Изменение фаз газораспределения в двигателе

Другие новости сегодня

02.06.15
Непосредственный впрыск: так ли он страшен? — «Автоновости»
Как и многое в мире техники, непосредственный впрыск — это хорошо забытое старое, реализованное благодаря современным технологиям в материалах и системах управления двигателем

Осторожно дебютировав в конце прошлого столетия, к

Тест-драйвы

Читать подробнее

02.06.15
Топливная аппаратура дизелей: альтернативы нет, проблемы бывают — «Автоновости»
Что ни говори, а среди большинства российский автомобильных обывателей дизель до сих пор ассоциируется с грузовиками, сельхозтехникой и прочими тракторами. «Тарахтит, не едет, вонять солярой будешь всегда», — вот типичные образы

Тест-драйвы

Читать подробнее

02.06.15
Одноразовые моторы: жизнь после смерти — «Автоновости»
Главное — удивлять! Если в конце прошлого столетия это удавалось с помощью систем стабилизации и нехитрой салонной электрики, то теперь автомобиль все больше превращается в квинтэссенцию электронных технологий

Активное рулевое

Тест-драйвы

Читать подробнее

18.05.15
Honda презентовала новое семейство двигателей VTEC Turbo — «Honda»
Это был вопрос лишь времени, когда мы получим результат совместной работы инженеров из Японии, Европы, Америки и Кореи, объединенных брендом Honda для разработки бензиновых двигателей с турбонаддувом для своих автомобилей…

Honda

Читать подробнее

Комментарии (0)
Добавить комментарий

06.02.20
Тест-драйв пикапа Nissan Navara — теперь с многорычажкой и мотором 2.3 —
Рынок пикапов в Украине консервативен, а модельный ряд ограничен, поэтому выход каждой новинки становится знаковым событием. Одним из таких, пусть и с отставанием от Европы, стало появление в дилерских……

745

01.01.20
Тест-драйв JAC iEV7S: экономим дорого! — «Тест-драйвы»
Тест-драйв самого дешевого электрокара в Украине, который доступен только в топовой комплектации. Отъездив неделю на этом автомобиле, я попытались понять в первую очередь для себя, какими аргументами помимо……

924

01.01.20
Тест-драйв Infiniti QX50: премиальные качели — «Тест-драйвы»
За время теста то и дело приятно удивляешься от щедрого набора премиальных функций или напротив, не понимаешь, почему уже привычные вещи отсутствуют в местах, где ты этого ожидаешь. ……

869

01.01.20
Тест-драйв Lexus UX 250h: Давид среди Голиафов — «Тест-драйвы»
Какой он, самый маленький кроссовер Lexus? Почему такой дизайн и какой показатель расхода? За ответами на эти, и не только, вопросы я отправился на тест-драйв. ……

883

04.11.19
Стоит ли переплачивать за «продвинутые» АКБ (EFB, AGM, AGM TPPL) — «Автоновости»
Впервые эксперты сравнили аккумуляторные батареи, изготовленные по разным технологиям. Стоит ли переплатить за более продвинутую АКБ (EFB, AGM, AGM TPPL), чтобы навсегда забыть о проблемах с аккумулятором. Во всех предыдущих экспертизах, начиная с 2004 года,…

934

20.10.19
Тест-драйв Opel Astra J Sedan как аргумент за что любить Opel — «Тест-драйвы»
Шестое поколение надежного седана с передним приводом и более чем достойной линейкой немецких моторов. Автомобиль был представлен ещё……

911

Изменяемые фазы газораспределения

Разберем основные варианты, используемые в современном автомобилестроении. Каждый из них доказал свою эффективность и проверен на сотнях тысяч машин. Какой из вариантов выбирать – непринципиально: при правильной эксплуатации ресурс примерно одинаков.

За счет поворота распредвала

Этот вариант используют ведущие автопроизводители – Тойота, Фольксваген, Дженерал Моторс, Вольво, Хонда, Киа и Рено. Первыми массово эксплуатируемыми авто в стране можно назвать БМВ с легендарной системой ВАНОС, в которой регулировалось положение распределительного вала. Особенности работы:

1. На распредвале расположена гидравлическая муфта, которая при необходимости меняет угол узла, тем самым изменяя фазы газораспределения. Если распредвалов два, то и муфты может быть две.
2. Узел расположен внутри корпуса ГБЦ. Управление муфтами реализовано за счет давления масла, поэтому в них есть масляные каналы. Регулировка происходит за счет электрогидравлических датчиков изменения фаз газораспределения или электромагнитных клапанов.
3. Муфта изменения угла представляет собой ротор, который зафиксирован на распредвале и корпус, который одновременно служит шкивом ГРМ. Внутри узла есть масляные каналы и камеры. В них подается масло, за счет чего ротор меняет свое положение по отношению к корпусу. Это и обеспечивает корректировку вала.
4. Управляет системой ЭБУ, на который подается вся необходимая информация о работе двигателя: данные с датчиков Холла, скорость вращения коленвала, температура и расход воздуха, температура антифриза. Анализируя показатели, ЭБУ корректирует распредвал так, чтобы обеспечить эффективную работу двигателя.

Этот вариант достаточно надежен. Проблемы чаще всего возникают с муфтами, которые со временем начинают работать некорректно или просто блокируются в одном положении и не регулируются. Чаще всего в таких ситуациях требуется замена вышедшего из строя узла.

Изменение фаз за счет разной формы кулачков на распредвале

Подобные системы используют Хонда, Митсубиси, Тойота и Ауди. Этот вариант даже проще в устройстве, но при этом дает хороший эффект. Его основные особенности:

1. Регулируется система впрыска, поэтому на каждый цилиндр приходится по два впускных клапана. При этом управление ими производится с помощью 3 коромысел и 3 кулачков на распределительном валу (крайние кулачки маленькие, средний большой).
2. При малых оборотах двигателя задействованы только крайние коромысла и кулачки. Фазы газораспределения короткие, что обеспечивает экономное расходование топлива.
3. При увеличении оборотов привод системы (гидравлический блокирующий узел) блокирует все коромысла и работа производится за счет большого кулачка, так как он намного выше. За счет этого фазы газораспределения удлиняются и обеспечивается большая мощность.

В усовершенствованном варианте на распределительном валу три кулачка разной высоты. На малых оборотах открывается только один клапан. В среднем диапазоне задействуется уже два клапана, а при больших нагрузках работает средний кулачок самого большого размера.

Система регулировки за счет изменения высоты подъема клапанов

Была разработана в начале нулевых годов инженерами БМВ, потом ее стали использовать такие марки, как Пежо, Фиат, Тойота и Ниссан. Многие специалисты считают этот вариант самым совершенным, так как из конструкции можно исключить дроссельную заслонку, что улучшает регулировку подачи топливной смеси. Особенности:

1. Состоит из сервопривода с червячным валом и возвратной пружиной, впускного и выпускного распредвала, червячной шестерни, эксцентрикового вала и элементов впуска и выпуска.
2. Системой управляет ЭБУ, собирающий информацию с многочисленных датчиков, установленных на двигателе и в выпускном тракте. После обработки данных он передает сигнал на сервопривод, который через червячный вал воздействует на эксцентриковый вал. Далее через промежуточный рычаг и коромысло выставляется высота подъема впускных клапанов, что и обеспечивает правильную подачу топлива.

Этот вариант при всей своей сложности имеет большое преимущество: возможность регулировать фазы газораспределения максимально точно во всем диапазоне оборотов.

Использование двигателя с регулировкой фаз газораспределения позволит экономить топливо и наслаждаться отличной динамикой при езде. Лучше отдавать предпочтение именно таким вариантам.

Как работает двигатель внутреннего сгорания

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

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

Тюнинг фаз газораспределения

К сожалению, на двигатели российского производства СИФГ не устанавливается, но многие автомобилисты занимаются тюнингом ДВС, пытаясь улучшить характеристики силового агрегата. Классический вариант модернизации мотора – это установка «спортивного» распредвала, у которого смещены кулачки, изменен их профиль.

В такого р/вала есть свои преимущества:

• мотор становится приемистым, четко реагирует на нажатие педали газа;
• улучшаются динамические характеристики автомобиля, машина буквально рвет из-под себя.

Но в таком тюнинге есть и свои минусы:

• холостые обороты становятся неустойчивыми, приходится их выставлять в пределах 1100-1200 об/мин;
• увеличивается расход топлива;
• достаточно сложно отрегулировать клапана, ДВС требует тщательной настройки.

Достаточно часто подвергаются тюнингу вазовские двигатели моделей 21213, 21214, 2106. Проблема движков ВАЗ с цепным приводом – появление «дизельного» шума, и часто он возникает из-за вышедшего из строя натяжителя. Модернизация ДВС ВАЗ заключается в установке автоматического вместо штатного натяжителя заводского.

Нередко на модели двигателей ВАЗ-2101-07 и 21213-21214 устанавливают однорядную цепь: мотор с ним работает тише, к тому же цепь меньше изнашивается – ее ресурс составляет в среднем 150 тыс. км.

Как двигают фазы

У разных производителей существуют различные конструкции таких систем. Одни изменяют время подъема клапанов, другие – высоту подъема, а третьи – и то, и другое. Системы изменения фаз могут устанавливаться только для впускных клапанов или и для впускных, и для выпускных. В настоящее время используется три способа изменения фаз газораспределения.

• Первый способ – поворот распредвала по ходу вращения с ростом оборотов двигателя. Таким образом, обеспечивается более раннее открытие клапанов. Основная деталь таких систем – фазовращатель (другое название – гидроуправляемая муфта). Он представляет собой ротор, смонтированный в шкиве распредвала, между которыми есть полости. Эти полости по сигналу контроллера двигателя через электромагнитный клапан заполняются маслом, что приводит к повороту распредвала. Угол поворота зависит от того, какая именно полость заполнена. Фазовращатель в большинстве случаев устанавливается только на впускной распредвал, на некоторых системах – и на выпускной. Описанный способ используется в системах VANOS и Double VANOS от BMW, VVT-i и Dual VVT-i(Variable Valve Timing with intelligence) от Toyota, VVT(Variable Valve Timing) от Volkswagen, VTC(Variable Timing Control) от Honda, CVVT(Continuous Variable Valve Timing) от Hyundai, Kia, Volvo, General Motors, VCP(Variable Cam Phases) от Renault.
• Второй способ – применение кулачков разного профиля на разных режимах работы. На малых оборотах используются кулачки, обеспечивающие «узкие» фазы, то есть малые высоту подъема и время открытия клапанов. С ростом оборотов по команде блока управления происходит переключение на «широкофазные» кулачки. Таким образом, фазы меняются ступенчато, а не плавно, как в предыдущей системе. Зато, кроме фаз, регулируется и высота подъема клапана. Разнопрофильные кулачки используют в своих системах: VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control) от Honda, VVTL-i (Variable Valve Timing and Lift with intelligence) от Toyota, MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control) от Mitsubishi.
• Третья, самая совершенная группа систем, плавно регулирует высоту подъема клапанов. Главное достоинство таких систем в том, что они позволяют отказаться от дроссельной заслонки на впуске. Тем самым существенно снижаются насосные потери и расход топлива. Впервые такая система под названием Valvetroniс была применена BMW. В ней между распредвалом и клапаном расположен дополнительный рычаг, один конец которого давит на коромысло клапана, а второй соединен с эксцентриковым валом. Проворачивая этот вал с помощью электромотора, система управления тем самым меняет наклон рычага и его плечо. Увеличение плеча приводит к увеличению подъема клапана и количества воздуха, попадающего в цилиндры. Высота подъема регулируется в пределах от 0,5 до 12 мм.

Вслед за BMW аналогичные системы создали Valvematic от Toyota, VEL (Variable Valve Event and Lift System) от Nissan, MultiAir от Fiat, VTI (Variable Valve and Timing Injection) от Peugeot.

В системе MultiAir используется один распредвал, который приводит и впускные, и выпускные клапана. Но если выпускные клапана механически управляются кулачками, то на впускные воздействие от кулачков передается через специальную электрогидравлическую систему. Именно в ней и состоит новизна. Впускные кулачки нажимают на поршни, а те через электромагнитный клапан передают усилие на рабочие гидроцилиндры, которые уже воздействуют на впускные клапана. Главный узел – именно клапан, регулирующий давление в системе. Он имеет только два положения: открыт-закрыт. Если он открыт, давление в системе отсутствует, и усилие на клапан не передается. Поэтому, управляя моментом и длительностью открытия электромагнитного клапана за то время, пока кулачок воздействует на поршенек, можно добиться любого алгоритма открытия впускных клапанов. А значит, ширину фаз можно плавно регулировать от 0 до 100%. Максимальная ширина фазы определяется профилем впускного кулачка распредвала.

А какое отношение все вышеописанное имеет к экологии? Системы изменения фаз газораспределения, оптимизируя процесс сгорания топлива, тем самым снижают его расход, а, значит и количество вредных выбросов.

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?

Схематическое описание

Чтобы более полно осознать, для чего учитываются фазы газораспределения и зачем они нужны, кратко изложим функциональную схему современного двигателя внутреннего сгорания и перечислим его основные составляющие.

Как известно, основу ДВС составляет поршневая группа, которая состоит из нескольких цилиндров. В каждом из цилиндров передвигается поршень, который посредством кривошатунного механизма соединяется с коленчатым валом. Так как поршень двигается лишь в вертикальном направлении, посредством шатунов это движение превращается во вращательное, и вал приводится в движение.

Толкатели активируются в строго определенные моменты времени при помощи распределительного вала, имеющего на своем корпусе кулачки, количество которых соответствует количеству клапанов в двигателе. Таким образом, валы должны вращаться синхронно. Коленчатый вал обеспечивает движение поршней по строго определенной схеме: пока первый и четвертый цилиндры опускаются, второй и третий начинают свой подъем. Распределительный же вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов, согласно заданной рабочей схеме.

На данном этапе возникает закономерный вопрос: что же такое механизм ГРМ четырехтактного двигателя и какие функции он выполняет? Оказывается, ГРМ представлен распределительным валом и клапанами, которые обеспечивают впрыск и выпуск рабочей топливной смеси. Основная задача ГРМ — обеспечить такие фазы газораспределения, чтобы мотор работал максимально эффективно.

33, Гидровакуумный усилитель тормозов.

В гидровакуумном приводе для уменьшения усилия на тормозной педали используется разрежение, создаваемое во впускном трубопроводе двигателя. Гидровакуумный усилитель 1 облегчает управление тормозной системой, так как создает дополнительное усилие, передаваемое на тормозные механизмы колес.

1 -фланец крепления наконечника; 2 -корпус усилителя; 3 — шток; 4 — крышка; 5 — поршень; 6 — болт крепления усилителя; 7 –дистанционное кольцо; 8 — опорная чашка пружины клапана; 9 -клапан; 10 — опорная чашка клапана; 11- опорная чашка возвратной пружины; 12-защитный колпачок; 13-обойма защитного колпачка; 14-толкатель; 15- воздушный фильтр; 16-возвратная пружина клапана; 17-пружина клапана; 18 -уплотнитель крышки корпуса; 19-стопорное кольцо уплотнителя; 20 -упорная пластина; 21- буфер; 22 — корпус клапана; 23 -диафрагма; 24 — возвратная пружина корпуса клапана; 25 -уплотнитель штока; 26 — болт крепления главного цилиндра; 27 — обойма уплотнителя штока; 28 — регулировочный болт; 29 -наконечник шланга; 30 — клапан; А — вакуумная полость; В — канал, соединяющий вакуумную полость с внутренней полостью клапана; С — канал, соединяющий внутреннюю полость клапана с атмосферной полостью; Е — атмосферная полость.

работа усилителя:

1. Давления жидкости нет. В обеих камерах разрежение.2. Слабое нажатие. Усилитель не работает. Жидкость проходит через него свободно.3. Сильное нажатие. Перекрыт вакуумный и открыт воздушный клапан. Шток рабочего поршня закрыл отверстие в гидравлическом поршне. Усилитель работает.4. Оттормаживание». Закрыт воздушный и открыт вакуумный клапан. Воздух в камере за поршнем разрежается, поршни возвращаются в исходные положения, жидкость из рабочих цилиндров перетекает в бачок главного.Условные обозначения: желтый цвет — воздух атмосферного давления; синий — разреженный воздух; зеленый — жидкость; красный — жидкость под давлением.34.Разда́точная коробка

— агрегат для распределения крутящего момента от двигателя на несколько приводных механизмов, которые в большинстве случаев, также увеличивают число передач в трансмиссии.

Конструкция раздаточной коробки различается в зависимости от вида системы полного привода. Вместе с тем, можно выделить общие конструктивные элементы раздаточной коробки: ведущий вал, межосевой дифференциал с механизмом блокировки, цепная (зубчатая) и понижающая передачи, а также валы привода передней и задней оси.

Например, в автомобилях повышенной проходимости раздаточная коробка:

1. распределяет крутящий момент между ведущими мостами таким образом, чтобы обеспечивалась наилучшая проходимость автомобиля без возникновения негативного явления — «циркуляции мощности» в трансмиссии;
2. увеличивает крутящий момент на ведущих колёсах в пределах, необходимых для преодоления сопротивления качению колёс при движении по плохим дорогам и бездорожью, а также на крутых подъёмах (см. демультипликатор);
3. обеспечивает устойчивое движение автомобиля с малой скоростью при работе двигателя в режиме максимального крутящего момента.

35, Шарнир равных угловых скоростей

(сокращённоШРУС ) обеспечивает передачу крутящего момента при углах поворота до 70 градусов относительно оси. ШРУСы изредка называют «гомокинетическими шарнирами» (от др.-греч.ὁμός — «равный, одинаковый» и κίνησις — «движение», «скорость»).

Используется в системах привода управляемых колёс легковых автомобилей с независимой подвеской и, реже, задних колёс и в приводах передних колес внедорожников.

Из-за высоких удельных нагрузок данный тип шарнира требует специальной смазки (пластичной, с содержанием присадок) и крайне чувствителен к загрязнению и попаданию воды. При больших углах поворота максимальный передаваемый шарниром крутящий момент (допустимая нагрузка) меньше (чем при малых углах поворота), поэтому при эксплуатации рекомендуется избегать больших нагрузок при «вывернутых колёсах».

Шарниры равных угловых скоростей всегда герметизируются пыльником, так как расположение шарнира способствует попаданию в него пыли, которая быстро выводит его из строя.\\

Как установить фазы газораспределения

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