Механизм газораспределения осуществляет впуск в цилиндры свежих порций горючей смеси и выпуск из них продуктов сгорания, отработавших газов. Эти процессы происходят в соответствии с принятым для данного двигателя порядком работы цилиндров, то есть 1-3-4-2. С отсчетом от шкива распредвала.
К механизму газораспределения (ГРМ) относится ремень распределительного вала, сам распределительный вал, выпускные и впускные клапана, пружины клапанов, винты толкатели и коромысла. Кулачок распредвала действует на клапан через коромысло, как качели. Каждому из клапанов соответствует 1 индивидуальный кулачок. В системе VTEC на кулачки впускных клапанов дополненные еще одним кулачком с большей высотой клапана и большей длительностью открытия клапана.

Работа газораспределительного механизма

Характеристики кулачков

Кулачок имеет несколько характеристик это подъем, база, высота, профиль, длительность или продолжительность и крутизна.
База База это диаметр вала, размер при котором коромысло и клапана находится в 0 состояние, обычно является шириной кулачка (распредвала) X. Высота Высота это самый большой размер на кулачке, обычно меряется, Y. Подъем, вычтите из Базы Высоту (Y-X) И получите подъем кулачка. Размер на который предположительно будет подниматься клапан. Подъем можно увеличить двумя способами, либо уменьшением базы, либо заменой распредвала с высотой кулачка больше раннего. Пример, база распредвала 30мм, высота 40мм. 40-30 и клапан опустится (идеально) на 10 мм. Сточите базу на 4мм в диаметре (2мм по радиусу), и получите 38-26 уже 12 мм.

Высота, углы на кулачке распредвала

Пропускная способность и подъем

Во впускном канале ГБЦ имеется сечение S которое перекрывается клапаном S1. При закрытом клапане S1=1 то есть ничего не проходит, при начале движение клапана S1 начинает расти и в какой то момент, обычно полностью открытый клапан, S1=S. Это идеально событие которое необходимо для впуска и выпуска, далее клапан закрывается и S1 начинает уменьшаться до 0.
Как вы понимаете эта система похожа на водопровод, у вас есть входная труба и кран, напор увеличивается по мере открывания крана. В какой то момент выходящий напор сравнивается с поступающим, то есть фактически нет сопротивления потоку. Если у вас есть ход крана, то покрутив его вы можете не добиться ничего. Впускная труба имеет четко заданную пропускную способность. Поэтому опускать клапана в MAX не нужно и не имеет смысла.

• A — нормальный кулачок распредвала
• B — кулачок со сточеной кромкой подъема, меньше длительность
• C — кулачок распредвала в большим подъемом
• D — нормальный кулачок с той же высотой, но со шлифованной базой. Экстремальное опускние клапана
• E — широкий профиль кулачка, большая длительность

Анимация работы распредвала с разными кулачками, с одним клапаном

Количество зубов на ремне и шкиве

На большинстве Шкивов распредвала в двигателях D-Серии D15B-D14-D16 на шкиве 38 зубов, тоесть по 9.47 градусов на зуб, или 18.97 градусов на полный цикл работы двигателя. Длина ремня бывает 103, 104, 106 зубов. Причем на одном и том же блоке в зависимости от количества зубов, высоты блока и ГБЦ количества зубов меняется. Так для D14A4 38 на шкиве и 103 на ремне, а вот на D14A2 на ремне 106 зубов.

Распредвал проекта h5WK с разрезной шестерней

Опыт со шприцом

Для понимания наполнения смесью цилиндра можно использовать модель которая есть наверное у всех дома. RPM, Количество оборотов минуту. Чем выше обороты, тем выше скорость движения поршня по цилиндру и тем меньше времени на открытие клапанов. Возьмите шприц, я серьезно, найдите новый чистый шприц без иглы и опустите его в воду. В первом случае медленно потяните за поршень. Естественно вода заполнит почти весь объем. Вылейте воду. Теперь попробуйте сделать тоже самое только более резким движением… Сколько вы набрали? Только половину? Меньше? Тоже самое и в двигателе. Конечно, в двигателе поршень не останавливается на середине, объем остается прежним, а плотность уменьшается.
Мало воздуха, значит мало топлива. Значит, смеси получится мало. К примеру VTEC-E (с 12 клапанами до 2500 оборотов) мало того что на трассе потребляет 6 литров, так еще и со старта выигрывает у многих соперников, ввиду своей «тяговитости и задушености».

Газораспределительный механизм в цифрах

Я советую либо себе зарисовывать для понимания. 4х тактовый двигатель называется так, потому что полный цикл составляет 4 действия: Впуск, сжатие, воспламенение и выпуск. Коленвал совершает 1 оборот, тоесть 360 градусов. 180 градусов на опускание поршня, 180 градусов на поднятие поршня. Но так как тактов (действий) 4, а не 2 то коленвалу придется повторить цикл. Тоесть полный цикл работы двигателя в 4 такта составляет 2 оборота или 720 градусов.
Распредвал, который делает полный оборот (360) является «схемой» работы впускных и выпускных клапанов и задает очередность работы цилиндров. В нашем случае 1-3-4-2 со стороны шкива. Распредвал крутится в 2 раза медленнее нежели коленвал, 1 градус на распредвале это 2 градуса полного цикла коленвала. Кстати датчик тахометра располагающийся в распределители меряет именно оборот распредвала и путем механического «умножения» на два выводит обороты на консоль.

Примерные длительности фаз, что для чего

Mike Kojima, приводит пояснение длительностей фаз, которые обычно используется в построение двигателя, градусы приведены для коленвала.

• 240 градусов, с углом перекрытия 15 — обычное стоковое значение для работы в пределах 700-6500 оборотов, очень экономично.
• 265 гр, с перекрытием в 30 градусов, работает в диапазоне 4000-7500 оборотов, ХХ нужно поднять до 900RPM, подходит для начального тюнинга и уличных «покатушек».
• 280 гр, 4500-8000 оборотов, еще проходит экологичные нормы но ХХ уже на 950RPM подходит для гонок по кольцу к примеру.
• 290 гр, с поднятием около 11мм, обычно такие кулачки ставятся на VTEC. Работа идет на уже на высоких оборотах 5500-8500. ХХ уже 1200 оборотов, экологические нормы уже не проходит и конечно больше предназначены для гонок нежели другие предыдущие примеры.
• 305 гр, с высоким поднятием около 13мм, работает в диапазоне 7000-9500 оборотов, ХХ на этих кулачках около 1400 RPM. С таким распредвалом уже нужно перерабатывать и ГБЦ, и заменять впускной коллектор, можно работать с поршнями СЖ в 12:1. Имеются кстати варианты в 320 градусов фазы… Но это уже профессиональный спорт.

Лирика:Цель

Я всегда говорю, что вам нужно поставить для себя цель. Что вы хотите получить. От этого все и идет, понимаете что инженеры Honda пытались найти оптимальную работу для среднего пользователя и сделали за 10 лет 150 минимум комбинаций двигателей, с разными поршнями, системами ГРМ, и объемами от 1.2 до 1.7 литра. И не пришли к единому выбору.

Угол перекрытия

Я несколько раз в статье вставляю одну и туже картинку, вы должны видеть и понимать о чем я пишу. Угол перекрытия это время при котором оба клапана открыты, физически это угол между осями (центрами) кулачков. Чем меньше угол перекрытия тем лучше низкие обороты и момент. Чем больше угол перекрытия тем лучше верхние обороты и соответственно мощность. Конечно в SOHC системе нельзя настроить угол перекрытия, в отличие от DOHC (двувальной ) системе ГРМ, но есть возможность отрегулировать фазы.

Пример разрезной шестерни Golden Eagle и AEM

Разрезная шестерня [нужно проверить]

Самым дешевым тюнингом является разрезная шестерня. Нужна она для изменения фаз тактов впуска и выпуска. Раньше впуск, верхние обороты поднимутся и увеличится мощность, раньше выпуск и увеличится мощность и тяга на низах. Самое интересное в данной настройке, что в низах ваш мозг уже настроен. Ваш пик по мощности уже настроен для работы до 6600 оборотов, до этого предела двигатель настроен, спустите момент немного ниже и все, машина немного изменит характер.
Конечно если вы меняете сам распредвал, то придется все же настраивать смеси топливные карты.
Смотря на Шкив распредвала, вы увидите что он крутится против часовой стрелки, если относительно него распредвал повернуть по ходу движения то впускные клапана открываются и закрываются раньше что благоприятно сказывается на низах, если же вращать по часовой стрелки распредвал то вы уйдете в высокие обороты то есть в мощность.

DOHC или SOHC?

В SOHC кулачки выпускного и впускного клапанов находятся на одной оси (вале) и естественно неподвижны. Единственное что вы можете сделать это суммарно поменять фазы впуска и выпуска используя разрезную шестерню. Крутим в одну сторону уменьшаем впуск и увеличиваем выпуск, в другую на оборот. Если же вы берет двувальную систему, то у вас есть возможность регулировать фазы как для впуска так и для выпуска. Причем вы можете еще и поменять один из двух распредвалов не меняя настройки его пары. Именно поэтому DOHC в этом плане выигрывает у SOHC систем.

Дополнительные рисунки к сравнению кулачков

Как видите кулачки одинаковы по базе, различаются по высоте C и по базе D

Зато в начале работы видно что B проигрывает а E уже достиг своей максимальной точки

D возможно уже уперся в поршень, да и надежность такой тонкой базы вызывает сомнение. Кулачок C увеличил высоту, и конечно потока пройдет больше, но это полумера.

E продолжает держать максимальную планку почти до конца работы.

Случайная статья узнай что то новое

Данная статья актуальна для автомобилей Honda выпуска 1992-2000 годов, таких как Civic EJ9, Civic EK3, CIVIC EK2, CIVIC EK4 (частично). Информация будет актуальна для владельцев Honda Integra в кузовах DB6, DC1, с моторами ZC, D15B, D16A.

www.ej9.ru

Кулачки анфас и в профиль — журнал За рулем

КЛУБ

Автолюбителей

КУЛАЧКИ АНФАС И В ПРОФИЛЬ

Два года назад журнал рассказал о «резвом» распредвале для «москвичей» с уфимскими моторами (ЗР, 1995, № 4). Этот новый кулачковый вал заметно улучшает характеристики двигателя, в чем убедились многие читатели, ставшие клиентами фирмы-изготовителя «Мастер-Мотор». Вернуться к теме распредвалов побудили многочисленные письма автомобилистов, заинтересовавшихся новинкой. Наш корреспондент Антон ЧУЙКИН беседует с Анатолием РОЖКОВЫМ, разработчиком «резвых» валов и главным конструктором «Мастер-Мотора».

— Анатолий Павлович, какие цели вы преследуете, проектируя новый распредвал для старого (по конструкции) мотора?

— Задача — поднять кривую крутящего момента в области наиболее используемых рабочих режимов двигателя. Говоря проще, приблизить характеристики автомобиля к… троллейбусным. Это легкое троганье, уверенное движение при минимальных оборотах коленвала, хорошая приемистость и тяговитость.

— К слову, именно этим вы и соблазнили наших читателей. Автор одного письма — владелец «сорок первого» — отмечал, что с «резвым валом» его «Москвич» легче тянет груженый прицеп, по дороге на дачу переключать передачи можно значительно реже — машина уверенно берет подъемы на четвертой и даже пятой…

— Особенно внимательно мы относимся к «низам», то есть к частотам вращения коленвала от 1000 до 3500 об/мин, где и стремимся добиться наибольшего роста крутящего момента. В то же время стараемся не снизить мощность, хотя максимальное ее значение, как правило, представляет для обычного водителя только теоретический интерес — кто же ездит, держа стрелку тахометра за 5000 об/мин? А ведь максимальную мощность двигатель развивает, как правило, только в этом режиме. Впрочем, для спортсменов мы можем изготовить валы, прибавляющие именно мощность.

Чтобы получить желаемые результаты, мы выбираем оптимальные подъемы кулачков и их взаимное расположение на валу. Эта задача не слишком проста, достаточно упомянуть об ограничениях: кулачки и детали привода клапанов не должны испытывать контактные напряжения выше допустимых, рычаг (коромысло, толкатель) не должен отрываться от поверхности кулачка, клапанные пружины желательно не изменять, и т.д., и т.п.

Приведу интересный пример, иллюстрирующий разные подходы к проектированию распредвалов. Казалось бы, ясно, что впускные и выпускные клапаны должны работать по-разному — тем не менее на всех серийных двигателях ВАЗ и УЗАМ все кулачки на распределительном вале одинаковые (двигатели модернизированной «Нивы» VAZ 21213 и «Оки» не в счет — их валы проектировал ваш собеседник). На наших валах (и на некоторых «иномарочных») кулачки всегда разные.

— В чем же состоит ваш метод проектирования кулачков?

— В основе любой методики проектирования профиля (грубо говоря, формы кулачка) лежит своя теория расчета.

Раньше, когда под рукой не было точной вычислительной техники, способы расчета кулачка были, по сегодняшним меркам, простые. Широко использовали так называемый кулачок Курца — его профиль можно было рассчитать вручную. Естественно, он был далек от идеа

www.zr.ru

Распределительный вал с измененным профилем кулачков ВАЗ 2110, 11, 12 (Тюнинг ВАЗ 2110)

vaz-rukovodstvo.ru

На что влияет профиль кулачка распредвала?

О распредвалах сказано и написано немало, но актуальности этот вопрос не теряет. Если же говорить о деталях этого узла, то на ум сразу приходят кулачки.  Именно их характеристики и сказываются на работе двигателя.

Опытные водители знают, что важна не только мощность мотора, но и его тяговые возможности (то есть, величина крутящего момента). На пик мощности автомобиля можно выйти, только «раскрутив» движок до определенного количества оборотов. По этой же причине многие сталкиваются с ситуацией, когда машина вяло разгоняется на низких оборотах.

Причина – в конструкции распредвала, и форма кулачка играет здесь важную роль. Но для начала – немного теории. На кривую крутящего момента влияют как сами фазы газораспределения, так и величина подъема либо угла открытия клапана. Эти параметры определяются как раз профилем кулачков.

Сейчас популярными стали так называемые спортивные распредвалы. Для них характерны широкие клапанные фазы, соответственно и кулачок сделан более высоким и широким. За счет этого в цилиндр поступает большая «порция» смеси, чем в случае со стандартным мотором.

Подбор такого вала требует от водителя понимания того, что конкретно он хочет изменить в «повадках» двигателя. Если нужно увеличить тягу при низких оборотах – профиль должен быть плавным и широким. Узкие кулачки с заостренным профилем, наоборот, помогают выдать дополнительную мощность на «верху».

К подобным экспериментам стали прибегать и обычные автолюбители, и здесь опыт гонщиков оказывается очень кстати. Оговоримся сразу – настоящий спортивный распредвал «чистокровного» гоночного авто рассчитан на предельные режимы работы. Это требует доработки ГБЦ, к тому же базовые механизмы вроде толкателей и пружин здесь «не прокатят».

chinisam.ru

Износ кулачков рабочей части распределительного вала. — Мегаобучалка

Имеет все те же причины, но может быть вызван, также и при неправильном зазоре клапанов, различных дефектах толкателей и не корректной установкой фаз газораспределения.

В обязательном порядке происходит шлифовка и подгонка всех изношенных частей, их регулировка и проверка систем охлаждения и смазки.

3. Прогиб и прочие изменения формы.

Причины прогиба, чаще всего, заключаются в естественном износе распределительного вала и игнорировании любых неисправностей всего механизма. Диагностика выполняется при помощи специального теста и в случае отклонения, составляющего более 0,05 миллиметров, распредвал подлежит только замене. Замене распредвал может подлежать и в случае появлении трещин.

Как видно, все причины, по которым распределительный вал приходит в негодность, зависят от водителя. Масло, охлаждающую жидкость, прокладки и уплотнители, а также все системы работоспособности двигателя.

Износы рабочих поверхностей распределительного вала довольно часто встречаются в эксплуатации и связаны, в основном, с недостаточной смазкой и несвоевременным техническим обслуживанием (большие зазоры в приводе клапанов). Поэтому при ремонте распределительного вала всегда следует выявить и устранить причину ускоренного износа — например, это может быть не только недостаточное давление масла вследствие негерметичности редукционного клапана или износа деталей маслонасоса, но и просто масло низкого качества. У распределительных валов подвержены износу кулачки и опорные шейки. В эксплуатации встречаются валы с износом только шеек, только кулачков, а также и шеек и кулачков одновременно. Наиболее просто ремонтируется вал, у которого изношены только опорные шейки. Ремонт распределительных валов имеет определенные особенности, обусловленные механизмом привода клапанов. Перед началом ремонта следует определить состояние постелей распределительного вала — измерить их износ, овальность, а также решить, требуется пи их ремонт, либо они могут быть оставлены без дополнительной обработки. Это необходимо для определения ремонтного размера опорных шеек вала. Конструкция подавляющего большинства современных автомобильных двигателей не предусматривает каких-либо способов ремонтного уменьшения диаметра подшипников распределительного вала (в отличие, например, от коленчатого вала). Поэтому ремонт опорных шеек часто связан с увеличением их диаметра с помощью наварки (наплавки) металла на шейки.
Перед ремонтом, необходимо проверить биение в центрах или на призмах. Проверку следует выполнять в трех плоскостях — по краям вала и в середине. Если с переднего края это сделать нетрудно, т.к. здесь располагается посадочный пояс шкива (звездочки) и, возможно, поверхность, по которой работает сальник, то проверка в других плоскостях может вызвать затруднения из-за большого и неравномерного износа опорных шеек. В таких случаях проверку следует проводить по тыльным сторонам расположенных рядом кулачков. Биения на краях вала устраняются притиркой соответствующих центровых фасок. Оставшееся после этого биение в середине вала требует его правки. Следует отметить существенную разницу в допустимых биениях валов с механической (ручной) регулировкой зазоров в приводе клапанов и с автоматической (гидротолкатепями или гидрокомпенсаторами зазоров). При механической регулировке зазора допустимым биением тыльной стороны кулачка относительно оси вращения вала (опорных шеек) может быть принята величина 25+30% от величины номинального зазора в механизме привода.
При среднем зазоре порядка 0,20+0,25 мм это биение может без каких-либо отрицательных последствий достигать 0,05+0,08 мм. Это значит, что зазор при вращении вала непостоянен, но его изменение не будет выходить за пределы регулирования (обычно точность ручной регулировки зазоров составляет 0,05+0,10 мм). Следовательно, у валов, работающих с механизмами ручной регулировки зазоров, требования к биению тыльных сторон кулачков относительно оси вращения достаточно «мягкие», и не составляет большого труда выдержать их при ремонте. Исключения здесь составляют валы, у которых имеются шестерни привода дополнительных агрегатов. Тогда для работоспособности шестерен допустимое максимальное биение в шейке ближайшей к шестерне должно быть уменьшено по крайней мере вдвое, т.е. до 0,03+0,04 мм. Совершенно другая картина имеет место у валов с гидротолкатепями. Практика показывает, что при биении тыльной стороны кулачка свыше 0,015+0,020 мм клапан нередко перестает работать нормально. Гидротолкатель автоматически «находит» на тыльной стороне кулачка точку с минимальным радиусом, в которой клапан закрыт. Во всех остальных точках, имеющих радиус больше на величину биения, гидротолкатель может испытывать усилие со стороны кулачка.
При этом обратный клапан гидротолкателя запирается, после чего механизм привода приоткрывает клапан в камере сгорания на величину биения тыльной стороны кулачка. В результате этого те цилиндры, где кулачки распределительного вала имеют биения, не работают на холостом ходу, т.е. при малом давлении и расходе воздуха, когда относительная доля утечек газа через приоткрытый клапан велика. Интересно отметить, что данная неисправность хорошо диагностируется измерением давления в цилиндрах компрессометром в двух положениях дроссельной заслонки — в полностью открытом и закрытом. В первом случае максимальное давление в цилиндре с «зависающим» клапаном обычно мало отличается от остальных (всего на 0,10+0,25 МПа), в то время как во втором случае оно может быть снижено более чем в 2+3 раза. Близкая картина может наблюдаться при большом зазоре в опорных подшипниках распределительного вала (более 0,12+0,15 мм). За счёт этого возможны колебания распределительного вала в подшипниках, вызывающие дополнительное отклонение (биение) тыльной стороны кулачка.
В результате двигатель может работать неустойчиво на холостом ходу и низких частотах вращения. Исходя из этого, ремонт вала, работающего с гидротолкатепями, представляет собой более трудную задачу. Если притиркой центровых фасок и правкой не удается добиться биения тыльной стороны кулачков менее 0,01 мм, то в дальнейшем это потребует шлифования тех кулачков, биение которых превышает этот уровень. Когда ремонтный размер шеек определен и вал подготовлен к ремонту, опорные шейки навариваются. Если применяется роликовая наварка ленты, то после нее распределительный вал не получает каких-либо деформаций. Кроме того, данный способ наварки не требует занижения — предварительной шлифовки шеек, даже в том случае, если окончательный размер шеек не увеличивается (например, если шейки имеют много мелких круговых рисок).
Если после наварки вал оказался деформированным, и биение тыльных сторон кулачков стало больше допустимого, его необходимо править. При отсутствии правки такой вал потребует после шлифования опорных шеек дополнительно шлифования тех кулачков, биение тыльной стороны которых превышает допустимое. После наварки шеек не деформируются распределительные валы, у которых диаметр шеек существенно больше диаметра «стержня» вала, т.е. когда шейки соизмеримы с размером кулачка. Валы с шейками малого диаметра могут после наварки ленты получить дополнительное биение в несколько сотых долей миллиметра. Кроме того, при ремонте распределительных валов этого типа после задиров и перегрева опорных шеек следует иметь в виду, что существует опасность их поломки в дальнейшей эксплуатации. Деформированный при наварке опорных шеек вал необходимо термообработать (состарить) независимо от того, правился он или нет. Так же, как и коленчатые, распределительные валы могут деформироваться со временем при нормальной температуре или достаточно быстро при рабочей. Термообработка (старение) проводится при температуре 180+200°С в течение четырех часов, причем распределительный вал желательно подвешивать вертикально. Наилучшие результаты дает старение, если оно выполняется после предварительного шлифования опорных шеек с припуском порядка 0,08+0,10 мм на окончательное шлифование. Это связано с тем, что значительная часть дефектного поверхностного слоя, вызывающего реформацию, снимается шлифованием.
Если старение проводить сразу после наварки, не исключено, что через несколько дней после шлифования у опорных шеек появится биение в несколько сотых долей миллиметра. В практике ремонта известны случаи, когда из-за ослабления или недостаточной затяжки звездочки (шкива, шестерни) привода распределительного вала разбивается посадочная поверхность на валу. Технология ремонта таких повреждений включает наварку и шлифовку и практически не отличается от технологии ремонта посадочных поверхностей коленчатого вала. Особую сложность представляет ремонт распределительного вала с наплавкой (наваркой) кулачков. Независимо от количества наплавляемых кулачков и способа наплавки вал в той или иной степени деформируется. Поэтому основная задача ремонта таких валов — обеспечить после ремонта минимально допустимые биения как опорных шеек, так и тыльных поверхностей всех кулачков. Эта задача нередко настолько сложна по трудоемкости, особенно для валов, работающих с гидротолкатепями, что если есть возможность замены вала на новый, то это лучше сделать безо всякого сомнения. Таким образом, восстановление распределительных валов с наплавкой кулачков рекомендуется только для случаев, когда найти новый вал не представляется возможным. Практика показывает, что при наплавке нескольких кулачков редко удается поправить вал так, чтобы взаимные биения опорных шеек и тыльных поверхностей всех кулачков остались меньше максимально допустимых. Поэтому скорее всего потребуется, с одной стороны, шлифование даже тех кулачков, которые не наплавлялись, а с другой — восстановление опорных шеек в прежний размер, но при отсутствии взаимного биения, т.е. с помощью их наварки и шлифовки. Аналогичная общая схема ремонта может быть применена, если после восстановления кулачков и/или шеек вал не правится или если одновременно с кулачками требуют восстановления опорные шейки. Наплавка кулачков вала выполняется на практике различными способами, наилучшими из которых являются те, которые не вызывают сильного разогрева вала. Среди этих способов следует отметить такие, где вал частично погружен в охлаждающую жидкость (обычно это вода). При этом изношенная вершина кулачка может быть наплавлена стеллитовой или высокоуглеродистой стальной проволокой с помощью аргонно-дуговой сварки. Находят также применение специальные легированные стали (например, 30Х5В2Г2СМ). Быстрое охлаждение вала после сварки вызывает закалку наплавленного стального слоя до твердости HRC3 > 55.

2. Функциональные элементы автоматики, общая характеристика.

megaobuchalka.ru

Изменение высоты кулачка распределительного вала

Изменение высоты подъема клапана может осуществляться изменением высоты кулачка распределительного вала, воздействующего через коромысло на клапан. Такое решение под названием «VTEC-System» применяется фирмой «Хонда». Аббревиатура VTEC полностью расшифровывается следующим образом – Variable Valve Timing and Lift Electronic Control. В переводе на русский язык – это электронная система управления временем открытия и высотой подъема клапанов. Принципиальная схема этой системы для двигателя с четырьмя клапанами на каждый цилиндр и двумя распределительными валами показана на рисунке:

Рис. Изменение высоты подъема клапана при разной высоте кулачка распределительного вала автомобилей Хонда:
а – положение кулачков распределительного вала при малой частоте вращения коленчатого вала; б – положение кулачков распределительного вала при большой частоте вращения коленчатого вала; 1 – запирающий плунжер в свободном состоянии; 2 – канал подачи масла; 3 – профиль кулачков для низкой частоты вращения коленчатого вала; 4 – основные коромысла; 5 – подача масла; 6 – профиль кулачков для высокой частоты вращения коленчатого вала; 7 – дополнительное коромысло; 8 – запирающий плунжер в рабочем состоянии; 9 – пружинное устройство для подпирания дополнительного коромысла

Переключающий механизм установлен на оси коромысел. Эта система позволяет изменять ход клапана в зависимости от частоты вращения коленчатого вала (высокая или низкая), а также выключать цилиндры из работы.

Распределительный вал, кроме двух кулачков небольшой высоты 3, имеет посреди них кулачок большой высоты 6 для привода клапанов каждого цилиндра с увеличенным ходом и продолжительностью открытия. Кулачок большой высоты воздействует на дополнительное коромысло 7, которое подпирается специальным пружинным устройством 9. Внутри оси распределительного вала имеется канал 2 подачи масла к запирающему плунжеру, состоящему из двух частей. Подача масла к деталям системы осуществляется по каналу, выполненному внутри распределительного вала. Для создания необходимого давления предусмотрен дополнительный масляный насос, запитывающийся от основной масляной магистрали. Запирающий плунжер состоит из двух поршней, которые могут передвигаться под давлением масла и соединять дополнительное коромысло 7 с основными коромыслами 4. При этом кулачок 6, имеющий большую высоту, чем кулачки 3, воздействуя на дополнительное коромысло 7, соединенное с основными коромыслами 4, открывая клапана на большую величину и увеличивая продолжительность подачи топливовоздушной смеси. При прекращении подачи масла запирающий плунжер под воздействием пружины возвращается в исходное состояние, и дополнительное коромысло отсоединяется от основных.

Переключение на разные частоты вращения коленчатого вала происходит по сигналу блока управления в зависимости от разряжения во впускном трубопроводе, нагрузки, скорости движения автомобиля и температуры двигателя.

Появившись в 1990 году, система VTEC дважды модернизировалась, и в настоящее время имеется ее третья серия, отличительная особенность которой в том, что оптимальное время и величина открытия впускных клапанов подбирается электроникой для трех режимов работы двигателя: на низкой, средней и высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя.

В зоне низкой частоты вращения коленчатого вала система VTEC обеспечивает экономичный режим работы двигателя на обедненной топливно-воздушной смеси. На средней частоте вращения коленчатого вала величина открытия клапанов изменяется так, чтобы получить максимальный крутящий момент. При высокой частоте вращения коленчатого вала клапана открываются на максимальную величину для получения максимальной мощности. В настоящее время система VTEC может регулировать высоту подъема не только впускных, но и выпускных клапанов.

Подобная система применяется и для автомобилей Тойота.

Рис. Изменение высоты подъема клапана автомобилей Тойота: 1 – запирающий плунжер; 2 – цилиндрический толкатель; 3 – скользящий толкатель; 4 – ролик

В этой системе запирающий плунжер 1 может приподнимать цилиндрический толкатель 2, на который в свою очередь опирается скользящий толкатель 3. При низких частотах вращения коленчатого вала, когда клапан должен быть открыт на небольшую высоту, кулачки распределительного вала воздействуют на ролик 4, связанный осью с коромыслом. При этом ход клапана небольшой. При увеличении частоты вращения коленчатого вала по сигналу блока управления масло подается к запирающему плунжеру. Плунжер, передвигаясь, заходит в паз цилиндрического толкателя и жестко связывает скользящий толкатель с коромыслом. Учитывая, что кулачок распределительного вала раньше начинает набегать на скользящий контакт, ход клапана увеличивается. При прекращении подачи масла к запирающему плунжеру, происходит рассоединение скользящего контакта и плунжера, и скользящий контакт работает вхолостую.

Применение этой системы, в отличие от предыдущей, позволяет использовать стандартный распределительный вал с кулачками, одинаковыми по высоте.

Фирма Порше в 2000 году впервые внедрила для своих двигателей с турбонаддувом чашечный толкатель и изменяемой высотой подъема клапана.

Рис. Изменение высоты подъема клапанного механизма с чашечными толкателями автомобилей Порше:
1 – запирающий плунжер; 2 – внешний чашечный толкатель; 3 – внутренний чашечный толкатель; 4 – подшипник для фиксации толкателя от проворачивания; 5 – гидрокомпенсатор

Чашечный толкатель состоит из двух частей – внутреннего 3 и внешнего толкателя 2. На внутренний толкатель воздействует маленький кулачок распределительного вала, обеспечивающий ход клапана 3 мм. На внешний толкатель воздействуют два больших кулачка распределительного вала, обеспечивающих ход клапана 10 мм. Внутренний толкатель работает в том случае, когда запирающий плунжер 1 не соединяет оба толкателя. Если по сигналу блока управления масло подается к запирающему плунжеру, оба толкателя соединяются в одно целое и в этом случае начинает работать внешний толкатель, обеспечивая больший ход клапана на соответствующем режиме.

Система с запирающим плунжером, состоящим из двух частей применяется фирмой Даймлер-Крайслер для отключения цилиндров серийных 8-ми и 12-ти цилиндровых двигателей. Элемент этой системы без распределительного вала представлен на рисунке:

Рис. Устройство выключения цилиндров:
1 – гидротолкатель; 2 – запирающий плунжер; 3 – основное коромысло; 4 – ролик; 5 – дополнительное коромысло; 6 – пружинный элемент

По сигналу электронного блока управления запирающий плунжер 2, может соединять или разъединять дополнительное коромысло 5 с основным 3. Если дополнительное коромысло будет соединено с основным, тогда распределительный вал, набегая на ролик 4, воздействует через запирающий плунжер на основное коромысло, и клапан будет открываться. В случае рассоединения запирающим плунжером обоих коромысел распределительный вал не может воздействовать на основное коромысло, и клапан открываться не будет, таким образом, цилиндр выключается из работы.

Представителем механического привода является система Valvetronic, применяемая на автомобилях БМВ, управляющая подъемом впускных клапанов и дозирующая поступающую в цилиндры рабочую смесь, что позволяет повысить экономичность двигателя без потерь мощности при удовлетворении норм Евро-4 и сохранении системы впрыска во впускной коллектор. Общий вид системы показан на рисунке:

Рис. Система управления подъемом впускных клапанов двигателя Valvetronic БМВ:
1 – электродвигатель; 2 – колесо червячной передачи; 3 ­– пружина рычага; 4 — эксцентриковый управляющий вал; 5 – дополнительный рычаг с роликовой опорой; 6 – распределительный вал; 7 – коромысло; 8 – клапан

Между распределительным валом 6 и каждой парой впускных клапа­нов 8 размещен дополнитель­ный рычаг 5, который крепится на оси. Электродвигатель 1 через червячную передачу поворачивает эксцентриковый управляющий вал 4 на угол, определяемый электронной системой управления.

Клапана открываются непосредственно рычагами 5 с роликовыми опорами при воздействии на коромысла, опирающиеся с одной стороны на клапан, с другой стороны на гидравлический толкатель. Рычаги 5 посредством витых пружин 3 прижимаются к кулачку распределительного вала. Для снижения потерь на трения на осях рычага с роликовой опорой и коромысла установлены игольчатые роликовые подшипники.

При повороте эксцентрикового вала, эксцентрик набегая на рычаг 5, поворачивает его на определенный угол. Перемещая эксцентриковый вал, электродвигатель увеличивает или уменьшает плечо промежуточного рычага, тем самым, удлиняя или укорачивая ход впускных клапанов в соответствии с нагрузкой двигателя. Учитывая, что эксцентрик смещающий ось толкателя, имеет электрический привод, это позволяет задавать угол поворота нелинейным и программировать его индивидуально для каждого двигателя.

Величина открытия клапана изменяется от 0,20 мм (обеспечивая работу на холостом ходу и уменьшая нагрузку на клапан) до 9,7 мм, необходимых для получения максимальной мощности. Высота подъема клапанов, и, соответ­ственно, продолжительность фазы впуска изменяются в за­висимости от нажатия на пе­даль управления подачей топлива, потенциометр которой передает сигнал в блок управления и при этом нет необходимости применять дроссельную за­слонку для изменения количества подаваемого воздуха, хотя она и сохраняется в системе Valvetronic. Она необходима лишь при диагностике системы и на всех режимах работы двигателя заслонка всегда полностью открыта.

Для создания разрежения во впускном коллекторе, необходимом для работы усилителя тормозов, специально устанавливается вакуумный насос.

Площадь, занимаемая установкой механической системы высоты подъема клапана, на головке блока не изменяется, необходимо лишь дополнительное пространство для установки электродвигателя. Эксцентриковый вал, рычажный механизм, распределительный вал крепятся единым модулем на головке блока.

Выпускные клапана в приведенной системе открываются, как и в традиционных системах с помощью распределительного вала и коромысел. В настоящее время фирмой БМВ разработаны системы изменения высоты подъема и для выпускных клапанов.

Проведенные испытания показали, что средний расход топлива двигателем без дроссельной заслонки, на холостом ходу ниже на 18% по сравнению с обычным двигателем, а в наиболее ходовом диапазоне частоты вращения коленчатого вала при частичных нагрузках — 10%. В последнем случае между клапаном и седлом образуется зазор всего в 0,5…2 мм, и проходящий через него воздух полнее смешивается с бензином, образуя более качественную смесь.

ustroistvo-avtomobilya.ru