Системы изменения фаз газораспределения

Разрезная шестерня, позволяющая регулировать фазы открытия/закрытия клапанов, ранее считалась принадлежностью лишь спортивных автомобилей. Во многих современных двигателях система изменения фаз газораспределения используется штатно и работает не только на благо повышения мощности, но и для снижения расхода топлива и выбросов вредных веществ в окружающую среду. Рассмотрим, как работает Variable Valve Timing (международное название систем такого типа), а также некоторые особенности устройства VVT на автомобилях BMW, Toyota, Honda.

Система изменения фаз газораспределения

Что такое фазы газораспределения в двигателе внутреннего сгорания? Именно с этого ответа на вопрос мы начнем с вами статью.

Фазами газораспределения принято считать момент с начала открытия и до конца закрытия впускного или выпускного клапана, относительно положения поршня (верхняя или нижняя мертвая точка), выраженного в градусах угла поворота коленчатого вала.

В большинстве двигателей внутреннего сгорания установленных на автомобилях, фазы газораспределения одинаковы на всех режимах работы двигателя, то есть они остаются неизменными, будь это холостой ход или режим полной нагрузки на высокой частоте вращения коленчатого вала.

В результате все это сказывается на малой эффективности работы двигателя и снижению его КПД, так как на разных режимах работы требуется разная величина фаз газораспределения.

Например, для низких оборотов требуются короткие фазы, имеющие минимальную продолжительность, для высоких оборотов наоборот, необходимы широкие фазы, которые будут перекрывать такт впуска и выпуска.

Мы знаем, что работой впускных и выпускных клапанов управляет распределительный вал, точнее его кулачки.

Так вот, чтобы на двигателях с постоянными фазами газораспределения, добиться оптимальной работы, как на низких, так и на высоких оборотах, особое внимание инженеры конструкторы уделяют форме и размерам кулачков распредвала, ведь именно от них зависит продолжительность фазы газораспределения.

В поисках компромиссов чему больше отдать предпочтение высокому крутящему моменту на низких оборотах или повышенной мощности на высоких оборотах, инженеры потихоньку пришли к решению создать систему с изменяемыми фазами газораспределения. В которой для каждого режима работы двигателя фазы газораспределения будут индивидуальны.

Впервые система изменения фаз газораспределения была применена в 1983 на легендарной марке автомобилей Альфа Ромео. После удачного опыта, применение данной системы, она стало появляться и на других известных марках, таких как Mercedes-Benz, Porsche, BMW, Honda и др.

Основными положительными качества данной системы являлось то, что получилось добиться:

  • Заметного улучшения работы двигателя на холостом ходу.
  • Снижение расхода топлива.
  • Увеличение мощности.
  • Оптимального крутящего момента на различных оборотах.
  • Естественной рециркуляции отработавших газов, а с ней и уменьшение выбросов оксида азота в атмосферу.

Добиться изменения фаз газораспределения можно несколькими способами, на данный момент их три:

  • с помощью поворота распредвала.
  • применение кулачков разной формы.
  • изменением высоты подъема клапанов.

Система АИФГ поворот распределительного вала

Данный способ изменения фаз нашли применение на следующих марках автомобилей:

  • Toyota — VVT-i (Dual VVT-i);
  • Volkswagen — VVT;
  • Honda — VTC;
  • Volvo, Hyundai, Kia — CVVT;
  • Renault — VCP;
  • BMW VANOS;
  • General Motors;

На впускном (аналогично и на выпускном) распределительном валу расположена гидромуфта, которая под контролем блока управления поворачивает его на заданный угол, тем самым, изменяя фазу газораспределения.

Весь механизм установлен на головке блока цилиндров, снизу к нему подходят масляные каналы системы смазки двигателя для управления обоими гидромуфтами.

Рекомендуем:  Суппорт — выполняем его ремонт в домашних условиях

На корпусе механизма установлены два электрогидравлических распределителя, которые и обеспечивают подвод масла к муфте.

  • Гидравлическая муфта состоит из ротора, жестко закрепленного на распределительном валу и корпуса муфты в роли, которой выступает шкив газораспределения.
  • В роторе расположены масляные каналы, по которым масло заполняет камеры образованные между ротором и корпусом.
  • Заполнение той или иной части камеры приводит к повороту ротору относительно корпуса, что в итоге обеспечивает поворот распределительного вала на необходимый в данный момент угол.
  • Сама система устроена таким образом, что в блок управления поступают основные сигналы параметров двигателя: частота вращения двигателя, расход воздуха и его температура, температура охлаждающей жидкости, данные с датчиков Холла установленных на механизме газораспределения.
  • На основании этих данных блок управления посылает сигналы электрогидравлическим распределителям, которые в свою очередь управляют самой гидромуфтой, под действием давления масла в системе смазки автомобиля.

Система АИФГ с разной формой кулачков

  1. Эту технологию себе на вооружения взяли следующие марки: В первую очередь снова выступает Honda со своей известной системой – VTEC;
  2. Toyota — VVTL-i; Mitsubishi — MIVEC;
  3. Audi — Valvelift System;
  4. Данный вид системы изменения фаз газораспределения разберем на примере системы VTEC.

Система устроена следующим образом:

На каждый цилиндр имеется два впускных клапана 1, три коромысла 2 и три кулачка на распределительном валу. Два крайних одного размера 3, а третий по середине большего 5.

А) На малых оборотах под воздействием малых кулачков усилие на впускные клапана передаются через крайние коромысла, обеспечивая их открытие в данном режиме. Среднее коромысла в этом режиме работы двигателя не участвует, что в итоге обеспечивает короткие фазы газораспределения.

  • В) При переходе двигателя в режим высоких оборотов автоматически срабатывает гидравлический блокирующий механизм 4, который соединяет все коромысла между собой вместе.
  • С) Теперь на коромысла воздействует только средний, кулачок большего размера, что приводит к удлинению фаз газораспределения.
  • В другой модификации системы VTEC, в отличие от предыдущей, присутствуют три режима регулировки, на малых, на средних и на высоких оборотах.

В этой системе три кулачка разного размера. На малых оборотах в работе участвует один малый кулачок, открывающий только один впускной клапан. На средних оборотах два малых кулачка открывающие оба клапана. На высоких оборотах, так же как и в предыдущем случае, один большой открывающий оба клапана.

На современных двигателях Honda использует результат двух объединенных систем VTEC и VTC, такая система получила название I-VTEC. Она более сложная, нежели ее предшественники, но в то же время благодаря объединению этих двух систем в единое целое I-VTEC получила возможность расширить параметры регулирования.

Читайте также:  Лада ларгус акпп: особенности, преимущества и недостатки

Система АИФГ изменением высоты подъема клапанов

  1. Первый успех в применении системы регулировки высоты подъема впускного клапана добилась BMW, представив в 2001 году на Женевском автосалоне своей BMW 316ti Compact с системой Valvetronic.
  2. После успеха BMW в освоение данной системы, добились подобного результата и следующие марки:
  3. Nissan — VEL; Toyota – Valvematic; Fiat – MultiAir;
  4. Peugeot — VTI;
  5. Данную систему можно считать наиболее совершенной, так как при использовании этой системы можно полностью отказаться от дроссельной заслонки, не слишком совершенного узла участвующего в регулировании подачи топливной смеси.
  • 1) Электродвигатель (сервопривод).
  • 2) Червячный вал.
  • 3) Пружина возвратная.
  • 4) Впускной распредвал.
  • 5) Выпускной распредвал.
  • 6) Червячная шестерня.
  • 7) Эксцентриковый вал.
  • 8) Промежуточный рычаг.
  • 9) Коромысло впускного клапана.
  • 10) Гидрокомпенсатор выпускного клапана.
  • 11) Коромысло выпускного клапана.
  • 12) Выпускной клапан.
  • 13) Гидрокомпенсатор впускного клапана.
  • 14) Впускной клапан.
  • В системе изменения высоты подъема клапанов помимо классической связки распределительный вал – коромысло – клапан, присутствует еще эксцентриковый вал и промежуточный рычаг.
Рекомендуем:  Калильное зажигание: причины, как определить

Так же как и в предыдущих системах всем управляет блок управления, получающий сигналы с датчиков установленных на двигатели. Сопоставляя все поступившие сигналы, он посылает сигнал управления сервоприводу 1, который через червячный вал 2, вращает эксцентриковый вал 9.

Эксцентриковый вал 9 в свою очередь изменяет положение промежуточного рычага 10, а он через коромысло 11 высоту подъема впускного клапана 16 регулируя фазы газораспределения. Таким образом, данная система может очень точно подобрать необходимую фазу газораспределения на любых оборотах.

Источник: http://webavtocar.ru/sistema-izmeneniya-faz-gazoraspredeleniya.html

Принцип работы

Принцип работы системы заключается в изменении положения распределительных валов относительно шкива коленчатого вала.

Система имеет два направления работы:

  • Опережение открытия клапанов.
  • Запаздывание открытия клапанов.

Опережение

Масляный насос при работе ДВС создает давление, которое подается на электромагнитный клапан CVVT. ЭБУ за счёт широтно-импульсной модуляции (ШИМ) управляет положением клапана VVT. Когда необходимо отрегулировать исполнительный механизм на максимальный угол опережения, клапан перемещается и открывает масляный канал к камере опережения гидромуфты CVVT. Из камеры запаздывания жидкость в это же время начинает сливаться. Это позволяет переместить ротор с распределительным валом относительно корпуса в противоположное относительно вращения коленвала направление.

Например, угол положения муфты CVVT на холостых оборотах составляет 8 градусов. И так как угол механического открытия клапана ДВС составляет 5 градусов, фактически он открывается на 13.

Запаздывание

Принцип аналогичен предыдущему, однако клапан-соленоид при максимальном запаздывании открывает масляный канал к камере запаздывания. В это время ротор CVVT перемещаются в сторону направления вращения коленвала.

Фиксированные фазы

Фазами газораспределения принято называть моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, выраженные в градусах поворота коленчатого вала относительно НМТ и ВМТ. В графическом выражении период открытия и закрытия приято показывать диаграммой.

Если мы говорим о фазах, то изменению могут поддаваться:

  • момент начала открытия впускных и выпускных клапанов;
  • продолжительность нахождения в открытом состоянии;
  • высота подъема (величина, на которую опускается клапан).

Преобладающее большинство двигателей имеют фиксированные фазы газораспределения. Это значит, что описанные выше параметры определяются лишь формой кулачка распределительного вала. Недостаток такого конструктивного решения в том, что рассчитанная конструкторами форма кулачков для работы двигателя будет оптимальной только в узком диапазоне оборотов. Гражданские двигатели проектируются таким образом, чтобы фазы газораспределения соответствовали обычным условиям эксплуатации автомобиля. Ведь если сделать двигатель, который очень хорошо будет ехать «с низов», то на оборотах выше средних крутящий момент, как и пиковая мощность, будет слишком низким. Именно эту проблему решает система изменения фаз газораспределения.

Что представляет собой система изменения фаз газораспределения

Мощность, экономичность, эффективность двигателя внутреннего сгорания зависит от ряда факторов, среди которых важнейшую роль выполняет своевременное открытие и закрытие впускных, выпускных клапанов.

Этот процесс происходит при воздействии на них кулачков распределительного вала и называется фазами газораспределения.

Что такое VTEC и для чего создана

Электронная система, которая регулирует изменение фаз газораспределения, называется VTEC. От данных функций напрямую зависит эффективность работы мотора, наполнение его цилиндров обогащенной топливно-воздушной смесью.

Читайте также:  Как пристегнуть автолюльку в машине правильно: что нужно знать

Момент, точка открытия и закрытия клапанов на различных оборотах заметно отличаются. При этом клапанная система должна работать синхронно.

Традиционные силовые агрегаты характеризуются универсальностью. Кулачки распределительного вала обеспечивают средние параметры работы клапанов. В результате двигатель не может продемонстрировать свои лучшие возможности.

Главной задачей системы VTEC было обеспечение идеальных условий для работы двигателя на разных оборотах.

Рекомендуем:  Что такое иммобилайзер в автомобиле

Отличительной особенностью такого силового агрегата является распределительный вал, который имеет отдельные кулачки для низких и высоких оборотов. Такая технология стабилизирует, оптимизирует работу мотора, повышая его мощность.

6 надежных современных бензиновых двигателей — авто, в которые они установлены Двигатель — это сердце авто, от качества работы которого часто зависит жизнь водителя и его пассажиров. Автомобильные…

Существует несколько способов регулировки ГРМ, которые акцентируют внимание на различных моментах его работы. Поэтому каждый из них концентрируется на конкретных составляющих системы.

Этот тип управления работает непосредственно только с клапанами впуска. Суть этой системы заключается в том, что при увеличении оборотов двигателя распределительный вал проворачивается вперед, приводя к более раннему впуску рабочей смеси.

Данная система работает за счет гидравлических механизмов.

Главным элементом системы является гидроуправляемая муфта, которая состоит из ротора и корпуса. Между этими частями находятся полости, соединенные с системой смазки двигателя.

При повышенных оборотах силового агрегата в них поступает моторное масло. При их заполнении происходит проворачивание ротора. Поступление или отвод масла контролирует электронный блок управления с помощью специальных датчиков и исполнительных устройств.

Данную схему управления ГРМ используют такие мировые автомобильные производители, как Honda, Volkswagen, Hyundai, Kia, GM, BMW, Renault.

Как сделать быструю диагностику двигателя авто без экспертов за 3 минуты Если вы думаете, что провести диагностику современного автомобиля можно выполнить только на СТО, то вы…

Такую технологию используют крупнейшие автомобильные концерны: Toyotа, Honda, Mitsubishi, Audi.

Широкое распространение получила система VVTL-i, VTEC и MIVEC. Суть ее заключается в том, что на распределительном вале одновременно устанавливаются три кулачка разной конфигурации и размеров.  Два из них маленькие, а один значительно больше. При увеличении оборотов двигателя крупная деталь активно включается в работу, а мелкие  теряют свою активность.

В зависимости от включения в работу кулачков при разных оборотах данные разновидности систем VTEC могут иметь три режима регулирования ГРМ.

Подъем клапанов на разную высоту

Впервые на своих двигателях систему Valvetronic использовала компания BMW в 2001 году.

Данная система помимо стандартных элементов использует эксцентриковый валик, промежуточный рычаг. Благодаря этим деталям происходит смещение опорной точки. В результате клапан точно перемещается на заданную высоту.

Такой процесс позволяет при разных режимах работы двигателя внутреннего сгорания не использовать дроссельную заслонку. Эту технологию используют автомобильные концерны Toyota, Nissan, Peugeot.

Чек двигателя: когда можно без последствий продолжать движение Одним из многочисленных достоинств современных автомобилей является наличие электронных систем самодиагностики….

Таким образом, автомобили с силовым агрегатом VTEC на фоне повышенной мощности, экономичности доставят больше положительных эмоций при езде.

Логика работы CVVT

Система CVVT работает на всем диапазоне оборотов ДВС. В зависимости от производителя логика работы может отличаться, но в среднем она выглядит примерно так:

  • Холостой ход. Задача системы – выполнить проворачивание впускного вала так, чтобы обеспечить позднее открытие впускных клапанов. Это положение повышает устойчивость работы двигателя.
  • Средние обороты ДВС. Система обеспечивает промежуточное положение распределительного вала, обеспечивая снижение расхода топлива и выброс вредных веществ с отработанными газами.
  • Высокие обороты ДВС. Действие системы направлено на максимальное увеличение мощности. Для этого впускной вал прокручивается так, чтобы обеспечить опережение открытия клапанов. Так, система обеспечивает лучшее наполнение цилиндров, что позволяет улучшить характеристики ДВС.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: