Фазы газораспределения двигателя автомобиля — что это такое и как они работают

В конструкцию четырехтактного двигателя, работающего по принципу выделения энергии во время сгорания смеси топлива и горючего, входит один важный механизм, без которого агрегат не сможет функционировать. Это ГРМ или газораспределительный механизм.

В большинстве стандартных моторах он устанавливается в головке блока цилиндров. Подробней об устройстве механизма рассказывается в отдельной статье. Сейчас сосредоточимся на том, что такое фаза газораспределения, а также как ее работа влияет на мощностные показатели мотора и его КПД.

Что такое фазы газораспределения двигателя

Коротко о самом механизме ГРМ. Коленчатый вал через ременный привод (во многих современных двс вместо прорезиненного ремня устанавливается цепь) соединен с распредвалом. Когда водитель запускает ДВС, стартер проворачивает маховик. Оба вала начинают синхронное вращение, но с разной скоростью (в основном за один оборот распределительного вала коленчатый совершает два оборота).

На распределительном валу имеются специальные кулачки, выполненные в форме капельки. Когда конструкция проворачивается, кулачок надавливает на подпружиненный шток клапана. Клапан открывается, позволяя топливно-воздушной смеси попасть в цилиндр или удалить выхлоп в выпускной коллектор.

Фазой газораспределения как раз и называется момент, когда клапан начинает открывать впускное/выпускное отверстие до того мгновения, когда происходит его полное закрытие. Каждый инженер, трудящийся над разработкой силового агрегата, рассчитывает, какой должна быть высота открытия клапана, а также на какое время он останется в открытом состоянии.

Влияние фаз газораспределения на работу двигателя

В зависимости от того, в каком режиме работает мотор, газораспределение должно начинаться либо раньше, либо позже. Это влияет на КПД агрегата, его экономичность и максимальный крутящий момент. Причина в том, что своевременное открытие/закрытие впускного и выпускного коллекторов имеет ключевое значение в максимально эффективном использовании энергии, высвобождающейся в процессе сгорания ВТС.

Если впускной клапан начинает открываться не в тот момент, когда поршень выполняет такт впуска, то будет происходить неравномерное наполнение полости цилиндра свежей порцией воздуха и горючее хуже смешается, что приведет к неполному сгоранию смеси.

Что касается выпускного клапана, то он тоже должен открываться не раньше, чем поршень займет нижнюю мертвую точку, но и не позже того, как он начнет свой ход вверх. В первом случае компрессия упадет, а вместе с ней мотор потеряет мощность. Во втором – продукты горения при закрытом клапане будут создавать сопротивление для поршня, начавшего свой подъем. Это дополнительная нагрузка на кривошипно-шатунный механизм, что может вывести из строя некоторые его детали.

Для адекватной работы силового агрегата требуются разные фазы газораспределения. Для одного режима нужно, чтобы клапана открывались раньше и закрывались позже, а для других – наоборот. Также имеет большое значение параметр перекрытия – будут ли одновременно открыты оба клапана.

Большинство стандартных моторов имеют неменяющееся газораспределение. Такой двигатель в зависимости от типа распредвала будет иметь максимальную эффективность либо в спортивном режиме, либо при размеренной езде на пониженных оборотах.

На сегодняшний день многие автомобили среднего и премиального сегмента оснащаются моторами, система газораспределения которых может менять некоторые параметры открытия клапанов, благодаря чему происходит качественное наполнение и вентиляция цилиндров при разных оборотах коленвала.

Вот как должно выполняться газораспределение на разных режимах двигателя:

1. Холостой ход требует так называемых узких фаз. Это означает, что клапана позже начинают открываться, а момент закрытия у них наоборот – ранний. Одновременного открытого состояния в таком режиме нет (оба клапана не будут одновременно открытыми). Когда вращение коленвала имеет небольшое значение, при перекрытии фаз выхлопные газы могут попадать во впускной коллектор, а некоторый объем ВТС – в выпускной.
2. Максимально мощный режим – для него нужны широкие фазы. Это такой режим, при котором из-за высоких оборотов клапаны имеют меньшую продолжительность открытого положения. Это приводит к тому, что при спортивной езде наполняемость и проветривание цилиндров выполняется некачественно. Чтобы исправить ситуацию, фазы газораспределения нужно изменять, то есть клапаны нужно раньше открыть, а их продолжительность в таком положении должно увеличиться.

Разрабатывая конструкции моторов с изменяемыми фазами газораспределения, инженеры учитывают зависимость момента открытия клапанов от оборотов коленвала. Эти сложные системы позволяют делать мотор максимально универсальным для разных стилей езды. Благодаря такой разработке агрегат показывает широкий спектр возможностей:

• На низких оборотах мотор должен быть тягучим;
• При повышении оборотов он не должен терять мощность;
• Независимо от того, в каком режиме работает ДВС, экономия топлива, а вместе с ней и экологичность транспорта, должна иметь максимально возможный уровень для конкретного агрегата.

Все эти параметры можно изменять за счет замены конструкции распределительных валов. Однако и в этом случае КПД мотора будет иметь свой предел только на одном режиме. Как насчет того, чтобы мотор мог менять профиль самостоятельно в зависимости от количества оборотов коленчатого вала?

Изменяемые фазы газораспределения

Сама по себе идея менять время открытия клапанов в процессе работы силового агрегата не нова. Эта мысль периодически появлялась в умах инженеров, которые занимались разработкой еще паровых двигателей.

Так, одна из подобных разработок называлась редуктором Стивенсона. Механизм изменял время поступления пара в рабочий цилиндр. Режим назывался «отсечение пара». Когда срабатывал механизм, напор перенаправлялся в зависимости от конструкции транспортного средства. По этой причине старинные паровозы помимо дыма выбрасывали еще и клубы пара, когда состав стоял на месте.

Работа с изменением фаз газораспределения также велась с авиационными агрегатами. Так, экспериментальная модель мотора V-8 от компании Clerget-Blin мощностью в 200 лошадиных сил могла менять этот параметр за счет того, что конструкция механизма включала скользящий распредвал.

А на моторе Lycoming XR-7755 устанавливались распределительные валы, в которых имелись два разных кулачка на каждый клапан. Устройство имело механический привод, и активировался самим пилотом. Он мог выбрать один из двух вариантов в зависимости от того, ему нужно поднять самолет в небо, уйти от погони или просто выполнить экономичный перелет.

Что касается автомобилестроения, то над применением данной идеи начали задумываться инженеры еще в 20-х годах прошлого столетия. Причиной стало появление высокооборотистых моторов, которые устанавливались на спорткары. Повышение мощности в таких агрегатах имело определенный предел, хотя агрегат можно было раскрутить и сильнее. Чтобы транспортное средство имело большую мощность, вначале только увеличивали объем двигателя.

Первым, кто внедрил изменяющиеся газораспределительные фазы, был Lawrence Pomeroy, который работал главным конструктором автокомпании Vauxhall. Он создал мотор, в котором в газораспределительном механизме устанавливался особенный распредвал. Ряд его кулачков имел несколько комплектов профилей.

4.4-литровый H-Type в зависимости от оборотов коленчатого вала и нагрузки, которую тот испытывал, мог перемещать распредвал по продольной оси. Благодаря этому менялось время и высота открытия клапанов. Так как эта деталь имела ограничения в перемещении, управление фазами также имело свой предел.

Осуществлением подобной идеи занималась также компания Porsche. В 1959-м году появился патент на «колеблющиеся кулачки» распределительного вала. Эта разработка должна была менять высоту подъема клапанов, а вместе с тем и время их открытия. Разработка так и осталась на стадии проекта.

Самым первым работоспособным механизмом управления фазами газораспределения была разработка компании Fiat. Изобретение разработал Giovanni Torazza в конце 60-х гг. В механизме использовались гидротолкатели, которые меняли точку опоры толкателя клапана. Устройство работало в зависимости от того, какими были обороты двигателя и давление во впускном коллекторе.

Однако первым серийным автомобилем с изменяемыми фазами ГР был от Alfa Romeo. Модель Spider 1980-го года выпуска получила электронный механизм, меняющий фазы в зависимости от режимов работы ДВС.

Способы изменить продолжительность и ширину фаз газораспределения

На сегодняшний день существует несколько типов механизмов, меняющих момент, время и высоту открытия клапанов:

1. В самом простом исполнении это особенная муфта, которая установлена на привод газораспределительного механизма (фазовращатель). Управление осуществляется благодаря гидравлическому воздействию на исполняющий механизм, а контроль выполняет электроника. Когда двигатель работает на холостых оборотах, распредвал находится в изначальном положении. Как только обороты повышаются, электроника реагирует на этот параметр, и активирует гидравлику, которая немного проворачивает распределительный вал относительно первоначального положения. Благодаря этому клапаны открываются немного раньше, что дает возможность быстрее наполнить цилиндры свежей порцией ВТС.
2. Изменение профиля кулачков. Это разработка, которой пользуются автомобилисты уже достаточно давно. Если установить распредвал с нестандартными кулачками, можно заставить агрегат работать с большей эффективностью на повышенных оборотах. Однако такую модернизацию должен выполнять разбирающийся механик, что приводит к большим растратам. В моторах с системой VVTL-i распредвалы имеют несколько комплектов кулачков с разными профилями. Когда ДВС работает на холостых оборотах, свою функцию выполняют стандартные элементы. Как только показатель оборотов коленвала перемещается за отметку в 6 тысяч, распределительный вал немного смещается, благодаря чему в работу вступают другой комплект кулачков. Похожий процесс происходит, когда двигатель раскручивается до 8.5 тысяч, и начинает работать третий комплект кулачков, которые делает фазы еще шире.
3. Изменение высоты открытия клапана. Эта разработка позволяет одновременно изменять режимы работы ГРМ, а также исключить дроссельную заслонку. В таких механизмах нажатие на педаль акселератора активирует механическое устройство, которое влияет на силу открытия впускных клапанов. Такая система обеспечивает сокращение расхода топлива приблизительно на 15 процентов, а также повышение мощности агрегата на столько же. В более современных моторах используется не механический, а электромагнитный аналог. Достоинство второго варианта в том, что электроника способна более эффективно и плавно изменять режимы открытия клапанов. Высота подъема может быть практически идеальной, а время открытия может иметь более широкие пределы по сравнению с предыдущими модификациями. Такая разработка ради экономии горючего может даже отключить некоторые цилиндры (не открывать некоторые клапаны). Такие моторы активируют систему, когда машина останавливается, но ДВС не нужно выключать (например, на светофоре) или когда водитель замедляет авто при помощи ДВС.

Зачем менять фазы газораспределения

Применение механизмов, изменяющих фазы газораспределения позволяют:

• Более эффективно использовать ресурс силового агрегата на разных режимах его работы;
• Увеличить мощность без необходимости в установки нестандартного распредвала;
• Сделать транспортное средство более экономичным;
• Обеспечить эффективное наполнение и вентиляцию цилиндров на высоких оборотах;
• За счет более эффективного сгорания воздушно-топливной смеси повысить экологичность транспорта.

Так как разные режимы работы ДВС требуют своих параметров фаз газораспределения, с использованием механизмов изменения ФГР машина может соответствовать идеальным параметрам мощности, крутящего момента, экологичности и экономичности. Единственная проблема, которую пока ни один производитель не может решить, это дороговизна устройства. По сравнению со стандартным мотором аналог, оснащенный подобным механизмом, будет стоить почти в два раза больше.

Некоторые автомобилисты используют системы изменения фаз газораспределительного механизма, чтобы повысить мощность авто. Однако с помощью модифицированного ГРМ максимум из агрегата невозможно выжать. О других возможностях читайте здесь.

В завершение предлагаем небольшое наглядное пособие о работе системы изменения фаз газораспределения:

4.7 / 5 ( 66 голосов )

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

Фазы газораспределения двигателя. Что это такое? | Авто Лайт

Работа двигателя зависит от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Объясним, что такое фазы газораспределения и их влияние на работу двигателя.

ЧТО ТАКОЕ ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ?

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

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

ВЛИЯНИЕ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НА РАБОТУ ДВИГАТЕЛЯ.

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

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

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

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

ИЗМЕНЯЕМЫЕ ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ.

Если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя?

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

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

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

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

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

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

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

Фазы газораспределения двигателя — что называется фазами газораспределения

Продолжительность открытия впускных и выпускных клапанов, выраженная в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек, называется фазами газораспределения.

Наивысшие мощностные показатели работы двигателя могут быть достигнуты при наилучшем наполнении цилиндров горючей смесью и наиболее полной их очистке от отработавших газов. Поэтому продолжительность фаз впуска и выпуска установлена больше 180° за счет того, что моменты открытия и закрытия клапанов не совпадают с положениями поршня в верхней и нижней мертвых точках. Так, впускной клапан открывается в конце такта выпуска до прихода поршня в ВМТ с опережением на 12° (рисунок 1, а) у двигателей заднеприводных автомобилей ВАЗ и 33° (рисунок 1, б) у двигателей переднеприводных автомобилей ВАЗ, а закрывается в начале такта сжатия после прихода поршня в НМТ с запаздыванием соответственно 40 и 79°.

Продолжительность впуска горючей смеси в цилиндры двигателей составляет соответственно 232 и 292°, что обеспечивает наилучшее их наполнение.

Рисунок 1 – Фазы газораспределения двигателей

Выпускной клапан открывается в конце такта рабочего хода до прихода поршня в НМТ с опережением на 42 и 47°, а закрывается в начале такта впуска после прихода поршня в ВМТ с запаздыванием соответственно на 10 и 17°. Продолжительность выпуска отработавших газов из цилиндров двигателей составляет соответственно 232 и 244°, что обеспечивает наиболее полную их очистку от газов.

В конце такта выпуска и в начале такта впуска происходит перекрытие клапанов, когда оба клапана (впускной и выпускной) открыты одновременно. Продолжительность перекрытия клапанов составляет для двигателей 22 и 50°. Перекрытие клапанов длится небольшой промежуток времени и не оказывает влияния на работу двигателя.

В процессе эксплуатации необходимо следить за правильной установкой фаз газораспределения.

Она обеспечивается совмещением специальных меток на шкивах распределительного и коленчатого валов и соответствующих меток на двигателе или совмещением меток на шестернях привода.

Постоянство фаз газораспределения сохраняется только при соблюдении регулируемых тепловых зазоров в газораспределительном механизме. При увеличении зазоров продолжительность открытия клапанов уменьшается, а при уменьшении – увеличивается.

Фазы газораспределения 4-тактного двигателя мотобуксировщика

Как правило, при рассмотрении рабочего цикла четырехтактного двигателя для простоты изложения делается следующее допущение: впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются при нахождении поршня в мертвых точках. В действительности же для лучшего заполнения цилиндра свежей рабочей смесью и для полной его очистки от отработавших газов, открытие и закрытие клапанов не совпадают с положениями поршней в верхней мертвой точке (ВМТ) и нижней мертвой точке (НМТ), а процессы всасывания и выхлопа – длительнее одноименных тактов.

Опережение открытия клапанов и запаздывание их закрытия, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала, носят название фаз газораспределения. В качестве примера рассмотрим фазы газораспределения карбюраторного четырехтактного бензинового двигателя внутреннего сгорания STEM Techno GX 390W, который устанавливается на мотобуксировщики СТЕМ Север.

Чаще всего в карбюраторном двигателе всасывающий клапан открывается с опережением, когда поршень еще не дошел до ВМТ, а колено вала соответственно — до вертикального положения, и рабочая смесь начинает заполнять цилиндр. Иногда момент открытия может совпадать с моментом нахождения поршня в ВМТ, что можно наблюдать в случае двигателя STEM Techno GX 390W. Момент открытия впускного клапана составляет 0° п.к.в. до/после ВМТ ±3° Опережение открытия всасывающего клапана обеспечивает его наибольший подъем к началу такта всасывания и некоторую продувку цилиндра рабочей смесью.

Закрытие всасывающего клапана происходит с некоторым запаздыванием, когда поршень после такта всасывания пройдет НМТ и станет подниматься, а колено вала отойдет от нижнего вертикального положения на 40°. Поступление рабочей смеси после прохождения поршнем НМТ продолжается за счет инерции смеси и небольшого разрежения в цилиндре.

Открытие выхлопного клапана происходит со значительным опережением, то есть, прежде чем кривошип вала во время рабочего хода дойдет до крайнего нижнего положения (ранее на 35°). Опережение открытия этого клапана позволяет продуктам сгорания выходить из цилиндра до того, как поршень начнет подниматься. Этим достигается не только хорошая очистка цилиндра, но и избегается противодавление на поршень.

Выхлопной клапан закрывается, когда поршень перейдет ВМТ, а колено вала отойдет от верхнего вертикального положения на 5°. В начале опускания поршня газы все же будут выходить из цилиндра за счет отсасывающего действия газов, двигающихся в выхлопном коллекторе.

В цилиндрах двигателя STEM Techno GX 390W в момент окончания выхлопа и начала всасывания открыты оба клапана — всасывающий и нагнетательный.

Диаграмма фаз газораспределения двигателя STEM Techno GX 390W

Фазы газораспределения

Категория:

   Автомобили и трактора

Публикация:

   Фазы газораспределения

Читать далее:

Фазы газораспределения

Для лучшего наполнения цилиндров двигателя горючей смесью или воздухом и более полной очистки их от отработавших газов открытие и закрытие клапанов производится не в тот момент, когда поршень находится в мертвых точках, а обычно с некоторым опережением при открытии и запаздыванием при закрытии.

Моменты открытия и закрытия клапанов или впускных, выпускных и продувочных окон, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек, называются фазами газораспределения.

Фазы газораспределения изображаются в виде круговой диаграммы, называемой диаграммой газораспределения.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Впускной клапан в большинстве случаев открывается с некоторым опережением (аф = 5° — 30°), т. е. до прихода поршня в ВМТ. Опережение открытия предусматривают для того, чтобы к началу такту впуска клапан был достаточно открыт, что улучшает наполнение цилиндра.

Закрытие впускного клапана производится с запаздыванием, т. е. после прохождения поршнем НМТ. При этом, несмотря на начавшееся движение поршня вверх, заполнение цилиндра горючей смесью или воздухом будет продолжаться вследствие все еще имеющегося в нем разряжения, а также вследствие инерции потока горючей смеси или воздуха, движущегося во впускном трубопроводе.

С повышением частоты вращения коленчатого вала двигателя понижается давление в цилиндре вследствие сопротивления впускного трубопровода и клапанов и увеличивается инерционный напор потока во впускном трубопроводе и цилиндре. Поэтому с возрастанием быстроходности двигателя обычно увеличивают запаздывание закрытия впускного клапана после НМТ.

Таким образом, время открытия впускного клапана, учитывая опережение открытия и запаздывания закрытия, значительно больше 180° поворота коленчатого вала, в течение которого происходит такт впуска. Этим и достигается улучшение заполнения цилиндров горючей смесью или воздухом.

Выпускной клапан открываемся с некоторым опережением (уф = 40°—80°), т. е. до прихода поршня в НМТ. Так как давление в цилиндре значи тельно превышает атмосферное, то основная масса отработавших газов под собственным давлением уходит из цилиндра до достижения поршнем НМТ. Затем поршень, пройдя НМТ и двигаясь к ВМТ, будет выталкивать оставшиеся в цилиндре отработавшие газы.

Рис. 1. Диаграммы фаз газораспределения: а — четырехтактного карбюраторного двигателя; б — двигателя ЗИЛ-130; в — двигателя СМД-14

Закрытие выпускного клапана производится с запаздыванием, т. е. когда поршень пройдет ВМТ. При этом очистка цилиндров улучшается, так как, несмотря на движение поршня к НМТ, продукты сгорания продолжают удаляться из цилиндра по инерции, а также вследствие отсасывающего воздействия потока газов, движущегося по выпускному трубопроводу.

Таким образом, для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов период открытия выпускного клапана значительно больше 180° поворота коленчатого вала, в течение которого происходит такт выпуска. Этим и достигается лучшая очистка цилиндра от отработавших газов.

Из диаграммы фаз газораспределения видно, что есть период, когда оба клапана открыты одновременно, — так называемое перекрытие клапанов. Величина угла перекрытия колеблется в пределах 16— 46°. При перекрытии клапанов утечки горючей смеси с отработавшими газами не происходит вследствие небольшого промежутка времени перекрытия и малых проходных сечений в этот период.

Перекрытие клапанов особенно благоприятно влияет на наполнение цилиндров при большой частоте вращения коленчатого вала. В момент, когда впускной клапан начинает открываться, давление в цилиндре остается выше атмосферного. Отработавшие газы с большой скоростью устремляются к незакрытому еще выпускному клапану и в силу своей инерции не пойдут в открывшуюся узкую щель впускного клапана. Когда же начнется такт впуска в цилиндре создастся нужное разрежение, выпускной клапан закроется, а впускной к этому времени будет уже настолько поднят, что проходное сечение для смеси станет значительным и наполнение цилиндра произойдет лучше.

Наивыгоднейшие фазы газораспределения для каждой модели двигателя устанавливают экспериментальным путем при доводке опытных образцов двигателей.

Под фазами газораспределения понимают моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала. Фазы газораспределения изображаются круговыми диаграммами, их подбирают экспериментальным путем в зависимости от частоты вращения коленчатого вала при максимальной мощности двигателя и конструкции его впускных и выпускных газопроводов.

При рассмотрении рабочих процессов двигателей в первом приближении было принято, что открытие и закрытие клапанов происходят в мертвых точках. Однако в действительности открытие и закрытие клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках. Это связано с тем, что время, приходящееся на такты впуска и выпуска, очень мало, и при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя оно составляет тысячные доли секунды. Поэтому если открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов будут происходить точно в мертвых точках, то наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов сгорания будут недостаточными. В связи с этим моменты открытия и закрытия клапанов в четырехтактных двигателях происходят с определенным опережением или запаздыванием относительно положения поршней в в. м. т. и н. м. т.

Из общей круговой диаграммы фаз газораспределения видно, что при такте впуска впускной клапан начинает открываться с опережением, т. е. до подхода поршня в в.м. т. Угол а опережения открытия впускного клапана для двигателей различных моделей находится в пределах 10—32°. Закрывается впускной клапан с запаздыванием после прохождения поршнем н.м.т. (во время такта сжатия). Угол запаздывания закрытия впускного клапана в зависимости от модели двигателя составляет 40—85°.

Выпускной клапан начинает открываться до подхода поршня к н.м.т. Угол опережения открытия выпускного клапана для различных двигателей колеблется в пределах 40—70°. Закрывается выпускной клапан после прохождения поршнем в.м.т. (во время такта впуска). Угол запаздывания закрытия выпускного клапана равен 10—50°.

Рис. 2. Диаграммы (а—в) фаз газораспределения двигателей и положения поршней (г), соответствующие фазам газораспределения а — общая четырехтактного; б — ЗИЛ-130; в — КамАЗ-740

Углы опережения и запаздывания, а следовательно, и время открытия клапанов делают тем больше, чем выше частота вращения коленчатого вала, при которой развивается максимальная мощность двигателя. Правильность установки газораспределения определяется точным зацеплением зубчатых колес по имеющимся на них меткам или расположением метки на ведущей звездочке (двигатели ВАЗ) против специального прилива на блоке цилиндров.

Общая круговая диаграмма показывает, что в определенный период времени одновременно открыты впускной и выпускной клапаны. Угловой интервал а+ 6 вращения коленчатого вала, при котором оба клапана открыты, называется перекрытием клапанов, которое необходимо для своевременной и качественной очистки цилиндров от продуктов сгорания.

Из диаграммы фаз газораспределения двигателя ЗИЛ-130 видно, что впускной клапан открывается за 31° до прихода поршня в в.м.т., а выпускной клапан закрывается при угле 47° поворота коленчатого вала после в.м.т., следовательно, угол перекрытия клапанов составляет 78°. Открытие выпускного клапана происходит с опережением на 67° до н.м.т., а закрытие впускного клапана — с запаздыванием на 83° после н.м.т. Таким образом, общая продолжительность открытия каждого клапана составляет 294° по углу поворота коленчатого вала двигателя.

Рассмотренные фазы газораспределения двигателя ЗИЛ-130 получены при зазоре в обоих клапанах 0,3 мм (между носком коромысла и торцом стержня клапана). При уменьшении зазора продолжительность открытия впускного и выпускного клапанов возрастает, а при увеличении зазора уменьшается.

