Что такое фазы газораспределения двигателя
Перейти к содержимому

Что такое фазы газораспределения двигателя

  • автор:

Фазы газораспределения

Изменение фаз газораспределения:
Мощность двигателя во многом зависит от распределительный вал. Если у него выступы длинные и овальные, клапаны быть открытым дольше. Это означает, что больше воздуха может поступать и выходить из двигателя, что приводит к увеличению мощности. Если кулачки короче и заостренные, клапан будет меньше открываться и закрываться раньше, позволяя меньшему количеству воздуха входить и выходить, поэтому он также производит меньшую мощность. Преимущество в том, что это Потребление топлива можно уменьшить.

Низкие обороты двигателя при небольших нагрузках требуют:

  • Впускные клапана открываются поздно и закрываются рано.
  • Выпускные клапаны открываются поздно и закрываются рано.

Высокие обороты двигателя при высоких нагрузках требуют:

  • Впускные клапаны открывайте раньше и закрывайте позже.
  • Выпускные клапаны открывайте раньше и закрывайте позже.

Производители автомобилей всегда ищут золотую середину. Система изменения фаз газораспределения переводит распределительный вал в необходимое положение при той скорости, с которой работает двигатель. На рисунке показаны две схемы клапанов.
Левая схема клапанов показывает «нормальную» ситуацию без регулировки, правая – после регулировки как впускного, так и выпускного распредвалов. Видно, что при регулировке впускной клапан открывается на 4° раньше и закрывается на 4° позже. Выпускной клапан также открывается на 4° раньше и закрывается на 4° позже.

Регулировка распредвалов:
При такой форме изменения фаз газораспределения распределительный вал вращается относительно шестерни, приводимой в движение распределительным валом. ремень грм of временная цепь приводится в движение (см. изображение ниже). Эта система гарантирует, что клапаны открываются раньше или позже, но не может регулировать, остаются ли клапаны открытыми дольше, поскольку форма распределительного вала остается прежней. Показанная ниже система работает гидравлически. Двигатель, включая звездочку распределительного вала, вращаются по часовой стрелке. На звездочке распредвала на изображении ниже отмечены 2 положения, где будет располагаться распредвал по отношению к звездочке в состоянии покоя (розовый) и при полной нагрузке (фиолетовый). Положения раннего открытия при полной нагрузке (фиолетовый цвет) и нейтрального положения (розовый) также отмечены на самих кулачках.

В ситуации спокойной езды, т.е. малых скоростей с небольшими нагрузками, клапана откроются позже. Затем наносится розовая маркировка. Фиолетовая часть применяется при полном ускорении и резком ускорении. Затем масло подается к точке регулировки на звездочке распределительного вала, поворачивая внутреннюю часть вправо. Затем распределительный вал вращается относительно шестерни, так что кулачки будут открывать и закрывать клапаны быстрее.

На рисунке показаны масляные камеры в шестернях регулируемых распределительных валов. Заливая пространство маслом, производится регулировка распределительного вала. Зубчатые колеса поворачиваются относительно опор распределительного вала.

На изображении показаны две регулируемые звездочки распределительного вала с масляными каналами. Масляные каналы окрашены в желтый цвет.
Масляный насос в масляном поддоне подает давление масла на электромагнитные клапаны. Когда электромагнитные клапаны управляются блоком управления двигателем (ЭБУ), они передают давление масла на звездочки распределительных валов. Электромагнитные клапаны обеспечивают регулировку звездочек распределительных валов.

К возможным неисправностям в вышеописанной системе относятся:

  • Электромагнитные клапаны, которые больше не подают давление масла на шестерни распределительных валов. Зачастую это является результатом загрязнения. В этом случае сито в электромагнитном клапане может засориться черным осадком или другими частицами грязи. Очистка часто предлагает решение.
  • Звездочки распределительного вала больше не регулируются должным образом. Зачастую это также является результатом загрязнения.

Загрязнение обычно происходит из-за слишком долгой езды на старом моторном масле.

МультиЭйр:
MuliAir — это полностью электронноуправляемая система, позволяющая раздельно управлять открытием и закрытием впускных клапанов посредством электронно-гидравлического управления. MultiAir управляет как подъемом клапана, так и фазами газораспределения впускных клапанов. MultiAir используется как на бензиновых, так и на дизельных двигателях. Регулируемый распределительный вал больше не нужен.

В MultiAir имеется гидравлическое соединение между распределительным валом и впускным клапаном. Распределительный вал приводит в движение поршень цилиндра высокого давления MultiAir через роликовый коромысло. Поршень в этом цилиндре высокого давления подает масло к клапану с электронным управлением; также называемый соленоидом или электромагнитным клапаном. Объем масла, подаваемого в масляную камеру над впускными клапанами, регулируется клапаном с электронным управлением. Меньший объем масла означает, что впускной клапан открывается менее широко. Этот клапан с электронным управлением точно контролируется блоком управления двигателем (ECU). Это позволяет точно отрегулировать время и высоту подъема в соответствии с потребностями двигателя в воздухе.
Когда требуется мощность двигателя, например, при движении на более высоких скоростях и при более высоких нагрузках двигателя, впускной клапан открывается полностью.
Во время запуска и работы двигателя на холостом ходу впускной клапан откроется позже. В камере сгорания будет большое разрежение, вызывающее увеличение скорости воздуха при открытии впускного клапана. Это обеспечивает лучшее смесеобразование и лучшее сгорание.
На средних оборотах и ​​частичной нагрузке двигателя впускной клапан закрывается раньше. Это предотвращает помехи во впускном коллекторе и снижает потери при газообмене, что в конечном итоге приводит к повышению производительности. крутящий момент двигателя.
Есть еще «мультилифт» на средних оборотах и ​​частичной нагрузке двигателя. При использовании мультилифта выпускные клапаны открываются несколько раз за рабочий такт, что улучшает качество сгорания.

Фазы газораспределения двигателя автомобиля и их работа

Фазами газораспределения принято называть промежуток времени между открытием и закрытием клапанов цилиндра, за который коленвал успеет повернуться на тот или иной градус.

Поэтому фазы газораспределения отображают именно в градусах поворота коленвала относительно каждого из четырёх тактов ДВС.

На что влияют фазы газораспределения

Величина фаз влияет на то, как быстро и эффективно будут заполняться и опустошаться цилиндры в процессе работы двигателя.

Поэтому от этого параметра напрямую зависят:

• расход топлива; • мощность, которую может развить двигатель; • величина крутящего момента.

Порядок открытия и закрытия клапанов

На впуске, когда поршень в цилиндре опускается вниз, происходит поворот коленчатого вала на 180°. При этом выпускной клапан закрывается, а впускной — открывается при опережении на 12°.

На такте сжатия при подъёме поршня коленвал снова поворачивается на 180°. Клапаны начинают открываться-закрываться только после того, как угол поворота коленчатого вала составит 40°.

Во время третьего такта, когда поршень опускается вниз под действием давящих на него газов, коленвал снова приходит в движение. Когда до нижней мёртвой точки остаётся примерно 42°, происходит открытие выпускного клапана (впускной остаётся закрытым).

Такт выпуска отработанных газов сопровождается движением поршня вверх. Выпускной клапан закроется после того, как коленвал совершит поворот на стандартные 180° и ещё на 10° относительно верхней мёртвой точки. Впускной клапан откроется, когда до ВМТ останется 12°.

Диаграммы работы двигателя

Фазы газораспределения определяются экспериментально, а также на основе предварительных расчётов. Для удобства они отображаются на специальных диаграммах.

На них показаны углы поворота коленвала, соответствующие открытию и закрытию впускного и выпускного клапанов относительно верхней и нижней мёртвой точек движения поршня.

С помощью таких диаграмм можно наглядно увидеть, как работает двигатель того или иного автомобиля.

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

диаграмма фаз газораспределения четырехтактного 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

Хондовская VTEC

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.

газораспределительный механизм Valvematic

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.

    Смотрите так же:
  • Цены на обучение
  • Обучение на МКПП
  • Обучение на АКПП

Фазы газораспределения двигателя

Большинство двигателей внутреннего сгорания, которые используются в современных автомобилях — четырехтактные. Полный цикл состоит из четырех последовательных перемещений поршня от нижней точки к верхней и наоборот. Один поршневой ход называется тактом и подразумевает впуск горючей смеси, ее сжатие, рабочий ход и выпуск отработавших газов.

Помимо движения вверх и вниз также выполняется вращательное движение коленвала. За полный цикл он совершает два полных оборота, или по одному повороту на 180 градусов на каждый такт. За счет этих движений во время каждого из тактов клапаны впуска и выпуска попеременно открываются, либо закрываются. Этими действиями управляет газораспределительный механизм (ГРМ).

Эффективность мотора зависит от корректной и слаженной работы механизма, отвечающего за своевременное подведение топлива и воздуха, а также отвод уже отработавшей смеси. Правильная настройка фазовой ширины позволяет получить максимальный КПД от устройства.

Влияние фаз газораспределения на функционирование ДВС

Подавляющее большинство двигателей не предполагает такой функции, как настройка фаз. Из-за этого коэффициент полезного действия в таких устройствах имеет достаточно низкие показатели. Чтобы наиболее эффективно использовать конструкцию двигателя, необходимо настраивать его для каждого режима по-своему.

Для холостого хода входные и выходные клапаны попеременно должны открываться позже, а закрываться раньше, образуя узкую фазу. При этом нужно избегать перекрытия — одновременного раскрытия каналов, иначе отработавшая смесь попадет во впускной коллектор, а горючая смесь — в выхлопной канал.

Работа двигателя на максимальной мощности требует других условий. Здесь требуется значительно сократить время на открытие и закрытие клапанов — получить широкие фазовые промежутки. Однако при этом нужно обеспечить подвод и отведение больших объемов газов в цилиндре, что противоречит такой механике. Создание системы, которая удовлетворит все эти потребности — одна из главных задач инженеров-конструкторов, разрабатывающих и совершенствующих ДВС. Таким решением стал ГРМ, способный настраиваться для разных режимов работы.

Способы изменить продолжительность и ширину фаз газораспределения

Чтобы механизм мог совершать гибкое управление режимами, зачастую используется фазовращатель. В качестве него служит муфта, которая получает управляющий электрический или гидравлический сигнал. Под его воздействием она доворачивает распредвал на необходимый угол. При интенсивной работе это позволяет своевременно и полноценно наполнять цилиндр за счет постоянного проворачивания вала.

Еще один способ повысить эффективность ДВС — использование систем, которые могут сужать или расширять фазовые промежутки. В частности, это VVTL-i — комплекс с дополнительным кулачком специального профиля. Он включается при достижении порогового значения — 6000 об/мин. Кулачок обеспечивает более широкий шаг хода, что в конечном счете способствует быстрому резкому разгону.

Более простым решением считается применение системы, в которой регулируется высота подъема клапанов через газораспределительный механизм и управляющее воздействие — нажатие педали газа. В зависимости от продолжительности давления на нее меняется время впуска. А чтобы увеличить скорость открытия клапанов, используется электромагнитный привод. С его помощью продуктивность наполнения цилиндров повышается как минимум на треть. В связке с электроникой привод наиболее гибко изменяет продолжительность открытия, а также отключает ненужные элементы для экономии.

Дальнейшее совершенствование ГРМ не позволит существенно увеличить мощность мотора. Для этого необходимо использовать другие агрегаты — например, турбокомпрессор.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *