ᐉ Системы изменения фаз газораспределения
В обычном двигателе фазы газораспределения определяются формой кулачка распределительного вала и остаются неизменными во всех диапазонах работы двигателя. Однако постоянные фазы газораспределения не позволяют создавать оптимальные процессы смесеобразования.
Чтобы варьировать фазами газораспределения необходимо изменять положение распределительного вала относительно коленчатого.
Холостой ход. На этом режиме работы следует устанавливать такой угол поворота распределительного вала, который соответствует самому позднему началу открытия впускных клапанов (максимальный угол задержки, при минимальном перекрытии клапанов). Этим обеспечивается минимальное поступление отработавших газов во впускной трубопровод, что улучшает стабильность работы двигателя и снижение расхода топлива.
Режим низких нагрузок. Перекрытие клапанов уменьшается для минимизации поступления отработавших газов во впускной трубопровод, что улучшает стабильность работы двигателя.
Режим средних нагрузок. Перекрытие клапанов увеличивается, что позволяет снизить «насосные» потери, при этом часть отработавших газов поступает во впускной трубопровод, что позволяет снизить температуру рабочего цикла и вследствие этого содержание оксидов азота в отработавших газах.
Режим высоких нагрузок при низкой частоте вращения коленчатого вала. На этом режиме обеспечивается раннее закрытие впускных клапанов, что обеспечивает увеличение крутящего момента. Небольшое или нулевое перекрытие клапанов заставляет двигатель более четко реагировать на изменение положения дроссельной заслонки, что, например, очень важно в транспортном потоке.
Режим высоких нагрузок при высокой частоте вращения коленчатого вала. Для того чтобы получить максимальную мощность при высокой частоте вращения коленчатого вала, необходимо перекрытие клапанов около ВМТ с большим углом поворота коленчатого вала. Это связано с тем, что мощность в наибольшей степени зависит от максимально возможного количества топливно-воздушной смеси, попадающей в цилиндр за короткое время, но, чем выше частота вращения, тем меньше время, отводимое на заполнение цилиндра.
Главными задачами системы изменения фаз газораспределения являются:
- улучшение качества работы двигателя на холостом ходу
- снижение расхода топлива
- оптимизация крутящего момента в области средних и высоких частот вращения коленчатого вала
- увеличение внутренней рециркуляции отработавших газов с сопутствующим ей снижением температуры газов при сгорании и уменьшением выброса оксидов азота
- увеличение мощности в области высоких частот вращения коленчатого вала
В 90-е годы все больше и больше двигателей стали оборудоваться системами изменения фаз газораспределения таким образом, что угол перекрытия клапанов мог изменяться в соответствии с режимами работы двигателя. В этих системах, применяемых на двигателях DOHC (с двумя распределительными валами), монтировалось специальное устройство в приводную шестерню распределительного вала впускных клапанов. Такие устройства называют изменяемыми фазами газораспределения VIVT (Variable inlet valve timing).
Впервые изменение фаз газораспределения было применено на автомобилях Альфа Ромео в 1983 году. После этого такие системы стали применяться на автомобилях Мерседес, Ниссан, БМВ, Порше и др. Принцип действия привода поворота распределительного вала, для изменения фаз газораспределения, может быть механический, гидравлический, электрический и пневматический.
Как правило, изменение фаз газораспределения применяется в двигателях с двумя распределительными валами, один из которых служит для открытия впускных клапанов, другой – выпускных. Широкое распространение находят системы с изменение натяжения цепи по принципу гидравлического кольца. Изменение фаз газораспределения при таком виде производится только для впускных клапанов. Распределительный вал для открытия выпускных клапанов приводится во вращение от коленчатого вала двигателя через шестерню или звездочку ременной или цепной передачи 1, а распределительный вал для открытия впускных клапанов через цепную передачу от звездочки установленной на распределительном вале привода выпускных клапанов 2.
Рис. Привод системы с изменение натяжения цепи по принципу гидравлического кольца:
1 – привод распределительного вала для выпускных клапанов; 2 – звездочка распределительного вала для привода выпускных клапанов; 3 – звездочка распределительного вала для привода впускных клапанов
В систему изменения фаз газораспределения масло поступает через отверстие в головке блока. Изменение потоков масла осуществляется управляющим клапаном 1, передвигающим золотник 2, по сигналам блока управления двигателем.
Рис. Устройство для изменения фаз газораспределения по натяжению цепи:
1 – управляющий клапан; 2 – золотник; 3 – звездочка привода впускных клапанов; 4,9 – натяжитель цепи; 5 – толкатель натяжителя цепи; 6 – полость для масла; 7 – звездочка привода выпускных клапанов; 8 – фиксатор стартовый; 10 – управляющий поршень
Для изменения фаз газораспределения впускных клапанов служит гидравлический цилиндр с поршнем 10.
При подаче масла в цилиндр по сигналу блока управления поршень, выдвигаясь, воздействует на натяжитель цепи. Одна сторона цепи начинает удлиняться, а противоположная укорачиваться, при этом происходит поворот звездочки для привода впускных клапанов, не связанной цепной передачей с коленчатым валом. Управление подачей масла осуществляется с помощью клапана 1, управляемого электронным блоком управления. Указанная система имеет дискретный двухпозиционный диапазон изменения фаз газораспределения, так как давление масла, развиваемое штатным масляным насосом, изменяется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, и может служить только для движения поршня в верхнее или нижнее положение. Такой принцип изменения фаз газораспределения имеют серийные двигатели фирм Ауди, Порше и Фольксваген.
В зависимости от сигнала блока управления масло направляется в каналы А или В. При неработающем двигателе изменения натяжения цепи не происходит, ввиду отсутствия давления масла на управляющий поршень 6.
Стартовый фиксатор 4 при этом входит в паз канавки управляющего поршня и стопорит его, исключая колебания цепи. Распределительный вал в данном случае устанавливается на более позднее открытие клапанов, соответствующее увеличению мощности двигателя.
Рис. Схема подачи масла в устройство изменения фаз газораспределения:
а – позднее открытие клапанов; б – раннее открытие клапанов; 1 – возврат масла; 2 – подвод масла; 3 – продувочное и масляное отверстие; 4 – фиксатор стартовый; 5 – полость для масла; 6 – управляющий поршень; 7 – управляющие каналы
После запуска двигателя, когда давление масла начинает возрастать, оно воздействует на плоскость стартового фиксатора, преодолевая натяжение его пружины. Стартовый фиксатор освобождает управляющий поршень и он, передвигаясь, натягивает цепь, устанавливая фазы газораспределения в положение раньше или позже, соответствующее увеличению крутящего момента или мощности двигателя. При открытом управляющем канале А, масло воздействует на поршень сверху и он натягивает цепь вниз, устанавливая открытие клапанов в положение соответствующее большей мощности (позднее открытие клапанов).
При достижении частоты вращения коленчатого вала 1300 об/мин открывается канал В и масло воздействует на поршень снизу и он натягивает цепь вверх, устанавливая открытие клапанов в положение соответствующее большему крутящему моменту (раннее открытие клапанов).
Полость для масла служит для наполнения без давления плунжера натяжного устройства цепи нагнетательной полости при запуске двигателя. Это сказывается также положительно на шумовых свойствах при запуске двигателя. Отверстие 3 сверху полости для масла служит для вентиляции и смазки цепи.
В связи с все более повышающимися требованиями к уменьшению выбросов токсичных веществ с отработавшими газами в настоящее время разработаны устройства, которые могут изменять фазы газораспределения во всем диапазоне возможной частоты вращения коленчатого вала двигателя, как для впускных так и для выпускных клапанов, что позволяет регулировать количество остаточных отработавших газов в камере сгорания. Бесступенчатое изменение фаз газораспределения позволяет также улучшить работу двигателя на холостом ходу и полных нагрузках, обеспечивая повышение крутящего момента и мощности.
Необходимый угол изменения фаз газораспределения выбирается в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала по полю параметрических характеристик. Отклонение необходимого угла поворота распределительного вала от истинного угла рассчитывается по алгоритму блока управления, согласно выданному значению которого, изменяется ток в клапане управления давлением масла. Клапан управления в свою очередь изменяет давление масла на исполнительный механизм, позволяющий поворачивать распределительный вал. Частота вращения коленчатого вала определяется индуктивными датчиками, установленными на коленчатом или распределительном валах, считывающими частоту вращения по зубчатым колесам, установленным на валах.