—

Под фазами газораспределения понимают моменты начала открытия и конца закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек. Фазы подбирают опытным путем в зависимости от быстроходности двигателя и конструкции его впускной и выпускной систем. Для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов выпускной клапан начинает открываться до достижения поршнем н. м. т., а закрывается после в. м. т. С целью лучшего наполнения цилиндров впускной клапан начинает открываться до достижения поршнем в. м. т., а закрывается после прохождения н. м. т.

Рис. 3. Фазы газораспределения двигателей: а —ЗМЗ-24, 6 — 3M3-53, в— ЗИЛ-130, г —ЯМЗ-740

Правильность установки газораспределительного механизма определяется зацеплением распределительных шестерен в соответствии с имеющимися на них метками.

Постоянство фаз газораспределения сохраняется при соблюдении температурного зазора между стержнем клапана и носком коромысла. При увеличении зазора продолжительность открытия клапана уменьшается, а при уменьшении зазора — увеличивается.

При рассмотрении рабочих циклов двигателей условно было принято, что открытие и закрытие клапанов происходит в момент нахождения поршня соответственно в в: м. т. или в н. м. т. В действительности моменты открытия и закрытия клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках. Клапаны открываются и закрываются с некоторым, иногда очень значительным, опережением или запаздыванием, что необходимо для улучшения наполнения цилиндров чистым воздухом (дизели) или горючей смесью (карбюраторные двигатели) и лучшей очистки их от отработавших газов. Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах поворота коленчатого вала по отношению к соответствующим мертвым точкам, называют фазами газораспределения и изображают в виде круговых диаграмм.

Рис. 4. Диаграммы фаз газораспределения: а — общая диаграмма фаз четырехтактного двигателя; б — диаграмма фаз двигателя автомобиля ЗИЛ-130; в — диаграмма фаз дизеля автомобиля КамАЭ-5320; О — центр вращения вала

Рассмотрим общую диаграмму фаз газораспределения четырехтактного двигателя (рис. 4, а). Впускной клапан (точка 1) открывается с опережением (угол а), т. е. до прихода поршня в в. м. т. Вследствие этого в начале движения поршня вниз впускной клапан будет уже открыт на значительную величину, и наполнение цилиндра (благодаря разрежению) воздухом или горючей смесью улучшится. Впускной клапан (точка 2) закрывается с запаздыванием (угол б), т. е. поршень проходит н. м. т., поднимается вверх, совершая такт сжатия, а клапан в это время еще открыт, и горючая смесь или воздух по инерции заполняют цилиндр.

Выпускной клапан (точка 3) открывается до прихода поршня в н. м. т., т. е. с опережением (угол у). Поршень движется вниз, а отработавшие газы уже начинают выходить из цилиндра, так как давление в нем больше атмосферного. Поэтому при движении поршня вверх, во время такта выпуска, меньше затрачивается работы на удаление отработавших газов из цилиндра двигателя. Закрытие выпускного клапана (точка 4) происходит с запаздыванием (угол Р) — после перехода поршнем в. м. т. В этом случае используется инерция продуктов сгорания и отсасывающее действие потока газов в выпускном трубопроводе.

Таким образом, открытие выпускного клапана с опережением и закрытие его с запаздыванием улучшает очистку цилиндра от отработавших газов. Анализируя диаграмму, видим, что в течение некоторого периода времени, за который коленчатый вал повертывается на угол, равный сумме углов а + Р, открыты оба клапана (впускной и выпускной). Этот период называют перекрытием клапанов.

Для правильной установки фаз газораспределения распределительные шестерни двигателя необходимо точно соединить по меткам.

Диаграммы фаз газораспределения некоторых отечественных двигателей приведены в табл. 6. Указанные фазы газораспределения являются расчетными и действительны при соответствующих зазорах между стержнем клапана и концом коромысла или между стержнем клапана и регулировочным болтом толкателя. Для двигателя автомобиля ГАЗ-63А этот зазор равен 0,35 мм, а для автомобиля ЗИЛ-130 составляет 0,30 мм.

Фазы газораспределения

Чтобы получить от двигателя наибольшую мощность, необходимо обеспечить более полную очистку цилиндров от продуктов сгорания и лучшее наполнение их горючей смесью. Для этого клапаны открываются и закрываются с некоторым опережением или запаздыванием. Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек, называются фазами газораспределения.

Впускной клапан открывается с опережением в конце такта выпуска, когда поршень не доходит до ВМТ у разных двигателей в пределах 12—30°, а закрывается с запаздыванием в начале такта сжатия, когда поршень отойдет от НМТ на 40—70°. Раннее открытие и позднее закрытие впускного клапана обеспечивают лучшее наполнение цилиндров горючей смесью за счет инерционного напора горючей смеси в впускном трубопроводе. Выпускной клапан открывается с опережением в конце такта рабочего хода за 42— 70° до НМТ, что позволяет отработавшим газам начать выходить из цилиндра под собственным избыточным давлением. Закрытие выпускного клапана происходит через 10—30° после ВМТ в начале такта впуска, что обеспечивает лучшую очистку цилиндра, так как отработавшие газы в это время будут продолжать выходить из цилиндра по инерции. Угол поворота коленчатого вала, на протяжении которого оба клапана в цилиндре открыты, называется перекрытием клапанов величина перекрытия в разных двигателях колеблется от 22 до 60°.

—

При рассмотрении рабочих процессов двигателей условно принималось, что открытие и закрытие клапанов происходит в момент нахождения поршня в в. м. т. или н. м. т. В действительности моменты открытия и закрытия клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках. Клапаны открываются и закрываются с некоторым, иногда очень значительным, опережением или запаздыванием, что необходимо для улучшения наполнения цилиндров чистым воздухом (дизели) или горючей смесью (карбюраторные двигатели) и лучшей очистки их от отработавших газов.

Рис. 5. Диаграммы фаз газораспределения:
а — общая диаграмма четырехтактного двигателя; б — диаграмма двигателя ЗИЛ-130; о — диаграмма двухтактного дизеля ЯАЗ-М204; О — центр вращения коленчатого вала

Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах поворота коленчатого вала по отношению к соответствующим мертвым точкам, называются фазами газораспределения и изображаются в виде диаграмм.

Рассмотрим диаграммы газораспределения четырехтактного двигателя.

Впускной клапан (точка 1) открывается с опережением (угол а), т. е. до прихода поршня в в. м. т. Вследствие этого при начале движения поршня вниз впускной клапан будет уже открыт на значительную величину и наполнение цилиндра воздухом или горючей смесью улучшится.

Впускной клапан закрывается (точка 2) с запаздыванием (угол б), т. е. поршень проходит н. м. т., поднимается вверх, совершая такт сжатия, когда клапан еще открыт, и горючая смесь или воздух по инерции заполняют цилиндр.

Выпускной клапан (точка 3) открывается до прихода поршня вн. м. т., т. е. с опережением (угол у). Поршень движется вниз, а отработавшие газы уже начинают выходить из цилиндра, так как давление в нем намного больше атмосферного. Поэтому при движении поршня вверх во время такта выпуска меньше затрачивается работы на вытеснение отработавших газов из цилиндра двигателя.

Закрытие выпускного клапана (точка 4) происходит с запаздыванием (угол р) — после перехода поршнем в. м. т. В этом случае используется инерция продуктов сгорания и отсасывающее действие потока газов в выпускном трубопроводе. Таким образом, открытие выпускного клапана с опережением и закрытие его с запаздыванием улучшают очистку цилиндра от отработавших газов. Из диаграммы видно, что в течение некоторого времени, соответствующего сумме углов а + р, открыты оба клапана (впускной и выпускной). Этот период называется перекрытием клапанов.

На рис. 5, в приведена диаграмма фаз газораспределения двухтактного дизеля ЯАЗ-М204. Точка соответствует началу открытия опускающимся поршнем продувочных окон, а точка — закрытию этих окон поднимающимся поршнем. Таким образом, дуга 1—2 характеризует угол поворота коленчатого вала, соответствующий продувке цилиндров, т. е. фазу впуска. Точка соответствует моменту открытия выпускного клапана, а точка — моменту его закрытия, т. е. дуга 3—4 представляет собой фазу выпуска. Точками 5 я 6 обозначены начало и конец впрыска топлива.

Таблица 7
Фазы газораспределения некоторых автомобильных двигателей в градусах поворота коленчатого вала

Фазы газораспределения выбирают в зависимости от быстроходности двигателя.

Величина зазора между стержнем клапана и концом коромысла или между стержнем клапана и регулировочным болтом толкателя оказывает некоторое влияние на фазы газораспределения. Уменьшение указанных зазоров влечет за собой расширение фаз газораспределения, так как клапаны открываются раньше. Увеличение этих зазоров приводит к сужению фаз — клапаны открываются позже.

Для правильной установки фаз газораспределения распределительные шестерни двигателя нужно точно соединять по меткам.

—

В соответствии с рассмотренными выше теоретическими циклами двигателей внутреннего сгорания открытие и закрытие органов газораспределения (клапанов, окон) должно происходить, когда поршень находится в в. м. т. и н. м. т. В действительных же циклах впуск горючей смеси (воздуха) или выпуск отработавших газов происходит с некоторым опережением или запаздыванием по отношению к этим точкам. Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах поворота коленчатого вала относительно мертвых точек, называются фазами газораспределения. Графически фазы газораспределения можно представить в виде круговой диаграммы газораспределения. Как видно из диаграммы, открытие впускных клапанов автотракторных двигателей происходит за 10—20° до в. м. т., т. е. раньше, чем закроется отверстие выпускного клапана. Это необходимо для того, чтобы избежать излишнего разрежения в цилиндре и возрастания насосных потерь двигателя. Кроме того, опережение открытия впускного клапана при запаздывании закрытия выпускного клапана улучшает продувку камеры сгорания и очистку ее от остаточных газов с использованием инерционного напора горючей смеси, что особенно важно для быстроходных двигателей. Угол поворота коленчатого вала, при котором одновременно открыты впускной и выпускной клапаны, называется углом перекрытия клапанов. Обычно угол перекрытия равен 20—40°.

Запаздывание закрытия впускного клапана (на 50—70° после н.м.т.) позволяет улучшить наполнение цилиндра. Если оставить впускной клапан открытым после н.м.т., то в цилиндр будет продолжать поступать воздух (смесь) до тех пор, пока не будет использована полностью инерция потока воздуха (смеси), движущегося во впускном трубопроводе. Преждевременное открытие выпускного клапана (за 40—60° Закрытие поворота коленчатого вала до Впускного н.м.т.) позволяет выпускать от- ктпана работавшие газы под собственным давлением (0,35—0,4 МПа), что уменьшает сопротивление

движению поршня в период выпуска. Запаздывание закрытия выпускного клапана (10—20° поворота коленчатого вала после в.м.т.) обеспечивает достаточные проходные сечения для выпуска газов, а также улучшает очистку камеры сгорания от отработавших газов. Фазы газораспределения для каждого двигателя подбирают опытным путем. Величины опережения открытия и запаздывания закрытия клапанов у высокооборотных двигателей больше, чем у тихоходных.

Рекламные предложения:

Читать далее: Детали клапанного механизма газораспределения

Категория: — Автомобили и трактора

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Что такое фазы газораспределения и их влияние на работу двигателя.

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

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

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

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

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

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

Изменяемые фазы газораспределения.

Если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя?

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

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

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

А если попробовать изменять высоту подъёма? Такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. Экономия от применения системы бездроссельного управления составляет от 8% до 15%, прирост мощности в пределах 5—15 %. Несмотря на то, что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать выше — за счёт скорости открытия клапанов. Правда, механический привод заменяется электромагнитным.

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

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

Регулировка фаз газораспределения (N40 / N45)

Регулировка фаз газораспределения (N40 / N45)

Необходимые приспособления для настройки фаз ГРМ:

•  00 9 250
•  11 7 251
•  11 7 252
•  11 7 253
•  11 7 260
•  11 9 190
•  11 9 340

Необходимые подготовительные операции:

•  Проверить фазы газораспределения распредвалов.

Распредвал впускных клапанов:
Примечание:
Лыска для фиксирования распределительного вала на верхней стороне имеет закругление, а
на нижней стороне — прямая.
При положении поршня 1-го цилиндра в ВМТ конца такта сжатия лыска с закруглением
показывает вверх по направлению оси цилиндра.

Распредвал выпускных клапанов:
Примечание:
Лыска для фиксирования распределительного вала на верхней стороне имеет закругление, а
на нижней стороне — прямая.
При положении поршня 1-го цилиндра в ВМТ конца такта сжатия лыска с закруглением
показывает вверх по направлению оси цилиндра.
Дополнительное отличие:
При положении поршня 1-го цилиндра в ВМТ конца такта сжатия пазы (1) показывают в
сторону выпуска.

Примечание:
Отверстие для фиксирования в положении в ВМТ находится на стороне впуска ниже стартера.
Для облегчения доступа: Освободить провод в районе отверстия для фиксирования из
зажимов и оттянуть в сторону.
Зафиксировать двигатель с помощью приспособления 11 9 190 при положении
поршня 1-го цилиндра в ВМТ конца такта сжатия.

Только АКПП
На рисунке показано без АКПП.
Предупреждение!
У двигателей с АКПП рядом с отверстием (1) для фиксирования в положении в ВМТ имеется
большое отверстие (2), которое можно перепутать с отверстием для фиксирования.
Если маховик зафиксирован в правильном отверстии (1) с помощью приспособления
11 9 190, двигатель больше не проворачивается за центральный болт

Ослабить болты крепления исполнительных узлов выпуска и впуска и затем снова завернуть
до прилегания.

Установить приспособление 11 7 252 на распредвал впускных клапанов и выставить
распредвал впускных клапанов так, чтобы приспособление 11 7 252 без зазоров легло
на головку блока цилиндров.

Установить приспособление 11 7 251 на распредвал выпускных клапанов.
Вывернуть приспособление 11 7 253.
Удерживать распредвал впускных клапанов с помощью приспособления 11 7 251 так, чтобы
оно без зазоров легло на головку блока цилиндров.

Вставить болты крепления приспособления 11 7 251 и затянуть на головке блока
цилиндров.

Затянуть от руки приспособление 11 7 253 так, чтобы оно оперлось на приспособление
11 7 252.
Вставить болт крепления приспособления 11 7 252 и затянуть на головке блока
цилиндров.

Снять плунжер натяжителя цепи.

Вставить приспособление 11 9 340 в отверстие в головке блока цилиндров и от руки
ввернуть регулировочный болт до прилегания, не натягивая при этом приводную цепь.

Примечание:
Заменить болты крепления исполнительных узлов впуска и выпуска.
Вставить новые болты крепления исполнительных узлов впуска и выпуска и
завернуть до прилегания.

Установить приспособление 11 7 260, как показано на рисунке.
Выставить фиксирующие отверстия колес датчиков относительно центрирующих штифтов
на приспособлении 11 7 260.

Зафиксировать колеса датчиков с помощью приспособления 11 7 260.
Закрепить болтами приспособление 11 7 260 на головке блока цилиндров.

Ослабить болт (1) исполнительного узла выпуска на пол-оборота.
Ослабить болт (2) исполнительного узла впуска на пол-оборота.
Надеть торцевую головку на болты (1 и 2) и от руки завернуть их до прилегания.

Создать предварительный натяг планки натяжителя вращением регулировочного болта
с помощью приспособления 00 9 250 или обычным динамометрическим ключом с
моментом 0,6 Нм.

Затянуть болт (1) крепления исполнительного узла выпуска.
Момент затяжки 11 36 16AZ.

Затянуть болт (2) крепления исполнительного узла впуска.
Момент затяжки 11 36 16AZ.

Снять приспособление 11 7 260.

Ослабить и снять приспособление 11 9 340.

Примечание:
Для описанной далее проверки фаз газораспределения должен быть установлен
фирменный натяжитель цепи.
Установить плунжер натяжителя цепи.

Примечание:
Фазы газораспределения отрегулированы
правильно, если приспособление 11 7 252
прилегает к головке блока цилиндров без
зазоров, или приподнято относительно
стороны выпуска максимум на 0,5 мм.
Примечание:
Фазы газораспределения отрегулированы
правильно, если приспособление 11 7 251
прилегает к головке блока цилиндров без
зазоров, или приподнято относительно
стороны выпуска максимум на 1,0 мм.
Снять все приспособления.
Собрать двигатель.

 

Сроки и производительность клапана

Сроки и производительность клапана

Если вы любите гонки или автолюбитель, то вы, скорее всего, не боитесь менять кулачки в вашем двигателе. Тем не мение, Чтобы сделать вашу машину быстрее, нужно не просто заменить кулачок, а заменив его на «правый» распредвал. Это где твой понимание фаз газораспределения становится решающим при выборе правильного кулачка. К поможет вам лучше понять фазу газораспределения, эта страница расскажет о перекрытии продувки и эффект тарана.

ПРОДУВКА
На рабочем такте сгорание толкает поршень вниз в цилиндре. Во время этого хода необходимо открыть выпускной клапан перед поршнем. попадает в нижнюю часть цилиндра. Это позволит создать избыточное давление в цилиндр, чтобы «выпустить воздух» непосредственно перед тем, как поршень достигнет нижней части инсульт. Термин «продувка» используется для описания этого события.

Регулировка времени работы выпускного клапана таким образом гарантирует отсутствие давления остается в цилиндре, чтобы прижиматься к поршню на такте выпуска.В противном случае может возникнуть давление 20 фунтов на квадратный дюйм (или около того) на поршень, когда он запускает цилиндр. Это потребует некоторой мощности вашего двигателя только для того, чтобы вытолкнуть выхлоп из цилиндра!

Двигатели с высокими оборотами должны открывать выпускной клапан раньше так давление имеет больше шансов выйти из цилиндра. Однако на более низких оборотах слишком быстрое открытие выпускного клапана означает, что вы не в полной мере использовать мощность такта.

ПЕРЕКРЫТИЕ
Во время цикла двигателя бывает период, когда и впускной, и выпускной клапаны открыты одновременно.Эти фазы газораспределения известны как «перекрытие». Думайте об этом как о наложении друг на друга циклов выпуска и впуска.

Клапаны синхронизированы так, чтобы впускной клапан слегка приоткрывался до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ) на такте выпуска. Точно так же выпускной клапан закрывается сразу после того, как поршень начинает опускаться. на такте впуска.

Перекрытие предназначено для выхлопных газов, которые уже стекает по выхлопной трубе, чтобы создать эффект, подобный сифону и втягивать свежую смесь в камеру сгорания. В противном случае небольшое количество сгоревшие газы останутся в камере сгорания и разбавят поступающий смесь на такте впуска. Эти фазы газораспределения являются продуктом кулачка. спецификации продолжительности и разделения.

Наука, связанная с перекрытием, довольно сложна. Давление, длина рабочего колеса, температура и многие другие аспекты влияют на то, как хорошо работает эффект перекрытия.

RAM ЭФФЕКТ
Когда поршень достигает нижней части цилиндра на такте впуска, впускной клапан в этот момент не закрывается сразу.Впускной клапан остается открыт, даже если поршень запускает цилиндр на сжатие Инсульт. Выражение «эффект тарана» используется для описания этого события.

Установка впускного клапана таким образом позволяет количество свежей смеси, которое нужно забить в цилиндр. Эффект очень похоже на гидроудар в сантехнике. Что происходит, так это то, что во время приема ход свежая смесь достаточно быстро течет по впускному коллектору и в цилиндр, что он не может мгновенно остановиться, когда поршень останавливается в нижняя часть такта впуска. Как и в случае с эффектом гидроудара, входящий смесь забивается в цилиндр, даже если поршень запускается на такте сжатия.

В двигателях с высокими оборотами впускной клапан может оставаться открытым дольше, чтобы воспользоваться этим эффектом тарана. Однако на низких оборотах поршень недостаточно силен, и поршень начнет выталкивать свежую смесь из цилиндра. Из всех различные эффекты фаз газораспределения, это может иметь наибольшее влияние на ваш производительность двигателя.

Авторские права AutoWare 1998

О фазах газораспределения

О фазах газораспределения

О фазах газораспределения

Регулировка и / или проверка фаз газораспределения незаменимы в процессе производства двигателя.
На этот раз мы попытались кратко изложить основы фаз газораспределения.

Время клапана регулируется шкивом скользящего кулачка, оригинальным шкивом и т.д.Но что это значит на самом деле?

Шкив скользящего кулачка Марухи.
Обычно для регулировки фаз газораспределения используется такой скользящий шкив.

1. Открытие и закрытие клапана

Двигатели B6 и BP на Miata / MX-5 относятся к типу DOHC (двойной распредвал).
Коленчатый вал и распределительный вал (IN ・ EX) соединены ремнем газораспределительного механизма.
4-тактный двигатель повторяет впуск — сжатие — сгорание — выпуск. Это означает, что кривошип поворачивается 2 раза.Кулачок с 1 оборотом отвечает за впуск и выпуск.
Значит, коленчатый вал с двумя оборотами, а распредвал с одним оборотом дает передаточное число.

Мы рекомендуем замену ремня ГРМ после 100 000 км пробега. Причина в том, что ремень может оборваться, положение коленчатого и распределительного валов изменится, а двигатель остановится. В некоторых других случаях поршень может ударить по клапанам и вызвать серьезные повреждения.

2. Что такое фаза газораспределения?

Если мы хотим легко объяснить фазы газораспределения, мы можем сказать, что это время открытия и закрытия клапана.

Устанавливаем транспортир на кривошип и определяем положение поршня.

Если угол кулачка такой же, то даже если мы изменим фазу газораспределения, открытие клапана произойдет одновременно.
Используя скользящий шкив, мы можем отрегулировать это время.

Когда мы поворачиваем центральный диск вправо, мы говорим о «продвижении».
Значение фаз газораспределения на стороне IN становится меньше.
Значение фаз газораспределения на стороне EX увеличивается.

Когда мы поворачиваем центральный диск влево, мы говорим о «ретарде».
Значение фаз газораспределения на стороне IN становится больше.
Значение фаз газораспределения на стороне EX становится меньше.

В основе лежит положение поршня.
(например, кулачок 252 °)
Поршень начинает толкать кулачок из ВМТ (0 °), поршень запускает процесс впуска, и даже если он уже проходит через НМТ, клапан все еще открыт. Клапан закрывается при 72 ° после НМТ. За это время поршень поворачивается на угол поворота коленчатого вала 252 °.

С помощью шкива скользящего кулачка меняем кулачок.Предположим, он продвинулся на 10 °. На этот раз клапан начнет открываться при 10 ° до ВМТ. Клапан закрывается при 62 ° после НМТ.
Клапан начинает открываться в точке A — перед ВМТ поршня (угол поворота коленчатого вала 10 °).

В обоих случаях кулачок равен 252 °, поэтому продолжительность одинакова. Однако фазы газораспределения меняются.

Другими словами, мы определяем положение кулачка в соответствии с положением поршня. Для этого мы используем центральный угол.
Центральный угол и самый высокий угол подъема показывают, как распредвал устанавливается в двигателе.

3. Центральный угол и наибольший угол подъема

Оба они выражают числовым значением, как установлено положение кулачка, но оба немного отличаются.

Центральный угол:

Если взять за основу ВМТ выхлопа (0 °) на входной стороне, то будет показано, сколько градусов нужно, чтобы добраться до центра продолжительности кулачка.
Кулачок 252 °, который начинает открываться при 10 ° перед ВМТ, закрывается при 62 °. Половина 252 ° составляет 126 °. Однако если отсчитать 126-ю градус справа, получится 116 °.Другими словами, центральный угол в этом случае составляет 116 °.

Если мы используем кулачок 252 ° на стороне EX и настроим выпускной клапан на открытие при 62 ° НМТ во время падения сгорания, то он закроется при 10 ° ВМТ выпуска.
То же, что и в случае со стороны IN, если отсчитывать от 0 ° ВМТ (левый поворот), то получается центральный угол 116 °.

Перекрытие на этот раз составляет 10 ° + 10 ° = 20 °.
Перекрытие означает состояние, когда и впускной, и выпускной клапаны открыты.

Метод измерения:

Обычно мы используем метод подъема на 1 мм.
Вверху подъемника мы помещаем клемму индикатора с круговой шкалой, мы вращаем кривошип и используем время, когда он опускается на 1 мм, чтобы зарегистрировать начало и конец счета угла поворота кривошипа.
Этот 1 мм становится точкой измерения, поэтому угол поворота коленчатого вала меньше, чем продолжительность кулачка.

Самый высокий подъемник

Самый высокий подъем — это точка, когда распределительный вал максимально открывает (прижимает) клапан. Это положение выражается положением поршня (углом поворота коленчатого вала).
Если распределительный вал симметричен, то числовое значение такое же, как и в случае центрального угла, но, как ни странно, есть много случаев, когда это не так.
Причина этого заключается в том, что бывают случаи, когда профиль распределительного вала не симметричен, а выступ кулачка не острый, поэтому трудно достичь самого высокого положения подъема.

Если мы измерим открытие и закрытие при подъеме на 1 мм и установим середину как центральный угол, мы получим 116 °. В тех же условиях, если мы измерим его во время максимального подъема кулачка, мы получим 120 °.
Числовое значение сдвигается на 4 °, что может означать, что, например, с этим что-то связано с профилем кулачка.
Давайте посмотрим на график выше. В случае симметричного кулачка черная линия обозначает угол поворота кривошипа и соотношение подъема кулачка.
Если это асимметричный кулачок, то угол поворота коленчатого вала и соотношение подъема кулачка выражаются зеленой линией.

Мы помещаем клемму индикатора часового типа в верхнюю часть подъемника и измеряем точку, в которой выступ кулачка прижимает подъемник вниз сильнее всего.
Лепесток кулачка не острый, а угол поворота коленчатого вала наивысшего подъемника находится в диапазоне 6-8 градусов.
По этой причине обычно самый высокий подъем — 3/100 мм — устанавливается в качестве стандарта, и оттуда мы рассчитываем наивысшую точку подъема.

Даже если существует множество видов методов измерения, самое главное — продолжать работу тем же методом.
Многие двигатели профессионалы собирают своим методом и собирают данные по-своему.
Повторяя тот же метод, они сравнивают данные и переходят к следующему шагу.

Регулируемая синхронизация клапана

Как выставить распредвал?
Лучше всего увеличивать крутящий момент, обеспечивая холостой ход и получая максимальную мощность. Однако все это не так просто.
Метод Марухи — изменение фаз газораспределения.

Устанавливается шкив гидравлического кулачка (в случае Mazda он называется «исполнительным механизмом»), который регулирует давление масла электронным способом.
Мы строго разделяем холостой ход, низкие обороты, средние обороты, высокие обороты и т. Д. И, повторяя опережение и замедление фаз газораспределения, мы планируем наиболее подходящую настройку.

Пускатель в разобранном виде.

При наступлении

На внутреннюю камеру замедления привода влияет давление масла, и ротор, соединенный с кулачком, вращается в направлении движения вперед.

Задержка

Давление масла влияет на запаздывающую камеру внутри привода, и ротор, соединенный с кулачком, вращается в замедленном направлении.

Промежуточное обслуживание
Давление масла влияет как на камеру опережения, так и на камеру замедления, и положение ротора, соединенного с кулачком, сохраняется.

Эксплуатация в различных условиях движения

 Зона холостого хода и зона малой нагрузки
Уменьшение зоны перекрытия и уменьшение количества дымовых газов, попадающих на входную сторону.Благодаря этому мы можем стабилизировать обороты на холостом ходу и улучшить расход топлива. Кроме того, мы можем обеспечить стабильную работу двигателя в условиях малой нагрузки.

 Средняя зона загрузки
Увеличение перекрытия, снижение температуры сгорания, снижение NOX в выхлопных газах. Кроме того, мы позволяем еще не сгоревшим газам максимально сгореть и понижаем содержание углеводородов.

 Высокая нагрузка при средних оборотах.
Ускоряет закрытие впускного клапана, улучшая крутящий момент на средних оборотах.

 При низкой температуре
Установите минимальное перекрытие, чтобы не допустить попадания продуктов сгорания на сторону IN. Этим мы можем улучшить расход топлива и обеспечить высокие обороты холостого хода.

 Во время запуска или остановки двигателя.
Минимизация перекрытия, предотвращающая попадание газов сгорания во входную сторону. Этим мы можем улучшить запуск.

Регулировка фаз газораспределения имеет очень сложную функцию, и ее очень сложно настроить.Но мы надеемся, что благодаря этому короткому отчету вы получили более полное представление об этом.

Кулачок незаменим при настройке двигателя. Maruha заботится о качестве и старается предоставить все необходимые детали по разумной цене. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас есть какие-либо вопросы.

[дом]

Маруха Моторс Ко., Лтд.
Ушизума 2095-6, Аой-Вард
421-2106 г. Сидзуока, префектура Сидзуока
Япония
ТЕЛ: 0081-54-294-0076
ФАКС: 0081-54-294-1312
Эл. Почта: info @ maruhamotors.co.jp

Соленоид с регулируемым фазированием клапана (VVT)

Другие условия производителя для электромагнитного клапана VVT

Автопроизводители, использующие соленоид VVT

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

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

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

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

Общие симптомы неисправности соленоида VVT

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

Больше информации

Распространенные причины сбоев

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

.

Что такое переменная синхронизация клапана?

Сегодняшние автомобили обладают всевозможными техническими приспособлениями и волшебством, позволяющими максимально увеличить мощность и пробег. Одна из таких технических систем называется «регулируемые фазы газораспределения», в которой блок управления двигателем автомобиля или компьютер открывает клапаны двигателя в разное время и на разное время, чтобы получить максимальную мощность и эффективность.Давайте посмотрим, как это работает.

Основные компоненты

Для того, чтобы двигатель работал, ему нужны воздух, топливо и искра. Клапаны расположены в головке блока цилиндров, и они открываются и закрываются при каждом такте двигателя, позволяя воздуху и топливу входить или выходить из камеры сгорания, где поршни выполняют работу по сжатию воздушно-топливной смеси и перемещению ее из двигателя. Большинство двигателей работают с четырьмя тактами:

• Первый ход — такт впуска: Поршень движется вниз и втягивает воздух и топливо
• Второй ход — такт сжатия: поршень движется вверх и сжимает топливно-воздушную смесь
• Третий ход — это силовой сток: искра пробка воспламеняет топливно-воздушную смесь и толкает поршень вниз
• Четвертый ход — такт выпуска: поршень движется вверх и выталкивает отработанные газы в выхлоп

Распределительные валы, расположенные в верхней части головки блока цилиндров, являются что открывать и закрывать клапаны.Каждый распредвал имеет открывающийся лепесток. клапан. Изменяя, когда клапаны открываются и закрываются, воздушно-топливная смесь могут быть оптимизированы для достижения максимальной мощности и эффективности двигателя.

VTEC

Самый простой способ описать систему изменения фаз газораспределения — это объяснить неизменно популярную систему VTEC от Honda. VTEC — это аббревиатура от «Variable Valve Timing and Lift Electronic Control» в том смысле, что система изменяет фазу газораспределения и подъем, которые контролируются электроникой. Чем выше и дольше открывается клапан, тем больше воздуха поступает в камеру сгорания. Если в двигатель попадает больше воздуха, в двигатель может поступать больше топлива, что приравнивается к большей мощности.

Итак, где в игру вступает VTEC? Когда двигатель работает на более низких оборотах, тогда требуется меньше воздуха и топлива, а когда он работает при более высоких оборотах в камеру сгорания может подаваться больше воздуха и топлива.

В двигателе VTEC на распределительных валах есть три кулачка; два меньшего размера и один побольше.В более низком диапазоне оборотов два меньших лепестка открывают и закрывают клапаны и пропускают меньше воздуха, но с большей скоростью, что приводит к более эффективному сгоранию.

Когда вы нажимаете педаль акселератора сильнее и переходите к более высокому диапазону оборотов (обычно выше 5500 об / мин), больший лепесток вступает во владение и больше открывает клапаны, позволяя поступать большему количеству воздуха и увеличивая мощность. Таким образом, VTEC (или любая другая система изменения фаз газораспределения) объединяет два двигателя в одном: он более экономичен в более низком диапазоне оборотов и более мощный в более высоком диапазоне оборотов.

В других машинах тоже есть

Другие производители, такие как Ferrari, BMW, Toyota и Nissan, имеют свои собственные версии регулируемых фаз газораспределения, и все они спроектированы для работы в сочетании с двигателями разных размеров и конфигураций, которые они используют.

В настоящее время, благодаря широкому использованию турбонаддува, автопроизводители могут экспериментировать с регулируемыми фазами газораспределения и наполнять двигатель ровным воздухом, что делает его более мощным и эффективным.Что они придумают дальше? Нам просто нужно подождать и посмотреть.

Лаборатория автомобильной электроники Клемсона: электронное управление синхронизацией клапана

Электронное управление синхронизацией клапана Базовое описание Клапаны в двигателе внутреннего сгорания открываются и закрываются, чтобы позволить топливно-воздушной смеси войти в цилиндр до сгорания и позволить выхлопным газам выходить из цилиндра после сгорания.В большинстве двигателей клапаны открываются лепестками, соединенными с распределительным валом. Форма этих лепестков определяет подъем, время и продолжительность открытия каждого клапана. В двигателе с фиксированными фазами газораспределения синхронизация не является оптимальной для всех оборотов двигателя. Например, если распределительный вал предназначен для управления клапанами для оптимального выбора времени при низких оборотах, то при более высоких оборотах каждый цилиндр будет лишен достаточной топливно-воздушной смеси, что ограничит выходную мощность двигателя. И наоборот, если он оптимизирован для высоких оборотов, автомобиль будет испытывать резкую работу на холостом ходу на низких оборотах.Существует несколько методов изменения фаз газораспределения, таких как использование нескольких распределительных валов или полное исключение распределительного вала, изменение синхронизации впускного распределительного вала и управление фазами газораспределения с помощью электронных, гидравлических или пневматических приводов. Регулировка фаз газораспределения может значительно увеличить мощность и топливную эффективность двигателя внутреннего сгорания. Системы электронного управления клапанами (EVC) пытаются оптимизировать фазы газораспределения во всем диапазоне возможных скоростей двигателя.Большинство существующих систем манипулируют фазами газораспределения с помощью управляемого компьютером привода, прикрепленного к распределительному валу. Иногда используются два распределительных вала: один для управления впускными клапанами, а другой — для управления выпускными клапанами. Распределительный вал может иметь два набора кулачков, один из которых предназначен для низких, а другой — для высоких оборотов. При вращении распределительного вала кулачки толкают подпружиненные клапаны, которые затем закрываются силой пружин. Электронный блок управления (ЭБУ) выбирает, какой набор лепестков использовать в зависимости от частоты вращения двигателя.Другой подход к изменению фаз газораспределения использует механизм фазирования кулачка для контроля и регулировки вращения распределительного вала относительно вращения коленчатого вала. Существуют и другие механические / электрические методы, которые на один шаг ближе к полному устранению распредвала. Три из этих методов — это электропневматические клапаны (EPV), электрогидравлические клапаны (EHV) и электромагнитные клапаны (EMV). EPV и EHV используют электрические соленоиды для управления потоком сжатого воздуха или гидравлической жидкости к клапанам в нужное время.Существующие системы EPV и EHV обычно исключают пружинный механизм, но по-прежнему используют кулачок. Системы EPV обычно используются в двигателях Формулы-1, а системы сверхвысокого напряжения используются в двигателях автомобилей BMW. Электромагнитные клапаны управляют открытием клапана напрямую с помощью соленоида, исключая распредвалы и многие другие связанные компоненты, такие как подъемники и цепи привода ГРМ. Двигатели этой конструкции в настоящее время находятся в стадии разработки и еще не прошли стадию прототипа. Они еще не вышли на рынок из-за стоимости, а также мощности, необходимой для работы привода.Системы EMV допускают практически бесконечные комбинации продолжительности, подъема и фазы как впускных, так и выпускных клапанов. Это позволяет значительно улучшить контроль над рабочими характеристиками двигателя, способствуя снижению выбросов, увеличению крутящего момента на низких оборотах и ​​увеличению пиковой мощности. Датчики Датчик положения коленчатого вала, датчик положения дроссельной заслонки, датчик давления жидкости Приводы Гидравлический, пневматический или электромагнитный привод клапана, пьезоэлектрический привод клапана, привод штифта положения распределительного вала Передача данных Связь блока управления: Обычная шина сети управления (CAN) Производители BMW, BorgWarner, Chevrolet, Delphi, Denso, FEV, Hitachi, Honda, Jacobs Vehicle Systems, LaunchPoint Technologies, Mechadyne, Mitsubishi, Sturman Industries, Subaru Для получения дополнительной информации [1] Переменная синхронизация клапана, Википедия. [2] Как работают распределительные валы, регулировка фаз газораспределения, Карим Найс, Howstuffworks.com, 13 декабря 2000 г. [3] BorgWarner Morse TEC Cam Torque Actuated (CTA) Технология синхронизации фаз газораспределения, YouTube, 24 июля 2009 г. [4] Безрулевой двигатель Capstone Project WVU, YouTube, 4 мая 2010 г. [5] Система фазирования кулачков iVTEC VTC серии K — подробно, YouTube, 10 августа 2010 г. [6] Преимущества регулируемого газораспределения, CarsDirect, февраль.17, 2012. [7] Будущее двигателей внутреннего сгорания — / Inside Koenigsegg, YouTube, 19 февраля 2013 г. [8] Электромеханический привод клапана для регулирования фаз газораспределения, YouTube, 25 марта 2013 г. [9] Как работает система изменения фаз газораспределения, Дэвид Трейси, Ялопник, 3 июня 2013 г. [10] Двигатель без глушителя, Джон Коксон, High Power Media, 20 августа 2013 г. [11] Car Tech 101: объяснение изменения фаз газораспределения, YouTube, апр.28, 2014. [12] Бескулачковые двигатели, Душко Мацкоски, Autospeed.com, 7 октября 2014 г.

Разъяснение регулируемых фаз газораспределения: оценка скорости работы двигателей | Особенность

Из выпуска за август 2017 г.

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

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

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

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

N55 Регулировка фаз газораспределения

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

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

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

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Объяснение изменения фаз газораспределения

Выбор фаз газораспределения — важная часть процесса внутреннего сгорания, поскольку она регулирует поток топлива и воздуха в камеру сгорания и выхлоп из нее — это часть двигателя, в которой поршни сжимают топливо и воздух. для горения.

Традиционные двигатели имеют впускные и выпускные клапаны, которые управляются распределительным валом, чтобы открываться и закрываться синхронно с поршнями.Проблема заключается в том, что количество топлива и воздуха, поступающего в двигатель и выходящего из него, является постоянным для данной частоты вращения двигателя, что может ограничивать мощность, когда это необходимо, или потреблять слишком много топлива, когда это не так.

Таким образом, большинство современных двигателей по-разному открывают и закрывают клапаны, позволяя большему или меньшему количеству газов поступать и выходить для повышения производительности и экономии, а также для снижения выбросов в зависимости от условий движения.

Как показано на приведенном выше видео CNET, изменение фаз газораспределения и подъема может изменять момент, когда клапаны открываются и закрываются (время), как долго клапаны остаются открытыми (продолжительность) и насколько широко они открываются (поднимаются).

3

Управляется центральным электронным процессором, который постоянно меняет время для обеспечения наилучшей производительности и минимальных выбросов в зависимости от того, насколько сильно двигатель работает.

При низких оборотах двигателя клапаны открываются и закрываются в заданных точках для обеспечения плавного холостого хода и низкого уровня выбросов, однако на более высоких оборотах поток газов изменяется, и синхронизация может быть соответственно изменена.

Путем изменения точки, в которой клапаны открываются и закрываются, эффект потока воздуха в цилиндр и выхлопа, выходящего на высокой скорости, можно использовать для нагнетания большего количества воздуха и топлива аналогично турбонаддуву.

Это называется опережением клапана, запаздыванием и перекрытием, и в результате достигается большая мощность, когда двигатель работает на высоких оборотах, без ущерба для плавности и эффективности на низких оборотах.

Существует множество различных способов физического управления фазами газораспределения, включая несколько смещенных от центра выступов распределительного вала, распределительные валы, которые частично вращаются независимо от поршней, или шестерни на концах распределительных валов для опережения или замедления фаз газораспределения.

Система изменения фаз газораспределения сейчас очень распространена, отсюда и некоторые причудливые названия, данные двигателям, таким как Honda VTEC, Mazda S-VT, Fiat (и Jeep) MultiAir и Toyota VVT-I.