависит от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки и температуры двигателя. Положение распределительного вала относительно коленчатого вала во время работы двигателя может быть как переменным, так и постоянным (фиксированным). Питание рабочей полости осуществляется от системы смазки двигателя.

Жесткая связь между приводной звездочкой и ротором, связанным с распределительным валом, существует только во время запуска двигателя. Некоторые производители, например Ауди, при запуске двигателя блокируют ротор при запуске двигателя специальным плунжером, управляемым гидравлической системой, что позволяет установить распределительный вал привода впускных клапанов в положении наиболее благоприятного впуска топливовоздушной смеси. При наполнении масляной полости маслом, внутренняя и внешняя части привода разъединяются. При самом большом давлении масла распределительные валы поворачиваются в положение соответствующее наиболее позднему впуску горючей смеси и наиболее раннему выпуску отработавших газов.

Управляющий электрогидравлический распределитель 8 состоит из гидравлической части и электромагнита. Клапан установлен на корпусе распределительных валов и подключен к системе смазки двигателя. В цилиндре распределителя установлен золотник, перемещение которого приводит к изменению потоков масла. Управление положением золотника управляющего распределителя происходит по сигналу электронного блока управления 2. В зависимости от положения распределителя масло подается к гидроуправляемой муфте через один или через оба канала. Подключением того или иного канала производится перестановка ротора в положение «рано» или «поздно» или же он удерживается в определенном фиксированном положении.

Исходное положение золотника определяется натяжением возвратной пружины.

Диапазон перестановки распределительного вала составляет 40° по углу поворота коленчатого вала или 20° по углу поворота распределительных валов.

В настоящее время системы непрерывного изменения фаз газораспределения применяются на двигателях Ауди, Фольксваген, Тойота, Рено, Вольво и др.

Сдвиг по фазе. Часть III

Начало в № 3,5/2018

В заключительной части статьи рассмотрены конструктивные и функциональные особенности управляемых систем газораспределения двигателей Honda последнего поколения.

Следующим шагом в развитии регулируемых газораспределительных механизмов автомобильных двигателей Honda стало создание системы i-VTEC. Впервые она появилась в 2001 году и применялась на двигателях с двумя распределительными валами, которые приводились во вращение малошумящей пластинчатой цепью Морзе. Фигурирующая в названии системы буква «i» означает intelligent, т.е. «умный». «Умная» система управления газообменом объединила в себе преимущества работающих ступенчато VTEC-механизмов с возможностью плавного изменения фаз газораспределения впускных клапанов. Первоначально система i-VTEC представляла собой комбинацию двух устройств: одного из вариантов VTEC и механизма плавного регулирования фаз VTC (Valve Timing Control), работающих согласованно по командам электронного блока управления двигателем (ЭБУ).

Плавное регулирование фаз газораспределения достигается поворотом впускного распредвала относительно приводящей его во вращение шестерни, или так называемой звездочки. При этом изменяется момент открытия и закрытия впускных клапанов, что дает возможность управлять величиной перекрытия. Стоит подчеркнуть, что система VTC не оказывает воздействия на время открытого состояния клапанов и высоту их подъема. Эти задачи решаются с помощью механизма VTEC.

Исполнительный механизм VTC – актюатор – гидравлическое устройство, состоящее из корпуса и размещенного внутри него четырехлепесткового ротора. Корпус жестко связан с приводной звездочкой, ротор – с впускным распредвалом. Между профилированными поверхностями корпуса и ротора есть свободные пространства. Расположенные на роторе и корпусе подпружиненные пластины разделяют их на полости, в которые подается масло из системы смазки двигателя. При равенстве давлений в полостях взаимное положение звездочки и впускного распредвала остается неизменным. При нарушении равенства распредвал будет поворачиваться относительно зубчатой звездочки в ту или иную сторону, чем достигается опережение или запаздывание срабатывания впускных клапанов. В пусковом режиме, когда давления масла еще нет, распредвал находится в крайнем положении, соответствующем самому позднему открытию и закрытию клапанов (минимальное перекрытие), и фиксируется в нем подпружиненным штифтом. После запуска двигателя под действием давления масла штифт разблокирует механизм, и он начинает действовать по командам ЭБУ. Внутри ГБЦ, на торцах обоих распредвалов, установлены датчики углового положения, по сигналам которых блок управления определяет взаимное положение впускного и выпускного распредвалов. В зависимости от режима работы двигателя ЭБУ вырабатывает команды для электромагнитного клапана, регулирующего давление масла в полостях актюатора. Поворотом впускного распредвала удается изменять фазы работы впускных клапанов в диапазоне до 50° угла поворота коленвала.

Рассмотрим более подробно, на каких режимах и как изменяется положение впускного распредвала.

1. Режим низких оборотов и малых мощностей.

Распредвал смещается в сторону запаздывания. Перекрытие клапанов уменьшается, снижается выброс отработавших газов во впускной коллектор. Этим достигается устойчивая работа двигателя на низких оборотах и бедных смесях.

2. Режим средних оборотов и умеренных мощностей.

Распредвал смещается в сторону опережения. За счет внутренней рециркуляции отработавших газов в период перекрытия клапанов уменьшаются насосные потери. Вследствие раннего закрытия впускных клапанов снижается обратный выброс топливовоздушной смеси во впускной коллектор, что приводит к увеличению наполнения цилиндров и крутящего момента на валу двигателя.

3. Режим высоких оборотов и больших мощностей.

Угол поворота впускного распредвала регулируется исходя из условия обеспечения максимального наполнения цилиндров при текущей частоте вращения двигателя.

В системах i-VTEC для двухвальных двигателей совместно с устройством VTC могут применяться разные варианты VTEC-механизмов. В экономичных версиях моторов это, как правило, VTEC-E (работают один или два впускных клапана, фазы выпускных клапанов не регулируются). В этом случае мощность 2-литрового мотора обычно составляет 150–160 л. с. В мощностных моторах применяется DOHC VTEC (регулируются фазы и впускных, и выпускных клапанов), что позволяет снимать с 2-литрового атмосферного мотора около 200 л. с., укладываясь при этом в самые строгие экологические нормы. Мощностной потенциал такой системы достаточно велик. Если снять экологическую «уздечку» и повысить обороты, то, не меняя «железа», только программными средствами можно довести мощность двигателя до 230–240 л. с.

Со временем аббревиатура i-VTEC прижилась и приобрела более широкий смысл. Наименование i-VTEC получили «умные» системы газораспределения последнего поколения, несмотря на то что они принципиально отличаются от первоначального варианта по конструкции, алгоритму работы и назначению. Так, в 2006 году на «сивиках» 8-го поколения появился двигатель объемом 1,8 л с новым вариантом системы i-VTEC, обеспечивающим топливную экономичность и уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу. Двигатель оснащен ГРМ с одним распредвалом (SOHC) и четырьмя клапанами на цилиндр. Механизм газораспределения работает в двух режимах, которые можно условно назвать нормальным и экономичным. В нормальном режиме фазы газораспределения таковы, что достигается компромисс между мощностью, формой кривой крутящего момента и экономичностью. В экономичном режиме увеличивается продолжительность фазы впуска. Для этого один из впускных клапанов закрывается на 63° позже, чем в нормальном режиме. Что при этом происходит?

Обычно впускные клапаны закрываются вскоре после того, как поршень проходит НМТ и начинает движение вверх. Это позволяет избежать выброса уже поступившей в цилиндр смеси во впускной коллектор. Именно для этого в рассмотренном выше двухвальном двигателе с системой i-VTEC в диапазоне средних оборотов и умеренных мощностей впускной распредвал доворачивают в сторону опережения. В новой системе все перевернуто с ног на голову – в то время как один впускной клапан закрывается, второй остается открытым еще в течение 63° угла поворота коленвала. Все это время поршень движется вверх, вытесняя часть топливовоздушной смеси через открытый клапан из цилиндра обратно во впуск. Казалось бы, абсурд, но, оказывается, в этом кроется глубокий смысл.

Во-первых, выброс части смеси в фазе сжатия эквивалентен уменьшению степени сжатия, что способствует снижению насосных потерь в двигателе и, как следствие, повышению топливной экономичности. Во-вторых, вытесненная топливовоздушная смесь вновь попадает в цилиндр в следующей фазе впуска, но уже трижды пройдя через зазор между тарелкой клапана и его седлом. При этом топливо и воздух лучше перемешиваются, да и времени на испарение топлива в этом случае больше. Это позволяет двигателю устойчиво, без пропусков воспламенения работать на бедных смесях.

Механизм переключения клапанов новой i-VTEC устроен идентично традиционным VTEC-системам. Для управления парой впускных клапанов используются три кулачка и три коромысла. В нормальном режиме клапаны приводятся в действие от крайних кулачков. При активировании системы i-VTEC один из клапанов переключается на работу от среднего кулачка, профиль которого обеспечивает запаздывание его закрытия. Для этого одно из крайних коромысел жестко соединяется со средним при помощи блокирующих штифтов, которые перемещаются под действием давления масла. Для перехода в экономичный режим нужно подать давление масла в один масляный канал вала коромысел, для возврата в нормальный режим – в другой канал. При отсутствии давления масла штифты под действием пружин перемещаются в положение, соответствующее нормальному режиму.

Экономичный режим включается тогда, когда можно экономить, а именно:

– в диапазоне оборотов двигателя от 1000 до 3500 мин‑1;

– на прогретом до 60 °C двигателе и при скорости автомобиля свыше 10 км/ч;

– при движении на передачах выше 3-й для МКПП и выше 2-й – для АКПП;

– когда дроссельная заслонка открыта на угол менее 22° (свидетельство того, что водитель не намерен увеличить крутящий момент двигателя).

Во всех остальных режимах работы двигателя фазы газораспределения будут нормальными.

Поскольку экономичный режим работы двигателя отличается от нормального меньшим наполнением цилиндров, для него характерны более низкие значения крутящего момента. Если не предпринять никаких мер, то при переходе с экономичного на нормальный режим и обратно автомобиль будет испытывать резкое ускорение или замедление. Чтобы исключить это негативное явление, в двигателе применена система DBW, которая в момент смены режимов автоматически изменяет угол открытия электронно-управляемой дроссельной заслонки. По положению педали акселератора электроника рассчитывает крутящий момент на валу двигателя и определяет, как надо изменить угол поворота дросселя, чтобы после перехода на другой режим момент остался неизменным. При переходе на экономичную работу дроссельная заслонка приоткрывается, что также способствует снижению насосных потерь и еще большему уменьшению расхода топлива. При включении нормального режима дроссель прикрывается для сохранения прежнего наполнения цилиндров.

Ранее в автомобильных двигателях Honda для определения количества поступающего воздуха использовалась информация об абсолютном давлении во впускном коллекторе (MAP-сенсор), положении дроссельной заслонки, температуре воздуха и частоте вращения коленвала. В моторах с новой системой i-VTEC эти методы не обеспечивали достаточной точности из-за больших пульсаций давления, вызванных обратным выбросом смеси и резким изменением положения дросселя. Поэтому в дополнение к уже существующим датчикам был установлен термоанемометрический расходомер воздуха. Использование разных способов определения количества поступающего в двигатель воздуха позволило повысить точность дозирования топлива.

«Интеллигентные» системы регулируемого газораспределения применяются и на двигателях автомобилей Honda с гибридными силовыми агрегатами. Они несколько отличаются от обычных в силу особенностей работы гибридных силовых установок. Один из специфических режимов работы гибридных агрегатов – регенерация энергии при торможении автомобиля. В отличие от обычных автомобилей, кинетическая энергия которых при торможении преобразуется в тепло, выделяющееся в тормозных механизмах и зонах контакта шин с дорогой, и безвозвратно рассеивается в пространстве, «гибриды» обладают способностью частично преобразовывать ее в электроэнергию и накап­ливать в аккумуляторах. Запасенная энергия вновь используется при последующем ускорении автомобиля (потребляется электродвигателем), чем достигается весомая экономия топлива. В процессе торможения колеса «гибридомо-биля» через трансмиссию вращают коленчатый вал ДВС и ротор электрического агрегата, работающего в режиме генератора. Чем меньшее сопротивление вращению оказывает коленвал двигателя, тем больше электроэнергии сможет выработать генератор. По соображениям безопасности разрыв кинематической связи между двигателем и трансмиссией не желателен. В таком случае снизить потери энергии на вращение двигателя удается, отключив клапаны нескольких или даже всех цилиндров.

Первые серийные двигатели Honda, в которых был реализован описанный ранее способ снижения потерь энергии, оснащались одновальными ГРМ с двумя клапанами на цилиндр. Механизм регулирования не изменял фазы газораспределения, а лишь отключал клапаны трех цилиндров при торможении. При этом один цилиндр оставался в работе. С 2006 года на Civic Hybrid устанавливается 4-цилиндровый одновальный 8-клапанный двигатель с рабочим объемом 1,3 л и новой системой регулирования клапанов, которая также носит название i-VTEC. Для управления впускным и выпускным клапанами в каждом цилиндре используются пять коромысел. Два электромагнитных клапана переключают подачу масла, которое поступает по трем каналам, проходящим внутри вала коромысел.

Такая конструкция позволяет реализовать три режима работы клапанов. В первом (VTEC Low) фазы впускных клапанов оптимизированы для низких оборотов и нагрузок. Во втором режиме (VTEC High) впускные клапаны переключаются на широкие фазы и большую высоту подъема клапанов, увеличивая наполнение цилиндров на высоких частотах вращения. Третий режим (Cylinder Idle) включается при торможении. Впускные и выпускные клапаны всех четырех цилиндров выключаются, оставаясь в закрытом положении. Большая часть тормозного момента, передаваемого от колес через трансмиссию, направляется к ротору генератора, что увеличивает регенерацию электроэнергии. Отключение цилиндров ДВС также происходит в случае, когда автомобиль движется с небольшой скоростью, для поддержания которой достаточно мощности электродвигателя.

Более чем 20-летний опыт компании Honda в разработке, производстве и эксплуатации двигателей с изменяемыми фазами газорас­пределения позволяет создавать моторы с требуемыми характеристиками для самого разного применения. Практически все выпускаемые компанией автомобильные двигатели, за исключением моторов малых кубатур, оснащаются системами изменения фаз газораспределения. Встречаются и мотоциклетные двигатели Honda с системой VTEC. Новые лодочные моторы, мощностью от 90 до 225 л. с., имеют варианты комплектации с регулируемыми ГРМ. Системы регулируемого газообмена VTEC и i-VTEC помогают всем этим, таким разным по назначению и конструкции, моторам сочетать высокую удельную мощность, экономичность и экологическую чистоту с эксплуатационной надежностью и большим ресурсом.

• Сергей Самохин
• Евгений Тимофеев

3 полезных совета для изменения фаз газораспределения

24 января 2020 Категория: Полезная информация.

Благодаря правильно подобранной фазе ГРМ обеспечивается эффективная мощность двигателя, а также крутящий момент. 

В статье:

Механизм газораспределения в теории 

Суть работы — синхронное и параллельное вращение обоих валов, открывающих и закрывающих клапаны цилиндров.

Газораспределительный механизм состоит из:

• распределительного вала — за счет вращения вызывает открытие/закрытие клапанов;
• толкателей и коромысла;
• клапанов и штанги;
• привода — осуществляет движение распредвала.

Классификация ГРМ:

• по расположению: верхнее и нижнее;
• по количеству распределительных валов: одиночный и двойной распредвалы;
• по количеству клапанов: 2-5;
• по типу привода распредвала: цепной, шестеренчатый и ременной.

 Влияние на двигатель 

Возможность менять фазы ГРМ отсутствует на многих моторах из-за низкой эффективности КПД, однако применение этой функции отличается в зависимости от режима работы мотора.

Узкие фазы — позднее открытие и раннее закрытие. Подходят для работы двигателя в холостую. Так исключается вероятность заброса выхлопных газов в клапан и выброса горючего в трубу.

Широкие фазы — раннее открытие и позднее закрытие. Соответствуют максимальной мощности мотора. Так обеспечивается высокий крутящий момент за счет активной циркуляции газа по цилиндрам.

 Регулирование фаз газораспределения 

Существует 3 способа подстроить ГРМ под разную работу двигателя:

• Фазовращатель — способен проворачивать распредвал на определенный угол, благодаря электронике и гидравлике.
• Регулирование подъема педалью газа — избавляет от заслонки и перенаправляет управление на ГРМ.
• Замена механического привода на электромагнитый — за счет электроники контролируется время открытия/закрытия клапанов и работа цилиндров. Так обычный 4-тактный двигатель можно превратить в 6-тактный.

Фазы газораспределения лучше регулируются при прогреве двигателя: минимальная нагрузка и мощность, однако максимальный выброс газов.

Изменение фаз ГРМ решает 2 основные задачи:

• тщательное смешение топлива и воздуха за счет позднего открытия впускного клапана;
• снижение температуры сжимаемого воздуха и уровня NO₂ за счет позднего закрытия впускного клапана.

Модернизация процесса регулирования фаз ГРМ на дизельных двигателях приведет к улучшению мощности и экономичности.

Запчасти для дизеля найдёте в нашем каталоге

Посмотреть запчасти в наличии

Метки: Эксплуатация дизеля, Дизель

Фазы и механизм газораспределения двигателя

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

Как работает двигатель внутреннего сгорания

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

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

Устройство механизма газораспределения

Газораспределительный механизм (ГРМ) состоит из:

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

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

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

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

На что влияют фазы ГРМ

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

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

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

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

Регулятор фаз газораспределения

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

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

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

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

Как установить фазы газораспределения

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

Фазы газораспределения карбюраторного двигателя ВАЗ

Как известно работа двигателя внутреннего сгорания состоит из рабочих циклов. Рабочий цикл – это четыре такта (четыре перемещения вверх – вниз, от ВМТ к НМТ поршня в цилиндре). Существуют такты: впуск горючей смеси, сжатие, рабочий ход, выпуск отработавших газов. Каждый такт происходит за пол оборота коленчатого вала двигателя (180º), а весь рабочий цикл – это два оборота коленчатого вала.

Каждому такту (движению поршня) должно соответствовать закрытие, либо открытие впускных и выпускных клапанов цилиндра. Это и есть фазы газораспределения на правильной настройке и установке которых базируется работа всего двигателя автомобиля.

Фазы газораспределения по тактам работы двигателя

Впуск

Поршень движется вниз, засасывая горючую смесь, от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), коленчатый вал при этом поворачивается на 180º. Выпускной клапан закрывается. Впускной открывается с некоторым опережением (12º), еще до прихода поршня в ВМТ, для улучшения наполнения цилиндра горючей смесью. И будет открыт на протяжении всего такта впуска, пока поршень идет вниз.

Впуск

Сжатие

Поршень движется вверх, сжимая горючую смесь, от НМТ к ВМТ, коленчатый вал поворачивается еще на 180º. Выпускной клапан по прежнему закрыт. Впускной будет открыт еще на протяжении 40º вращения коленчатого вала, несмотря на движение поршня вверх. За счет инерции, через него в цилиндр еще поступит определенная порция горючей смеси. После чего впускной клапан закроется.

Сжатие

Рабочий ход

Поршень движется вниз от ВМТ к НМТ за счет энергии воспламенившейся в конце такта сжатия топливной смеси. При этом впускной клапан закрыт. Выпускной клапан начинает открываться еще до прихода поршня вниз, в НМТ и окончания рабочего хода (42º из 180º поворота коленчатого вала). Таким образом достигается лучшее удаление отработавших газов за счет имеющегося в цилиндре во время рабочего хода большого давления. Давление снижается, снижается и температура в цилиндре, двигатель не перегревается.

Рабочий ход

Выпуск

Поршень движется вверх от НМТ к ВМТ, выталкивая из цилиндра отработавшие газы, коленчатый вал поворачивается еще на 180º. Впускной клапан закрыт. Выпускной клапан открыт, при чем это открытие продолжается и после достижения поршнем ВМТ, еще 10º поворота коленчатого вала.

Выпуск

Синхронизация перемещения поршня (вращения коленчатого вала) и открытия-закрытия клапанов (вращение распределительного вала) происходит за счет выставления их положения относительно друг друга по установочным меткам. При их совмещении наступает окончание такта сжатия в четвертом цилиндре двигателя (поршень вверху) Установочные метки помимо определения фаз газораспределения используются при выставлении момента опережения зажигания (2105, 2107 и 2108, 2109, 21099).

Установочные метки в приводе ГРМ двигателя 21083

Метки ГРМ 2108

Установочные метки в приводе ГРМ двигателя 2103

Метки ГМ 2103

Имеющиеся на распределительном валу расположенные в определенном порядке кулачки при его вращении нажимают на имеющиеся в приводе клапанов рычаги или опорные стаканы (в зависимости от устройства двигателя) заставляя клапана открываться или закрываться.

В случае смещения этих меток (после ремонта, перескочил ремень, вытянулась цепь ГРМ) правильное взаиморасположение валов относительно друг друга изменяется, и двигатель перестает нормально работать. Смещение фаз газораспределения служит причиной таких неисправностей как невозможность запуска или затрудненный пуск двигателя, неустойчивые обороты холостого хода двигателя, падение мощности и приемистости двигателя, «стрельба» в глушитель или карбюратор и т.п.

Примечания и дополнения

— Существует такой момент в работе двигателя автомобиля, когда при достижении поршнем ВМТ открыты и впускной и выпускной клапан. Это так называемое перекрытие клапанов. Длится оно не долго и существенного влияния на работу двигателя не оказывает. При перекрытии отработавшие газы не проникают во впускной коллектор, наоборот их поток вызывает подсасывание дополнительного объема топливной смеси в цилиндр, улучшая его наполнение.

— Впуск топливной смеси растягивается по времени на несколько тактов и длится 232º поворота коленчатого вала. Выпуск также захватывает несколько тактов и длится 232º.

Еще статьи по автомобильным двигателям

— Проверка и регулировка тепловых зазоров на двигателях автомобилей ВАЗ 2101, 2102, 2103, 2104, 2105, 2106, 2107

— Регулировка клапанов на двигателях автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

— Замена ремня ГРМ на двигателях автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

— Длина цепи двигателей ВАЗ

— Проверка цепи двигателя ВАЗ 2101-2107, Нива

— Как рассухаривать клапана двигателя автомобиля?

Изменение фаз ГРМ на автомобиле Foton Sauvana

Регулирование состава топливно-воздушной смеси в бензиновом двигателе внутреннего сгорания осуществляется по следующему принципу:

Сначала замеряется количество воздуха, которое поступило в камеру сгорания, а затем по этому показателю рассчитывается то количество топлива, которое нужно подать в цилиндр для наиболее эффективной работы двигателя на данном режиме работы.

Но почему расчет идет именно по воздуху?

Топлива в камеру сгорания мы можем подать любое количество, практически без ограничений — будет просто меняться время открытого состояния форсунок, но довести до камеры сгорания воздух в нужном количестве — это сложная задача. По пути воздух встречает много препятствий: воздушный фильтр, повороты и изгибы впускного тракта, ограниченное сечение дроссельной заслонки и, самое главное, воздуху необходимо преодолеть впускные клапана, которые открываются на довольно ограниченное время. А если еще вспомнить, движение его от воздухозаборника до впускного коллектора нельзя назвать спокойным и равномерным: пульсации, турбулентность потока и прочее, то задача эта сильно усложняется. Да и для разных режимов работы двигателя скорость и количество воздуха, проходящего в систему, будет отличаться

Насосом для воздуха служит поршень, который, двигаясь от своего верхнего положения к нижнему, создает в цилиндре разряжение. И воздух, находящийся под атмосферным давлением, стремится занять это высвободившееся пространство. А во время такта выпуска поршень выталкивает отработавшие газы (ОГ) через выпускной клапан.

Но воздух обладает определенной массой, а, значит, и инерцией. Начинать открывать впускной клапан нужно раньше на 10-30° поворота коленвала до прихода поршня в верхнее положение, т.к. воздуху еще нужно некоторое время на разгон. А разогнавшись, он не может сразу остановиться, и этим пользуются, закрывая клапан позже, т.е. поршень уже пойдет вверх, начав процесс сжатия, а воздух все еще будет поступать в цилиндр.

Процесс выпуска ОГ начинается также за 40-70° до нижнего положения поршня (к этому моменту из цилиндра уже уйдет их большая часть — 50-70%), и, двигаясь вверх, он принудительно выталкивает ОГ, которые, набрав скорость, продолжают выходить из цилиндра за счет инерции и после достижения поршнем ВМТ.

Время открытого и закрытого положения клапанов выраженное через угол поворота коленчатого вала называется фазами газораспределения.

Есть еще одно очень важное понятие: угол перекрытия клапанов — когда одновременно частично открыты и впускные и выпускные клапана. Это состояние нужно для того, чтобы улучшить наполняемость цилиндров на высоких оборотах, когда воздух поступает в цилиндр с большой скоростью, помогая выталкивать оставшиеся в камере сгорания ОГ.

Но на низких оборотах скорость воздуха мала и при большом перекрытии клапанов ОГ сначала начнут проникать во впускной коллектор, а только потом они буду выталкиваться свежим зарядом. Следовательно, на низких оборотах наполняемость цилиндров ухудшится, а значит, ухудшится и приемистость автомобиля

Выбор фаз газораспределения — это сложная инженерная задача. Двигатель классической компоновки проектируется таким образом, чтобы максимальный крутящий момент приходился на 3000 об/мин. Но в остальных режимах характеристики автомобиля будут всегда компромиссными. Например, чтобы не допустить неравномерной работы двигателя на холостом ходу, приходится повышать частоту вращения, что сказывается на увеличении расхода топлива.

Одно из конструктивных решений, позволяющее избежать компромиссов — изменение фаз ГРМ — применяется на автомобиле Foton Sauvana. В приводных шкивах как впускного, так и выпускного валов размещается устройство с гидравлическим приводом от масляной системы автомобиля, которое по команде от электронного блока управления способно проворачивать распредвал относительно шкива, а, следовательно, и относительно коленвала.

Моменты открытия клапанов теперь могут изменяться в зависимости от фактического режима работы двигателя. Получилось добиться значительного перекрытия клапанов при высоких оборотах, и, наоборот, на холостом ходу, угол перекрытия близок к нулю.

Применение систем изменения фаз газораспределения совместно с турбокомпрессором позволило достичь отличной наполняемости цилиндров. За счет этого повысилась мощность двигателя, а также стало возможно получение максимального крутящего момента в более широком диапазоне частот вращения коленчатого вала.

Фазы газораспределения

На рис. 45 приведена схема привода газораспределительного механизма с помощью конической передачи. От коленчатого вала пара конических шестерен приводит в движение вертикальный вал, который через другую пару конических шестерен передает вращение среднему распределительному валу, управляющему впускными клапанами. Распределительные валы, управляющие выпускными клапанами, приводятся через шестеренную передачу.

Рис. 45. Привод верхних распределительных валов посредством вертикального вала с коническими шестернями

В некоторых случаях привод верхних распределительных валов осуществляется цилиндрическими шестернями. Пример такой конструкции представлен на рис. 46. Распределительные валы, перенесенные в верхнюю часть блока, приводятся отдельными шестернями, получающими вращение от одной промежуточной шестерни.

Для уменьшения вибрации при передаче вращения на распределительный вал не следует шестерни привода устанавливать на переднем конце коленчатого вала, который в большей степени подвержен действию крутильных колебаний. Привод располагают иногда в середине коленчатого вала (при составных блоках) или же в задней части двигателя, хотя это вызывает усложнение конструкции.

Рис. 46. Привод верхних распределительных валов цилиндрическими шестернями

Фазы газораспределения выбирают в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя. Обычно высокооборотные двигатели имеют сильно развитые фазы газораспределения. С увеличением числа оборотов возрастает скорость движения газов в трубопроводах и соответственно увеличивается инерция газового потока, которую стремятся использовать для улучшения очистки цилиндров от отработавших газов и для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью.

Для более полной очистки цилиндров и уменьшения противодавления на поршень при вытеснении им отработавших газов выпускной клапан открывается значительно раньше, чем поршень достигнет н. м. т. У некоторых современных двигателей гоночных автомобилей угол опережения открытия выпускного клапана составляет 80—85°.

Вследствие высокого давления в цилиндре в момент открытия выпускного клапана скорость выходящих отработавших газов в начале выпуска очень велика и достигает 400—500 м/сек. Во время выпуска она постепенно снижается вместе с уменьшением количества выходящих газов и к концу выпуска в трубопроводе создает некоторое понижение давления, что способствует удалению отработавших газов из цилиндра, даже после того, как поршень начал движение вниз. Процесс выпуска продолжается и после прихода поршня в верхнюю мертвую точку, для чего выпускной клапан закрывается со значительным запаздыванием (50—55° после в. м. т.). При этом происходит хорошая очистка камеры сгорания от отработавших газов.

Улучшение наполнения цилиндров горючей смесью обеспечивается открытием впускного клапана с опережением (50—60° до в. м. т.), чем прежде всего достигается большее открытие впускного клапана к моменту начала хода впуска. Кроме того, инерция потока горючей смеси во впускном трубопроводе обеспечивает некоторое повышение давления перед впускным клапаном к моменту его открытия, что способствует лучшему наполнению цилиндра горючей смесью.

Закрытие впускного клапана происходит со значительным запаздыванием (60—70° после н. м. т.). В этот период давление в цилиндре будет значительно ниже, чем давление во впускном трубопроводе, несмотря на начавшееся движение поршня вверх. Только после того, как давление в трубопроводе и в цилиндре выравняется, наполнение цилиндра горючей смесью прекратится. Это выравнивание давлений наступит тем позднее, чем больше число оборотов коленчатого вала двигателя.

Таким образом, продолжительность открытия выпускного клапана увеличивается до 310—320°, а впускного клапана — до 290—310°. Перекрытие клапанов (т. е. период одновременного открытия впускного и выпускного клапанов) достигает 100—115°.

Рис. 47. Примерная диаграмма фаз газораспределения четырехтактного двигателя гоночного автомобиля без нагнетателя

При больших числах оборотов нет опасности попадания отработавших газов во впускной трубопровод, так как потоки выходящих газов и горючей смеси имеют различные направления. На рис. 47 представлена примерная диаграмма фаз газораспределения двигателя гоночного автомобиля (без нагнетателя).

Фазы газораспределения обеспечивают наиболее благоприятные условия работы двигателя в диапазоне определенного числа оборотов. Сильно развитые фазы газораспределения ухудшают работу двигателя на средних оборотах и значительно повышают число оборотов, соответствующее устойчивой работе на холостом ходу.

Установка нагнета теля вызывает необходимость некоторого изменения фаз газораспределения. Угол запаздывания закрытия впускного клапана несколько уменьшают, а угол опережения открытия выпускного клапана увеличивают.

Выбор правильных фаз газораспределения проверяют экспериментально при стендовых испытаниях двигателя, когда имеется возможность учесть влияние различных конструктивных элементов.

Фазы газораспределения двухтактных двигателей определяются углами открытия и закрытия окон по отношению к мертвым точкам поршня. При описании конструкции двухтактных двигателей гоночных автомобилей указывалось, что для них применяются несимметричные фазы газораспределения, которые удается получить при наличии у двух цилиндров общей камеры сгорания. При этом поршень в одном цилиндре управляет продувочными окнами, а поршень в другом цилиндре — выпускными, в результате чего можно получить необходимое смещение фаз.

На получивших у нас наибольшее распространение двухтактных двигателях, имеющих П-образное расположение цилиндров с несимметричной диаграммой газораспределения вследствие применения прицепного шатуна, фазы газораспределения выбирают следующими
Открытие выпускных окон — 75—82°
Закрытие выпускных окон + 51—57°
Открытие продувочных окон — 48—55°
Закрытие продувочных окон + 65—82°

При наличии прицепного шатуна поршни обоих цилиндров приходят в мертвые точки не одновременно. В некоторых случаях фазы берут по отношению к н. м. т. поршня, связанного с прицепным шатуном.

Как видно из приведенных данных, продувочные окна открываются позднее выпускных, из-за чего значительно понижается давление в цилиндре к моменту начала продувки и создается интенсивный поток отработавших газов, выходящих через выпускные окна под действием избыточного давления в цилиндре. После открытия продувочных окон вытеснение отработавших газов продолжается под действием поступающей в цилиндр свежей смеси.

Закрытие продувочных окон происходит с большим запаздыванием по сравнению с выпускными окнами, что при наличии нагнетателя обеспечивает дополнительный наддув горючей смеси в цилиндры.

---

что такое система изменения фаз газораспределения?

ИЗМЕНЕНИЕ ФАЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛАПАНОВ — для краткости VVT — имеет долгую и несколько ухабистую историю, когда дело доходит до велосипедов. Самые ранние итерации этой идеи восходят к 1980-м годам, но в 2019 году мы наблюдаем наиболее значительное внедрение этой идеи, когда BMW представила свою настройку ShiftCam на моделях R1200 GS, RT, RS и R. а также совершенно новый супербайк S1000RR.

Почему мы в восторге от системы BMW? В конце концов, GTR1400 от Kawasaki, который уже ушел, имел VVT еще в 2006 году, несколько Ducati имеют аналогичную схему, а Suzuki GSX-R1000 также имеет VVT.Более того, у Honda был свой собственный подход к работе с регулируемым клапаном, впервые появившийся как система «REV» CBR400 1983 года, а затем эволюционировавшая в «Hyper VTEC».

Причина в том, что система BMW ShiftCam представляет собой нечто большее, чем просто изменение фаз газораспределения. На самом деле это система переключения кулачков, которая изменяет не только открытие и закрытие клапанов, но и весь профиль кулачка. Это означает, что подъем клапана, продолжительность и перекрытие изменяются.

Давайте сначала разберемся с терминологией.Работа клапанов определяется формой кулачков, которые заставляют клапаны открываться при вращении распределительного вала. Здесь необходимо учитывать четыре ключевых элемента: время, продолжительность, перекрытие и подъем.

Синхронизация — это именно то, на что это похоже, определяющая, когда клапан открыт. Продолжительность — это время, в течение которого клапан остается открытым. Перекрытие описывает период, когда выпускной и впускной клапаны открыты одновременно. Наконец, подъем описывает, насколько далеко открывается клапан; большая подъемная сила означает больший поток воздуха.

Первые дни

До сих пор в мотоциклах использовались три различных типа регулируемых клапанов. Первой была установка Honda REV (выше) еще в 1983 году. В отличие от настоящей системы изменения фаз газораспределения, REV включала в себя преобразование двигателя с четырьмя клапанами на цилиндр в двигатель с двумя клапанами на цилиндр на низких оборотах. В системе REV каждый клапан приводился в действие с помощью толкателя, который находился сверху штока клапана и ниже распределительного вала, но кулачки кулачка действовали непосредственно только на половину из них — один выпускной и один впускной для каждого цилиндра.На высоких оборотах давление масла заставляло металлический штифт соединять активный толкатель с его неактивным соседом, приводя в действие все клапаны.

Позже система Hyper VTEC от Honda, которая использовалась в VFR800, исключила из устройства толкатели пальцев, систему ковша и регулировочных прокладок, чтобы кулачки кулачка воздействовали непосредственно на клапаны. Тем не менее, он по-прежнему использовал давление масла, чтобы вставить металлические штифты на место на высоких оборотах, чтобы открыть половину клапанов в двигателе.

Системы Honda принципиально не похожи ни на какие другие системы с регулируемыми клапанами.Они не изменяют подъемную силу, продолжительность, перекрытие или синхронизацию, а просто вдвое уменьшают площадь клапана двигателя на низких оборотах. Это изменяет поведение двигателя, повышая крутящий момент на низких оборотах, но не обладает таким же изяществом, как технология действительно регулируемого клапана.

Системы фаз газораспределения

Самый распространенный тип изменения фаз газораспределения в автомобилях, где эта технология существует уже несколько десятилетий, также используется Ducati и Kawasaki GTR1400. Это также тип, который используется — несколько по-другому — в последней модели Suzuki GSX-R1000.

Эти настройки, называемые «фазировкой кулачков», добавляют дополнительный компонент между распределительным валом и его звездочкой. Этот компонент, фазовращатель кулачка, может изменить положение вращения распределительного вала относительно этой звездочки, возможно, на целых 30 °. Эти фазовращатели обычно работают за счет давления масла, а электронное управление отводит масло в камеры внутри них, чтобы вращать распределительный вал относительно звездочки.

Эти фазовращатели помогают, потому что невозможно добиться идеальной синхронизации фаз газораспределения во всем диапазоне оборотов двигателя.

На высоких оборотах требуется большое перекрытие клапанов. Впускные клапаны должны открываться рано, пока двигатель еще находится в такте выпуска, чтобы дать достаточно времени для эффективного заполнения цилиндров. А выпускные клапаны должны оставаться открытыми поздно, после начала такта впуска, чтобы дать отработавшим газам достаточно времени для выхода из цилиндра.

Но на низких оборотах — когда все клапаны остаются открытыми дольше просто потому, что двигатель работает медленнее — такое большое перекрытие дает несгоревшей топливно-воздушной смеси время выйти через все еще открытые выпускные клапаны, что ужасно сказывается на экономичности. и выбросы.

Фазировка кулачка означает, что вы можете изменить перекрытие в зависимости от оборотов. В самых простых системах только впускной кулачок имеет фазер, и он просто переключается между двумя вариантами синхронизации в фиксированной точке диапазона оборотов. Более сложные версии могут синхронизировать как впускной, так и выпускной распределительные валы и работать постепенно в диапазоне оборотов, чтобы медленно увеличивать перекрытие по мере увеличения оборотов.

В настоящее время мотоциклы, как правило, используют простые системы.

Настройка Suzuki немного отличается.Хотя у GSX-R есть кулачковый фазовращатель, он не управляется давлением масла или электронным управлением. Вместо этого он использует центробежную силу для механического смещения распределительного вала относительно звездочки — система, разработанная фирмой для MotoGP, чтобы обойти правила, запрещающие электронные или масляные системы изменения фаз газораспределения.

Почему ShiftCam лучше?

Хотя фазировка кулачков помогает, она только изменяет фазы газораспределения и перекрытие. Два других ключевых компонента — длительность клапана и подъем — остаются неизменными во всем диапазоне оборотов.

Новая система ShiftCam от BMW изменяет их оба, а также синхронизацию кулачка, что дает огромное преимущество по сравнению с более простыми настройками.

Это умная система и удивительно простая концепция. Устанавливается только на впускной распредвал (по крайней мере, на данный момент — нетрудно было бы использовать его и на выпуске, хотя преимущества были бы не столь значительны), это по сути два распредвала в одном.

Для каждого впускного клапана имеется два набора кулачков. Один набор является «мягким» — с низким подъемом, короткой продолжительностью и небольшим перекрытием, рассчитанным на относительно позднее открытие, обеспечивающим большой крутящий момент на низких оборотах, хорошую экономичность и выбросы.Другой набор лепестков является «диким» — высокая подъемная сила, большая продолжительность и много перекрытий, с опережающим синхронизацией, чтобы хорошо работать на высоких оборотах.

Лепестки расположены рядом друг с другом, поэтому, сдвигая весь распределительный вал на несколько миллиметров — во время двух тактов двигателя, когда клапаны закрыты, а лепестки не зацеплены — вы можете переключаться с одного набора на другой. .

На рядной четверке S1000RR система немного сложнее. Поскольку по крайней мере один набор впускных клапанов всегда открывается или закрывается, BMW разделила впускной распределительный вал на две половины, каждая из которых имеет дело с двумя цилиндрами, которые могут перемещаться независимо друг от друга на долю секунды, когда наступает момент, когда они не заняты открытием набора клапанов.

Хотя в некоторых системах VVT с фазировкой фаз газораспределения отсутствует элемент с плавной регулировкой, преимущество возможности изменения подъема клапана и продолжительности перевешивает это. Теоретически к ShiftCam всегда можно добавить фазер кулачка, что дает дополнительные возможности регулировки для будущих двигателей. Некоторые автомобильные двигатели, такие как Toyota VTL-i и Porsche Variocam Plus, уже сочетают в себе фазировку кулачка с переменной подъемной силой и продолжительностью, хотя и с совершенно другими системами, чем ShiftCam от BMW.

Будущее – бескулачковые двигатели

В течение многих лет – даже десятилетий – инженеры боролись за совершенный четырехтактный двигатель, в котором полностью отсутствовали бы распределительные валы и полагались бы пневматические, гидравлические или электрические клапаны, которые можно было бы открывать и закрывается по команде компьютера, а не кулачка механического кулачка.

Хотя такие системы теоретически идеальны, до сих пор, как правило, не удавалось выйти далеко за пределы стадии прототипа.

На данный момент, пожалуй, наиболее многообещающим является проект Freevalve, дочерней компании суперкаровой компании Koenigsegg, которая разработала несколько бескулачковых двигателей, в том числе один, предназначенный для массового производства китайской автомобильной фирмой Qoros. Другие, в том числе Lotus, создали работающие прототипы, демонстрирующие эту идею, но заставить системы работать на высоких оборотах, характерных для велосипедных двигателей, будет непростой задачей.

Несмотря на то, что технология все еще имеет потенциал, это гонка со временем, чтобы увидеть, можно ли усовершенствовать бескулачковые двигатели до того, как электромобили (и мотоциклы) начнут обгонять своих конкурентов с двигателями внутреннего сгорания по производительности и популярности.

Техническая школа AutoZine

АВТОЗИН ТЕХНИКА Распредвал VVT Распредвал VVT самый простой, дешевый и наиболее часто используемый механизм на данный момент.Однако его прирост производительности также является наименьшим, действительно очень справедливым. По сути, он изменяет фазы газораспределения, сдвигая фазовый угол распределительные валы. Например, на высоких оборотах распредвал впускных клапанов будет вращаться. заранее на 30 °, чтобы обеспечить более ранний прием. Это движение управляется системой управления двигателем в соответствии с потребностями и приводится в действие с помощью гидрораспределителей. Обратите внимание, что VVT с фазировкой фаз газораспределения не может изменять продолжительность открытия клапана.Это просто допускает более раннее или более позднее открытие клапана. Более раннее открытие приводит к раннее закрытие, конечно. Он также не может изменять высоту подъема клапана, в отличие от кулачковый VVT. Тем не менее, кулачковый VVT является самым простым и дешевым. форма VVT, потому что каждому распределительному валу требуется только одна гидравлическая фазировка актуатор, в отличие от других систем, использующих индивидуальный механизм для каждый цилиндр. Непрерывная или дискретная Более простые системы VVT с фазированием кулачков предлагают только 2 или 3 фиксированных угла фазирования, например, 0° или 30°.Лучшие системы могут изменять фазовый угол непрерывно. Очевидно, это обеспечивает наиболее подходящие фазы газораспределения. на любых оборотах, что значительно повышает гибкость двигателя. Более того, переход плавный и едва заметный, что способствует уточнение. Сегодня непрерывные системы вытеснили дискретные системы. вымирание. Впуск и выпуск В некоторых конструкциях, таких как система BMW Double-Vanos, VVT с как впускной, так и выпускной распредвалы. Это позволяет больше перекрываться, следовательно более высокая эффективность.Это объясняет, почему BMW M3 3.2 (100 л.с./литр) лучше эффективнее своего предшественника M3 3.0 (95 л.с./литр), у которого VVT ограничивается впускными клапанами. В E46 3-й серии Double-Vanos смещает впуск и выпуск распределительного вала в диапазоне 40° и 25° соответственно. Преимущество Дешевый и простой, непрерывный VVT улучшает передача крутящего момента во всем диапазоне оборотов. Недостаток Отсутствие регулируемого подъема и регулируемого клапана продолжительность открытия, таким образом, меньшая максимальная мощность, чем у VVT с переключением кулачков. Кто им пользуется? Сейчас большинство автопроизводителей. Пример: BMW Vanos / Double Vanos Из этого изображение, легко понять его работу. Конец приема распределительный вал имеет зубчатую резьбу. Резьба соединена колпачком, который может двигаться к распределительному валу и от него. Поскольку зубчатая резьба не параллельно оси распределительного вала, фазовый угол сдвинется вперед, если крышка сдвинута к распределительному валу.Аналогично, сдвинув колпачок от распределительного вала приводит к смещению фазового угла назад. Толчок или тяга определяется гидравлическим давлением. Есть 2 камеры рядом с крышкой, и они заполнены жидкостью (эти камеры окрашены в зеленый и желтый цвета соответственно на картинке) A тонкий поршень разделяет эти 2 камеры, первая жестко крепится к крышка. Жидкость поступает в камеры через электромагнитные клапаны, которые контролирует гидравлическое давление, действующее на каждую камеру.Например, если система управления двигателем сигнализирует о клапане в зеленой камере открывается, то гидравлическое давление воздействует на тонкий поршень и толкает последний, сопровождаемый крышкой, к распределительному валу, таким образом, смещает фазовый угол вперед. Непрерывное изменение времени легко реализуется путем позиционирования крышку на подходящем расстоянии в зависимости от частоты вращения двигателя. Система Vanos работает только на впускном распределительном валу. Однако это может быть дублируется на выпускном распредвале, чтобы обеспечить более широкий диапазон корректирование.BMW называет это Double Vanos или Bi-Vanos. Другой пример: Тойота ВВТ-и Макрос иллюстрация фазирующий привод Toyota VVT-i (Variable Valve Timing — Intelligent) расширяется. ко все большему количеству моделей Toyota, от крошечного Yaris (Vitz) до Выше. Его механизм более или менее такой же, как у BMW Vanos. Это также бесступенчатая конструкция. Однако слово «Интеллектуальный» подчеркивает программу интеллектуального управления.Он не только изменяет синхронизацию в зависимости от оборотов двигателя, но также учитывает другие параметры, такие как ускорение, движение вверх или вниз по склону.

5 Признаки неисправности масляного регулирующего клапана (соленоида VVT)

Система изменения фаз газораспределения (соленоиды VVT) или так называемые масляные регулирующие клапаны являются одной из величайших инноваций в автомобильной промышленности.

Они помогают двигателям внутреннего сгорания повысить производительность и эффективность.

К сожалению, эти соленоиды VVT также могут выйти из строя, что может привести к дорогостоящему ремонту.

В этой статье мы обсудим общие признаки неисправного соленоида VVT, его расположение и стоимость замены, если вам придется его заменить. Начнем с краткого обзора наиболее распространенных знаков:

.

Наиболее распространенным признаком неисправного соленоида VVT или клапана управления маслом является индикатор проверки двигателя на приборной панели. Вы также можете заметить проблемы с производительностью, такие как неровный холостой ход, резкое ускорение, повышенный расход топлива или низкая мощность двигателя.

Вот более подробный список из 5 наиболее распространенных признаков неисправности системы изменения фаз газораспределения (соленоид VVT).

Неисправность клапана управления маслом (соленоид VVT) Симптомы

1. Индикатор проверки двигателя

С помощью электронного блока управления (ЭБУ), которым оснащены современные новые автомобили, вы можете заметить любую необычную активность, происходящую в вашем автомобиле, по индикатору проверки двигателя.

Ваши мониторы ECU сравнивают и сообщают о любых действиях, происходящих в вашем автомобиле.Если одна из текущих ситуаций не совместима с предопределенными значениями, загорается индикатор проверки двигателя.

В результате, когда соленоид VVT не работает должным образом, на приборной панели загорается индикатор проверки двигателя.

2. Грубый холостой ход

Соленоид VVT регулирует фазы газораспределения, когда ваш автомобиль работает на холостом ходу. Это связано с тем, что холостой ход должен быть максимально плавным. Очень запоздалая синхронизация распределительного вала будет очень мешать двигателю не упасть слишком низко на оборотах и ​​не заглохнуть.

Если вы заметили странные проблемы с холостым ходом вашего автомобиля, это может быть из-за неисправного соленоида VVT.

3. Грубое ускорение

Основная цель соленоида VVT — отрегулировать синхронизацию распределительного вала, чтобы обеспечить эффективную и плавную работу двигателя на всех различных оборотах. Если он выйдет из строя, вы можете обнаружить, что это приводит к тому, что ваше ускорение становится грубым, и это может даже вызвать пропуски зажигания при ускорении.

Если у вас резкое ускорение вместе с чеком на приборной панели, это может быть связано с неисправным клапаном VVT.

4. Повышенный расход топлива

Электромагнитный клапан VVT

управляет временем открытия и закрытия клапанов, обеспечивая поддержание эффективного расхода топлива.

Таким образом, любая неисправность соленоида VVT обязательно приведет к эффективному расходу топлива. Поэтому, если вы заметили значительное падение или увеличение среднего расхода топлива и запах несгоревшего топлива, весьма вероятно, что ваш датчик изменения фаз газораспределения неисправен.

5. Низкая производительность двигателя

Соленоид VVT был обновлен для увеличения мощности на более высоких оборотах, сохраняя при этом стабильную работу двигателя на более низких оборотах.Следовательно, неисправный соленоид VVT может привести к значительному падению производительности, если он не опережает синхронизацию распределительного вала во время ускорения.

Функция соленоида VVT

Почти все современные автомобили используют технологию VVT для повышения производительности и экономии топлива. Соленоид VVT помогает двигателям изменять фазы газораспределения, обеспечивая максимальную производительность без потери управляемости на более низких оборотах.

Электронные принципы электромагнетизма в виде электромагнитного клапана контролируют подачу масла к распределительным валам.Блок управления двигателем посылает питание и массу на соленоид VVT, когда пришло время открыть соленоид и отрегулировать синхронизацию распределительного вала.

Расположение соленоида VVT

Соленоид VVT почти всегда находится в ГБЦ рядом с распредвалами. Чаще всего он расположен со стороны впуска, потому что VVT часто устанавливается только на впускном распределительном валу в большинстве моделей автомобилей.

Если у вашей кошки также есть VVT на выпускном распредвале, у вас может быть два соленоида VVT.

В некоторых моделях автомобилей соленоид VVT расположен на внутренней стороне клапанной крышки, что однозначно затрудняет доступ к нему.

Стоимость замены соленоида VVT

Средняя стоимость замены соленоида VVT составляет от 100 до 500 долларов. Вы можете рассчитывать на оплату труда в размере 50-300 долларов в зависимости от модели автомобиля, а сама деталь стоит от 50 до 300 долларов.

При использовании соленоидов VVT существует большая разница в цене в зависимости от вашего автомобиля.Для некоторых моделей автомобилей приходится разбирать половину двигателя; для других его можно заменить в течение 5 минут. Подробную информацию вы найдете в руководстве по ремонту.

Что происходит, когда синхронизация двигателя отключена?

Когда синхронизация двигателя выключена

Время решает все, особенно когда речь идет о том, насколько хорошо работает ваша машина. Когда синхронизация двигателя не соответствует требованиям автомобиля, это может повлиять на его работу, вождение, расход бензина и многое другое. Это особенно верно для автомобилей немецкого производства, таких как BMW.

Автомобильный двигатель состоит из множества компонентов и деталей, многие из которых быстро движутся, чтобы поддерживать работу автомобиля. Каждая из этих частей важна для синхронизации двигателя, например, распределительный вал, коленчатый вал, ремень ГРМ двигателя, клапаны двигателя, поршни, шкивы и шток, которые обеспечивают правильную работу вашего BMW.

 Клапаны двигателя соответствуют поршням, когда они двигаются вверх и вниз. Когда коленчатый вал вращается, шатуны тянут и толкают. Каждая из этих вещей должна работать в идеальной координации, чтобы время работы двигателя было синхронизировано и работало правильно и плавно.Существует два типа синхронизации двигателя: синхронизация кулачка и опережение зажигания. Поршни и клапаны регулируются синхронизацией кулачка, который управляется ремнем ГРМ двигателя.

 

Что может произойти, если синхронизация отключена?  

Двигатель вашего BMW может быть поврежден из-за неправильного ГРМ. Существуют «интерференционные двигатели», такие как в BMW, и последствия неправильного выбора времени могут быть особенно плохими. Поскольку поршни и клапаны двигателя заполняют одно и то же пространство в цилиндре двигателя, но с разной синхронизацией, интервалы между синхронизацией двух поршней, занимающих это пространство, меньше одной секунды, иначе говоря, синхронизация двигателя.

Итак, если эта часть синхронизации двигателя отключена, они могут столкнуться друг с другом, что, вероятно, приведет к необходимости переборки двигателя, если вам повезет. Другой сценарий, более дорогой результат – замена двигателя. Если синхронизация двигателя на кулачке отключена, ваша машина либо будет работать неровно, либо не будет работать вообще. Если проблема заключается в моменте зажигания, это не так просто заметить, потому что он имеет четыре цикла:

.

• Впускной клапан всасывает воздух при подаче топлива форсунками.
• Топливная смесь редуцирована.
• Свеча зажигания и топливная смесь сгорают и толкают поршень вниз.
• Выпускной клапан открывается, выпуская выхлоп.

Если искра не подается вовремя, автомобиль будет работать с перебоями на холостом ходу, он может потерять мощность и двигатель перестанет работать.

Каковы симптомы плохого выбора времени?

Ремень ГРМ обычно располагается перед двигателями меньшего объема под крышкой, характерной для ремня ГРМ.Он вращает кулачок и коленчатый вал, чтобы обеспечить точное срабатывание каждого цилиндра. Если ремень ГРМ играет ключевую роль в синхронизации двигателя, потому что, если он не прав, машина не заведется.

Однако ремень ГРМ есть не во всех двигателях. Более крупные двигатели с большим диаметром цилиндра и ходом поршня оснащены цепью ГРМ. По словам профессиональных механиков, цепи ГРМ имеют более длительный срок службы, чем ремень ГРМ. Есть несколько общих признаков, которые указывают на то, что ожидаемый срок службы ремня ГРМ исчерпан: 

1. Двигатель издает тикающий шум: Ряд шкивов прикрепляет ремень газораспределительного механизма двигателя к распределительному валу и кривошипу, позволяя коленчатому валу приводить в действие шатуны, прикрепленные к поршням.Клапаны головки блока цилиндров и узел коромысла приводятся в действие распределительным валом и направляют топливо через камеру сгорания, где сгоревшие газы выбрасываются через выпускной коллектор. Когда ремень ГРМ начинает изнашиваться, внутри мотора иногда начинает слышен тикающий звук. Этот тикающий звук говорит либо о низком давлении масла, либо о неправильной смазке двигателя. Как только вы услышите этот тикающий звук, немедленно отвезите свою машину к механику.
2. Двигатель не запускается : Если ремень привода ГРМ оборвался, двигатель не запустится.Вы можете услышать, как он «включается», когда он пытается запуститься, когда вы поворачиваете ключ, но поскольку ремень ГРМ двигателя — это то, что приводит в действие распределительный вал и кривошип, который вращает двигатель, он не может запуститься. Порванный ремень привода ГРМ также может привести к внутренним повреждениям. Иногда ремень ГРМ рвется при работающем двигателе. Типичным повреждением двигателя с обрывом ремня ГРМ может быть головка блока цилиндров, включая подшипники кривошипа, масляный насос, толкатели, коромысла или клапаны. Если ремень ГРМ двигателя нуждается в замене, это может определить опытный механик.
3. Пропуски зажигания в двигателе : Изношенный ремень газораспределительного механизма двигателя может повлиять на производительность двигателя. Иногда ремень ГРМ двигателя соскальзывает с распределительного вала. Это приведет к тому, что один из цилиндров откроется и закроется раньше, чем должен, то есть пропуски зажигания. Если ремень газораспределительного механизма двигателя не заменить в ближайшее время, это может привести к катастрофическим повреждениям.
4. Утечка масла : Если имеется утечка масла из передней части крышки ремня ГРМ двигателя, болты и гайки удерживают ее на месте, значит, под крышкой находится прокладка.Болты и гайки со временем ослабевают, прокладка высыхает или может быть неправильно установлена. Из-за утечки масла из-под крышки ремня ГРМ двигателя синхронизация двигателя и перегрев могут привести к необходимости замены ремня ГРМ.

Что приводит к сбою опережения зажигания?

Когда в двигатель автомобиля вносятся какие-либо изменения, угол опережения зажигания корректируется соответствующим образом. В противном случае вы можете столкнуться с рядом проблем с двигателем из-за неправильной  установки зажигания , таких как детонация, затрудненный запуск, увеличение расхода топлива, перегрев и снижение мощности.

Ошибка опережения зажигания обычно вызвана внутренними повреждениями, такими как поршни или клапаны внутри двигателя. Ослабленный или слабый ремень ГРМ двигателя, который скачет во времени, может привести к сбою опережения зажигания.

Будет ли машина заводиться, если время выключено?

Момент зажигания — это настройка свечей зажигания на зажигание при такте сжатия. Если он установлен неправильно, момент зажигания повлияет на работу двигателя и может помешать запуску автомобиля.

Как проверить синхронизацию двигателя?

Механик старой школы, работавший со старыми автомобилями, может отрегулировать синхронизацию двигателя без индикатора времени, просто слушая его. Для более новых автомобилей механики должны пройти компьютерную техническую подготовку и будут использовать компьютер для проверки фаз газораспределения двигателя автомобиля.

Механик может увеличивать или уменьшать время по мере необходимости. Это делается с вниманием к деталям, потому что момент зажигания в зависимости от температуры двигателя не установлен правильно, это приводит к тому, что двигатель перегревается и разрушает двигатель.

 BMW — это дорогая машина, потому что она рассчитана на вечную жизнь. Даже с учетом этого важно поддерживать автомобиль в надлежащем рабочем состоянии. При любых признаках проблем с ремнем ГРМ двигателя немедленно доставьте свой BMW к доверенному механику BMW. Позвоните сегодня по номеру 469-608-5410, чтобы получить информацию о сервисном обслуживании двигателя в Далласе, штат Техас.

Gears Magazine — Резкие переключения связаны с проблемами двигателя… Снова!

Нет ничего необычного в том, что машина резко переключается, особенно на 1-2.Любое количество условий трансмиссии может перевести компьютер трансмиссии в частичный отказоустойчивый режим, блокируя давление в магистрали на максимальном уровне.

Результат? Жесткие переключения, особенно 1-2.

А как быть с проблемой, которая никак не связана с трансмиссией? Проблема с двигателем… та, которая даже не регистрируется как влияющая на трансмиссию? Это становится обычной ситуацией, поскольку современные силовые агрегаты становятся более интегрированными, чем когда-либо прежде.

Вот письмо от Пола Таунсенда, владельца компании Paul’s Transmission and Repair, Inc., в Бейкер-Сити, штат Орегон. Chevy 4×4 2007 года с двигателем 4L60E поступил в их магазин с жесткими переключениями. Грузовик проехал много миль, но в памяти не было кодов трансмиссии.

Единственным индикатором проблемы было горение лампочки контроля тяги. Информационный центр показал, что противобуксовочная система и система курсовой устойчивости отключены. Проверка кода выявила код P0011 — фазы газораспределения сдвинуты слишком далеко; банк 1.

Они проверили определение кода и его детали: ничего о влиянии на работу передачи.Но, как выясняется, код P0011 заставит компьютер трансмиссии блокировать максимальное давление в трансмиссии, вызывая резкие переключения передач, на которые жаловался клиент.

Это не уникальная ситуация: поиск в Google выявил ряд владельцев транспортных средств, испытывающих аналогичные проблемы со своими грузовиками GM. В каждом случае одним из первых условий, которые они заметили, были резкие переключения передач.

Поскольку код переводил трансмиссию в частичный отказоустойчивый режим, технические специалисты Пола Трансмиссии решили дополнительно изучить ситуацию.

Многие из этих последних моделей GM используют регулируемые фазы газораспределения для повышения производительности и экономичности. Система перенаправляет давление масла в двигателе с помощью привода регулируемого клапана и контролирует фазы газораспределения с помощью датчика распределительного вала.

Если фазы газораспределения не соответствуют тому, что ожидает увидеть компьютер, основываясь на сигнале, который он подает на привод, он устанавливает код и отключает контроль тяги и устойчивости. Он также блокирует максимальное давление в магистрали трансмиссии: то, чего нет ни в одной доступной технической информации.

«Мне показалось странным, что программа поднимает линейное давление для таких условий, поэтому мы решили пойти дальше», — объясняет Пол.

Первое, что рекомендовали технические данные, это проверить узлы газораспределения: цепь привода ГРМ, привод и датчик положения распредвала. Открыв переднюю часть двигателя, техники обнаружили, что направляющие цепи и привод изношены (рис. 1).

Приводом также является цепная шестерня распределительного вала, поэтому пришлось заменить цепь ГРМ и шестерню коленчатого вала одновременно.Они также заменили масляный насос и сняли поддон двигателя, чтобы проверить и очистить сетку маслоприемника картера.

«Подборщик был забит мусором из масляных фильтров, — объясняет Пол. «Были даже тонкие кусочки проволоки, застрявшие в экране звукоснимателя».

Выяснилось, что владелец автомобиля использовал недорогие масляные фильтры без названия, качество которых не соответствовало стандартам, необходимым для поддержания целостности двигателя. Очевидно, в старой пословице действительно есть смысл: «Вы можете заплатить мне сейчас или заплатить мне позже.

После замены цепи привода ГРМ и сопутствующих деталей, а также замены моторного масла на рекомендуемое заводом синтетическое моторное масло 5W-30 проблема, казалось, исчезла. Они вернули грузовик клиенту, и больше о нем ничего не было слышно… около 500 миль. Потом вернулся с той же проблемой.

Одна из трудностей в обнаружении этой проблемы заключается в том, что она устанавливается только в том случае, если фаза газораспределения отличается от команды синхронизации более чем на 8º, при этом дроссельная заслонка удерживается неподвижно в течение полных 20 секунд.Двадцать секунд – это долгое время, чтобы держать машину под постоянной нагрузкой. Если вы сдвинете дроссельную заслонку, даже немного, таймер для кода перезапустится.

Кроме того, это в основном слепое условие: установка кода не включает MIL. Таким образом, вы должны знать условия, необходимые для установки кода и , иметь подключенный сканер, чтобы определить, когда он устанавливается.

К счастью для Пола, рядом с его магазином есть длинный холм с уклоном около 7%. Итак, как только он сузил условия, необходимые для установки кода, «я мог заставить проблему появляться и исчезать по своему желанию.

Одна вещь, которую заметил Пол, это то, что код устанавливается только после того, как двигатель нагреется: около 250ºF (около 120ºC). Он также заметил, что когда двигатель нагревался, давление масла падало. Это был важный момент, потому что привод использует давление моторного масла для регулировки фаз газораспределения.

«Вы должны проверить давление масла, используя данные сканирования, — объясняет Пол. «Приборный манометр не показывал, что давление масла низкое, но это отображалось на сканирующем приборе».

Они уже заменили масляный насос и почистили маслоприемник, так что низкое давление масла указывало на то, что подшипники двигателя, вероятно, прострелены.Он даже пытался провернуть регулятор давления масла, но безрезультатно. «Привод получает давление масла непосредственно от кулачкового подшипника №2, — говорит Пол.

На этом этапе рекомендуется заменить подшипники двигателя. Для большинства магазинов это означает замену двигателя. Без сомнения, это исправило бы падение давления, но Пол решил попробовать кое-что другое: он заменил моторное масло на более тяжелое синтетическое 20W-50. Затем он снова повел грузовик. На этот раз код не установился.

После нескольких дорожных испытаний с присоединенным большим прицепом решил перейти на более разумный сорт моторного масла. «С более тяжелым маслом в двигателе подъемники будут дребезжать при запуске», — говорит он.

Итак, он снова поменял масло, на этот раз на 10W-40. После того, как температура двигателя достигла 240ºF (115ºC), фактические фазы газораспределения больше не соответствовали команде фаз газораспределения. Затем он добавил охладитель моторного масла, чтобы поддерживать более низкую температуру моторного масла.

Этот двигатель уже имеет охладитель в радиаторе, так что добавить охладитель не составило труда.«Мы установили охладитель в линию после охладителя радиатора, поэтому моторное масло теперь проходит через охладитель радиатора, затем через наш охладитель и обратно в двигатель».

С момента установки кулера давление масла в двигателе не упало, код не установился. Пол заменил масло обратно на рекомендуемое заводом 5w-30, и система по-прежнему работает отлично. Двигатель запускается и работает нормально, и клиент счастлив, что его грузовик снова работает так, как он хочет.

Все чаще мы видим результаты интеграции двигателя и трансмиссии.Это означает, что ваша работа требует, чтобы вы были больше, чем просто специалист по трансмиссии: вы должны знать, как чинить автомобили… чего бы это ни стоило.

Пол и его команда показали, что они готовы пройти лишнюю милю. На самом деле, они получают от этого удовольствие. Как он говорит: «Иногда весело просто пытаться преодолеть этот горб!»

4 Признаки неисправности масляного регулирующего клапана (соленоид VVT) и стоимость замены

Последнее обновление 2 ноября 2021 г.

помогите узнать историю этого устройства и какую пользу оно сегодня приносит нашим автомобилям, внедорожникам и легким грузовикам.

Ищете хорошее онлайн-руководство по ремонту? Щелкните здесь, чтобы выбрать 5 лучших вариантов.

Клапаны в двигателе вашего автомобиля, внедорожника или грузовика регулируют поток воздуха, топлива и выхлопных газов через камеры сгорания двигателя. Эти клапаны открываются и закрываются распределительными валами.

В зависимости от типа двигателя вашего автомобиля может быть до четырех распределительных валов. Эти распределительные валы обычно имеют цепной или ременный привод от коленчатого вала двигателя.

Кулачки в транспортных средствах прошлых десятилетий обеспечивали фиксированную схему работы клапана в зависимости от положения поршней.Эта схема (называемая фазами газораспределения) была заранее определена и встроена в двигатель производителем. Фазы газораспределения были установлены для достижения наилучших характеристик при приемлемой экономии топлива.

Изменяемая синхронизация кулачка

Затем появилась переменная синхронизация кулачка (VCT). Эта концепция представила синхронизацию кулачка, которая варьировалась в зависимости от заранее определенной схемы работы клапана.

Патенты на такие системы для первых двигателей датируются 1920-ми годами. Инженеры пришли к выводу, что изменение работы клапана при изменении частоты вращения двигателя может обеспечить преимущества как в производительности, так и в экономии топлива.

Alfa Romeo была первым производителем, предложившим VCT для серийных автомобилей. Эта функция стала стандартной для 2,0-литрового двигателя с впрыском топлива в Spider 1980 года. Конструкция была очень простой и обеспечивала замедление впускного клапана при увеличении оборотов двигателя.

Эффект этого механизма заключался в добавлении средней мощности. Это одно изменение очень помогло этому маленькому двигателю Alfa.

Постепенно стали приживаться переменные фазы газораспределения. Honda включила это в свои двигатели VTEC в 1989 году.Porsche представила его с VarioCam в модели 928 с двигателем V8. В начале 2000-х годов переменная синхронизация кулачка также получила широкое распространение в мотоциклетных двигателях.

Компания Borg Warner недавно разработала систему VCT для серии двигателей Hyundai Lambda II 2016 года. Эта система включала в себя первое использование блокировки среднего положения кулачка для удержания кулачков в центральном положении, когда не требовалось опережения или замедления.

Сегодня практически все автомобилестроители вскочили на борт поезда VCT. Было обнаружено, что VCT помогает снизить выбросы транспортных средств, такие как выбросы оксидов азота, помимо повышения производительности и экономии топлива.

Что такое масляный регулирующий клапан (и как он работает?)

В большинстве современных автомобильных двигателей изменение фаз газораспределения осуществляется механизмами управления кулачками, которые изменяют положение кулачка относительно коленчатого вала двигателя.

Эти системы используют легко доступный поток масла из системы смазки двигателя для выполнения своей работы. Вот как это происходит:

Вы остановились на перекрестке или просто едете по нему и жмете на газ. По сигналу ЭБУ (электронного блока управления) электромагнитный клапан изменения фаз газораспределения открывает встроенный клапан управления подачей масла.Когда этот клапан открывается, масло под давлением поступает к кулачковому механизму управления, быстро меняя положение кулачка относительно приводной цепи или ремня.

Положение кулачка может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от частоты вращения двигателя и положения дроссельной заслонки (педали газа). Когда двигатель достигает установившейся скорости, OCV закрывается, и кулачки возвращаются в исходное положение. Это действие происходит практически мгновенно и незаметно для водителя.

У этой системы есть еще одно преимущество.OCV направляет непрерывный поток масла на цепь ГРМ и связанные с ней звездочки, увеличивая поток смазки и охлаждающего масла к этим деталям.

См. также: Преимущества системы изменения фаз газораспределения (VVT)

Признаки неисправности регулирующего клапана

Электромагнитный клапан VVT и OCV представляют собой единый блок. Это устройство может выйти из строя. Когда это происходит, любой или все из этих признаков могут предупредить вас о проблемах:

#1 – Неровный холостой ход

В нормальных условиях система VVT активируется при более высоких оборотах или в условиях нагрузки, например при движении в гору. .Но при неисправном масляном регулирующем клапане или соленоиде VVT избыточное моторное масло может попасть в систему VVT, что может привести к неровной работе на холостом ходу, остановке двигателя или просто плохой работе двигателя в целом.

#2 – Плохое ускорение

Двигатель будет разгоняться медленнее, чем обычно. Мощности для быстрого ускорения и/или подъема на холмы будет не хватать. Хотя вы можете подумать, что это не так уж и важно, могут быть случаи, когда вам нужно поставить его на пол, чтобы предотвратить несчастный случай. Когда этой силы нет, вы мало что можете сделать.

#3 – Низкий расход бензина

Как уже упоминалось, одним из преимуществ системы изменения фаз газораспределения является увеличение экономии топлива. Но когда масляный клапан неисправен, это преимущество исчезает, так как впускной и выпускной клапаны могут открываться или закрываться в неподходящее время. Через какое-то время вы заметите увеличение расхода топлива.

#4 – Индикатор проверки двигателя

Всегда загорается индикатор проверки двигателя (CEL). Код будет установлен бортовой диагностической системой (OBD2).Этот код указывает, связаны ли проблемы, которые вы отмечаете, с OCV и связанным с ним соленоидом VVT. DTC P0014 и DTC P0017 — это два таких кода, связанных с VVT.

Как и в случае со всеми событиями, связанными с CEL, автомобиль может перемещаться на короткие расстояния, но вскоре техник по обслуживанию должен обратиться к специалисту по обслуживанию для корректирующих действий.

Что вызывает неисправность соленоида VVT и OCV?

На соленоид VVT подается электропитание, о чем сигнализирует ЭБУ. Любая неисправность в этой системе или схеме может привести к отказу работы соленоида VVT.Кроме того, сам соленоид может иметь внутреннюю электрическую неисправность и начать работать с перебоями или вообще не работать.

В OCV используется моторное масло, и для нормальной работы требуется чистое масло. Если замена масла и фильтров не проводится периодически, как указано в руководстве по эксплуатации, в этом клапане может скапливаться шлам и/или лаки (липкие отложения).

Это загрязнение может замедлить или заблокировать его работу. Кроме того, хотя этот клапан относительно прост, внутренняя механическая неисправность может привести к тому, что он не сработает.

Многие установки OCV включают встроенный масляный экран перед впускным отверстием для масла клапана. Этот экран может быть частично или полностью заблокирован грязью или шламом. Эта блокировка может препятствовать потоку в OCV и может привести к его отказу в работе.

Опять же, важно чистое масло. Периодическая замена моторного масла и фильтров может помочь предотвратить этот тип поломки.

Можно ли ездить с неисправным масляным клапаном?

С неисправным клапаном можно ездить, но не слишком далеко.Настоятельно рекомендуется как можно скорее обратиться в ближайшую ремонтную мастерскую или к дилеру.

Причина в том, что клапан OCV или масляный фильтр могут быть частично или полностью заблокированы. Если это произойдет, смазка звездочек и цепей кулачка замедлится или прекратится. Это может привести к быстрому износу кулачковой звездочки и цепи, а затем к поломке.

Последующее повреждение может быть весьма дорогостоящим ремонтом.

Стоимость замены соленоида VVT

Замена соленоида VVT может включать плату за диагностику, затем трудозатраты и стоимость деталей следующим образом:

Если ваш механик взимает плату за диагностику, она может варьироваться от 65 до 100 долларов.Средняя стоимость запчастей, вероятно, будет где-то между 50 и 250 долларами. Стоимость замены VVT может варьироваться от 75 до 200 долларов.

В целом вы можете рассчитывать на оплату от 210 до 550 долларов за всю работу.

Признаки загрязнения и шлама в масляном регулирующем клапане или фильтре могут потребовать дополнительных работ. Это будет состоять из промывки системы смазки двигателя и замены моторного масла и фильтра. Дополнительные ориентировочные затраты на эту работу плюс масло и фильтр составят 125 долларов.

Система изменения фаз газораспределения (VVT), часть 1

Основные принципы

После того, как многоклапанная технология стала стандартом в конструкции двигателей, система изменения фаз газораспределения стала следующим шагом к повышению выходной мощности двигателя, независимо от мощности или крутящего момента.

Как известно, клапаны активируют дыхание двигателя. Время дыхания, то есть время впуска и выпуска воздуха, определяется формой и фазовым углом кулачков. Для оптимизации дыхания двигателю требуются разные фазы газораспределения на разных оборотах.Когда обороты увеличиваются, продолжительность такта впуска и выпуска уменьшается, так что свежему воздуху становится недостаточно быстро, чтобы попасть в камеру сгорания, а выхлопным газам становится недостаточно быстро, чтобы покинуть камеру сгорания. Поэтому лучшим решением является открытие впускных клапанов раньше и закрытие выпускных клапанов позже. Другими словами, перекрытие между периодом впуска и периодом выпуска должно увеличиваться по мере увеличения оборотов.

Без технологии Variable Valve Timing инженеры обычно выбирали наилучшее компромиссное время.Например, фургон может иметь меньше перекрытий из-за преимуществ низкой скорости. Гоночный двигатель может использовать значительное перекрытие для высокой скорости. Обычный седан может иметь фазы газораспределения, оптимизированные для среднего диапазона, так что как управляемость на низких скоростях, так и выходная мощность на высоких скоростях не будут сильно жертвовать. Независимо от того, какой из них, результат просто оптимизирован для конкретной скорости двигателя.

Благодаря системе изменения фаз газораспределения мощность и крутящий момент можно оптимизировать в более широком диапазоне оборотов. Наиболее заметные результаты:

— Двигатель может вращаться выше, что увеличивает пиковую мощность.Например, 2-литровый двигатель Nissan Neo VVL развивает пиковую мощность на 25% больше, чем его версия без VVT.

— Увеличивается крутящий момент на низких скоростях, что улучшает управляемость. Например, двигатель Fiat Barchetta 1,8 VVT обеспечивает 90% пикового крутящего момента в диапазоне от 2000 до 6000 об/мин.

Более того, все эти преимущества не имеют недостатков.

Переменный подъем
В некоторых конструкциях подъем клапана также может изменяться в зависимости от частоты вращения двигателя. На высокой скорости более высокая подъемная сила ускоряет впуск и выпуск воздуха, тем самым еще больше оптимизируя дыхание.Конечно, на более низкой скорости такая подъемная сила будет генерировать встречные эффекты, такие как ухудшение процесса смешивания топлива и воздуха, что снижает мощность или даже приводит к пропускам зажигания. Поэтому подъем клапана должен изменяться в зависимости от частоты вращения двигателя.

Преимущество VVT в снижении расхода топлива и выбросов

EGR (рециркуляция отработавших газов) является общепринятым методом снижения выбросов и повышения эффективности использования топлива. Однако именно VVT действительно использует весь потенциал EGR.

Теоретически необходимо максимальное перекрытие открытия впускных и выпускных клапанов, когда двигатель работает на высоких оборотах.Однако, когда автомобиль движется по шоссе со средней скоростью, другими словами, двигатель работает с малой нагрузкой, максимальное перекрытие может быть полезным в качестве средства снижения расхода топлива и выбросов. Поскольку выпускные клапаны не закрываются до тех пор, пока впускные клапаны не будут открыты некоторое время, часть выхлопных газов рециркулирует обратно в цилиндр одновременно с впрыском новой топливно-воздушной смеси. Поскольку часть топливно-воздушной смеси заменяется выхлопными газами, требуется меньше топлива. Поскольку выхлопные газы в основном состоят из негорючих газов, таких как CO2, двигатель может работать на обедненной топливно-воздушной смеси без риска пропусков зажигания.

VVT с переключением кулачков
В конце 1980-х годов компания Honda впервые применила VVT для дорожных автомобилей со своей знаменитой системой VTEC (электронное управление фазами газораспределения). Впервые появился в Civic, CRX и NSX, затем стал стандартным для большинства серийных моделей.

Вы можете видеть механизм VTEC в виде двух наборов кулачков разной формы, обеспечивающих различную синхронизацию и подъемную силу. Один комплект работает при нормальной скорости, скажем, ниже 4500 об/мин. Другой заменяет на более высокой скорости. Очевидно, что такая компоновка не позволяет постоянно менять фазы газораспределения и подъемную силу, поэтому ниже 4500 об/мин двигатель ведет себя скромно, а выше внезапно превращается в дикого зверя.

Эта система повышает пиковую мощность — она может поднимать красную черту почти до 8000 об/мин (даже 9000 об/мин в S2000), точно так же, как двигатель с гоночными распределительными валами, и увеличивает максимальную мощность на целых 30 лошадиных сил для 1,6-литрового двигателя. двигатель !! Однако, чтобы использовать такой прирост мощности, вам нужно поддерживать кипение двигателя выше пороговых оборотов, поэтому требуется частое переключение передач. Поскольку прирост крутящего момента на низких оборотах слишком мал (помните, что кулачки обычного двигателя обычно работают в диапазоне от 0 до 6000 об/мин, в то время как «медленные кулачки» двигателя VTEC все еще должны работать в диапазоне от 0 до 4500 об/мин), управляемость вряд ли улучшится. слишком впечатляюще.Короче говоря, система смены кулачков лучше всего подходит для спортивных автомобилей.

Honda уже усовершенствовала двухступенчатый VTEC на трехступенчатом на некоторых моделях. Конечно, чем больше у него стадий, тем более утонченным он становится. Он по-прежнему предлагает менее широкий разброс крутящего момента, чем другие бесступенчатые системы. Тем не менее, система изменения кулачка остается самой мощной системой VVT, поскольку ни одна другая система не может так изменять подъем клапана.

Преимущество	Мощный на максимальной мощности
Недостаток	Только 2 или 3 ступени, нелинейные; немного улучшение крутящего момента; сложный механизм.
Кто им пользуется?	Honda VTEC, Mitsubishi MIVEC, Nissan Neo ВВЛ.

Пример: Honda 3-ступенчатая VTEC
Новейшая трехступенчатая система VTEC от Honda была применена в двигателе Civic SOHC в Японии. Механизм имеет 3 кулачка с разными профилями синхронизации и подъема. Обратите внимание, что их размеры также отличаются — средний кулачок (быстрый тайминг, высокий подъем), как показано на рисунке выше, является самым большим; правый боковой кулачок (медленная синхронизация, средний подъем) среднего размера; левый боковой кулачок (медленная синхронизация, низкий подъем) самый маленький.

Этот механизм работает следующим образом:

Ступень 1 (низкая скорость)

3 части коромысла перемещаются независимо друг от друга. Следовательно, левое коромысло, которое приводит в действие левый впускной клапан, приводится в движение левым кулачком с низким подъемом. Правое коромысло, которое приводит в действие правый впускной клапан, приводится в движение правым кулачком среднего подъема. Время обоих кулачков относительно медленное по сравнению со средним кулачком, который теперь не приводит в действие клапан.

Ступень 2 (средняя скорость)

Гидравлическое давление (обозначено оранжевым цветом на рисунке) соединяет левое и правое коромысла вместе, оставляя среднее коромысло и кулачок работать самостоятельно.Поскольку правый кулачок больше левого, эти соединенные коромысла фактически приводятся в движение правым кулачком. В результате оба впускных клапана имеют медленную синхронизацию и средний подъем.

Ступень 3 (высокая скорость)

Гидравлическое давление блокирует все 3 коромысла вместе. Поскольку средний кулачок является самым большим, оба впускных клапана фактически приводятся в действие этим быстрым кулачком. Таким образом, в обоих клапанах достигается быстрая синхронизация и высокий подъем.

  Другой пример — Nissan Neo VVL

Очень похож на систему Honda, но правый и левый кулачки имеют одинаковые профили.На низкой скорости оба коромысла приводятся в движение независимо друг от друга медленно работающими правым и левым кулачками с малым подъемом. На высокой скорости 3 коромысла сцеплены вместе, так что они приводятся в движение быстродействующим средним кулачком с большим подъемом.

Вы можете подумать, что это двухступенчатая система. Нет это не так. Поскольку Nissan Neo VVL дублирует тот же механизм в выпускном распредвале, 3 ступени можно получить следующим образом:

Ступень 1 (низкая скорость): и впускной, и выпускной клапаны находятся в медленной конфигурации.

Ступень 2 (средняя скорость): конфигурация быстрого впуска + конфигурация медленного выпуска.

Ступень 3 (высокая скорость): впускной и выпускной клапаны находятся в быстрой конфигурации.

Распределительный VVT
Распределительный VVT является самым простым, дешевым и наиболее часто используемым механизмом на данный момент. Тем не менее, его прирост производительности также наименьший, что действительно очень справедливо.

В основном, он изменяет фазы газораспределения, сдвигая фазовый угол распределительных валов. Например, на высоких оборотах впускной распределительный вал будет поворачиваться на 30° вперед, чтобы обеспечить более ранний впуск.Это движение контролируется системой управления двигателем в соответствии с необходимостью и приводится в действие шестернями гидравлических клапанов.

Обратите внимание, что VVT с фазировкой фаз газораспределения не может изменять продолжительность открытия клапана. Он просто позволяет раньше или позже открыть клапан. Более раннее открытие, естественно, приводит к более раннему закрытию. Он также не может изменять подъем клапана, в отличие от VVT с изменением кулачка. Однако VVT с фазировкой распределительного вала является самой простой и дешевой формой VVT, потому что для каждого распределительного вала требуется только один гидравлический привод фазирования, в отличие от других систем, в которых используется отдельный механизм для каждого цилиндра.

Непрерывная или дискретная
Более простые системы VVT с фазированием кулачков предлагают только 2 или 3 фиксированных угла фазирования, например, 0° или 30°. Более совершенные системы могут непрерывно изменять фазовый угол. Очевидно, что это обеспечивает наиболее подходящие фазы газораспределения на любых оборотах, что значительно повышает гибкость двигателя. Причем переход плавный и малозаметный, что способствует изысканности. Сегодня непрерывные системы привели к исчезновению дискретных систем.

Впускной и выпускной
Некоторые конструкции, такие как система BMW Double-Vanos, имеют VVT с фазировкой фаз газораспределения как на впускном, так и на выпускном распределительных валах.Это обеспечивает большее перекрытие и, следовательно, более высокую эффективность. Это объясняет, почему BMW M3 3.2 (100 л.с./литр) более эффективен, чем его предшественник, M3 3.0 (95 л.с./литр), у которого VVT ограничивается впускными клапанами.

В E46 3-й серии система Double-Vanos смещает впускной и выпускной распределительные валы в пределах 40° и 25° соответственно.

  Пример: BMW Vanos / Double Vanos

Преимущество	Дешевый и простой, непрерывный VVT улучшает передача крутящего момента во всем диапазоне оборотов.
Недостаток	Отсутствие регулируемого подъема и регулируемого клапана продолжительность открытия, таким образом, меньшая максимальная мощность, чем у VVT с переключением кулачков.
Кто им пользуется?	Сейчас большинство автопроизводителей.

По этой картинке легко понять его работу. На конце впускного распределительного вала имеется зубчатая резьба. Резьба соединена колпачком, который может перемещаться по направлению к распределительному валу и от него.Поскольку резьба шестерни не параллельна оси распределительного вала, фазовый угол сдвинется вперед, если крышка будет сдвинута к распределительному валу. Точно так же стягивание крышки с распределительного вала приводит к смещению фазового угла назад.

Толчок или тяга определяется гидравлическим давлением. Рядом с крышкой находятся 2 камеры, заполненные жидкостью (на картинке эти камеры обозначены зеленым и желтым цветом соответственно). Эти 2 камеры разделены тонким поршнем, первая жестко крепится к крышке.Жидкость поступает в камеры через электромагнитные клапаны, которые регулируют гидравлическое давление, действующее на каждую камеру. Например, если система управления двигателем сигнализирует об открытии клапана в зеленой камере, то гидравлическое давление воздействует на тонкий поршень и толкает последний вместе с крышкой к распределительному валу, тем самым сдвигая фазовый угол вперед.

Непрерывное изменение времени легко реализуется путем размещения крышки на подходящем расстоянии в зависимости от частоты вращения двигателя.

Система Vanos работает только на впускном распределительном валу.Однако его можно продублировать на выпускном распределительном валу, чтобы обеспечить более широкий диапазон регулировки. BMW называет это Double Vanos или Bi-Vanos.

  Другой пример: Toyota VVT-i

Toyota VVT-i (Variable Valve Timing — Intelligent) распространяется на все больше и больше моделей Toyota, от крошечного Yaris (Vitz) до Supra. Его механизм более или менее такой же, как у BMW Vanos. Это также бесступенчатая конструкция.

Однако слово «Интеллектуальный» подчеркивает программу интеллектуального управления.Он не только изменяет синхронизацию в зависимости от оборотов двигателя, но и учитывает другие параметры, такие как ускорение, движение вверх или вниз по склону.

Переключение распредвалов + VVT с фазировкой распредвалов
Комбинация VVT с переключением распредвалов и VVT с фазированием распредвалов может удовлетворить требования как максимальной мощности, так и гибкости во всем диапазоне оборотов, хотя это неизбежно более сложно. На момент написания такие конструкции есть только у Toyota и Porsche. Однако я верю, что в будущем все больше и больше спортивных автомобилей будут использовать этот тип VVT.

  Пример: Toyota VVTL-i

Toyota VVTL-i — это самая совершенная конструкция VVT. Его мощные функции включают в себя:

— Непрерывное изменение фаз газораспределения
— 2-ступенчатый регулируемый подъем клапана плюс продолжительность открытия клапана
— Применяется как к впускным, так и к выпускным клапанам

Систему можно рассматривать как комбинацию существующей VVT -i и VTEC от Honda, хотя механизм регулируемого подъема отличается от хондовского.

Как и VVT-i, изменение фаз газораспределения осуществляется путем смещения угла фазы всего распределительного вала вперед или назад с помощью гидравлического привода, прикрепленного к концу распределительного вала.Время рассчитывается системой управления двигателем с учетом оборотов двигателя, ускорения, движения вверх или вниз по склону и т. д. Кроме того, вариация непрерывна в широком диапазоне до 60°, поэтому сама по себе переменная синхронизация является, пожалуй, самой совершенной конструкцией на сегодняшний день.

Что отличает VVTL-i от обычного VVT-i, так это буква «L», которая, как всем известно, означает подъем (поднятие клапана). Давайте посмотрим на следующую иллюстрацию:

Как и VTEC, система Toyota использует один толкатель коромысла для приведения в действие обоих впускных клапанов.Он также имеет 2 лепестка кулачка, воздействующего на этот толкатель коромысла, кулачки имеют разный профиль — один с более длинным профилем продолжительности открытия клапана (для высокой скорости), другой с более коротким профилем 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 оказывает никакого влияния на толкатель коромысла, поскольку под его гидравлическим толкателем имеется достаточное расстояние.

Плоский выходной крутящий момент (синяя кривая)

Когда обороты двигателя превышают пороговую точку, скользящий штифт толкается гидравлическим давлением, чтобы заполнить пространство.Высокоскоростной кулачок становится эффективным. Обратите внимание, что быстрый кулачок обеспечивает более длительное открытие клапана, в то время как скользящий штифт увеличивает подъем клапана. (Для Honda VTEC и продолжительность, и подъемная сила реализуются кулачками)

Очевидно, что переменная продолжительность открытия клапана имеет двухступенчатую конструкцию, в отличие от непрерывной конструкции Rover VVC. Тем не менее, VVTL-i предлагает регулируемую подъемную силу, которая значительно увеличивает его максимальную выходную мощность. По сравнению с Honda VTEC и аналогичными конструкциями для Mitsubishi и Nissan, система Toyota имеет бесступенчатую регулировку фаз газораспределения, что помогает достичь гораздо большей гибкости на низких и средних оборотах.Следовательно, на момент написания статьи это, пожалуй, самый универсальный VVT. Однако он также более сложен и дорог в строительстве.

Пример 2: Porsche Variocam Plus

 В Variocam Plus используется гидравлический фазирующий привод и регулируемые толкатели

Variocam 911 Carrera использует цепь привода ГРМ для фазировки кулачка.

Porsche Variocam Plus, как говорят, был разработан на основе Variocam, который обслуживает Carrera и Boxster. Однако я обнаружил, что их механизмы практически ничего не разделяют.Variocam был впервые представлен на модели 968 в 1991 году. В нем использовалась цепь привода ГРМ для изменения фазового угла распределительного вала, что обеспечивало 3-ступенчатое изменение фаз газораспределения. 996 Carrera и 986 Boxster также использовали ту же систему. Эта конструкция уникальна и запатентована, но на самом деле она уступает гидравлическим кулачковым фазовращателям, которые предпочитают другие производители автомобилей, особенно потому, что она не допускает такого большого изменения фазового угла.

Таким образом, Variocam Plus, используемый в новом 996 Turbo, наконец-то следует промышленной тенденции использования гидравлических фазовращателей вместо цепи.Однако наиболее влиятельным изменением «Плюса» является добавление регулируемого подъема клапанов. Это реализуется с помощью регулируемых гидрокомпенсаторов. Как показано на рисунке, каждый клапан обслуживается тремя лепестками кулачка — центральный имеет явно меньший подъем (всего 3 мм) и более короткую продолжительность открытия клапана. Другими словами, это «медленная» камера. Два внешних кулачка точно такие же, с быстрой синхронизацией и высоким подъемом (10 мм). Выбор выступов кулачка осуществляется регулируемым толкателем, который фактически состоит из внутреннего толкателя и внешнего (кольцеобразного) толкателя.Их можно было скрепить вместе с помощью штифта с гидравлическим приводом, проходящего через них. Таким образом, «быстрые» кулачки приводят в действие клапан, обеспечивая высокий подъем и продолжительное открытие. Если толкатели не зафиксированы вместе, клапан будет приводиться в действие «медленным» выступом кулачка через внутренний толкатель. Внешний толкатель будет двигаться независимо от толкателя клапана.

Как видно, регулируемый подъемный механизм необычайно прост и компактен. Переменные толкатели лишь немного тяжелее обычных толкателей и почти не занимают места.

Преимущество	Переменная фазировка кулачка улучшает крутящий момент подача на низких/средних оборотах; Переменная подъемная сила и продолжительность улучшают высокие мощность оборотов.
Недостаток	Немного сложнее и дороже
Кто им пользуется?	Большинство двигателей Porsche, начиная с 996 Turbo

Пример 3: Honda i-VTEC
Если вы знаете, как работает VTEC и VVT-i, вы легко можете представить, как их объединить в более мощный механизм VVT.Хонда называет это i-VTEC. Как и Toyota VVTL-i, он обеспечивает:

— Непрерывное изменение фаз газораспределения
— 2-ступенчатый регулируемый подъем клапана плюс продолжительность открытия клапана
— Может применяться как к впускным, так и к выпускным клапанам

VTEC — с различными кулачками для реализации 2-ступенчатой ​​​​переменной подъемной силы и времени. С другой стороны, распределительный вал может смещаться по фазе с помощью гидравлического привода на конце распределительного вала, поэтому фазы газораспределения можно непрерывно изменять в зависимости от необходимости.

i-VTEC впервые был представлен в Stream MPV, в котором i-VTEC применяется только на стороне впуска. Теоретически его можно применить как к впускному, так и к выпускному распредвалу, но Хонда показалась менее щедрой, чем Тойота — даже Integra Type R использует только i-VTEC на стороне впуска плюс обычный VTEC на стороне выпуска.

Преимущество	Непрерывный переменная фазировка кулачка улучшает передачу крутящего момента в широком диапазоне оборотов; Переменная подъемная сила и продолжительность улучшают мощность на высоких оборотах.
Недостаток	Более сложный и дорогой
Кто им пользуется?	Двигатель Honda 2.0 i-VTEC для Stream, Civic, Интегра и другие.

  Пример 4: Audi Valvelift

Система Audi Valvelift дебютировала в 2,8-литровом двигателе V6 с прямым впрыском и, как ожидается, будет расширена для использования во многих других представителях семейства 90-градусных двигателей V6/V8.Сама система Valvelift представляет собой VVT с переключением кулачков, но поскольку двигатели Audi V6/V8 уже оснащены VVT с фазированием кулачков, я классифицирую ее здесь как VVT комбинированного типа.

По сравнению с механизмом Honda или Toyota, механизм Audi кажется более простым и эффективным. Он обеспечивает переменный подъем без использования сложных промежуточных частей (например, запираемых коромысла с гидравлическим приводом), поэтому он экономит место и вес, снижает потери на трение и, теоретически, улучшает оборотистость. Как Audi может сделать это? ответ таков: в системе Valvelift части кулачка могут скользить в продольном направлении, чтобы сменить приводные кулачки.

Каждый впускной клапан может приводиться в действие быстрым кулачком (подъем 11 мм) или медленным кулачком (5,7 мм в одном впускном клапане и 2 мм в другом, чтобы создать завихрение в воздушном потоке для лучшего перемешивания топлива на низкой скорости). Два кулачка установлены на одном кулачковом элементе. Какой кулачок воздействует на роликовый толкатель, зависит от продольного положения кулачковой детали. Это контролируется парой металлических штифтов, встроенных в крышку кулачка. В распределительном валу накатана спиральная канавка. Когда один металлический штифт опущен, он входит в спиральную канавку на распределительном валу и толкает кулачковую деталь на 7 мм в продольном направлении.Подпружиненный фиксатор зафиксирует эксцентрик в новом положении. Таким образом, рабочие кулачки меняются от одного набора к другому набору.

Чтобы вернуться к другому кулачку, другой металлический штифт давит на обратную спиральную канавку и перемещает кулачок обратно в исходное положение. Кулачковая деталь снова блокируется подпружиненным фиксатором. Переход от одного набора кулачков к другому занимает один цикл сгорания или два оборота двигателя. Поскольку Audi перепрограммировала зажигание и электронный дроссель, чтобы сгладить переход между двумя наборами кулачков, его едва можно обнаружить.

Теоретически система Valvelift должна обеспечивать большую мощность, чем Toyota VVTL-i и Honda i-VTEC, но в 2,8-литровом V6 ее приоритет отдается экономии топлива. Посмотрим, воспользуется ли Audi своим преимуществом в своих двигателях в будущем.

Преимущество Плавная регулировка фаз газораспределения улучшает передачу крутящего момента в широком диапазоне оборотов; Переменная подъемная сила и продолжительность улучшают мощность на высоких оборотах.

Недостаток Более сложный и дорогой

Кто его использует? Ауди 2.8 и 3.2 V6, Volkswagen EA888 4-цилиндровый.

  Пример 5: Mercedes Camtronic

В 2012 году компания Mercedes представила собственную систему регулируемого подъема клапанов для нового четырехцилиндрового двигателя серии M270. Ее основная цель, получившая название Camtronic, — не повышение мощности, а снижение расхода топлива. При легкой или частичной нагрузке Camtronic переключается на кулачки с низким подъемом, чтобы ограничить количество всасываемого воздуха, поэтому дроссельная заслонка может оставаться широко открытой и снижать насосные потери. Этот принцип аналогичен системе BMW Valvetronic, но Camtronic представляет собой двухступенчатую систему, а не бесступенчатую.Mercedes утверждает, что она достигает 80 процентов преимуществ непрерывной системы при незначительной стоимости, поскольку в ней используется меньше деталей. Camtronic экономит 4 процента топлива в европейских испытаниях комбинированного цикла.

Механизм Camtronic довольно прост. Впускной распределительный вал обслуживается обычным приводом с регулируемой фазой газораспределения на конце, а также компонентами регулируемого подъема клапана Camtronic. Сам распределительный вал состоит из внутреннего несущего вала и 2 полых кулачков, каждая из которых обслуживает 2 соседних цилиндра.Каждый кулачок имеет 2 профиля (малый подъем и высокий подъем), какой из них задействован, зависит от продольного положения кулачков. Когда двигателю необходимо переключить профили кулачков, установленный в центре исполнительный механизм применяет стальные штифты к канавкам на кулачках, таким образом, вращение распределительного вала заставляет кулачки скользить в продольном направлении и зацеплять альтернативные профили кулачков за один оборот. .

Принцип Camtronic очень похож на подъем клапана Audi, но в нем используется меньше кулачковых элементов, а привод, таким образом, обходится дешевле.

Преимущество	Сократить расход топлива; Менее затратное строительство.
Недостаток	Не форсированный и не форсированный.
Кто им пользуется?	Мерседес М270 1.6 турбо (А и В-класс), М274 1.6 турбо (С-класс).

  Пример 6: GM iVLC

General Motors представила свою первую систему регулируемого подъема клапана на своем прямом впрыске 2.5-литровый четырехцилиндровый двигатель в конце 2012 года. Первыми его применениями стали Chevrolet Impala и Malibu. iVLC (управление подъемом впускного клапана) применяется к впускному распределительному валу и совместимо с переменной фазировкой кулачка. В нем используется специальный роликовый толкатель для реализации функции переменного подъема. Этот пальцевый толкатель состоит из 2 частей — внутреннего роликового толкателя, который воздействует непосредственно на впускной клапан, и внешнего роликового толкателя. Их можно разъединить или зафиксировать вместе с помощью регулятора зазора, который приводится в действие давлением масла и управляется электронным блоком управления.

Как и в большинстве других конструкций VVL, каждый из его впускных клапанов обслуживается 3 профилями кулачков, т. Е. 2 ​​идентичными «быстрыми кулачками» с высоким подъемом / длительным сроком службы, зажатыми между «медленным кулачком» с низким подъемом / коротким сроком действия. Они активируют впускной клапан через роликовый толкатель. Внешние быстродействующие кулачки давят на толкатель внешнего пальца. На низких оборотах зазор разблокирован, поэтому толкатель внешнего пальца свободно перемещается вверх и вниз, фактически не нажимая на клапан. Между тем, внутренний медленный кулачок воздействует на толкатель внутреннего роликового пальца и активирует клапан, поэтому двигатель работает с малым подъемом клапана.
На высоких оборотах, когда требуется больший поток воздуха, зазор блокирует внешний и внутренний толкатели вместе, поэтому быстрые кулачки могут активировать клапан через заблокированные толкатели.

Из-за 2-компонентных пальцевых толкателей я полагаю, что iVLC может привести к большим потерям на трение, чем большинство других систем VVL, особенно в режиме низкого подъема. Дополнительная подвижная масса также могла немного ограничить его оборотистость. Судя только по выходным данным, первый 2,5-литровый двигатель iVLC не имеет явных преимуществ перед старым мотором.

Преимущество	Повышенная мощность и крутящий момент на более широком группа.
Недостаток	Дополнительное трение и движущаяся масса могут ограничить производительность и эффективность.
Кто им пользуется?	GM 2,5-литровый 4-цилиндровый

Copyright© 1997-2011 Марк Ван @ AutoZine


____________________________________________________________________________________________

ВВОДНЫЕ СВЯЗИ

Система изменения фаз газораспределения (VVT), часть 2

____________________________________________________________________________________________

FUENTE:

http://www.