Фаза газораспределения это: Фазы газораспределения двигателя. Что это такое?

Фазы газораспределения двигателя. Что это такое?

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

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

Что такое фазы газораспределения?

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

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

Влияние фаз газораспределения на работу двигателя

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

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

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

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

Изменяемые фазы газораспределения

Если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя?

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

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

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

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

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

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

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

Фазы газораспределения двигателя автомобиля — что это такое [диаграмма]

Работа двигателя автомобиля зависит от фаз газораспределения. Расскажем подробно что это такое и покажем диаграмму работы для разных режимов движения. Зачем нужен фазовращатель и как работает.

Что это такое

Фаза газораспределения — это период от момента открытия клапанов до момента их закрытия. Выражается в градусах поворота коленчатого вала. Их задача — обеспечить наивысшую эффективность наполнения и очистки цилиндра во время работы двигателя. От оптимально подобранных фаз зависит экономичность мотора, мощность, развиваемый момент.

Влияние на работу мотора

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

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

При режиме небольших оборотов машина движется равномерно. Для снижения токсичности выхлопа применяется режим рециркуляции отработавших газов. Она позволяет снизить температуру рабочего процесса и уменьшает образование окислов азота. На данном режиме достигается достаточная мощность при низком расходе топлива и снижаются выбросы вредных веществ.

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

А когда обороты двигателя достигнут предела (режим максимальной мощности), то скорость потока воздуха и отработавших газов будет максимальна.

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

Изменяемые фазы газораспределения

Если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы мотора? Один из способов это применение фазовращателя или фазорегулятора. Они применяются на большинстве современных моторов, например на 1,8-литровом двигателе ВАЗ-21179.

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

Управлять фазами на выпуске необходимо только для осуществления режимов минимальных оборотов холостого хода и близким к ним. Поэтому многие недорогие двигатели авто обходятся без фазовращателя на выпускном распредвале.

Фазорегулятор состоит из двух основных частей, которые могут поворачивать друг относительно друга на определенный угол. Достигается это подачей масла из системы смазки под давлением через управляющий клапан. Подачей масла в ту или другую полость достигается доворот распредвала по отношению к шестерне, связанной цепью или ремнем с коленвалом.

Фазорегулятор не может изменить ширину фазы газораспределения — он лишь смещает её по отношению к коленвалу. Поэтому инженеры разработали ряд систем, способных не только двигать фазы, но расширять или сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими способами.

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

Изменение высоты подъёма

Такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм.

Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. Экономия от применения системы бездроссельного управления составляет от 8% до 15%, прирост мощности в пределах 5—15 %.

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

Электромагнитный привод

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

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

Система изменения фаз газораспределения: что это такое и почему так важно техническое обслуживание

Опубликовано 31 мая 2022 г. Strut Daddy’s в Авторемонт

Система газораспределения в автомобиле отвечает за правильность запуска двигателя. В этом случае система изменения фаз газораспределения, или сокращенно VVT, используется в основном для контроля выбросов и производительности. За прошедшие годы производители разработали несколько различных конструкций и технологий, связанных с этой системой, чтобы помочь контролировать синхронизацию и влиять на то, как долго выпускные и впускные клапаны остаются открытыми.

Во время этого процесса могут выполняться другие действия. Система может вращать распределительный вал либо вперед, либо замедляя его. Внесение корректировок во время перекрытия между открытием впускного клапана и закрытием выпускного клапана может помочь повысить эффективность вашего двигателя. Поначалу вся система кажется сложной, но на самом деле ее не так уж сложно понять.

Во-первых, давайте взглянем на этот рисунок из «Автомобиля и водителя», который показывает, как выглядит двигатель VVT.

Регулировка фаз газораспределения, автомобиль и водитель, 2021

Что контролирует VVT?

Регулятор фаз газораспределения отвечает за управление тремя элементами впускного и выпускного клапанов. Он отвечает за фазы газораспределения или когда клапаны открываются и закрываются в зависимости от точек движения поршня. Затем есть продолжительность, которая относится к тому, как долго клапаны остаются открытыми (или закрытыми). Наконец, VVT также влияет на подъем клапана, то есть на то, насколько далеко клапаны фактически открываются.

Чтобы контролировать все это, различные датчики отвечают за подачу информации в ЭБУ или бортовые компьютеры. Помимо датчиков существуют физические механизмы, помогающие контролировать характеристики и поведение клапанов. Двигатель должен контролировать синхронизацию, чтобы обрабатывать все переменные сгорания, и без обычной шкалы времени вы можете увидеть, насколько быстро все происходит на самом деле, когда вы запускаете двигатель.

Когда вы добавляете современную электронику, элементы управления для оптимизации событий клапана и впрыск топлива премиум-класса, все сводится к точности, которая не может быть отклонена более чем на миллисекунду, иначе это может нарушить работу всего двигателя.

Как работает VVT?

Система состоит из шестерен, расположенных одна внутри другой, внутренней шестерни, которая соединяется с распределительным валом, и внешней шестерни, которая соединяется с цепью или приводным ремнем. При нормальных условиях вождения шестерни сцепляются друг с другом и вращаются с одинаковой скоростью. Однако давление масла позволяет легко разделить шестерни, позволяя им изменять относительную скорость и помогает изменять скорость распределительного вала.

Когда вы регулируете шестерни клапанов и элементы управления, регулировка изменит продолжительность подъемов клапанов, которые отвечают за управление впуском и выпуском. Ниже вы увидите два основных типа двигателей VVT и то, что каждый из них влечет за собой.

• Single VVT: постоянно изменяет синхронизацию впускного распредвала (только)
• Dual VVT: Изменяет синхронизацию впускного и выпускного распределительных валов.

По сути, двойная система VVT создает решение, которое помогает двигателю дышать более эффективно. Регулируя синхронизацию клапанов, вы можете увеличить мощность, повысить эффективность использования топлива и даже снизить выбросы. Он также обеспечивает больший крутящий момент на низких скоростях без риска детонации двигателя. На высоких скоростях вы будете наслаждаться превосходной мощностью без лишнего шума и вибраций, характерных для некоторых старых автомобилей.

Двойной VVT также обеспечивает снижение выбросов и в то же время обеспечивает избыточную мощность, поэтому он дает вам лучшее из обоих миров. Тем не менее, даже один VVT может быть экономичным обновлением, помогающим сократить выбросы топлива и помочь двигателю «дышать» более эффективно.

VVT имеет экономичный профиль (ниже 6000 об/мин) и высокопроизводительный профиль (более 6000 об/мин). Когда VVT активируется, давление масла будет воздействовать на привод, который слегка давит на распределительный вал, помогая включить настройку «производительности». С двойной или одиночной синхронизацией происходит то же самое. В двойной системе выпускные клапаны активируются в дополнение к впускным, что помогает свести к минимуму давление останова/пуска и обеспечивает превосходную производительность.

Регулировка последовательности перекрытия между впускными и выпускными клапанами также позволяет максимально эффективно очищать внутрицилиндровый заряд. Сочетание высоких оборотов и огромной мощности обеспечивает впечатляющий крутящий момент на низких оборотах, столь же впечатляющий, как и производительность, которую вы получаете.

Момент зажигания — еще одна часть этого уравнения. Обычно это происходит во время работы с малой нагрузкой, чтобы обедненная воздушно-топливная смесь не создавала детонации в двигателе. Все это происходит в такой короткий промежуток времени, что вы не можете увидеть его в действии, если только вы не разобрали автомобиль и не знаете, что ищете. Искра возникает в момент между 0,002 секунды и 0,0002 секунды, что в 10-100 раз быстрее, чем один взмах крыла колибри.

Когда двигатель холодный, синхронизация может быть отложена, а поздний впрыск топлива сочетается с более ранним открытием клапана, чтобы каталитический нейтрализатор мог более эффективно достигать рабочей температуры.

Преимущества системы изменения фаз газораспределения

Теперь, когда вы лучше понимаете, как эта функция работает на вашем автомобиле, давайте поговорим о преимуществах, которые дает наличие этой системы:

• Одновременная повышенная производительность и экономия топлива
• Более быстрый нагрев каталитического нейтрализатора и улучшенный контроль выхлопа
• Повышенная эффективность в диапазоне рабочих скоростей
• Улучшенная синхронизация двигателя
• Более плавный холостой ход и более низкие обороты на холостом ходу
• Снижение потерь при перекачке

Это гораздо лучшее решение по сравнению с предыдущими методами, помогающее одновременно обеспечить превосходную мощность и эффективность. По сути, с хорошо спроектированной системой VVT вы получите лучшую экономию топлива и более низкий уровень выбросов, но при этом получите более высокий RMP и лучшую мощность. Кроме того, когда все сделано правильно, это может увеличить срок службы вашего двигателя по сравнению со старыми моделями, в которых использовались другие методы регулировки фаз газораспределения.

Распространенные коды ошибок и проблемы с VVT

Как и в случае с любой другой системой вашего автомобиля, существуют определенные коды ошибок и проблемы, которые, как известно, возникают, когда речь идет о системе VVT. Наиболее распространенные коды двигателей:

• P0011: Датчик положения распределительного вала, ряд 1
• P0021: Датчик положения распредвала, ряд 2

Как правило, эти два кода ошибки сообщают вам, что что-то не так с вашей системой изменения фаз газораспределения и что ее необходимо заменить. Помимо сбоя фаз газораспределения, другие проблемные области включают в себя:

• Масляные клапаны и сетчатые фильтры
• Шестерни распредвала и ГРМ
• Электрические провода и разъемы
• ECM или PCM (Бортовой компьютер)

Есть ряд вещей, которые могут привести к проблемам с вашей системой VVT. Грязное масло и скопление шлама могут привести к плохой работе системы. Если его не остановить, это может в конечном итоге привести к выходу из строя кулачка. Вот почему техническое обслуживание является такой важной частью этой системы.

Если вы не успеваете вовремя менять масло, вы можете увидеть что угодно, от простых проблем с синхронизацией до полного отказа системы, в зависимости от того, как долго вы не будете заморачиваться. Падение давления масла или поврежденный датчик также могут вызвать проблемы, поскольку они не позволяют системе работать с максимальной производительностью.

Самое главное, что следует отметить в VVT, это то, что у него практически нет недостатков — вы получаете все преимущества без уступок, и вам никогда не придется идти на компромисс с эффективностью, чтобы получить необходимую мощность.

Важность поддержания газораспределения вашего автомобиля 

При изменении фаз газораспределения двигатель больше не имеет клапана EGR. Клапан рециркуляции отработавших газов устарел в автомобилях с VVT, который управляет синхронизацией газов и их выпуском, в том числе сохраняет инертный газ для следующего цикла сгорания. Это также помогает контролировать температуру сгорания и, в первую очередь, производство этих оксидов азота.

Отсутствие регулярной замены масла может привести к тому, что плохо смазанная система не будет работать должным образом. VVT больше всего нуждается в чистом масле, поэтому отсутствие регулярной замены масла может быстро привести к серьезным повреждениям, если вы не будете осторожны. Вы можете вызвать проблемы с цепью VVT, соленоидом или даже с зубчатой ​​передачей. Регулярно проверяйте масло, потому что низкий уровень масла также может создать проблемы с системой изменения фаз газораспределения.

Более новые системы также используют непрерывную регулировку фаз газораспределения или CVVT, которая управляется в цифровом виде вашим ECU в двигателе. Это оптимизирует фазы газораспределения на всех скоростях и для всех условий работы двигателя. В каждом двигателе есть разные механизмы и настройки, но обычно CVVT происходит с использованием электромагнитных клапанов и распределительного вала с регулируемой синхронизацией, а также с гибким гидравлическим соединением со звездочкой.

Важное замечание: если вы не являетесь автолюбителем, который работает со своими автомобилями и обладает обширными знаниями в области работы двигателя, проблемы с VVT обычно лучше доверить профессионалам. Устранение этих проблем представляет собой комбинацию настройки времени и проверки правильности работы компьютерной системы, и может быть сложно диагностировать и устранить проблему, если вы не знакомы с системами.

Если вы знаете, как управлять синхронизацией собственного двигателя, это здорово. Тем не менее, убедитесь, что вы не переусердствуете, и не стесняйтесь обращаться к профессионалам, если вам нужна небольшая дополнительная помощь. Вам не обязательно идти к дилеру, но найдите ремонтную мастерскую или сервисный центр, который может помочь вам со всеми проблемами синхронизации вашего двигателя.

У каждого автомобиля своя система

Хотя системы VVT довольно похожи в разных автомобилях, они не идентичны. Кроме того, некоторые производители предлагают свои собственные системы VVT под торговой маркой, поэтому вам нужно будет потратить время на изучение вашей конкретной марки и модели, а также существующей системы синхронизации. То, как система работает в BMW, во многих случаях будет совершенно иной, чем в Toyota.

VVT используется большинством автопроизводителей, включая:

• Audi
• БМВ
• Феррари
• Фиат
• Ягуар
• Порше
• Ламборджини
• Тойота
• Вольво

Понимание конкретных потребностей вашего автомобиля, когда речь идет о системе VVT, является важной частью владения автомобилем. Каждый раз, когда вы чувствуете, что что-то не так или, возможно, производительности не хватает, подумайте, в порядке ли ваша система VVT. Если вы этого не делали в последнее время, замените масло и проверьте давление масла в двигателе, чтобы убедиться, что все работает как надо.

Если вы хотите обеспечить надлежащий уход за своим VVT, убедитесь, что вы нашли независимый магазин или механика, которые могут помочь вам со всеми вашими потребностями. Подумайте, есть ли у механиков опыт работы с вашим типом системы VVT или с вашей маркой и моделью автомобиля, потому что каждая система немного отличается.

Как правило, современные механики хорошо разбираются в этих системах и знают, как обеспечить их надлежащее функционирование. Если вы ищете что-то большее, чем замена масла, вы можете быть уверены, что они позаботятся о вас, даже если вы не можете понять, что не так, самостоятельно. VVT — это тема, о которой часто говорят в кругах, посвященных производительности и гонкам, но это то, что каждый водитель может извлечь из этого пользу, если он знает, что это такое и как его использовать.

Подведение итогов

На дворе 21-й ^-й -й век, и компьютеры меняют все, что мы делаем. Хотя из-за всех новых обновлений может показаться, что когда вы запускаете двигатель, происходит какое-то «волшебство», это не волшебство. Это просто технология, и это технология, которая помогает людям несколькими способами.

VVT достигла компромисса между мощностью, производительностью и риском более высоких выбросов, внося свой вклад в сокращение выбросов, выходящих из двигателя, а также помогая улучшить работу двигателя. Это сложная система, но как только вы поймете, как она работает и что она делает, вы гораздо лучше оцените ее и будете поддерживать ее в наилучшем состоянии.

Ресурсы

https://www.austincc.edu/wkibbe/vvt.htmhttps://www.caranddriver.com/news/a15341425/variable-valve-timing-explained-an-appreciation-of-how-quickly -engines-operate/https://carbiketech.com/vvt-variable-valve-timing/https://dannysengineportal.com/vvt-i-variable-valve-timing-how-does-it-work/

События фаз газораспределения и порядок их важности

Роликовые подъемники могут работать с более крутыми наклонами кулачков, чем кулачки с плоскими толкателями. Более высокая скорость открытия и закрытия увеличивает воздушный поток и мощность.

Если вы помните, в январском номере мы подробно рассказали о том, что делает распределительный вал «правильным» распределительным валом. В этом выпуске мы продолжим обучение. Кэм-класс снова в работе!

Помните, что распределительный вал совершает один полный оборот (360°), а коленчатый вал совершает два оборота (720°) за полный цикл двигателя. Время распредвала обычно выражается в градусах коленчатого вала относительно положения поршня в цилиндре, что соответствует ВМТ и НМТ. Это означает, что четыре хода поршня, которые происходят при повороте коленчатого вала на 720°, приводят поршень в положение дважды как в ВМТ, так и в НМТ.

Прежде чем мы решим изменить точку открытия или закрытия лепестка либо путем добавления длительности, либо путем продвижения лепестка, поймите, что эффект также пропорционально проявляется на другой стороне лепестка. Как и в большинстве решений по сборке двигателя, должна существовать гармония между всеми параметрами. Если мы изменим одно событие фазы газораспределения, существует вероятность того, что последовательность последствий может заметно повлиять на работу двигателя положительно или отрицательно.

События фаз газораспределения можно настроить несколькими способами. Первый вариант — продолжительность можно добавить или вычесть. Если к лепестку добавляется продолжительность, клапан открывается и закрывается позже. И наоборот, удаление продолжительности приводит к обратным результатам.

Другой метод — опережение или замедление распределительного вала. Выдвижение кулачка вперед открывает и закрывает клапан раньше, в то время как замедление кулачка приводит к противоположному результату. Добавление длительности и перемещение лепестка в одном или другом направлении сохраняет исходное открытие или закрытие, в то же время применяя добавленную длительность к противоположному наклону лепестка. Выполнение любой из перечисленных возможностей влечет за собой разветвления, которые могут быть полезными или противоречивыми.

Взаимосвязь кулачка

• Если распределительный вал запаздывает – Лучшее дыхание на высоких оборотах, но нестабильный холостой ход и снижение мощности при низких оборотах высокие обороты

События синхронизации

События синхронизации клапана происходят в этом порядке важности (ну, это спорно, несколько).

1. Закрытие впускного клапана (IVC)

2. Открытие впускного клапана (IVO)

3. Закрытие выпускного клапана (EVC)

4. Открытие выпускного клапана (EVO)

На некоторых двигателях синхронизация верхнего кулачка может вызывать затруднения. Всегда обращайтесь к процедуре синхронизации OEM, чтобы знать, как должны быть совмещены метки синхронизации. На некоторых двигателях вам нужно посчитать звенья цепи между звездочками, чтобы получить правильное выравнивание.

Впускной клапан

Вы заметите, что события впускного клапана расположены на первых двух позициях по важности. События впуска, как правило, менее терпимы к изменениям, чем события выхлопа. Даже небольшие изменения в конструкции двигателя могут иметь серьезные последствия. Существуют серьезные споры о том, какое событие (IVO или IVC) является фундаментальным аспектом производства электроэнергии. Для целей этой статьи мы будем использовать IVC как наиболее важный.

Продолжительность конструкции впускного патрубка имеет решающее значение для наращивания мощности. Увеличенная продолжительность позволяет большему количеству воздуха заполнить цилиндр, что крайне важно при высоких оборотах. Чтобы использовать дополнительную продолжительность, также необходимо увеличить число оборотов в минуту. Цилиндры содержат одинаковый объем воздуха независимо от оборотов.

Пример: двигатель мощностью 650 лошадиных сил потребляет примерно такое же количество воздуха, как и на холостом ходу. При увеличении оборотов происходит соответствующее уменьшение времени открытия клапана. Клапан открыт на то же количество градусов, но время открытия уменьшается по мере увеличения оборотов. Все двигатели в конечном итоге «выходят из строя», поскольку механическое движение становится слишком быстрым, чтобы поток воздуха мог заполнить цилиндр. Просто увеличивая продолжительность (миллисекунды), добавляется время, помогающее эффективно заполнить цилиндр.

По мере добавления продолжительности точка открытия и закрытия клапана увеличивается. Это улучшает дыхание, поскольку в начале такта всасывания клапан находится на более высоком, более полезном подъеме. Увеличение продолжительности также увеличивает чувствительность воздушно-топливной смеси к положению поршня. При высоких оборотах инерция воздушного заряда продолжает заполнять цилиндр ABDC по мере того, как поршень начинает подниматься в канале ствола.

Старые распредвалы часто изнашиваются распредвалы. Если лепестки не совпадают, не используйте кулачок повторно. Также никогда не используйте новые подъемники с изношенным кулачком или наоборот. Новые детали плохо сочетаются с изношенными поверхностями.

Воздушный поток впускного клапана

Этот показатель основан на времени в миллисекундах и имеет решающее значение для производства энергии. Давайте посмотрим, как воздух на самом деле проходит через безнаддувный двигатель и почему правильный распределительный вал может помочь в заполнении цилиндров для выбранного диапазона оборотов. Угол шатунной шейки имеет решающее значение, поскольку воздух, поступающий в цилиндр, не достигает максимальной скорости до тех пор, пока шатунная шейка не приблизится к 45° после верхней мертвой точки (ВМТ). Таким образом, большая часть потока воздуха в цилиндр должна происходить где-то между 45° и 135° ATDC.

Чтобы рассчитать продолжительность любого события синхронизации впускного клапана, добавьте 180° ко времени открытия и закрытия впускного клапана. Например, если впускной клапан открывается за 12° до верхней мертвой точки (ВМТ) и закрывается за 40° после нижней мертвой точки (ABDC), продолжительность события синхронизации клапана составляет 232°. Время выхлопа следует аналогичному расчету.

Столб воздуха, содержащийся во впускном отверстии и направляющей коллектора, обладает инерцией, что означает, что он имеет тенденцию оставаться в покое или оставаться в движении. Столб воздуха, содержащийся во впускном отверстии, также должен постоянно ускоряться и замедляться по отношению к открытию и закрытию впускного клапана.

По мере увеличения скорости поршня у цилиндра остается меньше времени для полного заполнения до того, как поршень достигнет НМТ, что ограничивает число оборотов и надлежащее дыхание двигателя. Небольшое открытие впускного клапана до того, как поршень достигнет ВМТ, может повысить объемный КПД на высоких скоростях. Быстрое движение поршня создает как более быстрое перемещение воздушного заряда, так и перепад давления в цилиндре. Тем не менее быстрое движение поршня превосходит скорость воздушного заряда. При более высоких оборотах первоначальный впускной заряд отстает до набора скорости после открытия клапана. После перемещения заряд набирает скорость и продолжает быстро двигаться. Удерживая клапан открытым дольше, ABDC использует инерцию быстро движущегося заряда, чтобы компенсировать медленное начальное заполнение. Помните, что если движение воздушного потока достаточно быстрое, мы можем наполнить цилиндр большим количеством воздуха по инерции, чем поршень мог бы «втянуть» сам по себе.

Инерционный наддув

Наддув используется для облегчения наполнения цилиндров при более высоких оборотах. Закрытие клапана позже, намного позже нижней мертвой точки (ABDC), позволяет использовать преимущества воздушного потока с высокой скоростью, обеспечивая последний глоток воздуха, когда он проходит мимо закрывающегося впускного клапана. Чем выше число оборотов в минуту, тем позже должно произойти закрытие впускного клапана, чтобы обеспечить надлежащий заряд цилиндра в такте сжатия. Гоночные двигатели с высокими оборотами очень выигрывают от продолжения потока воздуха (инерционного заряда) в цилиндр, когда впускной клапан закрывается, а поршень начинает двигаться вверх на такте сжатия. Это происходит из-за того, что скорость поршня увеличивает скорость воздушного потока (волны давления), которому нелегко воспрепятствовать во время движения

За счет максимизации кинетической энергии потока воздуха в цилиндры с эффектом инерционного наддува объемный КПД улучшается вместе с мощностью двигателя. Подобно принудительной индукции, инерционная зарядка на сбалансированном двигателе может увеличить VE более чем на 100%. В то время как использование высоких оборотов выигрывает от инерционной наддувки, работа в диапазоне низких и средних оборотов может снижаться, поскольку давление в цилиндре возвращается во впускной коллектор.

Динамическое сжатие (DCR)

Динамическое сжатие представляет собой математическое уравнение, полученное из измеренных или рассчитанных значений, которые представляют собой фактические размеры двигателя, включая ход поршня, длину шатуна и закрытие впускного клапана. Динамическая степень сжатия рассчитывается путем сравнения положения поршня в канале с закрытием впускного клапана. Это отличается от статической степени сжатия (SCR), которая показана с поршнем в НМТ.

Динамическое сжатие всегда ниже статического. Фактическое динамическое сжатие никогда не меняется, несмотря на влияние числа оборотов на давление в цилиндре. Динамическую степень сжатия не следует путать с давлением в цилиндре. Давление в цилиндрах изменяется почти непрерывно из-за многих факторов, включая число оборотов в минуту, конструкцию впускного коллектора, объем и эффективность отверстия головки, перекрытие, конструкцию выхлопа, фазы газораспределения, положение дроссельной заслонки и ряд других факторов. Следовательно, если не используется переменная синхронизация фаз газораспределения, как и статическая степень сжатия, DCR фиксируется при сборке двигателя и никогда не изменяется во время работы двигателя.

Закрытие впускного клапана (IVC)

Многие считают, что IVC является наиболее важным событием синхронизации, влияющим как на производительность (пиковый крутящий момент), так и на экономичность. IVC является основным компонентом объемной эффективности. Количество заряда воздуха/топлива в основном контролируется IVC. Закрытие впускного клапана регулирует как эффективную степень сжатия, так и диапазон оборотов, ограничивая воздушно-топливную смесь, поступающую в цилиндр.

Максимальный крутящий момент создается, когда цилиндр имеет наибольшую массу свежего воздуха/топлива, которая может быть захвачена. Использование волн давления, возникающих во впускной системе, обычно способствует наполнению цилиндров даже после достижения НМТ. Оптимальное время IVC зависит от оборотов двигателя. По мере увеличения числа оборотов в минуту синхронизация IVC еще больше отклоняется от НМТ, чтобы получить наилучший результат от волн давления.

Обычно IVC находится в диапазоне 50° – 60° ABDC, что является уступкой между высокими и низкими требованиями к скорости вращения. Раннее или позднее закрытие впускного клапана в течение заданного идеального периода времени приведет к соответствующему падению заряда воздуха, оставшегося в цилиндре. Раннее закрытие впускного клапана снижает количество воздуха, поступающего в цилиндр. Если клапан закрывается с опозданием, заряд воздуха будет поступать обратно во впускной коллектор. Любое из этих событий, не соответствующее идеальному периоду времени, приведет к соответствующему попаданию топливовоздушной смеси в цилиндр.

Настройка IVC для двигателя, предназначенного для работы в диапазоне средних и низких оборотов, полезно раннее закрытие впускного клапана. Раннее закрытие захватывает и сжимает как можно больше воздуха, увеличивая давление в цилиндре. Кроме того, низкие обороты снижают преимущество инерции, поскольку воздушный поток соответствует более медленной скорости поршня, что позволяет циклу индукции использовать раннее закрытие клапана.

Однако заполнение баллона более чем на 100 % маловероятно из-за медленно движущегося воздуха. Ранний IVC продвигает следующее; низкий крутящий момент, отзывчивость дроссельной заслонки, снижение выбросов, повышенная экономия топлива и расширение кривой мощности.

Предупреждение: раннее закрытие НПВ в сочетании с высокой компрессией (10,0:1 и выше) увеличивает насосные потери и может привести к возможному выходу из строя прокладки головки или поршня. При более высоких оборотах раннее закрытие (около 50° ABDC) уменьшает заряд цилиндра, тем самым снижая мощность.

Для настройки более высоких оборотов выберите позднее закрытие впускного клапана с помощью инерционного наддува. Закрытие клапана позже дает преимущества при потоке воздуха на высоких оборотах, позволяя сделать последний глоток воздуха; но ограничивает мощность на низких оборотах, поскольку давление в цилиндре возвращается во впускной коллектор, а динамическое давление в цилиндре ниже. Чем выше число оборотов, тем позже должно произойти закрытие впускного клапана, чтобы обеспечить надлежащий заряд цилиндра. Однако, если слишком поздно, это может привести к реверсии. Это разбавляет заряд выхлопными газами. Закрытие клапана после приблизительно 75° НМТ может уменьшить большую часть крутящего момента двигателя на низких оборотах. На двигателях с низкой степенью сжатия (ниже 8,5:1) позднее закрытие может помешать вашему двигателю достичь максимальной мощности, так что имейте в виду.

Открытие впускного клапана (IVO)

IVO имеет решающее значение для полного цикла впуска и является вторым по важности событием по времени. IVO имеет решающее значение для установления перекрытия клапанов (второй параметр) и обычно является основным фактором для определения сроков сборки двигателя.

Двигатели с высокими рабочими характеристиками выигрывают от смещения как центральной линии впускного патрубка, так и открытия клапана. Эта комбинация приводит к тому, что клапан поднимается дальше от седла в более выгодное положение по отношению к положению поршня. Более раннее открытие IVO также увеличивает перекрытие клапана. Сочетание этих двух событий увеличивает поток воздуха на ранних стадиях индукционного цикла. Как и во всех решениях, связанных с распределительным валом, преимущества раннего IVO могут создавать проблемы во всем диапазоне оборотов. Помните, что больше — не всегда лучше.

IVO необходим для отклика дроссельной заслонки на низких оборотах, качества холостого хода (вакуума), выбросов и экономии топлива. IVO достигает этого, устанавливая перекрытие клапанов и выполняя две важные задачи.

Подъем клапана и продолжительность зависят не только от размера и формы кулачков, но также от коэффициента подъема коромысла, зазора клапана и изгиба толкателя. Продолжительность можно добавить или вычесть. Если к лепестку добавляется продолжительность, клапан открывается и закрывается позже. И наоборот, удаление продолжительности приводит к обратным результатам.

Событие 1: Впускной клапан начинает отрываться от своего седла, что запускает Событие 2 , Цикл очистки. Открытие впускного клапана в идеале должно соответствовать скорости поршня. Реальность доказывает, что максимальная скорость поршня достигается до того, как полностью откроется клапан, ограничивающий максимальное всасывание воздуха/топлива в цилиндр. Типичный IVO составляет около 0-10 ° до ВМТ, сохраняя перекрытие клапанов достаточно сбалансированным вокруг ВМТ.

Впускной клапан не достигает максимального открытия примерно до 105°–115° ВМТ (осевая линия), тогда как максимальное заполнение воздухом/топливом происходит между 70°–80° ВМТ. Как добиться идеального заполнения в такой ситуации?

Можно использовать два метода. Во-первых, больший подъем клапана может создать нежелательные условия. Для распределительных валов с большим подъемом требуются жесткие пружины в сочетании с острым выступом кулачка, что может значительно сократить срок службы (распредвал без роликов).

Другой вариант — увеличенная скорость подъема. Высокая скорость подъема выводит клапан из положения, препятствующего потоку, что соответствует высокоскоростному движению заряда.

Высокие обороты требуют дополнительной заправки воздухом. Это требует, чтобы IVO был раньше, что дает больше времени для заполнения цилиндра. Более раннее открытие, как обсуждалось ранее, позволяет очистить цилиндр, чтобы помочь заполнить цилиндр и вытолкнуть оставшиеся выхлопные газы. Расход топлива может увеличиться, так как часть заряда может пройти через цилиндр и выйти прямо через открытый выпускной клапан.

Ранний IVO увеличивает перекрытие клапана и позволяет клапану открываться дальше, когда поршень достигает максимальной скорости, увеличивая VE. Применение, зависящее от раннего открытия, также может привести к вялости двигателя, поскольку выхлопные газы разбавляют всасываемый заряд (EGR). Это снижает максимальную мощность, поскольку выхлопные газы занимают пространство цилиндра, что уменьшает количество свежего воздуха для сгорания.

Если IVO выходит позже, перекрытие уменьшается, улучшая качество холостого хода и крутящий момент на низких оборотах, а также достаточный вакуум в двигателе. Более позднее открытие впускного клапана уменьшает количество всасываемого заряда, вызывая падение давления в цилиндре по мере того, как поршень опускается из ВМТ.

Настройка IVO

Для выполнения этой функции можно использовать два метода. Добавление длительности или продвижение кулачка. Добавление продолжительности расширяет диапазон оборотов и открывает клапан раньше. Диапазон оборотов изменяется по мере того, как клапан дольше удерживается открытым и закрывается позже ABDC. Регулировка синхронизации кулачка создает изменения как на стороне открытия, так и на стороне закрытия. Поэтому, если клапан открыть раньше, он и закроется раньше, немного снизив обороты.

Продвижение лепестка можно использовать, когда ограничение числа оборотов сборки не позволяет добавлять любое дальнейшее увеличение продолжительности. Когда кулачок выдвигается вперед, клапан не только поднимается дальше от своего седла в начале цикла впуска, но также помогает приблизить центр лепестка, чтобы соответствовать максимальному натяжению поршня.