Распределительный вал привода впускных клапанов может поворачиваться и с помощью поршня.
Рис. Схема устройства изменения фаз газораспределения:
1 – головка блока; 2 – распределительный вал; 3 – звездочка привода распределительного вала; 4 – поршень; 5 – электромагнит; 6 – якорь-клапан; 7 – косозубые шлицы; а – поздние фазы; б – ранние фазы; в – соединение деталей устройства косозубыми шлицами
Устройство устанавливается на переднем конце распределительного вала, управляющего впускными клапанами.
При низких частотах вращения коленчатого вала обеспечивается позднее открытие впускных клапанов и минимальное перекрытие клапанов, что позволяет добиться минимально возможного обратного выброса отработавших газов во впускной канал, увеличения крутящего момента и снижения расхода топлива. В этом положении якоря-клапана его вертикальный канал соединен с пространством с правой стороны поршня, так как электромагнит 5 устройства выключен. Поршень 4 отжат влево под воздействием пружины и давления масла, поступающего через якорь-клапан 6.
На высоких частотах по команде электронного блока управления двигателем включается электромагнит 5, сердечник которого соединяет вертикальный канал с пространством с левой стороны поршня. Масло из центрального отверстия распределительного вала поступает под поршень 4, имеющий внутренние и наружные косые шлицы. Ответные шлицы имеет конец вала и ступица звездочки цепи 3. Двигаясь в направлении «назад», поршень за счет шлицев обеспечивает сдвиг звездочки в окружном направлении относительно вала на 12…15° в сторону более раннего впуска. Это позволяет увеличить крутящий момент двигателя на высоких частотах вращения. Подобные механизмы устанавливаются на двигателях (MERCEDES-BENZ, ALFA ROMEO и др.) с двумя верхними распределительными валами.
В конструкции двигателей БМВ применены принципы работы обоих вышеописанных способов изменения фаз газораспределения.
Рис. Бесступенчатое изменение фаз газораспределения фирмы БМВ:
1 – управляющий поршень; 2 – косозубая шестерня; 3 – прямозубая шестерня; 4 – натяжитель цепи
Косозубая шестерня 2 может перемещаться в продольном направлении при воздействии масла на управляющий поршень.
Перемещаясь, она сдвигает в окружном направлении звездочку привода распределительного вала. Применение такой конструкции позволяет изменять фазы газораспределения не только для впускных (до 60°), но и для выпускных клапанов (до 46°).
Альтернативной вышеизложенным системам является более дешевая конструкция системы изменения фаз газораспределения, действующая с использованием гидроуправляемой муфтой.
Рис. Схема системы непрерывного изменения фаз газораспределения с гидроуправляемой муфтой:
1 – масляный насос; 2 –электронный блок управления двигателем; 3 – датчик Холла для распределительного вала привода выпускных клапанов; 4 – датчик Холла для распределительного вала привода впускных клапанов; 5 – распределительный вал для впускных клапанов; 6 – распределительный вал для выпускных клапанов; 7 – электрогидравлический распределитель распределительного вала для впускных клапанов; 8 – электрогидравлический распределитель распределительного вала для выпускных клапанов; 9 – рабочие полости; 10 – ротор; 11 – гидроуправляемая муфта; а – общая схема; б – поворот ротора относительно корпуса вправо; в – поворот ротора относительно корпуса влево
Рис.
Общий вид системы непрерывного изменения фаз газораспределения с использованием лопастного гидравлического двигателя:
Привод состоит из двух частей – внутренней с закручивающимся ротором 10, связанной с распределительным валом и внешней 11, приводимой цепью или ременной передачей от коленчатого вала. Связь между обеими частями осуществляется с помощью масляной полости, в которой выступы ротора или лопасти поворачивают ротор влево или вправо. Одновременно с ротором поворачивается распределительный вал, на который навинчен ротор.
Давление масла в рабочей камере зависит от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки и температуры двигателя. Положение распределительного вала относительно коленчатого вала во время работы двигателя может быть как переменным, так и постоянным (фиксированным). Питание рабочей полости осуществляется от системы смазки двигателя.
Жесткая связь между приводной звездочкой и ротором, связанным с распределительным валом, существует только во время запуска двигателя.
Некоторые производители, например Ауди, при запуске двигателя блокируют ротор при запуске двигателя специальным плунжером, управляемым гидравлической системой, что позволяет установить распределительный вал привода впускных клапанов в положении наиболее благоприятного впуска топливовоздушной смеси. При наполнении масляной полости маслом, внутренняя и внешняя части привода разъединяются. При самом большом давлении масла распределительные валы поворачиваются в положение соответствующее наиболее позднему впуску горючей смеси и наиболее раннему выпуску отработавших газов.
Управляющий электрогидравлический распределитель 8 состоит из гидравлической части и электромагнита. Клапан установлен на корпусе распределительных валов и подключен к системе смазки двигателя. В цилиндре распределителя установлен золотник, перемещение которого приводит к изменению потоков масла. Управление положением золотника управляющего распределителя происходит по сигналу электронного блока управления 2. В зависимости от положения распределителя масло подается к гидроуправляемой муфте через один или через оба канала.
Подключением того или иного канала производится перестановка ротора в положение «рано» или «поздно» или же он удерживается в определенном фиксированном положении.
Исходное положение золотника определяется натяжением возвратной пружины.
Диапазон перестановки распределительного вала составляет 40° по углу поворота коленчатого вала или 20° по углу поворота распределительных валов.
В настоящее время системы непрерывного изменения фаз газораспределения применяются на двигателях Ауди, Фольксваген, Тойота, Рено, Вольво и др.
Фазы и механизм газораспределения двигателя
Термин «фаза» означает часть, этап или ступень какого-то процесса. Поэтому впускная и выпускная фазы газораспределения – часть полного цикла работы двигателя внутреннего сгорания. Прочитав статью, вы узнаете, что происходит во время фаз, каким образом двигатель регулирует их и на что влияют фазы газораспределения.
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.
Устройство механизма газораспределения
Газораспределительный механизм (ГРМ) состоит из:
- одного или двух кулачковых распределительных валов, на каждый из которых установлена своя шестерня;
- шестерни коленчатого вала;
- цепного или ременного привода.

Число зубьев шестерни распределительного вала всегда в 2 раза больше, чем у шестерни коленчатого вала.
Благодаря этому за два оборота коленчатого вала происходит лишь один оборот распределительного вала. Это позволяет открывать и закрывать клапаны головки блока цилиндров (ГБЦ) в зависимости от такта двигателя. Фазы газораспределения зависят от расположения кулачков распределительного вала. Поэтому на одновальных двигателях возможна только одновременная регулировка фаз впуска и выпуска. На двухвальных двигателях возможна раздельная регулировка фазы впуска и фазы выпуска. Это позволяет оптимизировать работу двигателя под различные режимы.
Когда кулачок распределительного вала доходит до клапана, то начинает давить на него до тех пор, пока клапан полностью не откроется. Затем кулачок проходит дальше и пружина начинает выдавливать клапан, стремясь закрыть его. Как только давление со стороны распределительного вала исчезает, пружина полностью закрывает клапан.
Угол поворота распределительного вала, в течение которого впускные или выпускные клапаны одного цилиндра открыты и называется фазой газораспределения.
На что влияют фазы ГРМ
В двигателях современных бюджетных автомобилей не предусмотрена автоматическая регулировка фаз газораспределения, поэтому они настроены на средний режим работы. Форма кулачков распределительных валов таких двигателей рассчитана на максимальное наполнение и освобождение цилиндров при скорости вращения, близкой к максимальному крутящему моменту. Обычно он расположен между 2/3 и 3/4 от максимальных оборотов. Поэтому такой двигатель «плохо тянет» на оборотах ниже половины от максимальных.
Почему так происходит? Чем выше обороты двигателя, тем быстрей движутся поршни. В результате давление внутри цилиндра во время фазы выпуска возрастает, но пропускная способность выпускного клапана не меняется. Во время фазы впуска поршень движется быстрей, чем на холостых оборотах, но пропускная способность клапана не меняется.
Поэтому чем выше обороты двигателя, тем хуже наполнение цилиндров. Поэтому нередко фазы выпуска и выпуска пересекаются. В то время когда выпускной клапан закрывается, но еще открыт, начинает открываться впускной клапан.
На холостых и низких оборотах часть топлива, которая поступает в двигатель, уходит в выхлопную трубу. Это снижает мощность и экономичность двигателя. По мере роста оборотов влияние этого эффекта слабеет. Поэтому чем выше обороты двигателя, тем длинней должны быть фазы газораспределения. Это позволит избежать снижения мощности мотора.
Если сдвинуть фазы газораспределения от оптимальной точки, то произойдет резкое падение мощности мотора. Ведь цилиндры будут или не до конца освобождаться от выхлопных газов или не до конца наполняться топливовоздушной смесью. Однако оптимальная точка начала фазы и ее продолжительность зависят от нагрузки на мотор и оборотов двигателя. Поэтому тюнинговые мастерские и умелые автомобилисты устанавливают вместо штатной шестерни распределительного вала разрезную шестерню, с помощью которой можно сдвигать фазу на угол до 10 градусов.
Также используют тюнинговые распределительные валы, рассчитанные на различные режимы и нагрузки. Те, кто предпочитает ездить на максимальной скорости, устанавливают валы с максимальными фазами впуска и выпуска. Те же, кто ездит на средних оборотах двигателя, избегая резких стартов и больших скоростей, ставят валы с чуть уменьшенными фазами.
Регулятор фаз газораспределения
Существует большое количество моделей фазорегуляторов, которые работают по различным алгоритмам. Однако, общий принцип неизменен. Когда двигатель работает на низких оборотах, фазорегулятор сокращает впускную и выпускную фазы. Это позволяет сократить расход топлива.
Когда двигатель начинает работать на высоких оборотах или под нагрузкой, регулятор увеличивает продолжительность фаз, а нередко и точку их начала. Это позволяет не только увеличить мощность и крутящий момент, но и снижает расход топлива. Наиболее популярны модели фазорегуляторов, которые работают на основе центробежного принципа.
Чем выше обороты двигателя, тем сильней они натягивают цепь или ремень привода ГРМ, тем самым сдвигая и фазы газораспределения. Благодаря тому, что эти устройства регулируют натяжение ремня или цепи со стороны обоих распределительных валов, они эффективно сдвигают обе фазы. Такие фазорегуляторы не требуют настройки, однако после пробега в 40-70 тысяч километров необходимо менять уплотнительные кольца гидроцилиндров.
Более сложные регуляторы представляют собой систему из датчиков, контроллера двигателя и исполнительных устройств. Однако, принцип их работы точно такой же, как у центробежных. Исполнительное устройство увеличивает или ослабляет натяжение цепи со стороны впускного и выпускного валов. Благодаря этому каждая фаза регулируется отдельно. Такие системы требуют настройки и регулярной проверки. Благодаря тому, что исполнительные механизмы работают от электричества, нет необходимости в регулярной замене уплотнительных колец. Существуют также системы, в которых электронное управление совмещено с гидравлическим приводом.
В таких системах регулировка происходит не за счет натяжения цепи, а с помощью увеличения давления внутри шестерни распределительного вала.
Чем выше давление, тем дальше гидропривод проворачивает распределительный вал относительно положения шестеренки.
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.
Теория и принципы изменения фаз газораспределения
Нет сомнений в том, что специалисты по двигателям увидят в своих магазинах больше двигателей с регулируемой фазой газораспределения (VVT), поскольку поколение автомобилей, оснащенных этой технологией, начинает проникать в сферу обслуживания.
Эти звездочки распределительных валов и зубчатые колеса являются неотъемлемой частью этого приложения Ford. Штампованные стальные пластины являются рефлекторами, которые позволяют датчику положения распределительного вала определять фазы газораспределения. Обычная звездочка цепи ГРМ завершает набор.На самом деле нынешние версии ВВТ массово внедрялись в отечественное производство около 10 лет назад.
Принципы работы
Теория изменения фаз газораспределения проста. Представьте столб воздуха, проходящий через двухдюймовую трубу со скоростью 250 футов в секунду. Внезапно поток воздуха перекрывается клапаном на конце трубы.
Кинетическая энергия воздуха поддерживает его движение до тех пор, пока на клапане не начнет развиваться волна сжатия. Оптимальное время для открытия клапана и достижения наибольшего расхода воздуха наступает, когда эта волна сжатия достигает своего пика. Напротив, лучшее время для открытия выпускного клапана наступает, когда на клапане возникает вакуумная волна.
Система изменения фаз газораспределения использует эти волны давления и вакуума для достижения большего расхода воздуха через двигатель данного размера. Опережение фаз газораспределения увеличивает крутящий момент двигателя на низких оборотах, а запаздывание фаз газораспределения увеличивает крутящий момент на высоких оборотах. Модуль управления трансмиссией (PCM) определяет положение фаз газораспределения на основе данных, поступающих от датчиков положения распределительных валов или датчиков фаз газораспределения. Помните об этой терминологии, потому что некоторые автомобили могут использовать оба типа датчиков на одном двигателе.
Номенклатура деталей
Деталь, которая фактически управляет положением распределительного вала (и синхронизацией клапанов), называется «фазером». Конструкция VVT Phaser включает поршневую и лопастную конфигурации. В любом случае фазер использует давление моторного масла, чтобы подтолкнуть поршень или вращающиеся лопасти к мощной пружине. В фазорезе крыльчатого типа часовая пружина возвращает фазы газораспределения в положение «по умолчанию» во время запуска двигателя или в случае отказа системы VVT. Другая часть, называемая соленоидом фаз газораспределения, измеряет давление моторного масла в фазере.
На соленоид VVT подается напряжение при включении зажигания, и PCM мгновенно заземляет цепь для измерения давления масла в фазовращателе до тех пор, пока фаза газораспределения не достигнет желаемого значения. Соленоид фаз газораспределения также включает в себя сетку с очень мелкими ячейками, предотвращающую попадание грязи и мусора в механизм.
Проблемы со смазкой
Поскольку правильная смазка имеет решающее значение для работы фазовращателей и соленоидов VVT, вдвойне важно, чтобы в двигателе VVT использовалось масло правильной вязкости.
Поскольку в конструкциях VVT используется измерительная масляная диафрагма для регулировки фаз газораспределения, масло с вязкостью выше указанной может привести к тому, что в PCM будут сохранены ложные коды неисправностей VVT. Кроме того, масло должно иметь правильный пакет присадок, чтобы поддерживать чистоту масляных каналов двигателя, фазовращателей и электромагнитных экранов VVT.
Метки: ГРМ, регулировка фаз газораспределения, VVTПечать
Вам также может понравиться
Система VVT и электромагнитный клапан
Теоретический 4-тактный 9Рабочий цикл двигателя 0007 состоит из такта впуска, такта сжатия, рабочего такта и такта выпуска. Для простоты один и тот же теоретический цикл используется для всех автомобильных двигателей. Но для того, чтобы каждый цилиндр заполнялся и опорожнялся газами наиболее эффективным способом в каждый конкретный момент (даже при разных скоростях и при разных нагрузках), угол открытия и закрытия клапанов должен отклоняться от теоретический цикл.
Вот где VVT или система изменения фаз газораспределения и 9Появляются соленоиды VVT 0007 . Читайте дальше, чтобы узнать о функциях и геометрии этих важных деталей.
Задержка и инерция
Как объяснялось во введении, время открытия и закрытия клапана должно немного отличаться от теоретического цикла, чтобы оптимизировать процесс поступления газов в цилиндр и выхода из него. А на это, в свою очередь, влияет как задержка, так и инерция:
- Задержка: Клапана не открываются мгновенно. Чтобы они полностью открылись, может потребоваться 20-30° поворота коленчатого вала. Без каких-либо корректирующих действий это вызовет задержки как в цикле впуска, так и в цикле выпуска:
- если во впускном цикле поршень начинает опускаться, а впускной клапан еще не открыт из-за вышеупомянутой задержки, в цилиндре создается вакуум . Это затрудняет начало хода поршня вниз и, следовательно, снижает производительность двигателя.

- в свою очередь, если поршень начинает свое движение вверх в такте выпуска, а клапан не открыт из-за задержки, давление в цилиндре противодействует подъему поршня, снова снижая производительность двигателя.
- Инерция: Более того, когда клапан открывается, газы слегка «колеблются», чтобы начать движение. Это также приводит к небольшой задержке в начале процесса (наполнение или опорожнение баллона).
Стандартное открытие клапана без системы VVT
На следующем графике показана фиксированная геометрия автомобиля без системы изменения фаз газораспределения ( система VVT ) и где T.D.C. относится к верхней мертвой точке и Н.М.Т. до нижней мертвой точки:
Стандартная схема открытия клапана без системы VVT
- IVO или впускной клапан открыт (синий)
Чтобы избежать задержки и, таким образом, позволить впускным газам поступить в цилиндр как можно скорее, впускной клапан открывается немного раньше ВМТ.

- IVC или впускной клапан закрыт (синий) Впускной клапан немного закрывается после того, как поршень прошел НМТ. Таким образом, используется инерция газов, что оптимизирует процесс наполнения баллонов.
- EVO или выпускной клапан открыт (оранжевый) В конце хода вниз, хотя давление внутри цилиндра уменьшилось, так как газы толкнули поршень вниз, чтобы поршень не встречал сопротивления во время хода вверх, выпускной клапан открывается до НМТ.
- EVC или выпускной клапан закрыт (оранжевый) Чтобы убедиться, что все сгоревшие газы выброшены, а воздух, оставшийся в цилиндре, полностью свежий, закрытие выпускного клапана немного задерживается.
Как видно на схеме, есть перекрытие (зеленый): короткий период, в течение которого впускной и выпускной клапаны открыты одновременно.
Система VVT или система изменения фаз газораспределения
Функция системы VVT
Поскольку частота вращения автомобильных двигателей непостоянна, в идеале синхронизирующая диаграмма должна меняться вместе с ней.
Другими словами: углы закрытия и открытия клапана должны быть адаптированы к значениям, которые максимизируют процессы опорожнения и наполнения цилиндров в зависимости от частоты вращения двигателя.
Система VVT влияет на фазы газораспределения с помощью фазовращателя, расположенного в головке распределительного вала. Эта часть активируется блоком управления двигателем посредством потока масла, управляемого электромагнитным клапаном .
Основными преимуществами этой системы являются:
- снижение расхода топлива
- повышенный крутящий момент и мощность
- снижение выбросов
В основном в бензиновых двигателях
Система VVT был введен в азиатские и европейские автомобили в конце 80-х и начале 90-х годов. В середине 2000-х эта система стала более популярной и стала использоваться всеми основными производителями автомобилей. В настоящее время эта система обычно устанавливается в бензиновых двигателях (хотя и не во всех), но встречается и в некоторых дизельных двигателях.
В то время как фактическое название , используемое для системы , варьируется от производителя к производителю, и, хотя могут быть небольшие различия, принцип работы практически одинаков:
- Хонда: VTEC
- Тойота: ВВТ-я
- БМВ: ВАНОС
- Форд: Ti-VCT
- Киа-Хендай: CVVT
- Порше: ВАРИО САМ
- ВАГ: ТГВ
- …
Электромагнитный клапан и другие компоненты VVT
Основные компоненты системы изменения фаз газораспределения:
Основные компоненты системы VVT
- ECU
- Датчики оборотов
- Фазер кулачка
- Распределительные валы
- Электромагнитные клапаны
- Маслопровод
Увеличение масштаба кулачкового фазовращателя
Кулачковый фазовращатель адаптирует угол, под которым открываются клапаны. Он состоит из следующих частей:
Компоненты фазовращателя
- Внутренний ротор: эта часть крепится к распределительному валу.

- Внешний корпус: эта деталь крепится к звездочке привода ГРМ.
- Галереи: это активно заполненные маслом с одной или другой стороны внутренних лопастей несущего винта. Это вращает внутренний ротор относительно внешнего корпуса, опережая или замедляя время открытия клапанов.
Теперь этот поток масла в одну или другую сторону галерей контролируется электромагнитным клапаном . Как мы увидим позже в этой статье, электромагнитный клапан позволяет маслу течь по трубам в галереи в соответствии с сигналом с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), который он получает от блока управления.
Увеличенное изображение электромагнитного клапана
Электромагнитный клапан , в свою очередь, состоит из следующих частей:
Компоненты электромагнитного клапана
- Маслопровод
- Возврат масла
- Маслопроводы к распределительному валу
- Поршень
- Электромагнитная катушка
- Электрический разъем
Электромагнитный клапан: позиции
Система VVT чаще всего устанавливается для работы с впускной распределительный вал , хотя в некоторых автомобилях вы также можете найти один, связанный с выпускным распределительным валом.
Например, высокопроизводительные двигатели работают с более сложными системами, способными изменять подъем кулачков. Таким образом, электромагнитные клапаны можно найти в нескольких разных местах.
1. Соленоид в положении «замедление»
Соленоид может находиться в положении «замедление»:
Соленоид в положении «замедление»0007 двигатель работает на холостом ходу , электромагнитный клапан перемещает свой внутренний плунжер. Это позволяет маслу течь, заполняя одну сторону галереи, и позволяет маслу возвращаться в отстойник с другой стороны. В результате они открываются немного позже в цикле двигателя.
Задержка открытия впускного клапана предотвращает попадание продуктов сгорания во впускной коллектор на холостом ходу. Это также экономит топливо : двигатель может продолжать работать ровно, без необходимости повышать обороты холостого хода.
2.Соленоид в положении «вперед»
Соленоид также может быть в положении «вперед»:
[image6] Соленоид в положении «вперед»
переходит в противоположное положение.
Это меняет направление потока масла и заставляет распределительный вал двигаться в максимальное «выдвинутое» положение.
Когда двигатель работает на высоких оборотах в минуту , цилиндр заполняется гораздо быстрее. Таким образом, опережая открытие клапана, мы добиваемся того, чтобы впускной газ начал поступать в цилиндр еще до того, как поршень достиг ВМТ. С опережением открытия, конечно, также продвигается и закрытие. Но в этом случае из-за оборотов двигателя цилиндр еще успевает достаточно заполниться, гарантируя оптимальную производительность и используя инерцию газов, циркулирующих на более высоких скоростях.
3.Соленоид в положении «на удержании»
Кроме того, соленоид также может находиться в положении «на удержании»:
Соленоид в положении «на удержании»
Распредвалы имеют Холла датчики . Эти датчики сообщают блоку управления их точное положение по отношению к коленчатому валу. Таким образом, блок управления может определить требуемое положение электромагнитного клапана в каждый момент времени.
Он вычисляет это, сравнивая входные сигналы (такие как частота вращения двигателя, положение дроссельной заслонки и т. д.) с картами, которые он запомнил. Когда желаемое продвижение достигнуто, соленоид помещается в положение удержания. Таким образом, он перекрывает поток масла в обоих направлениях, в свою очередь удерживая распределительный вал под определенным углом относительно звездочки распределительного вала.
Когда двигатель работает на промежуточной скорости или в других особых ситуациях, блок управления может определить положение «промежуточного опережения» распределительного вала для оптимальной работы двигателя в это время. Промежуточные положения помогают снизить уровень NOx и, следовательно, оказывают такое же влияние на двигатель, как и системы рециркуляции выхлопных газов (обычно устанавливаемые в дизельных двигателях, EGR пропускают часть выхлопных газов обратно во впускной коллектор. Когда они снова попадают в камеру сгорания, они снизить температуру, что приводит к образованию меньшего количества NOx).
9. Это часто является результатом того, что масло, за которым не осуществлялось надлежащее техническое обслуживание, содержит мусор и шлам. Когда эти примеси оседают в предварительном фильтре канала подачи масла электромагнитного клапана, они ограничивают поток масла. Это приводит к тому, что система работает медленно или вообще не работает. Кроме того, частицы могут пройти через фильтр, вызывая заедание электромагнитного клапана в любом из его положений.
Проблема слишком низкого давления может усугубляться, если масло имеет неправильную вязкость , или в случае другой неисправности в системе смазки.
Проблемы с давлением масла
Электрические неисправности
Электромагнитные клапаны также могут испытывать электрические неисправности . Катушка может выйти из строя, в результате чего клапан перестанет работать. Однако, как всегда, проверка кабелей, идущих к клапану, является хорошей практикой, чтобы избежать ненужной замены детали, которая находится в хорошем состоянии.

Общий вид системы непрерывного изменения фаз газораспределения с использованием лопастного гидравлического двигателя:


