Что такое перекрытие клапанов двс: Перекрытие клапанов. Что это такое, как выставить?

Содержание

Перекрытие клапанов. | ЭТО ИНТЕРЕСНО!

Сегодня поговорим про перекрытие клапанов, что это такое и для чего это нужно? У нас есть два клапана впускной и выпускной в двигателе. Через впускной клапан поступает воздушно топливная смесь, а через выпускной отводятся отработанные газы сгоревшие в цилиндрах двигателя. Теоретически если один клапан открыт то другой закрыт. Но есть такой момент одновременное открытие двух клапанов это и называется перекрытие клапанов. Впускной клапан открывается немного раньше,а выпускной закрывается чуточку позже и есть очень короткий промежуток времени когда два клапана остаются открытыми. Так сказать идёт продувка цилиндров. У двигателя внутреннего сгорания чем выше обороты ( средние высокие ) тем больше поток воздушно топливной смеси двигатель должен переработать и соответственно большее количество отработанных газов надо вывести. Чем быстрее мы подаём смесь и выводим отработанные газы тем мощнее движок. И когда два клапана немного приоткрыты создаётся эффект продувки цилиндров двигателя. Период перекрытия клапанов имеет место когда поршень находится у верхней мёртвой точке на такте выпуска. В камере сгорания топливная смесь была сжата ,воспламенилась , поршень ушёл вниз и потом он идёт вверх и должен отвести отработанные газы, выпускной клапан открывается, но над поршнем создаётся разряжение и в этот момент начинает открываться на минимальное значение впускной клапан и свежая воздушно топливная смесь начинает засасываться в это разряжение и начинает сильнее выталкивать уже сгоревшую смесь. Происходит более быстрая продувка цилиндров и попадание свежей смеси. В этот момент приоткрыты два клапана когда поршень идёт вверх. Это работает эффективно на средних и высоких оборотах двигателя когда поток смеси огромный. На низких от 700 до 1000 оборотах это не работает. Может получиться так,что часть отработанных газов пойдёт во впускной коллектор и смешаться со свежей смесью. И вся смесь получится обеднённой и мотор на холостых оборотах будет работать не стабильно. На моторах где не было фазовращателей стояли обычные звёздочки или шестерни (цепь или ремень)не разборные.

То на распредвалах валах были выставленных усреднённые значения открытия и закрытия клапанов,перекрытия клапанов. Это делалось для более устойчивой работы двигателя как на низких так и на высоких оборотах. Теперь на современных движках устанавливают фазо распределители как на впуске так и на выпуске. Они могут смещать фазы в зависимости от количества оборотов.Благодаря фазовращателям добавляется около 10 % мощности к мощности двигателя.

Как выставить перекрытие клапанов на классике – АвтоТоп

Хай пипл. В этой статье рассмотрим как делать регулировку клапанов на классике. Владельцам отечественных автомашин семейства ВАЗ 2101, 2102, 2103, 2104, 2105, 2106, 2107 приходится сталкиваться с такой работой двигателя, когда слышно, как стучат клапана. В этом случае надо найти причину, почему стучат и отрегулировать. Также надо их настраивать, были различные работы по ремонту ДВС, например, замена клапана, поршня, прокладки и т.д.

Регулировка клапанов

При появлении стуков и нестабильной работы, повышенной вибрации следует обратить внимание на клапана.

Если фазы газораспределения газораспределительного механизма нарушены, срабатывают не точно, то есть не поступает полного объема газа в рабочую область цилиндров, не происходит полного сгорания топливно-воздушной смеси в рабочей камере, и не продуваются цилиндры. Это все сопровождается появлением ударной нагрузки кулачков распределительного вала на приводной рычаг и стержень вала. Также увеличивается расход топлива и моторного масла. Что будет, если ездить с не отрегулированными клапанами? Ответ: быстрый износ деталей двигателя, увеличение стоимости и времени ремонта.

Наибольшую опасность для мотора автомобиля является зазор меньше допустимого. Слишком маленький зазор между рычагом привода и кулачком распредвала препятствует шляпке клапана плотно сесть в свое посадочное место на головки блока цилиндров. Через не севший клапан из камеры сгорания выбиваются газы сгоревшей топливно-воздушной смеси. Из-за этого шляпка выпускного клапана по периметру начинает сгорать.

Резиновые маслоотражатели, они же маслаки, из-за сгоревшей шляпки клапана также сгорают, что ведет к увеличению расхода моторного масла. Если износ деталей мотора большой, то, возможно, лучше и легче будет сделать свап двигателя своими руками или же в СТО.

Даже, если в вашем двигателе не ременная передача, а цепная, то в случае, если не поменять цепь до истечения ее ресурса, то клапана погнутся о поршне, как, например, в двигателе sr20det производства Nissan.

Инструменты для настройки клапанов

Для качественного проведения ремонтных работ должны быть соответствующие инструменты. Чтобы отрегулировать клапанные механизмы, понадобятся следующие инструменты:

  • Набор ключей (торцевые и рожковые). Ключи на 13 мм и 17 мм обязательно.
  • Щуп для определения зазора.
  • Отвертки.
  • Фломастер.
  • Тряпки.

Щуп для определения зазора для классических автомобилей ВАЗ должен быть толщиной 0,15 мм.

Порядок регулировки клапанов ВАЗ 2101-2107

Сначала подготавливаем автомобиль:

  • подождать пока двигатель остынет, если он работал;
  • поставить машину на ровное место;
Порядок регулировки клапанов:
  1. Снять крышку воздушного фильтра и сам фильтр.
  2. Отсоединить трубки крепления фильтра и демонтировать крепление.
  3. Снимаем тросик управления воздушной заслонки (подсос).
  4. Снять тягу дроссельной заслонки.
  5. Выкручиваем гайки крепления клапанной крышки и снимаем ее.
  6. Перед регулировкой клапанов, сразу проверяем как натянута цепь. Если натяжка не нормальная, придется проводить работы заново.
  7. Снимаем крышку трамблера (распределителя).
  8. Устанавливаем в 4-м цилиндре поршень в верхнюю мертвую точку (ВМТ). ВМТ устанавливаются с помощью меток на шкиве коленвала ДВС и крышке привода распределительного вала, также метки нанесены на шестерни распредвала и крышки распредвала.Метку выставляют специальным ключом для болта шкива коленвала ДВС. Если нет ключа, можно выставить 4-й поршень в ВМТ вращая одно из задних колес. Поднять одну сторону домкратом, рычаг переключения скоростей поставить на 4-ю передачу, чтобы было легче крутить и медленно крутить колесо. При выставлении меток без ключа, потребуется помощник, который будет смотреть на метки.
  9. Когда метки на распредвале и на крышке распредвала совместились, проверяем, чтобы метки на коленвале также совпали. Также можно проверить, совпали ли метки на бегунке трамблера. Контактный вывод должен быть направлен на вывод провода высокого напряжения четвертого цилиндра. Как определять, раннее или позднее зажигание, мы уже разбирала в другой статье.
  10. После совпадения меток приступаем к настройке зазоров клапанов.
    Правильный порядок регулировки клапанного механизма ВАЗ «Классика» 2101-2107.
    Угол проворота коленчатого валаРегулируемые клапана
    8 и 6
    1804 и 7
    3601 и 3
    5405 и 2

Из таблицы мы видим, что, если 4-й поршень выставить в верхнюю мертвую точку, то измеряем и регулируем 6-й и 8-й клапана.

  • Находим 8-й клапан. Отсчет идет со стороны бампера, восьмой будет первым от салона.
  • Между рокером и кулачком распредвала вставляем щуп. Нормальный зазор — это проход щупа с небольшим ощутимым сопротивлением. Если пластинчатый специальный щуп толщиной 0,15 проходит легко или с большим усилием, то надо регулировать.
  • На рокере сбоку есть гайка, закрученная на болт с головкой на 13 мм. Этим болтом выставляется зазор, а гайка защищает от самовыкручивания. Чтобы увеличивать или уменьшать зазор, ослабляем гайку под ключ на 17, одновременно удерживая болт. Когда болт ослаблен, вращаем его и изменяем зазор.Когда выставили нужный зазор, приступаем к затяжке. После затяжки надо проверить заново, возможно болт чуток крутнулся и изменил зазор.
  • Далее, проделываем то же самое с 6-м клапаном.
  • Когда пару клапанов 8 и 6 отрегулировали. Приступаем, согласно таблице, к выставлению зазоров 4-го и 7-го клапанов. Но, перед тем, как приступить к настройке 4 и 7 клапанов, надо провернуть коленвал на 180 градусов. После поворота коленчатого вала ДВС на 180 градусов, уже поршень 3-го цилиндра выставится в ВМТ. Угол поворота при выставлении третьего поршня в верхнее мертвое положение неудобно выставлять. Для удобства используем маркер или фломастер. Если коленвал ДВС повернется на 180 градусов, то бегунок трамблера повернется на 90 градусов. Значит, можно использовать трамблер и бегунок для выставления 3 поршня в ВМТ, сделав метки маркером на корпусе: отмечаем где сейчас контакт, и отмечаем где он должен быть строго через 90 градусов.
  • После регулировки клапанов 3-го цилиндра автомобилей Ваз классических моделей, с помощью трамблера выставляем поршень 1-го цилиндра поворотом коленвала еще на 180 градусов, регулируем клапаны 1 и 3, аналогично. Затем, также выставляем поршень 2-го цилиндра в ВМТ и регулируем последние клапана 5 и 2.
  • Видео

    В этом видео показана регулировка клапанов на ВАЗ 2106.

    Видео про регулировку теплового зазора для машин ВАЗ 2101, 2102, 2103, 2104, 2105, 2106, 2107.

    Для тех, кто хочет послушать как стучат клапана на «классике» Ваз.

    1. Сначала меняем штатные распредвалы на новые спортивные вместе с разрезными шестернями.

    2. Затем путём сравнения стандартных шестеренок и разрезных, наносим метки на новые шестерни (в тех же местах, где и на стандартных). По этим меткам выставляем перекрытие клапанов (пусть и немного неточное). Поршни первого и четвертого цилиндра поднимаем в верхнюю мертвую точку, в момент, когда цилиндр буквально через полградуса начнет свое движение вниз, и затем ставим ремень ГРМ.

    3. Устанавливаем планку для индикаторов часового типа. Всего должно быть три индикатора. Один для того, чтобы определить перемещение впускного клапана, второй – для выпускного, и третий – для определения ВМТ. Конструкция планки такова: по центру крепится индикатор, который через отверстие свечи будет показывать положение поршня. Индикаторы открытия впускного и выпускного клапана крепятся на планке под углом. Один под углом 25 градусов, другой под углом 335 градусов относительно индикатора ВМТ. Так как длины ножек индикаторов не хватит, то необходимо изготовить удлинители с резьбой для фиксации в индикаторах. Индикатор ВМТ отображает положение поршня (удлинитель должна упираться в поршень). Индикаторы клапанов отображают положение клапана (удлинитель должен упираться в толкатель).

    4. Ищем положения, в которых впускные и выпускные клапана находятся в закрытом состоянии (то есть нулевые). Эти действия проделываем с четвертым цилиндром, также находим положение его верхней мертвой точки. Далее выставляем нужные перекрытия, производя регулировки с помощью разрезных шестерней.

    5. Следующим шагом полностью производим затяжку болтов разрезных шестерёнок. Делаем полный оборот коленчатого вала, смотрим на настройки и если они не сбились – переходим к следующему шагу.

    6. Производим сборку мотора и запускаем его.

    7. Если после регулировки под значения производителя распредвалов мы видим, что режим работы ДВС не оптимальный, то дополнительные настройки придётся делать путём практических контрольно- измерительных заездов.

    8. Помните о том, что рекомендуемые перекрытия производителя в наибольшей степени являются оптимальными и мало зависят от принципа впуска (атмо/турбо/etc). В случае, если распредвалы выставлены по рекомендуемым перекрытиям, мотор полностью исправен, но работа мотора неудовлетворительна – вероятнее всего конфигурация мотора неверна на стадии проектирования, и распределительные валы рекомендуется заменить (не подходят для данного мотора). Настоятельно не рекомендуем использовать распределительные валы, перекрытия которых не известны даже самому производителю, т.к. это с максимальной долей вероятности не приведет к успешному результату.

    Мои заметки. Я не блогер и не писатель, но иногда хочется поделиться с миром некоторой информацией или прокомментировать и высказать свою точку зрения.

    четверг, 9 июня 2016 г.

    Как выставить перекрытие клапанов в классическом двигателе ВАЗ

    Разрезные шестерни ГРМ Ваз классика
    Веерный набор щупов
    Метки соответствующие положению коленвала в ВМТ (инжектор)
    Метки соответствующие положению коленвала в ВМТ (карбюратор)
  • 2. Заменяем стандартную звездочку разрезной, фиксируя на ней болты используемые для смещения фаз.
    Метки на шестерне ГРМ и корпусе распредвала
  • 3. Вращаем коленвал на 1 оборот и этом положении, кулачки не давят на рокера и устанавливаем в первом цилиндре зазор между рокером и распредвалом размером 1мм !
  • Установка зазора клапанов
    • 4. Вращаем коленвал опять, выставляя его по метке, метка на звездочке распредвала при этом будет снова находится близ прилива на корпусе РВ.
    • 5. Проверяем зазоры на обоих клапанах 1-го цилиндра используя щупы различной толщины, у нас получатся к примеру зазоры – впуск 0.1мм и выпуск 0.3мм.
    • 6. Минимально вращая коленвал на несколько градусов в обе стороны, добиваемся чтобы зазор на обоих клапанах стал одинаковым – 0.2мм, это и есть точка перекрытия клапанов.
    • 7. Ослабляем винты на разрезной шестерне, теперь ее внешнюю часть можно смещать вращая совместно с коленвал, распредвал при этом будет оставаться неподвижным. В этом положении выставляем коленвал максимально точно по метке в ВМТ или при необходимости смещаем для выставления в опережение или запаздывание. Распредвал при этих манипуляциях должен оставаться неподвижным в ранее найденном моменте перекрытия.
    • 8. Затянув винты на разрезной шестерне, вращаем коленвал на 1 оборот и регулируем клапана приводя зазор клапанов к заводским рекомендациям.
    Легкий способ настройки разрезной шестерни по перекрытию клапанов

    Тюнинговый распредвал эстонец+
    11 комментариев :

    Загвоздка с РВ 21213, там разная высота кулачков впуск-выпуск.

    Дон Альберто, это не имеет существенного значения, для того чтоб найти угол распредвала, при котором оба клапана открыты на одинаковую высоту. Для классического РВ 2101 имеющего высоту подъема клапана в перекрытии 0.8мм следует использовать зазор больше этого значения, для РВ 21213 так же.

    не понятно, если в точке перекрытия клапанов они открыты на одну и ту же величину, откуда берётся зазор между кулачком и рокером? Кулачёк же уже надавил на рокер и приоткрыл клапан.

    Роман Галиев, при стандартной регулировке клапанов 0,15мм – нет зазора в перекрытии и при этом клапана открыты на 0,8мм, если же отрегулировать клапана под зазор 1мм, то в перекрытии между кулачком и рокером появится зазор 0,2мм который я использовал чтобы произвести настройку.
    Естественно после регулировки звезд, зазор возвращается к номиналу – 0,15мм.

    Спасибо за пояснения, сразу не сообразил.
    Просто у меня перекрытие у вала 2,3мм и не получается зазор больше сделать, регулировочный болт вкручен до конца. Без индикаторов никак 🙁

    а пастель нодо шлифовать

    Привет Валерий . Пункт "восемь" не понятен, зачем мы снова распредвал двигаем на 180 градусов ( меткой вниз что соответствует одному обороту на коленвале) для регулировки клапанов . Ну и регулировали бы в найденной точке перекрытия , или я что то не догоняю ?

    Понятно и доступно, Но. Как то страшновато, да и проблематично следовать инструкции "зазор 15!мм." Сужу по озвучке видео.https://www.drive2.ru/b/3138355/

    Здравствуйте .подскажите пожалуйста ,как выставить перекрытие на 94 валу ,я правильно понимаю нужно зазор выставить на клапана первого цилиндра больше чем 1.7 для этого вала,после установки постели и распред вала по меткам вмт и на постели с звездочкой,и крутнув колено на 360градусов.вопрос?какой зазор нужно установить 1.9 и что если он не устанавливаеться значит чтото делал не так?

    Здравствуйте, у меня вопрос, а можно ли установить РШ на на инжектор с гидриками?

    Сдвиг по фазе. Часть III

    Начало в № 3,5/2018

    В заключительной части статьи рассмотрены конструктивные и функциональные особенности управляемых систем газораспределения двигателей Honda последнего поколения.

    Следующим шагом в развитии регулируемых газораспределительных механизмов автомобильных двигателей Honda стало создание системы i-VTEC. Впервые она появилась в 2001 году и применялась на двигателях с двумя распределительными валами, которые приводились во вращение малошумящей пластинчатой цепью Морзе. Фигурирующая в названии системы буква «i» означает intelligent, т.е. «умный». «Умная» система управления газообменом объединила в себе преимущества работающих ступенчато VTEC-механизмов с возможностью плавного изменения фаз газораспределения впускных клапанов. Первоначально система i-VTEC представляла собой комбинацию двух устройств: одного из вариантов VTEC и механизма плавного регулирования фаз VTC (Valve Timing Control), работающих согласованно по командам электронного блока управления двигателем (ЭБУ).

    Плавное регулирование фаз газораспределения достигается поворотом впускного распредвала относительно приводящей его во вращение шестерни, или так называемой звездочки. При этом изменяется момент открытия и закрытия впускных клапанов, что дает возможность управлять величиной перекрытия. Стоит подчеркнуть, что система VTC не оказывает воздействия на время открытого состояния клапанов и высоту их подъема. Эти задачи решаются с помощью механизма VTEC.

    Исполнительный механизм VTC – актюатор – гидравлическое устройство, состоящее из корпуса и размещенного внутри него четырехлепесткового ротора. Корпус жестко связан с приводной звездочкой, ротор – с впускным распредвалом. Между профилированными поверхностями корпуса и ротора есть свободные пространства. Расположенные на роторе и корпусе подпружиненные пластины разделяют их на полости, в которые подается масло из системы смазки двигателя. При равенстве давлений в полостях взаимное положение звездочки и впускного распредвала остается неизменным. При нарушении равенства распредвал будет поворачиваться относительно зубчатой звездочки в ту или иную сторону, чем достигается опережение или запаздывание срабатывания впускных клапанов. В пусковом режиме, когда давления масла еще нет, распредвал находится в крайнем положении, соответствующем самому позднему открытию и закрытию клапанов (минимальное перекрытие), и фиксируется в нем подпружиненным штифтом. После запуска двигателя под действием давления масла штифт разблокирует механизм, и он начинает действовать по командам ЭБУ. Внутри ГБЦ, на торцах обоих распредвалов, установлены датчики углового положения, по сигналам которых блок управления определяет взаимное положение впускного и выпускного распредвалов. В зависимости от режима работы двигателя ЭБУ вырабатывает команды для электромагнитного клапана, регулирующего давление масла в полостях актюатора. Поворотом впускного распредвала удается изменять фазы работы впускных клапанов в диапазоне до 50° угла поворота коленвала.

    Рассмотрим более подробно, на каких режимах и как изменяется положение впускного распредвала.

    1. Режим низких оборотов и малых мощностей.

    Распредвал смещается в сторону запаздывания. Перекрытие клапанов уменьшается, снижается выброс отработавших газов во впускной коллектор. Этим достигается устойчивая работа двигателя на низких оборотах и бедных смесях.

    2. Режим средних оборотов и умеренных мощностей.

    Распредвал смещается в сторону опережения. За счет внутренней рециркуляции отработавших газов в период перекрытия клапанов уменьшаются насосные потери. Вследствие раннего закрытия впускных клапанов снижается обратный выброс топливовоздушной смеси во впускной коллектор, что приводит к увеличению наполнения цилиндров и крутящего момента на валу двигателя.

    3. Режим высоких оборотов и больших мощностей.

    Угол поворота впускного распредвала регулируется исходя из условия обеспечения максимального наполнения цилиндров при текущей частоте вращения двигателя.

    В системах i-VTEC для двухвальных двигателей совместно с устройством VTC могут применяться разные варианты VTEC-механизмов. В экономичных версиях моторов это, как правило, VTEC-E (работают один или два впускных клапана, фазы выпускных клапанов не регулируются). В этом случае мощность 2-литрового мотора обычно составляет 150–160 л. с. В мощностных моторах применяется DOHC VTEC (регулируются фазы и впускных, и выпускных клапанов), что позволяет снимать с 2-литрового атмосферного мотора около 200 л. с., укладываясь при этом в самые строгие экологические нормы. Мощностной потенциал такой системы достаточно велик. Если снять экологическую «уздечку» и повысить обороты, то, не меняя «железа», только программными средствами можно довести мощность двигателя до 230–240 л. с.

    Со временем аббревиатура i-VTEC прижилась и приобрела более широкий смысл. Наименование i-VTEC получили «умные» системы газораспределения последнего поколения, несмотря на то что они принципиально отличаются от первоначального варианта по конструкции, алгоритму работы и назначению. Так, в 2006 году на «сивиках» 8-го поколения появился двигатель объемом 1,8 л с новым вариантом системы i-VTEC, обеспечивающим топливную экономичность и уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу. Двигатель оснащен ГРМ с одним распредвалом (SOHC) и четырьмя клапанами на цилиндр. Механизм газораспределения работает в двух режимах, которые можно условно назвать нормальным и экономичным. В нормальном режиме фазы газораспределения таковы, что достигается компромисс между мощностью, формой кривой крутящего момента и экономичностью. В экономичном режиме увеличивается продолжительность фазы впуска. Для этого один из впускных клапанов закрывается на 63° позже, чем в нормальном режиме. Что при этом происходит?

    Обычно впускные клапаны закрываются вскоре после того, как поршень проходит НМТ и начинает движение вверх. Это позволяет избежать выброса уже поступившей в цилиндр смеси во впускной коллектор. Именно для этого в рассмотренном выше двухвальном двигателе с системой i-VTEC в диапазоне средних оборотов и умеренных мощностей впускной распредвал доворачивают в сторону опережения. В новой системе все перевернуто с ног на голову – в то время как один впускной клапан закрывается, второй остается открытым еще в течение 63° угла поворота коленвала. Все это время поршень движется вверх, вытесняя часть топливовоздушной смеси через открытый клапан из цилиндра обратно во впуск. Казалось бы, абсурд, но, оказывается, в этом кроется глубокий смысл.

    Во-первых, выброс части смеси в фазе сжатия эквивалентен уменьшению степени сжатия, что способствует снижению насосных потерь в двигателе и, как следствие, повышению топливной экономичности. Во-вторых, вытесненная топливовоздушная смесь вновь попадает в цилиндр в следующей фазе впуска, но уже трижды пройдя через зазор между тарелкой клапана и его седлом. При этом топливо и воздух лучше перемешиваются, да и времени на испарение топлива в этом случае больше. Это позволяет двигателю устойчиво, без пропусков воспламенения работать на бедных смесях.

    Механизм переключения клапанов новой i-VTEC устроен идентично традиционным VTEC-системам. Для управления парой впускных клапанов используются три кулачка и три коромысла. В нормальном режиме клапаны приводятся в действие от крайних кулачков. При активировании системы i-VTEC один из клапанов переключается на работу от среднего кулачка, профиль которого обеспечивает запаздывание его закрытия. Для этого одно из крайних коромысел жестко соединяется со средним при помощи блокирующих штифтов, которые перемещаются под действием давления масла. Для перехода в экономичный режим нужно подать давление масла в один масляный канал вала коромысел, для возврата в нормальный режим – в другой канал. При отсутствии давления масла штифты под действием пружин перемещаются в положение, соответствующее нормальному режиму.

    Экономичный режим включается тогда, когда можно экономить, а именно:

    – в диапазоне оборотов двигателя от 1000 до 3500 мин‑1;

    – на прогретом до 60 °C двигателе и при скорости автомобиля свыше 10 км/ч;

    – при движении на передачах выше 3-й для МКПП и выше 2-й – для АКПП;

    – когда дроссельная заслонка открыта на угол менее 22° (свидетельство того, что водитель не намерен увеличить крутящий момент двигателя).

    Во всех остальных режимах работы двигателя фазы газораспределения будут нормальными.

    Поскольку экономичный режим работы двигателя отличается от нормального меньшим наполнением цилиндров, для него характерны более низкие значения крутящего момента. Если не предпринять никаких мер, то при переходе с экономичного на нормальный режим и обратно автомобиль будет испытывать резкое ускорение или замедление. Чтобы исключить это негативное явление, в двигателе применена система DBW, которая в момент смены режимов автоматически изменяет угол открытия электронно-управляемой дроссельной заслонки. По положению педали акселератора электроника рассчитывает крутящий момент на валу двигателя и определяет, как надо изменить угол поворота дросселя, чтобы после перехода на другой режим момент остался неизменным. При переходе на экономичную работу дроссельная заслонка приоткрывается, что также способствует снижению насосных потерь и еще большему уменьшению расхода топлива. При включении нормального режима дроссель прикрывается для сохранения прежнего наполнения цилиндров.

    Ранее в автомобильных двигателях Honda для определения количества поступающего воздуха использовалась информация об абсолютном давлении во впускном коллекторе (MAP-сенсор), положении дроссельной заслонки, температуре воздуха и частоте вращения коленвала. В моторах с новой системой i-VTEC эти методы не обеспечивали достаточной точности из-за больших пульсаций давления, вызванных обратным выбросом смеси и резким изменением положения дросселя. Поэтому в дополнение к уже существующим датчикам был установлен термоанемометрический расходомер воздуха. Использование разных способов определения количества поступающего в двигатель воздуха позволило повысить точность дозирования топлива.

    «Интеллигентные» системы регулируемого газораспределения применяются и на двигателях автомобилей Honda с гибридными силовыми агрегатами. Они несколько отличаются от обычных в силу особенностей работы гибридных силовых установок. Один из специфических режимов работы гибридных агрегатов – регенерация энергии при торможении автомобиля. В отличие от обычных автомобилей, кинетическая энергия которых при торможении преобразуется в тепло, выделяющееся в тормозных механизмах и зонах контакта шин с дорогой, и безвозвратно рассеивается в пространстве, «гибриды» обладают способностью частично преобразовывать ее в электроэнергию и накап­ливать в аккумуляторах. Запасенная энергия вновь используется при последующем ускорении автомобиля (потребляется электродвигателем), чем достигается весомая экономия топлива. В процессе торможения колеса «гибридомо-биля» через трансмиссию вращают коленчатый вал ДВС и ротор электрического агрегата, работающего в режиме генератора. Чем меньшее сопротивление вращению оказывает коленвал двигателя, тем больше электроэнергии сможет выработать генератор. По соображениям безопасности разрыв кинематической связи между двигателем и трансмиссией не желателен. В таком случае снизить потери энергии на вращение двигателя удается, отключив клапаны нескольких или даже всех цилиндров.

    Первые серийные двигатели Honda, в которых был реализован описанный ранее способ снижения потерь энергии, оснащались одновальными ГРМ с двумя клапанами на цилиндр. Механизм регулирования не изменял фазы газораспределения, а лишь отключал клапаны трех цилиндров при торможении. При этом один цилиндр оставался в работе. С 2006 года на Civic Hybrid устанавливается 4-цилиндровый одновальный 8-клапанный двигатель с рабочим объемом 1,3 л и новой системой регулирования клапанов, которая также носит название i-VTEC. Для управления впускным и выпускным клапанами в каждом цилиндре используются пять коромысел. Два электромагнитных клапана переключают подачу масла, которое поступает по трем каналам, проходящим внутри вала коромысел.

    Такая конструкция позволяет реализовать три режима работы клапанов. В первом (VTEC Low) фазы впускных клапанов оптимизированы для низких оборотов и нагрузок. Во втором режиме (VTEC High) впускные клапаны переключаются на широкие фазы и большую высоту подъема клапанов, увеличивая наполнение цилиндров на высоких частотах вращения. Третий режим (Cylinder Idle) включается при торможении. Впускные и выпускные клапаны всех четырех цилиндров выключаются, оставаясь в закрытом положении. Большая часть тормозного момента, передаваемого от колес через трансмиссию, направляется к ротору генератора, что увеличивает регенерацию электроэнергии. Отключение цилиндров ДВС также происходит в случае, когда автомобиль движется с небольшой скоростью, для поддержания которой достаточно мощности электродвигателя.

    Более чем 20-летний опыт компании Honda в разработке, производстве и эксплуатации двигателей с изменяемыми фазами газорас­пределения позволяет создавать моторы с требуемыми характеристиками для самого разного применения. Практически все выпускаемые компанией автомобильные двигатели, за исключением моторов малых кубатур, оснащаются системами изменения фаз газораспределения. Встречаются и мотоциклетные двигатели Honda с системой VTEC. Новые лодочные моторы, мощностью от 90 до 225 л. с., имеют варианты комплектации с регулируемыми ГРМ. Системы регулируемого газообмена VTEC и i-VTEC помогают всем этим, таким разным по назначению и конструкции, моторам сочетать высокую удельную мощность, экономичность и экологическую чистоту с эксплуатационной надежностью и большим ресурсом.

    • Сергей Самохин
    • Евгений Тимофеев

    Принцип действия дизельного двигателя

    Дизель — это двигатель внутреннего сгорания с КПД более 50%. Большое значение этому агрегату дают низкий расход топлива и низкая токсичность. Дизельный двигатель адаптирован к наддуву воздуха — за счет этого повышается мощность, кпд и уменьшается содержание вредных веществ в отработанном газе (ОГ). Дизели работают по двухтактному и четырехтактному принципу. Но большинство автомобилей сегодня используют четырехтактный принцип.

    Принцип действия

    Дизельный двигатель может быть одноцилиндровым или многоцилиндровым. При сгорании дизельного топлива в камере сгорания повышается давление, которое заставляет поршень совершить возвратно-поступательное действие в цилиндре. Этот принцип действия называется "поршневой двигатель". Шатун преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное движение коленвала. Маховик на коленвале сглаживает неравномерное вращение из-за последовательного сгорания топлива в отдельных цилиндрах.

    Четырехтактный процесс


    Рисунок 1- Четырехтактный процесс

    а — такт впуска; б — такт сжатия; в — рабочий ход; г — такт выпуска; 1— впускной клапан; 2 — форсунка; 3 — выпускной клапан; 4 — цилиндр; 5 — поршень; 6 —топливный насос высокого давления

    Первый такт — впуск

    Поршень, находящийся в верхней точке, начинает движение вниз и увеличивается объем цилиндра. Через открытый впускной клапан в цилиндр засасывается воздух. В нижней мертвой точке поршня, объем цилиндра становится максимально допустимым.

    Второй такт — сжатие

    Впускной клапан закрыт и поршень, начиная своё движение, сжимает воздух, который от степени сжатия начинает нагреваться до высокой температуры (максимально доходящей до 900 С). В конце процесса сжатия в разогретый воздух форсункой впрыскивается топливо. В верхней мертвой точке поршня объем цилиндра достигает минимальное значение.

    Третий такт - рабочий ход

    После задержки воспламенения (это связано с углом поворота коленвала) происходит рабочий ход. Топливо в сильно сжатом воздухе воспламеняется и сгорает в камере сгорания. Из-за этого заряд топливовоздушной смеси, созданной ТНВД, разогревается и давление поднимается выше. Количество впрыснутого топлива определяется количество освобожденной при сгорании энергии. Под действием давления поршень опускается вниз и тепловая энергия преобразуется в кинетическую. Кривошипно-шатунная система переводит кинетическую энергию поршня в энергию вращения коленвала.

    Четвертый такт — выпуск

    Незадолго до того, как поршень достигнет нижней мертвой точки, открывается выпускной клапан. Горячий газ находящийся под давлением выходит из цилиндра. Движение поршня вверх позволяет вытеснить остаток газа. Коленвал проходит два оборота и цикл повторяется сначала.

    Кулачки впуска и выпуска распредвала отвечают за работу (открытия и закрытия) клапанов. Распредвал приводится от коленвала зубчатым ремнем или шестернями. Рабочий цикл, при четырех вышеописанных тактах, совершается за два оборота коленвала, поэтому распредвал вращается с частотой меньшей вдвое, чем коленчатый.

    В момент перехода от такта выпуска к такту впуска — клапаны открыты одновременно. Этот момент называется — перекрытие клапанов. В это время отработавшие газы вытесняются новым воздухом в выпускной коллектор, таким образом охлаждая цилиндр.

    Степень сжатия в двигателе оказывает влияние на:

    • процесс холодного пуска;

    • крутящий момент;

    • расход топлива;

    • шумность работы;

    • эмиссию отработанных газов.

    Принцип работы двигателя определил наличие следующих систем: 

    кривошипно-шатунный механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня под воздействием давления газов во вращательное движение коленчатого вала; 

    механизм газораспределения, предназначенный для своевременного наполнения цилиндров горючей смесью или воздухом и выпуска отработавших газов в атмосферу; 

    система смазки, предназначенная для очистки и подачи к трущимся сопряженным поверхностям двигателя необходимого для смазки и охлаждения этих поверхностей количества масла; 

    система охлаждения, служащая для охлаждения всех нагреваемых деталей двигателя путем отвода от них тепла; 

    система питания, предназначенная для подачи в цилиндры дозированного количества топлива или горючей смеси в распыленном состоянии; 

    система пуска, предназначенная для быстрого и уверенного запуска двигателя при любых температурных условиях.

    Фазы газораспределения карбюраторного двигателя ВАЗ

    Как известно работа двигателя внутреннего сгорания состоит из рабочих циклов. Рабочий цикл – это четыре такта (четыре перемещения вверх – вниз, от ВМТ к НМТ поршня в цилиндре). Существуют такты: впуск горючей смеси, сжатие, рабочий ход, выпуск отработавших газов. Каждый такт происходит за пол оборота коленчатого вала двигателя (180º), а весь рабочий цикл – это два оборота коленчатого вала.

    Каждому такту (движению поршня) должно соответствовать закрытие, либо открытие впускных и выпускных клапанов цилиндра. Это и есть фазы газораспределения на правильной настройке и установке которых базируется работа всего двигателя автомобиля.

    Фазы газораспределения по тактам работы двигателя

    Впуск

    Поршень движется вниз, засасывая горючую смесь, от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), коленчатый вал при этом поворачивается на 180º. Выпускной клапан закрывается. Впускной открывается с некоторым опережением (12º), еще до прихода поршня в ВМТ, для улучшения наполнения цилиндра горючей смесью. И будет открыт на протяжении всего такта впуска, пока поршень идет вниз.

    Впуск
    Сжатие

    Поршень движется вверх, сжимая горючую смесь, от НМТ к ВМТ, коленчатый вал поворачивается еще на 180º. Выпускной клапан по прежнему закрыт. Впускной будет открыт еще на протяжении 40º вращения коленчатого вала, несмотря на движение поршня вверх. За счет инерции, через него в цилиндр еще поступит определенная порция горючей смеси. После чего впускной клапан закроется.

    Сжатие
    Рабочий ход

    Поршень движется вниз от ВМТ к НМТ за счет энергии воспламенившейся в конце такта сжатия топливной смеси. При этом впускной клапан закрыт. Выпускной клапан начинает открываться еще до прихода поршня вниз, в НМТ и окончания рабочего хода (42º из 180º поворота коленчатого вала). Таким образом достигается лучшее удаление отработавших газов за счет имеющегося в цилиндре во время рабочего хода большого давления. Давление снижается, снижается и температура в цилиндре, двигатель не перегревается.

    Рабочий ход
    Выпуск

    Поршень движется вверх от НМТ к ВМТ, выталкивая из цилиндра отработавшие газы, коленчатый вал поворачивается еще на 180º. Впускной клапан закрыт. Выпускной клапан открыт, при чем это открытие продолжается и после достижения поршнем ВМТ, еще 10º поворота коленчатого вала.

    Выпуск

    Синхронизация перемещения поршня (вращения коленчатого вала) и открытия-закрытия клапанов (вращение распределительного вала) происходит за счет выставления их положения относительно друг друга по установочным меткам. При их совмещении наступает окончание такта сжатия в четвертом цилиндре двигателя (поршень вверху) Установочные метки помимо определения фаз газораспределения используются при выставлении момента опережения зажигания (2105, 2107 и 2108, 2109, 21099).

    Установочные метки в приводе ГРМ двигателя 21083
    Метки ГРМ 2108
    Установочные метки в приводе ГРМ двигателя 2103
    Метки ГМ 2103

    Имеющиеся на распределительном валу расположенные в определенном порядке кулачки при его вращении нажимают на имеющиеся в приводе клапанов рычаги или опорные стаканы (в зависимости от устройства двигателя) заставляя клапана открываться или закрываться.

    В случае смещения этих меток (после ремонта, перескочил ремень, вытянулась цепь ГРМ) правильное взаиморасположение валов относительно друг друга изменяется, и двигатель перестает нормально работать. Смещение фаз газораспределения служит причиной таких неисправностей как невозможность запуска или затрудненный пуск двигателя, неустойчивые обороты холостого хода двигателя, падение мощности и приемистости двигателя, «стрельба» в глушитель или карбюратор и т.п.

    Примечания и дополнения

    — Существует такой момент в работе двигателя автомобиля, когда при достижении поршнем ВМТ открыты и впускной и выпускной клапан. Это так называемое перекрытие клапанов. Длится оно не долго и существенного влияния на работу двигателя не оказывает. При перекрытии отработавшие газы не проникают во впускной коллектор, наоборот их поток вызывает подсасывание дополнительного объема топливной смеси в цилиндр, улучшая его наполнение.

    — Впуск топливной смеси растягивается по времени на несколько тактов и длится 232º поворота коленчатого вала. Выпуск также захватывает несколько тактов и длится 232º.

    Еще статьи по автомобильным двигателям

    — Проверка и регулировка тепловых зазоров на двигателях автомобилей ВАЗ 2101, 2102, 2103, 2104, 2105, 2106, 2107

    — Регулировка клапанов на двигателях автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

    — Замена ремня ГРМ на двигателях автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

    — Длина цепи двигателей ВАЗ

    — Проверка цепи двигателя ВАЗ 2101-2107, Нива

    — Как рассухаривать клапана двигателя автомобиля?

    Фазы газораспределения

    Категория:

       Автомобили и трактора

    Публикация:

       Фазы газораспределения

    Читать далее:



    Фазы газораспределения

    Для лучшего наполнения цилиндров двигателя горючей смесью или воздухом и более полной очистки их от отработавших газов открытие и закрытие клапанов производится не в тот момент, когда поршень находится в мертвых точках, а обычно с некоторым опережением при открытии и запаздыванием при закрытии.

    Моменты открытия и закрытия клапанов или впускных, выпускных и продувочных окон, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек, называются фазами газораспределения.

    Фазы газораспределения изображаются в виде круговой диаграммы, называемой диаграммой газораспределения.

    Рекламные предложения на основе ваших интересов:

    Впускной клапан в большинстве случаев открывается с некоторым опережением (аф = 5° — 30°), т. е. до прихода поршня в ВМТ. Опережение открытия предусматривают для того, чтобы к началу такту впуска клапан был достаточно открыт, что улучшает наполнение цилиндра.

    Закрытие впускного клапана производится с запаздыванием, т. е. после прохождения поршнем НМТ. При этом, несмотря на начавшееся движение поршня вверх, заполнение цилиндра горючей смесью или воздухом будет продолжаться вследствие все еще имеющегося в нем разряжения, а также вследствие инерции потока горючей смеси или воздуха, движущегося во впускном трубопроводе. С повышением частоты вращения коленчатого вала двигателя понижается давление в цилиндре вследствие сопротивления впускного трубопровода и клапанов и увеличивается инерционный напор потока во впускном трубопроводе и цилиндре. Поэтому с возрастанием быстроходности двигателя обычно увеличивают запаздывание закрытия впускного клапана после НМТ.

    Таким образом, время открытия впускного клапана, учитывая опережение открытия и запаздывания закрытия, значительно больше 180° поворота коленчатого вала, в течение которого происходит такт впуска. Этим и достигается улучшение заполнения цилиндров горючей смесью или воздухом.

    Выпускной клапан открываемся с некоторым опережением (уф = 40°—80°), т. е. до прихода поршня в НМТ. Так как давление в цилиндре значи тельно превышает атмосферное, то основная масса отработавших газов под собственным давлением уходит из цилиндра до достижения поршнем НМТ. Затем поршень, пройдя НМТ и двигаясь к ВМТ, будет выталкивать оставшиеся в цилиндре отработавшие газы.

    Рис. 1. Диаграммы фаз газораспределения: а — четырехтактного карбюраторного двигателя; б — двигателя ЗИЛ-130; в — двигателя СМД-14

    Закрытие выпускного клапана производится с запаздыванием, т. е. когда поршень пройдет ВМТ. При этом очистка цилиндров улучшается, так как, несмотря на движение поршня к НМТ, продукты сгорания продолжают удаляться из цилиндра по инерции, а также вследствие отсасывающего воздействия потока газов, движущегося по выпускному трубопроводу.

    Таким образом, для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов период открытия выпускного клапана значительно больше 180° поворота коленчатого вала, в течение которого происходит такт выпуска. Этим и достигается лучшая очистка цилиндра от отработавших газов.

    Из диаграммы фаз газораспределения видно, что есть период, когда оба клапана открыты одновременно, — так называемое перекрытие клапанов. Величина угла перекрытия колеблется в пределах 16— 46°. При перекрытии клапанов утечки горючей смеси с отработавшими газами не происходит вследствие небольшого промежутка времени перекрытия и малых проходных сечений в этот период.

    Перекрытие клапанов особенно благоприятно влияет на наполнение цилиндров при большой частоте вращения коленчатого вала. В момент, когда впускной клапан начинает открываться, давление в цилиндре остается выше атмосферного. Отработавшие газы с большой скоростью устремляются к незакрытому еще выпускному клапану и в силу своей инерции не пойдут в открывшуюся узкую щель впускного клапана. Когда же начнется такт впуска в цилиндре создастся нужное разрежение, выпускной клапан закроется, а впускной к этому времени будет уже настолько поднят, что проходное сечение для смеси станет значительным и наполнение цилиндра произойдет лучше.

    Наивыгоднейшие фазы газораспределения для каждой модели двигателя устанавливают экспериментальным путем при доводке опытных образцов двигателей.

    Под фазами газораспределения понимают моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала. Фазы газораспределения изображаются круговыми диаграммами, их подбирают экспериментальным путем в зависимости от частоты вращения коленчатого вала при максимальной мощности двигателя и конструкции его впускных и выпускных газопроводов.

    При рассмотрении рабочих процессов двигателей в первом приближении было принято, что открытие и закрытие клапанов происходят в мертвых точках. Однако в действительности открытие и закрытие клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках. Это связано с тем, что время, приходящееся на такты впуска и выпуска, очень мало, и при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя оно составляет тысячные доли секунды. Поэтому если открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов будут происходить точно в мертвых точках, то наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов сгорания будут недостаточными. В связи с этим моменты открытия и закрытия клапанов в четырехтактных двигателях происходят с определенным опережением или запаздыванием относительно положения поршней в в. м. т. и н. м. т.

    Из общей круговой диаграммы фаз газораспределения видно, что при такте впуска впускной клапан начинает открываться с опережением, т. е. до подхода поршня в в.м.т. Угол а опережения открытия впускного клапана для двигателей различных моделей находится в пределах 10—32°. Закрывается впускной клапан с запаздыванием после прохождения поршнем н.м.т. (во время такта сжатия). Угол запаздывания закрытия впускного клапана в зависимости от модели двигателя составляет 40—85°.

    Выпускной клапан начинает открываться до подхода поршня к н.м.т. Угол опережения открытия выпускного клапана для различных двигателей колеблется в пределах 40—70°. Закрывается выпускной клапан после прохождения поршнем в.м.т. (во время такта впуска). Угол запаздывания закрытия выпускного клапана равен 10—50°.

    Рис. 2. Диаграммы (а—в) фаз газораспределения двигателей и положения поршней (г), соответствующие фазам газораспределения а — общая четырехтактного; б — ЗИЛ-130; в — КамАЗ-740

    Углы опережения и запаздывания, а следовательно, и время открытия клапанов делают тем больше, чем выше частота вращения коленчатого вала, при которой развивается максимальная мощность двигателя. Правильность установки газораспределения определяется точным зацеплением зубчатых колес по имеющимся на них меткам или расположением метки на ведущей звездочке (двигатели ВАЗ) против специального прилива на блоке цилиндров.

    Общая круговая диаграмма показывает, что в определенный период времени одновременно открыты впускной и выпускной клапаны. Угловой интервал а+ 6 вращения коленчатого вала, при котором оба клапана открыты, называется перекрытием клапанов, которое необходимо для своевременной и качественной очистки цилиндров от продуктов сгорания.

    Из диаграммы фаз газораспределения двигателя ЗИЛ-130 видно, что впускной клапан открывается за 31° до прихода поршня в в.м.т., а выпускной клапан закрывается при угле 47° поворота коленчатого вала после в.м.т., следовательно, угол перекрытия клапанов составляет 78°. Открытие выпускного клапана происходит с опережением на 67° до н.м.т., а закрытие впускного клапана — с запаздыванием на 83° после н.м.т. Таким образом, общая продолжительность открытия каждого клапана составляет 294° по углу поворота коленчатого вала двигателя.

    Рассмотренные фазы газораспределения двигателя ЗИЛ-130 получены при зазоре в обоих клапанах 0,3 мм (между носком коромысла и торцом стержня клапана). При уменьшении зазора продолжительность открытия впускного и выпускного клапанов возрастает, а при увеличении зазора уменьшается.

    Под фазами газораспределения понимают моменты начала открытия и конца закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек. Фазы подбирают опытным путем в зависимости от быстроходности двигателя и конструкции его впускной и выпускной систем. Для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов выпускной клапан начинает открываться до достижения поршнем н. м. т., а закрывается после в. м. т. С целью лучшего наполнения цилиндров впускной клапан начинает открываться до достижения поршнем в. м. т., а закрывается после прохождения н. м. т.

    Рис. 3. Фазы газораспределения двигателей: а —ЗМЗ-24, 6 — 3M3-53, в— ЗИЛ-130, г —ЯМЗ-740

    Правильность установки газораспределительного механизма определяется зацеплением распределительных шестерен в соответствии с имеющимися на них метками.

    Постоянство фаз газораспределения сохраняется при соблюдении температурного зазора между стержнем клапана и носком коромысла. При увеличении зазора продолжительность открытия клапана уменьшается, а при уменьшении зазора — увеличивается.

    При рассмотрении рабочих циклов двигателей условно было принято, что открытие и закрытие клапанов происходит в момент нахождения поршня соответственно в в: м. т. или в н. м. т. В действительности моменты открытия и закрытия клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках. Клапаны открываются и закрываются с некоторым, иногда очень значительным, опережением или запаздыванием, что необходимо для улучшения наполнения цилиндров чистым воздухом (дизели) или горючей смесью (карбюраторные двигатели) и лучшей очистки их от отработавших газов. Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах поворота коленчатого вала по отношению к соответствующим мертвым точкам, называют фазами газораспределения и изображают в виде круговых диаграмм.

    Рис. 4. Диаграммы фаз газораспределения: а — общая диаграмма фаз четырехтактного двигателя; б — диаграмма фаз двигателя автомобиля ЗИЛ-130; в — диаграмма фаз дизеля автомобиля КамАЭ-5320; О — центр вращения вала

    Рассмотрим общую диаграмму фаз газораспределения четырехтактного двигателя (рис. 4, а). Впускной клапан (точка 1) открывается с опережением (угол а), т. е. до прихода поршня в в. м. т. Вследствие этого в начале движения поршня вниз впускной клапан будет уже открыт на значительную величину, и наполнение цилиндра (благодаря разрежению) воздухом или горючей смесью улучшится. Впускной клапан (точка 2) закрывается с запаздыванием (угол б), т. е. поршень проходит н. м. т., поднимается вверх, совершая такт сжатия, а клапан в это время еще открыт, и горючая смесь или воздух по инерции заполняют цилиндр.

    Выпускной клапан (точка 3) открывается до прихода поршня в н. м. т., т. е. с опережением (угол у). Поршень движется вниз, а отработавшие газы уже начинают выходить из цилиндра, так как давление в нем больше атмосферного. Поэтому при движении поршня вверх, во время такта выпуска, меньше затрачивается работы на удаление отработавших газов из цилиндра двигателя. Закрытие выпускного клапана (точка 4) происходит с запаздыванием (угол Р) — после перехода поршнем в. м. т. В этом случае используется инерция продуктов сгорания и отсасывающее действие потока газов в выпускном трубопроводе.

    Таким образом, открытие выпускного клапана с опережением и закрытие его с запаздыванием улучшает очистку цилиндра от отработавших газов. Анализируя диаграмму, видим, что в течение некоторого периода времени, за который коленчатый вал повертывается на угол, равный сумме углов а + Р, открыты оба клапана (впускной и выпускной). Этот период называют перекрытием клапанов.

    Для правильной установки фаз газораспределения распределительные шестерни двигателя необходимо точно соединить по меткам.

    Диаграммы фаз газораспределения некоторых отечественных двигателей приведены в табл. 6. Указанные фазы газораспределения являются расчетными и действительны при соответствующих зазорах между стержнем клапана и концом коромысла или между стержнем клапана и регулировочным болтом толкателя. Для двигателя автомобиля ГАЗ-63А этот зазор равен 0,35 мм, а для автомобиля ЗИЛ-130 составляет 0,30 мм.

    Фазы газораспределения

    Чтобы получить от двигателя наибольшую мощность, необходимо обеспечить более полную очистку цилиндров от продуктов сгорания и лучшее наполнение их горючей смесью. Для этого клапаны открываются и закрываются с некоторым опережением или запаздыванием. Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно мертвых точек, называются фазами газораспределения.

    Впускной клапан открывается с опережением в конце такта выпуска, когда поршень не доходит до ВМТ у разных двигателей в пределах 12—30°, а закрывается с запаздыванием в начале такта сжатия, когда поршень отойдет от НМТ на 40—70°. Раннее открытие и позднее закрытие впускного клапана обеспечивают лучшее наполнение цилиндров горючей смесью за счет инерционного напора горючей смеси в впускном трубопроводе. Выпускной клапан открывается с опережением в конце такта рабочего хода за 42— 70° до НМТ, что позволяет отработавшим газам начать выходить из цилиндра под собственным избыточным давлением. Закрытие выпускного клапана происходит через 10—30° после ВМТ в начале такта впуска, что обеспечивает лучшую очистку цилиндра, так как отработавшие газы в это время будут продолжать выходить из цилиндра по инерции. Угол поворота коленчатого вала, на протяжении которого оба клапана в цилиндре открыты, называется перекрытием клапанов величина перекрытия в разных двигателях колеблется от 22 до 60°.

    При рассмотрении рабочих процессов двигателей условно принималось, что открытие и закрытие клапанов происходит в момент нахождения поршня в в. м. т. или н. м. т. В действительности моменты открытия и закрытия клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках. Клапаны открываются и закрываются с некоторым, иногда очень значительным, опережением или запаздыванием, что необходимо для улучшения наполнения цилиндров чистым воздухом (дизели) или горючей смесью (карбюраторные двигатели) и лучшей очистки их от отработавших газов.

    Рис. 5. Диаграммы фаз газораспределения:
    а — общая диаграмма четырехтактного двигателя; б — диаграмма двигателя ЗИЛ-130; о — диаграмма двухтактного дизеля ЯАЗ-М204; О — центр вращения коленчатого вала

    Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах поворота коленчатого вала по отношению к соответствующим мертвым точкам, называются фазами газораспределения и изображаются в виде диаграмм.

    Рассмотрим диаграммы газораспределения четырехтактного двигателя.

    Впускной клапан (точка 1) открывается с опережением (угол а), т. е. до прихода поршня в в. м. т. Вследствие этого при начале движения поршня вниз впускной клапан будет уже открыт на значительную величину и наполнение цилиндра воздухом или горючей смесью улучшится.

    Впускной клапан закрывается (точка 2) с запаздыванием (угол б), т. е. поршень проходит н. м. т., поднимается вверх, совершая такт сжатия, когда клапан еще открыт, и горючая смесь или воздух по инерции заполняют цилиндр.

    Выпускной клапан (точка 3) открывается до прихода поршня вн. м. т., т. е. с опережением (угол у). Поршень движется вниз, а отработавшие газы уже начинают выходить из цилиндра, так как давление в нем намного больше атмосферного. Поэтому при движении поршня вверх во время такта выпуска меньше затрачивается работы на вытеснение отработавших газов из цилиндра двигателя.

    Закрытие выпускного клапана (точка 4) происходит с запаздыванием (угол р) — после перехода поршнем в. м. т. В этом случае используется инерция продуктов сгорания и отсасывающее действие потока газов в выпускном трубопроводе. Таким образом, открытие выпускного клапана с опережением и закрытие его с запаздыванием улучшают очистку цилиндра от отработавших газов. Из диаграммы видно, что в течение некоторого времени, соответствующего сумме углов а + р, открыты оба клапана (впускной и выпускной). Этот период называется перекрытием клапанов.

    На рис. 5, в приведена диаграмма фаз газораспределения двухтактного дизеля ЯАЗ-М204. Точка соответствует началу открытия опускающимся поршнем продувочных окон, а точка — закрытию этих окон поднимающимся поршнем. Таким образом, дуга 1—2 характеризует угол поворота коленчатого вала, соответствующий продувке цилиндров, т. е. фазу впуска. Точка соответствует моменту открытия выпускного клапана, а точка — моменту его закрытия, т. е. дуга 3—4 представляет собой фазу выпуска. Точками 5 я 6 обозначены начало и конец впрыска топлива.

    Таблица 7
    Фазы газораспределения некоторых автомобильных двигателей в градусах поворота коленчатого вала

    Фазы газораспределения выбирают в зависимости от быстроходности двигателя.

    Величина зазора между стержнем клапана и концом коромысла или между стержнем клапана и регулировочным болтом толкателя оказывает некоторое влияние на фазы газораспределения. Уменьшение указанных зазоров влечет за собой расширение фаз газораспределения, так как клапаны открываются раньше. Увеличение этих зазоров приводит к сужению фаз — клапаны открываются позже.

    Для правильной установки фаз газораспределения распределительные шестерни двигателя нужно точно соединять по меткам.

    В соответствии с рассмотренными выше теоретическими циклами двигателей внутреннего сгорания открытие и закрытие органов газораспределения (клапанов, окон) должно происходить, когда поршень находится в в. м. т. и н. м. т. В действительных же циклах впуск горючей смеси (воздуха) или выпуск отработавших газов происходит с некоторым опережением или запаздыванием по отношению к этим точкам. Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах поворота коленчатого вала относительно мертвых точек, называются фазами газораспределения. Графически фазы газораспределения можно представить в виде круговой диаграммы газораспределения. Как видно из диаграммы, открытие впускных клапанов автотракторных двигателей происходит за 10—20° до в. м. т., т. е. раньше, чем закроется отверстие выпускного клапана. Это необходимо для того, чтобы избежать излишнего разрежения в цилиндре и возрастания насосных потерь двигателя. Кроме того, опережение открытия впускного клапана при запаздывании закрытия выпускного клапана улучшает продувку камеры сгорания и очистку ее от остаточных газов с использованием инерционного напора горючей смеси, что особенно важно для быстроходных двигателей. Угол поворота коленчатого вала, при котором одновременно открыты впускной и выпускной клапаны, называется углом перекрытия клапанов. Обычно угол перекрытия равен 20—40°.

    Запаздывание закрытия впускного клапана (на 50—70° после н.м.т.) позволяет улучшить наполнение цилиндра. Если оставить впускной клапан открытым после н.м.т., то в цилиндр будет продолжать поступать воздух (смесь) до тех пор, пока не будет использована полностью инерция потока воздуха (смеси), движущегося во впускном трубопроводе. Преждевременное открытие выпускного клапана (за 40—60° Закрытие поворота коленчатого вала до Впускного н.м.т.) позволяет выпускать от- ктпана работавшие газы под собственным давлением (0,35—0,4 МПа), что уменьшает сопротивление

    движению поршня в период выпуска. Запаздывание закрытия выпускного клапана (10—20° поворота коленчатого вала после в.м.т.) обеспечивает достаточные проходные сечения для выпуска газов, а также улучшает очистку камеры сгорания от отработавших газов. Фазы газораспределения для каждого двигателя подбирают опытным путем. Величины опережения открытия и запаздывания закрытия клапанов у высокооборотных двигателей больше, чем у тихоходных.

    Рекламные предложения:


    Читать далее: Детали клапанного механизма газораспределения

    Категория: - Автомобили и трактора

    Главная → Справочник → Статьи → Форум


    Перекрытие клапанов ваз 2106

    На чтение 17 мин. Просмотров 17 Обновлено

    Клапан ВАЗ 2106

    Недавно мне опять пришлось регулировать клапана… Немного поднадоели они уже, нужно заменять рокера и распредвал, наверное. Но пост не об этом, хотя вскоре появится и о замене рокеров. И так как мне пришлось в очередной раз регулировать клапана, хочу привести хорошую инструкцию, как правильно регулировать клапана на ВАЗ 2106. Стоит отметить, что в этом варианте регулировка производится с помощью щупа. Щуп – заводской вариант, но на довольно изношенных двигателях он не дает нужной точности. Другое дело регулировочная рейка.

    Регулировка

    Для начала приведу список инструментов, которые понадобятся для выполнения для выполнения этой работы с ВАЗ 2106.

    Рожковый ключ на 13

    Ключ на 17 рожковый

    Набор щупов, точнее нам понадобится именно один щуп, толщиной 0,15 мм

    А также еще список инструментов, необходимых для снятия клапанной крышки

    Пошаговое руководство по регулировке тепловых зазоров клапанов

    Прежде чем приступать к выполнению этой работы, стоить учесть, что двигатель автомобиля должен быть холодным, то есть его температура должна быть максимально приближена к комнатной. Стоит также отметить, что натяжение цепи привода ГРМ должно быть нормальным.

    Первым делом нужно снять клапанную крышку. После этого выставить шкив коленвала и распредвала по меткам. Если цепь была одета правильно, то метки должны совпадать, но все равно лучше лишний раз проверить. Итак, метка на шкиве коленчатого вала должна совпадать с длинной меткой на передней крышке двигателя. Вот так все выглядит наглядно:

    Специально сделал более приближенно, чтобы видно было лучше:

    Теперь смотрим на звезду распредвала и там также метка на шестерне должна совпасть с выступом на крышке. Ниже на фотографии все представлено:

    При таком положении коленчатого и распределительного вала поршень четвертого цилиндра находится в верхней мертвой точке (ВМТ). Именно в этот момент необходимо регулировать зазор 6-го и 8-го клапана. Если вы делаете это впервые, то имейте ввиду, что отсчет номеров клапанов ведется с левой стороны, то есть с передней части двигателя. Чтобы понять, какие именно клапан нужно регулировать в этом положении, я покажу все на пальцах, в буквальном смысле:

    Теперь берем щуп толщиной 0,15 мм и вставляем его между рокером и распредвалом, ниже на фото более наглядно все это показано на примере 8-го клапана:

    Если щуп проходит без усилия, значит зазор слишком большой и его необходимо сделать меньше. Если же наоборот щуп не проходит между рокером и распредвалом ВАЗ 2106, значит зазор нужно уменьшить до 0,15 мм. Регулировка зазоров осуществляется при помощи регулировочного болта и контрольной гайки следующим образом. Сначала слегка ослабляем контрящую гайку ключом на 17, а ключом на 13 уже выставляем необходимый зазор, откручивая его или наоборот закручивая.

    Как только регулировочным болтом добьетесь необходимого зазора, можно закручивать контргайку. Но стоит учесть, что во время затяжки зазор может уменьшиться, так что проверьте зазор после закручивания гайки и при необходимости отрегулируйте заново.

    Остальные клапан регулируются точно также, но в строго определенной последовательности, о чем подробно напишу ниже.
    Порядок регулировки зазоров клапанов на ВАЗ 2106

    Клапана регулируются в строго определенной последовательности, как уже было сказано выше. Ниже будут представлены данные о том, насколько нужно провернуть коленвал ( в градусах) для регулировки того или иного клапана:

    Совпадение по меткам (первоначальное положение) — 6-ой и 8-ой клапан.

    Поворот коленчатого вала на 180 градусов — 4-ый и 7-ой клапана.

    Поворот на 360 градусов — 1-ый и 3-ий клапана

    Положение вала с поворотом на 540 градусов — 5-ый и 2-ой клапан.

    Для удобства можно нанести на шкив коленвала свои метки, то есть поделить его на две части, сделав еще одну отметину напротив заводской.

    Как установить распредвал по ссылке.

    Настройка

    снимается крышка головки блока цилиндров, поршень четвертого цилиндра устанавливается в положение ВМТ такта сжатия. Таким образом, достигается положение, когда шестой и восьмой клапаны полностью закрыты, а значит зазоры между нажимными кулачками и рычагами в данном случае максимальны. Отсчет кулачков необходимо вести от передней части двигателя,

    щуп следует вставить в зазор у очередного регулируемого клапана так, чтобы он перемещался в зазоре с весьма ощутимым сопротивлением,

    если при проверке оказалось, что зазор не соответствует норме, его необходимо отрегулировать. Для автомобиля ВАЗ 2106 регулировка клапанов осуществляется соответствующими ключами: одним ключом ослабляется затяжка контргайки, вторым — заворачивается или отворачивается регулировочный болт. Тем самым добиваются необходимого зазора. Затем затягивается контргайка. Следует отметить, что когда происходит затягивание контргайки, зазоры могут несколько уменьшится. Если это произошло, следует повторить регулировку,

    регулировка клапанов двигателя осуществляется в особой последовательности. Очередность проверки клапанов следующая: 4-3, 2-4, 1-2, 3-1, 8-6, 4-7, 1-3, 5-2. При проверке следует последовательно поворачивать коленчатый вал на сто восемьдесят градусов. Величину поворота коленчатого вала удобно отслеживать по положению бегунка распределителя зажигания. У этой детали необходимо предварительно снять крышку. Затем помечается положение бегунка при установке поршня четвертого цилиндра в ВМТ такта сжатия. Коленчатый вал следует проворачивать таким образом, чтобы бегунок поворачивался на четверть оборота. Можно также использовать шайбы для регулировки клапанов.

    Замена

    Для выполнения конкретно это работы понадобится такой же инструмент, как и для замены маслосъемных колпачков, а именно:

    съемник маслосъемных колпачков

    магнитная рукоятка или пинцет

    ключ для отворачивания болтов ГБЦ (головка на 13 и вороток с удлинителем)

    Чтобы добраться до клапана, сначала нужно рассухарить его, и извлечь маслосъемные колпачки. Когда с этим справились, осталось совсем немного. Нужно снять головку блока цилиндров, после чего с внутренней стороны вынуть тот клапан, который рассухарили:

    Проблем с извлечением быть не должно, в нормальной обстановке все это вынимается без лишний усилий:

    Перед установкой нового клапан необходимо его притереть, чтобы он не пропускал топливо и воздух. Сам я пока не проводил подобной процедуры, поэтому советовать в этом случае ничего не буду. Главное, чтобы при заливании керосина под клапан с наружной стороны, он не проходил в камеру сгорания.

    Стучат

    Причиной «номер один» можно назвать нарушение зазоров между кулачками и рычагами распределительного вала. Происходит это следующим образом — увеличивается зазор между вышеуказанными деталями, после чего кулачок начинает ударять по рокеру, в итоге в моторном отсеке начинают возникать странные звуки похожие на цокот металла о металл. Чем зазор будет больше, тем будет сильнее цокот и в последствии износ. Если все оставить как есть, ничего не предпринимать, то в конечном итоге мотор полностью выйдет из строя, перестанет заводиться и как минимум «потребует» капремонта. Величина зазора между клапанами четко регламентирована производителем силового агрегата, поэтому при малейшем отклонении необходимо выполнить регулировку клапанов учитывая параметры, установленные производителем.

    Вторая, не менее распространенная причина, по которой возникает стук клапанов — слишком маленький зазор клапанов. Со временем зажатые клапана вообще перестают закрываться, что ведет к перегреву двигателя, падению показателя компрессии, и как следствие — перерасходу топлива. С целью недопущения такого поворота событий клапана рекомендуется регулировать после 10-15 тыс. км. пробега.

    Стук клапанов может появляться из-за детонации двигателя. Как вы знаете, детонация — своего рода взрыв, результатом которого является волна, способная сотрясать все детали и узлы ДВС, в том числе и клапана. В результате выходит, что из-за детонации может появляться металлический цокот клапанов, хотя причина будет заключаться отнюдь не в клапанах. Признаки детонации: черный дым из выхлопной, сильная вибрация, падение мощности двигателя.

    Распространенное явление, когда клапана стучат «на горячую», имеется ввиду — когда цокотят клапана после прогрева мотора. В данном случае причина может заключаться в повышенных оборотах при низком давлении масла, это может происходить опять-таки из-за увеличившихся зазоров или чрезмерного износа деталей.

    Ремонт

    В домашних условиях возможно выполнение следующих работ: разборка головки блока цилиндров, ее промывка и проверка, повторная сборка и доставка в службу автосервиса дилера или в специализированные мастерские для ремонта клапанов.

    В службе автосервиса или в специализированных мастерских выполняются следующие виды работ: снятие пружин и клапанов, шлифовка или замена клапанов и направляющих втулок, проверка и замена пружин, стопорных колец и сухарей (по мере необходимости), замена маслоотражательных колпачков, переборка деталей клапана, проверка высоты пружины в свободном состоянии. При отклонении от плоскости превышающем норму, головка блока шлифуется.

    После выполнения проверки и ремонта клапанов и их деталей опытным персоналом, головка блока цилиндров полностью восстанавливается. Перед установкой головки блока промойте ее еще раз, чтобы удалить остатки абразивного материала от шлифовки головки или притирки клапанов. При возможности продуйте все каналы и отверстия сжатым воздухом.

    1. Тщательно осмотрите головки клапанов, при необходимости замените изношенные клапаны.

    2. Измерьте высоту головки клапана над фаской, при необходимости замените клапан.

    3. Осмотрите пружины клапанов и измерьте длину каждой, при необходимости замените пружину.

    4. Проверьте, чтобы пружины были прямыми, при необходимости замените все пружины одновременно.

    5. Осмотрите седла и тарелки пружин на наличие трещин и износа, при необходимости замените их.

    Если фаски клапанов и седла имеют незначительный износ, или устанавливаются новые клапаны на неизношенные седла, то клапаны необходимо притереть к седлам. Операция притирки выполняется следующим образом.

    1. Нанесите небольшое количество грубой абразивной пасты на фаску седла.

    2. Вставьте клапан в направляющую втулку и, поворачивая и прижимая клапан, притрите его к седлу. Для выполнения этой работы понадобится приспособление в виде трубки со вставленным внутрь отрезком резинового шланга. Притирку можно выполнять и электродрелью, вставив это приспособление в патрон. В процессе притирки периодически приподнимайте клапан для проверки результата и перераспределения притирочного материала.

    3. Когда на головке клапана или на фаске седла образуется ровный, непрерывный поясок, удалите остатки грубой абразивной пасты и продолжайте притирку с мелкодисперсной пастой.

    4. После притирки всех клапанов к седлам, тщательно промойте керосином места притирки для удаления остатков абразива, протрите ветошью и продуйте (при возможности) сжатым воздухом. Остатки абразива в головке блока могут вызвать усиленный износ деталей.

    Следует отметить, что при излишней притирке старых клапанов расположение пояска может нарушиться и стать недопустимым, или, если производится притирка новых клапанов к старым седлам, излишняя притирка может привести к образованию «карманов».

    Мои заметки. Я не блогер и не писатель, но иногда хочется поделиться с миром некоторой информацией или прокомментировать и высказать свою точку зрения.

    четверг, 9 июня 2016 г.

    Как выставить перекрытие клапанов в классическом двигателе ВАЗ

    Разрезные шестерни ГРМ Ваз классика
    Веерный набор щупов
    Метки соответствующие положению коленвала в ВМТ (инжектор)
    Метки соответствующие положению коленвала в ВМТ (карбюратор)
  • 2. Заменяем стандартную звездочку разрезной, фиксируя на ней болты используемые для смещения фаз.
    Метки на шестерне ГРМ и корпусе распредвала
  • 3. Вращаем коленвал на 1 оборот и этом положении, кулачки не давят на рокера и устанавливаем в первом цилиндре зазор между рокером и распредвалом размером 1мм !
  • Установка зазора клапанов
    • 4. Вращаем коленвал опять, выставляя его по метке, метка на звездочке распредвала при этом будет снова находится близ прилива на корпусе РВ.
    • 5. Проверяем зазоры на обоих клапанах 1-го цилиндра используя щупы различной толщины, у нас получатся к примеру зазоры – впуск 0.1мм и выпуск 0.3мм.
    • 6. Минимально вращая коленвал на несколько градусов в обе стороны, добиваемся чтобы зазор на обоих клапанах стал одинаковым – 0.2мм, это и есть точка перекрытия клапанов.
    • 7. Ослабляем винты на разрезной шестерне, теперь ее внешнюю часть можно смещать вращая совместно с коленвал, распредвал при этом будет оставаться неподвижным. В этом положении выставляем коленвал максимально точно по метке в ВМТ или при необходимости смещаем для выставления в опережение или запаздывание. Распредвал при этих манипуляциях должен оставаться неподвижным в ранее найденном моменте перекрытия.
    • 8. Затянув винты на разрезной шестерне, вращаем коленвал на 1 оборот и регулируем клапана приводя зазор клапанов к заводским рекомендациям.
    Легкий способ настройки разрезной шестерни по перекрытию клапанов

    Тюнинговый распредвал эстонец+
    10 комментариев :

    Загвоздка с РВ 21213, там разная высота кулачков впуск-выпуск.

    Дон Альберто, это не имеет существенного значения, для того чтоб найти угол распредвала, при котором оба клапана открыты на одинаковую высоту. Для классического РВ 2101 имеющего высоту подъема клапана в перекрытии 0.8мм следует использовать зазор больше этого значения, для РВ 21213 так же.

    не понятно, если в точке перекрытия клапанов они открыты на одну и ту же величину, откуда берётся зазор между кулачком и рокером? Кулачёк же уже надавил на рокер и приоткрыл клапан.

    Роман Галиев, при стандартной регулировке клапанов 0,15мм – нет зазора в перекрытии и при этом клапана открыты на 0,8мм, если же отрегулировать клапана под зазор 1мм, то в перекрытии между кулачком и рокером появится зазор 0,2мм который я использовал чтобы произвести настройку.
    Естественно после регулировки звезд, зазор возвращается к номиналу – 0,15мм.

    Спасибо за пояснения, сразу не сообразил.
    Просто у меня перекрытие у вала 2,3мм и не получается зазор больше сделать, регулировочный болт вкручен до конца. Без индикаторов никак 🙁

    а пастель нодо шлифовать

    Привет Валерий . Пункт "восемь" не понятен, зачем мы снова распредвал двигаем на 180 градусов ( меткой вниз что соответствует одному обороту на коленвале) для регулировки клапанов . Ну и регулировали бы в найденной точке перекрытия , или я что то не догоняю ?

    Понятно и доступно, Но. Как то страшновато, да и проблематично следовать инструкции "зазор 15!мм." Сужу по озвучке видео.https://www.drive2.ru/b/3138355/

    Здравствуйте .подскажите пожалуйста ,как выставить перекрытие на 94 валу ,я правильно понимаю нужно зазор выставить на клапана первого цилиндра больше чем 1.7 для этого вала,после установки постели и распред вала по меткам вмт и на постели с звездочкой,и крутнув колено на 360градусов.вопрос?какой зазор нужно установить 1.9 и что если он не устанавливаеться значит чтото делал не так?

    Добрый день читатели моего сайта. В этой статье (Установка разрезной шестерни ВАЗ), я поделюсь с вами опытом как установить, но самое главное как правильно отрегулировать разрезную шестерню газораспределительного механизма. В этой статье будет представлен материал по установке разрезной шестерни на двигатель классических моделей ВАЗ, но так же напишу и вторую статью по установке и настройке разрезной шестерни на автомобиль ВАЗ 21083.

    Для чего вообще нужна эта шестерня? Спросите Вы, ведь и стандартная тоже довольно таки хорошо справляется со своей задачей. А нужна она для того, что бы точно выставить фазы газораспределения. От точности настройки фаз, напрямую зависит приемистость (динамика) двигателя, а так же экономичность.

    Установка разрезной шестерни.

    И так начнем. Для того что бы установить и отрегулировать разрезную шестерню нужно знать что регулировать и откуда всё это делать. Лучше всего на классическом двигателе производить установку на снятой головке, почему? Потому что, нам нужно точно выставить верхнюю мёртвую точку газораспределительного вала и что бы это сделать точно, нужно снять головку блока цилиндров. Можно конечно и так попробовать, но тогда регулировка может быть не точной.

    Первым делом нам нужно приобрести саму шестерню. На рынке есть множество шестерен разных производителей, но смотрите на качество изготовления и потом на цену.


    Как видите, шестерня состоит из двух частей это не подвижная внутренняя часть, которая крепится к газораспределительному валу и наружная подвижная, на которую одевается моторная цепь.

    Прикрутив на место старой шестерни новую, сразу же обращаем внимание на то, что шестерня немного касается шпилек.

    При прокручивании чувствуется зацепление рёбрами жесткости шестерни о шпильки. Для этого шпильки нужно немного укоротить, как верхнюю, так и нижнюю. Вот такой небольшой нюанс на начальном этапе, но не будим расстраиваться и продолжим дальше.

    Теперь нам нужно поставить метку на шестерне относительно выступа на корпусе пенала, что бы точно выставить ВМТ газораспределительного вала и потом знать, что и куда крутить.

    Для установки ВМТ газораспределительного вала, снимаем полностью все рокера и оставляем только на первом цилиндре. Провернув рукой за шестерню, выставляем кулачки четвёртого цилиндра как бы в перекрытие, что бы они смотрели в низ.

    Теперь, так как четвёртый цилиндр стоит в режиме перекрытия, значит, на первом будет режим воспламенение. Переходим к первому цилиндру и регулируем зазор между рокером и кулачком газораспределительного вала. Зазор должен быть 0.15мм.

    Мы выставили соответствующий зазор. Как видим, один рокер стоит косо относительно вала и это видно по зазору указанному красными стрелками, как с этим бороться я расскажу в отдельной статье (со временем поставлю ссылку).

    Регулировка разрезной шестерни.

    Регулировку разрезной шестерни начнём из замеров, которые нам понадобятся в дальнейшей работе. Переворачиваем головку на бок и с помощью штангенциркуля замеряем расстояние глубины между клапанами (впускным и выпускным).

    Зачем это делается. Это делается для того, что клапана, когда они закрыты они сидят в своих сёдлах, но они могут находятся на разных глубинах, и когда мы будем ставить метку на шестерне, мы должны будем выставить их на такое же расстояние в момент их перекрытия. Для этого и производим замер. Зазор составляет в моём варианте 1.3мм.

    Далее мы проворачиваем газораспределительный вал до момента перекрытия клапанов первого цилиндра, это 180 градусов. Что бы точно выставить ВМТ вала в момент перекрытия, с помощью того же штангенциркуля и путём прокручивания вала, находим такой же зазор глубины между клапанами 1.3мм. Зазор указан красной стрелкой.

    Выставив нужный зазор, переходим к шестерне и ставим свою метку напротив заводского отлива на корпусе пенала.

    Теперь, мы знаем, что у нас есть точная метка ВМТ газораспределительного вала, что вал, находится, именно там где нам нужно. Почему такие трудности, потому что, бывает, что заводская метка не совпадает с тем, что нужно, от этого падает динамика, и увеличивается расход топлива.

    Продолжая регулировку, переходим к коленчатому валу или верней к шкиву и выставляем его по метке. Заводская метка на шкиве тоже ни всегда совпадает. В моём случае двигатель разобран, и я смог точно выставить ВМТ. Метка на крышке показывала на край метки. Поэтому нужно усчитать разницу.

    Далее ставим головку на место и надеваем цепь на шестерню. Перед установкой, болты на шестерне желательно подтянуть, что бы ни болталось и не создавало лишних трудностей.

    После установки шестерни, нужно подтянуть моторную цепь, об этом я напишу в соответствующем разделе и поставлю ссылку. Когда натянули цепь, проворачиваем двигатель по часовой стрелке два оборота, для того что бы все село на свои места и после этого выставляем шкив по меткам, естественно с поправкой. Теперь нам нужно выставить по меткам, которые мы сделали на самой шестерне.

    Метки на шкиве коленчатого вала мы уже выставили. Отпускаем болты на разрезной шестерне и подводим по метке внутреннюю часть шестерни. Теперь газораспределительный вал стоит чётко по перекрытию, а значит то, что как говорится нам и нужно. В этом и заключается функция разрезной шестерни, что бы двигатель поставить строго по меткам, это будет самый оптимальный режим как скоростной, так и экономический на всех режимах. Можно, конечно же, подрегулировать туда-сюда, но тогда может быть зарезан какой-то один режим и прирост на другом. Так что целесообразно ставить именно по перекрытию, это будет самая оптимальная характеристика двигателя, конечно же, если вы не гонщик.

    Бывает и такое, люди говорят, что я переставил шестерню на 5-7 градусов и машина едет лучше. А как оказалось, просто заводские метки не совпадали с нужными на эти же самые 5-7 градусов.

    Вот и всё, в этом и заключаются все нюансы установки разрезной шестерни.

    Что такое перекрытие клапана?

    Перекрытие - это когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно. Выражается в градусах поворота коленчатого вала.

    Не все распредвалы перекрываются. Если это так, то это происходит в конце такта выпуска и начале такта впуска. (Подсказка: если впускной клапан открывается до ВМТ и / или выпускной клапан закрывается после ВМТ, возможно перекрытие.)

    Как это измеряется?

    Перекрытие обычно не указывается на Cam Card.Однако это легко вычислить, если вы знаете точки открытия и закрытия клапанов. Формула:

    Точка закрытия выхлопа + Точка открытия всасывания = перекрытие

    Например, этот распределительный вал имеет следующие точки открытия и закрытия:


    Открытие Закрывается
    Впуск 13 ° ВМТ 51 ° ABDC
    Выхлоп 66 ° BBDC 8 ° ATDC

    Выпускной клапан закрывается ПОСЛЕ ВМТ, но впускной клапан открывается ДО ВМТ.В этом примере будет перекрытие.

    8 ° + 13 ° = 21 ° перекрытия

    Имейте в виду, что события открытия и закрытия указаны при подъеме клапана 0,050 дюйма. Таким образом, рассчитанное перекрытие составляет 0,050 дюйма. Истинное перекрытие будет немного больше.

    Могу ли я отрегулировать степень перекрытия?

    Вы не можете отрегулировать перекрытие на распределительном валу. Вам понадобится новый распределительный вал.

    • Для большего перекрытия требуется большая длительность и / или меньшее разделение лепестков.
    • Для меньшего перекрытия требуется меньшая продолжительность и / или большее разделение лепестков.

    Как это влияет на производительность?

    При высоких оборотах в минуту перекрытие использует эффект очистки. Однако на холостом ходу и низких оборотах перекрытие приведет к низкому вакууму в двигателе и грубому холостому ходу. Это отлично подходит для гоночного автомобиля, но не особенно для других транспортных средств.

    Распредвал со значительным перекрытием не рекомендуется для уличных автомобилей. Двигатель будет иметь низкую мощность на низких оборотах.Для автомобилей с механическими тормозами Low Vacuum также делает педаль тормоза очень жесткой. Перекрытие также способствует реверсии выхлопа, что нехорошо.

    ID ответа 4703 | Опубликовано 20.10.2016 15:59 | Обновлено 01.09.2020 15:16

    Перекрытие клапана - High Power Media

    Я не могу точно вспомнить, когда я впервые увидел распределительный вал двигателя или услышал слово «перекрытие», но могу только предположить, что это должно было быть, когда я был еще в коротких штанах.Я помню, как мой отец вынул двигатель из нашей машины, Ford Popular 1950-х годов, и разобрал его на полу гаража. Я также никогда не забывал объяснение, которое мой отец позже дал мне о внутренней работе двигателя внутреннего сгорания с боковым клапаном.

    Это было намного позже в жизни, когда слово «перекрытие» применительно к двигателям вошло в мой словарь, и, как ни странно, как и следовало ожидать, оно было связано с распределительными валами и синхронизацией клапанов двигателя. Напоминаем, что перекрытие клапанов - это период, когда выпускной клапан вот-вот закроется, а впускной клапан начал открываться.В нашем теоретическом двигателе выпускной клапан мгновенно закрывался бы в верхней мертвой точке, и одновременно открывался бы впускной. Однако законы физики запрещают мгновенное движение (и бесконечное ускорение!), И в любом случае одновременное открытие обоих клапанов на определенную величину имеет свои преимущества.

    Во-первых, отсроченное закрытие выпускного клапана побуждает последние остатки отработавшего газа, захваченные в зазоре, куда поршень не может добраться, выходить через выпускное отверстие.И, во-вторых, открытие впускного клапана перед верхней мертвой точкой поршня позволяет поступить свежему заряду, помогая выхлопному газу выходить из выпускного отверстия и заменяя его дополнительным зарядом, который будет сжигаться во время следующего цикла. При условии, что через выпускной клапан происходит небольшая потеря свежего заряда или его отсутствие, продувка цилиндра таким образом увеличивает общий объем всасываемого заряда, а также устраняет потенциальный эффект `` радиатора '', когда тепло от последующего процесса сгорания используется для нагрева захваченного выхлоп, используя тепло, которое в противном случае было бы преобразовано в энергию.Если когда-либо и был случай двойного удара, то это он.

    Величина перекрытия не должна быть слишком большой, и она очень сильно зависит от ограничений впускного и выпускного потоков как до, так и после цилиндра. При данной частоте вращения двигателя, например, четырехклапанная камера обычно требует гораздо меньшего перекрытия, чем, скажем, двухклапанная головка, поскольку продувка в первой более эффективна. С другой стороны, гоночный двигатель, привыкший к скорости 6000-7000 об / мин, может потребовать намного большего перекрытия, чем у дорожной машины.В таких случаях гоночный двигатель может потребовать перекрытия более 100 ° для максимальной мощности, тогда как наш дорожный автомобиль вполне доволен 15-25 °.

    Для сравнения, несколько лет спустя после моего урока в гараже, Coventry Climax FWMV V8 1965 года, разгоняющийся до чуть более 10300 об / мин в то время, использовал постоянное перекрытие 89º для достижения максимальной мощности. Три года спустя Cosworth DFV, набирающий обороты всего лишь до 9000 об / мин, использовал 116º. Разумеется, в дорожных автомобилях максимальная мощность не всегда является единственной целью - также первостепенное значение имеет `` качество '' холостого хода двигателя, способность демонстрировать стабильные обороты холостого хода двигателя с минимальным расходом топлива и минимальными выбросами выхлопных газов, поэтому в большинстве современных дорожных двигателей используются системы изменения фаз газораспределения, чтобы изменить это перекрытие при работающем двигателе.

    Таким образом, производители получают свой пирог и съедают его. Перекрытие сводится к минимуму для наилучшего качества холостого хода, но снова увеличивается по мере увеличения скорости двигателя, чтобы обеспечить оптимальную продувку, когда требуется максимальная производительность.

    С тех ранних дней с боковыми клапанами в моей жизни все прошло долгий путь, но вид этих двух клапанов, выступающих одновременно из верхней части блока цилиндров рядом с верхней частью поршней, все еще остается в моей памяти .

    Рис.1 - Система фаз газораспределения 1965 Formula One Coventry Climax V8

    По сценарию Джона Коксона

    Влияние отрицательного перекрытия клапанов на сгорание и выбросы двигателя HCCI, работающего на сжатом природном газе, с добавлением водорода

    Чтобы изучить влияние отрицательного перекрытия клапанов на характеристики сгорания и выбросов двигателя с воспламенением от сжатия с однородным зарядом, работающим на природном газе и водороде, испытание и моделирование проводились с использованием модели цикла двигателя, объединяющей механизм химической кинетической реакции при различных условиях фаз газораспределения.Результаты показывают, что внутренняя система рециркуляции отработавших газов, образованная за счет использования отрицательного перекрытия клапанов, может нагревать входящие смеси и улучшать характеристики самовоспламенения двигателя. Остаточный выхлопной газ может замедлить скорость тепловыделения, снизить скорость повышения давления и максимальную температуру сгорания и одновременно уменьшить выбросы NO x . Среди трех схем NVO стратегия индивидуального изменения момента открытия впускного клапана может привести к наименьшим потерям мощности, а симметричная стратегия NVO, которая одновременно изменяет время закрытия выпускного клапана и время открытия впускного клапана, может обеспечить лучший эффект нагрева. смеси на входе и удовлетворительное снижение температуры сгорания, а также максимальное сокращение выбросов NO x .

    1. Введение

    Двигатель, работающий на водороде на природном газе (HCNG), представляет собой широко изученную гибридную топливно-энергетическую машину, которая сочетает в себе преимущества обильных ресурсов природного газа и высокой скорости сгорания, широкого предела воспламеняемости и короткого расстояния гашения водорода. [1–3]. Исследования показывают, что ламинарная скорость распространения пламени водорода обычно выше, чем у углеводородного топлива, а гидроксильный радикал (ОН), образующийся при его сгорании, может ускорять реакцию окисления природного газа [4], таким образом компенсируя недостаток медленного скорость горения природного газа и приближение смешанного горения к изоволюметрическому тепловыделению [5].Когда HCNG применяется в режиме воспламенения от сжатия, добавление водорода может увеличить время самовоспламенения природного газа, расширить его предел воспламеняемости и помочь реализовать обедненное горение [6, 7]. Некоторые ученые провели соответствующие эксперименты и моделирование двигателей с искровым зажиганием, работающих на углеводородном природном газе, и результаты показывают, что выбросы CO 2 и HC снижаются, поскольку водород не содержит углерода, а расстояние гашения водорода короткое [8–10] . Промежуточное выделение формальдегида быстро расходуется из-за повышенной активности групп О и ОН после добавления водорода [11, 12].В то же время, однако, из-за увеличения скорости смешанного горения максимальная температура увеличивается, что приводит к увеличению выбросов NO x [13].

    Воспламенение от сжатия однородного заряда (HCCI) имеет характеристики многоточечного одновременного воспламенения и быстрого горения [14], что может сократить продолжительность горения и период дожигания [15], повысить тепловой КПД и улучшить экономию топлива. Однако большая скорость повышения давления, вызванная быстрой теплопередачей, вызовет резкую работу двигателя и детонацию [16].Существует острая необходимость в использовании различных методов и разработке новых рабочих стратегий для изучения процесса горения HCCI. Yousefi et al. [17] провели моделирование с использованием связанной модели AVL-CHEMKIN CFD для сравнения фаз сгорания, характеристик двигателя и выбросов с точки зрения эквивалентного отношения для обоих двигателей внутреннего сгорания HCCI с камерой предварительного сгорания и без нее, и результаты показали, что двигатель HCCI с модифицированной камерой имеет более высокое давление сгорания, более узкую скорость тепловыделения, производит более высокую работу на килограмм топлива, а выбросы как монооксида углерода, так и углеводородов уменьшаются, в то время как высокий уровень выбросов оксидов азота создается за счет сжигания HCCI.Нешат и Сарай [18] разработали новую модель сгорания с четырьмя зонами для двигателя HCCI для прогнозирования давления и выбросов в цилиндрах, и результаты показали, что реализация точной модели массопереноса приводит к точному прогнозированию UHC и CO и близкому к нулю. NO x , который ниже 10 ppm для всех исследованных случаев, также хорошо предсказывается. Исследования показывают, что успех любой имитационной модели в описании или прогнозировании процесса горения HCCI и образования выбросов, очевидно, частично зависит от ее способности надежно прогнозировать соответствующие явления теплопередачи, поскольку процесс теплопередачи напрямую влияет на среднюю температуру газа и локальные температуры, тем самым влияя на момент зажигания, скорость горения и образование выбросов HC, CO и NO x [19, 20].

    Для уменьшения тепловыделения при сгорании HCCI обычно используются обедненное сгорание, низкотемпературное сгорание и регулируемые фазы газораспределения [21]. Октановое число природного газа очень высокое, и для обеспечения самовоспламенения от сжатия требуется, чтобы температура в цилиндрах способствовала возникновению самовоспламенения [22]. Это реальная схема рециркуляции высокотемпературных выхлопных газов (EGR). Добавление выхлопного газа может повысить начальную температуру всасываемого воздуха и ускорить реакцию рабочей жидкости с низкой энергией активации.Поскольку выхлопной газ в основном состоит из H 2 O, CO 2 и других газов с большей удельной теплоемкостью, он также может разбавлять свежую рабочую жидкость, подавлять скорость тепловыделения и снижать температуру, тем самым смягчая грубые явление горения и расширение верхнего ограничения нагрузки при сгорании HCCI, и в то же время, выгодно реализовать низкотемпературное горение и уменьшить теплопередачу стенок камеры сгорания [23]. Исследования показывают, что остаточные активные группы в высокотемпературных выхлопных газах положительно влияют на самовозгорание [24].Внутренний EGR, образованный путем изменения фаз газораспределения, проще, чем внешний EGR с регулирующим клапаном. Отрицательное перекрытие клапанов (NVO), образованное преждевременным закрытием выпускного клапана и отложенным открытием впускного клапана, может задерживать выхлопной газ в цилиндре, а эффект рециркуляции отработавших газов может быть произведен путем нагрева и разбавления нового газа во время процесса газообмена. . Соответствующие исследования показывают, что сжигание HCCI с отрицательным перекрытием клапанов может обеспечить широкий диапазон нагрузок и улучшить сгорание при высоких нагрузках [25].Некоторые ученые считают, что идеальным необходимым условием для HCCI является внутренняя система рециркуляции выхлопных газов [26], потому что рабочая жидкость легче воспламеняется самопроизвольно в богатой рециркуляцией выхлопных газах области, когда остаточный выхлопной газ и новый газ смешиваются вначале, и стратифицированное состояние выхлопного газа и новый газ, образованный NVO, имеет самое благоприятное влияние на воспламенение HCCI. На основании современных обзоров установлено, что предыдущие соответствующие исследования в основном работали над упрощением механизма чистого CNG или чистого H 2 в двигателях HCCI, моделированием основных характеристик двигателя и характеристиками двигателей SI, работающих на HCNG [ 18, 27–29], и небольшой прогресс был достигнут в отношении влияния отрицательного перекрытия клапанов, образованного изменением фаз газораспределения на двигателе HCCI, работающем на бинарном смешанном топливе HCNG.

    В этой статье, в сочетании с экспериментальным исследованием водородного топлива, работающего на двигателе, работающем на природном газе, численное моделирование двигателя HCCI в рамках стратегии NVO выполняется с помощью программного обеспечения GT-Power и программного обеспечения CHEMKIN, а также влияние изменения фаз газораспределения на Исследованы характеристики горения и выбросов двигателя. Сравнивая три стратегии, суммируются различные улучшения NVO в отношении рабочего процесса двигателя, которые обеспечивают теоретическую основу для улучшения характеристик двигателя HCCI, работающего на природном газе и водороде, в практическом применении.

    2. Модель и численный метод

    Основная проблема исследования сжигания HCCI топлива HCNG в сочетании с NVO заключается в определении преимуществ и недостатков различных схем фаз газораспределения. Однако изменение фаз газораспределения неизбежно приведет к усложнению конструкции двигателя, поэтому лучше построить подходящую имитационную модель, чем тестировать. Учитывая, что программное обеспечение GT-Power, которое содержит одномерную модель цикла двигателя, может хорошо моделировать процесс газообмена, а CHEMKIN имеет более высокую точность моделирования процесса сгорания, особенно сгорания HCCI, они выбраны для моделирования сцепления.Во-первых, соответствующие параметры окружающей среды и исходные данные рабочего процесса двигателя собираются посредством экспериментов, кривые подъема клапана при различных стратегиях NVO импортируются в GT-Power, определяется модель цикла сгорания, кривые температуры и давления цикла, включая кривые процесса газообмена, и различные значения параметров в конце процесса газообмена используются в качестве начальных условий моделирования CHEMKIN. Затем механизм реакции и термодинамические данные топлива HCNG вводятся в CHEMKIN, и задается уравнение реакции, требуемое для химического решателя.Наконец, весь набор управляющих уравнений нульмерной однозонной модели решается путем объединения модели горения с моделью теплопередачи, модели геометрии цилиндра и формулы расчета скорости рециркуляции отработавших газов в соответствии с конкретной стратегией NVO, так что получены такие параметры, как скорость выделения тепла сгорания, изменения давления в цилиндрах и концентрация различных продуктов реакции. Стоит отметить, что параметры в конце процесса газообмена, полученные в первом цикле, получены из модели горения в GT-Power, в последующих циклах данные, полученные с помощью моделирования процесса горения CHEMKIN, будут импортированы обратно в GT. -Мощность, поэтому существует чередование эффектов между периодом газообмена и процессом сгорания в разных циклах.Следовательно, итерационный расчет сходимости и коррекция параметров модели должны выполняться для параметров, которые определяют модель горения, в сочетании с экспериментальными данными, чтобы получить результаты моделирования, которые могут лучше выразить реальную ситуацию.

    2.1. Механизм и физические параметры

    GRI Mech-3.0 [30] описывает химико-кинетический механизм реакции окисления при горении метана, включая 53 вещества и 325 элементарных реакций, таких как цепная реакция C1-C2, химическая реакция N и образование NO x . реакция, подтвержденная большим количеством экспериментов и широко используемая при имитационных исследованиях углеводородных топлив.Поскольку в данной статье исследуются характеристики гомогенного воспламенения от сжатия бинарного смешанного топлива в рамках стратегии NVO, уделяя особое внимание температуре до реакции и концентрации компонентов, первоначальный механизм упрощен и реформирован. На основе механизма добавления водорода метод анализа чувствительности используется для выделения элементарных реакций и веществ с высокой чувствительностью к начальной температуре и концентрации реакции, а затем используется метод изменения коэффициента реакции [31] для оптимизации параметры уравнения Аррениуса, влияющие на скорость химической реакции.где - константа скорости реакции, - предэкспоненциальный множитель, - температура реакции, - температурный показатель, - энергия активации реакции, - общая газовая постоянная. Основными объектами оптимизации являются, и. После упрощения в модель горения вводятся механизм и термодинамические данные. Расчет состава основан на кинетическом процессе химической реакции и определении физических параметров топлива. где нижний индекс представляет компонент th вещества, - массовая доля, - скорость химической реакции, определяемая, - молярная масса, - отношение общей массы смеси к объему системы.Определите объемную долю водорода: В сочетании с физическими параметрами смешанного топлива молярная масса смешанного топлива при фиксированном соотношении может быть рассчитана как Стехиометрическое соотношение воздух-топливо смеси составляет где и - стехиометрическое соотношение воздух-топливо для двух видов топлива, соответственно. Вышеупомянутые формулы составляют основу для решения состава материала.

    2.2. Модель с одной зоной с нулевой размерностью

    Модель с одной зоной сгорания в нулевой размерности учитывает, что температура, давление и компоненты зарядов в цилиндрах равномерно распределены, что соответствует условиям гомогенного предварительного смешения при сгорании HCCI.Модель обеспечивает ввод температуры для механизма реакции, таким образом рассчитывая различные параметры процесса горения. Предполагается, что смесь представляет собой идеальный газ, а рабочая жидкость находится в герметичном состоянии без потерь на утечку. Решение скорости тепловыделения сгорания основано на уравнении сохранения энергии первого закона термодинамики: где нижний индекс представляет компонент th вещества, - удельная термодинамическая энергия рабочего тела, - давление в цилиндре, - рабочий объем цилиндра, - массовый расход веществ в цилиндре, - удельная энтальпия, и - величина теплопередачи от рабочей жидкости к стенке цилиндра, которая определяется моделью теплопередачи: где - средняя температура стенки цилиндра, - эффективная площадь теплопередачи, - коэффициент теплопередачи.В сочетании с уравнением энергии подмодель теплопередачи обеспечивает граничные условия для расчета температурного поля, такие как температура стенки цилиндра, распределение температуры цилиндра и распределение теплового потока, которое отражает теплопередачу и теплопотери рабочей жидкости на стенку камеры сгорания. . Для однородной нульмерной модели воспламенения от сжатия дается широко распространенным соотношением Вошни [19, 32]: где - диаметр цилиндра, а - характеристическая скорость, которая представляет собой среднестатистические характеристики движения веществ в цилиндре: где - средняя скорость поршня, - рабочий объем цилиндра, параметры с нижним индексом представляют состояние рабочей жидкости в любой момент времени от момента закрытия впускного клапана до начала сгорания, - давление сопротивления двигателя, равно 0.28, и равен 0 в такте сжатия и в рабочем такте. Изменения температуры во время горения выражаются где нижний индекс - это компонент вещества, - средняя молярная масса смеси, - удельная теплоемкость при постоянном давлении. Эту формулу и формулу (2) можно рассматривать как нелинейную систему уравнений первого порядка с неизвестными.

    2.3. Геометрическая модель цилиндра двигателя

    Изменение объема цилиндра во времени можно получить из геометрического соотношения: где - объем камеры сгорания, - длина кривошипа, - отношение длины шатуна к шатуну, - угол поворота кривошипа.При моделировании часто используется скорость изменения объема продувки. где - степень сжатия. Комбинируя приведенные выше уравнения, всесторонне используются модель горения, модель теплопередачи и геометрическая модель в сочетании с данными о механизме реакции и параметрах физических свойств; тогда значения параметров, характеризующие динамический процесс сгорания двигателя в любой момент в цилиндре, могут быть получены в условиях заданного начального давления, температуры и начальной концентрации различных компонентов материала.

    2.4. Расчет скорости рециркуляции отработавших газов в соответствии со стратегией NVO

    В каждом цикле на динамический процесс сгорания влияет процесс смены газа. Скорость рециркуляции отработавших газов - важный параметр, связывающий два процесса; традиционный метод вычисления скорости рециркуляции отработавших газов определяется путем измерения концентрации CO 2 в выхлопной трубе после такта сжатия и такта выпуска, что не подходит для описания внутреннего эффекта рециркуляции выхлопных газов, формируемого стратегиями NVO. В соответствии с уравнением реакции сгорания и данными, полученными при моделировании, теоретически рассчитывается скорость рециркуляции отработавших газов при стехиометрических условиях.Предполагается, что топливо полностью сгорает, газ в цилиндре равномерно перемешивается, и на открытие и закрытие клапана не влияет задержка срабатывания клапана и разница давлений внутри и снаружи цилиндра. где - масса смеси, загружаемой в цилиндр после закрытия впускного клапана, - масса остаточного выхлопного газа в цилиндре после закрытия выпускного клапана. Очевидно, определяется процессом сгорания предыдущего цикла и временем закрытия выпускного клапана.где параметры с нижним индексом EVC указывают состояние рабочей жидкости в цилиндре во время закрытия выпускного клапана, - объемная доля кислорода в воздухе и определяется как молярное отношение атомов водорода к атомам углерода в смешанном топливо, имеющее определенную корреляцию с. и последующий процесс поступления вместе влияют на стоимость. где параметры с нижним индексом IVC указывают на состояние рабочей жидкости в цилиндре во время закрытия впускного клапана и представляют собой значение молярной массы воздуха.Остальные параметры этой формулы задаются формулой (4) и формулой (5).

    3. Проверка достоверности

    Для проверки точности имитационной модели было проведено стендовое испытание двигателя, работающего на природном газе и водороде, модифицированного от четырехтактного дизельного двигателя без наддува с водяным охлаждением. Основные технические параметры двигателя приведены в таблице 1. Принципиальная схема испытательного стенда представлена ​​на рисунке 1. Водород и природный газ, хранящиеся в газовых баллонах высокого давления, соответственно, поступают в смеситель Вентури через редукционный клапан. , затем смешайте с воздухом, чтобы попасть в цилиндр на пути впрыска во впускной канал.Эксперимент проводился при 1100 об / мин, эквивалентное соотношение 0,4, объемная доля водорода 5%. Подробное введение и точность испытаний различных используемых инструментов были даны в предыдущих исследованиях [33]. Начальная температура, давление и другие данные модели измеряются в ходе испытаний, а условия моделирования соответствуют условиям испытаний.


    Параметр Значение

    Рабочий объем (л) 0.815
    (мм)
    Степень сжатия 17: 1
    (мм)
    Калибровочная мощность / скорость (кВт / об / мин) 10,6 / 2200
    Калибровочный расход топлива (г / кВтч) ≤244,8
    Максимальный крутящий момент / скорость (Нм / об / мин) 50,2 / 1760
    Время открытия выпускного клапана (° CA BBDC) 43
    Время открытия впускного клапана (° CA BTDC) 15
    Время закрытия выпускного клапана (° CA ATDC) 15
    Время закрытия впускного клапана (° CA ABDC) 33


    Сравнение экспериментальных и смоделированных значений давления, температуры и скорости тепловыделения показано на рисунках 2–4.Путем сравнения видно, что согласие между результатом расчета и экспериментальными данными является приемлемым для всех трех показателей. Также можно обнаружить, что пиковые значения смоделированного давления и температуры немного выше, чем экспериментальные значения, фаза воспламенения немного позже, а скорость роста давления и температуры в начальный период сгорания и скорость падения в конце сгорания. период также быстрее. Это связано с тем, что потери при теплопередаче, учитываемые смоделированной моделью горения, меньше реальной ситуации.Степень перемешивания рабочего тела выше, а процесс сгорания близок к тепловыделению постоянного объема. В эксперименте из-за влияния турбулентности в цилиндре повышение температуры и давления происходит неравномерно; в некоторых областях могут быть созданы лучшие условия воспламенения для ускорения самовозгорания. Неустойчивый процесс повышения делает местное давление и температуру слишком высокими или слишком низкими, а неполная однородность смеси также продлевает период дожигания.Максимальная ошибка давления между значением моделирования и значением испытания составляет 4,92%, в то время как максимальная ошибка температуры между значением моделирования и значением испытания составляет 4,68%. Во всем диапазоне углов поворота коленчатого вала силового процесса смоделированные данные обладают хорошим порядком величины и точностью, что указывает на то, что имитационная модель может надежно отражать реальную производительность двигателя.




    4. Результаты и обсуждение
    4.1. Влияние изменения времени закрытия выпускного клапана на выбросы при сгорании

    На рисунках 5–11 показано влияние изменения момента закрытия выпускного клапана (EVC) на характеристики сгорания и выбросов в двигателе при сохранении открытия выпускного клапана. (EVO), открытие впускного клапана (IVO), закрытие впускного клапана (IVC) и подъем клапана без изменений.Набор кривых подъема клапана получается каждые 15 ° CA перед ВМТ в процессе газообмена. Начальные условия моделирования: эквивалентное соотношение 1, частота вращения двигателя 1000 об / мин, температура на впуске 400 K, давление на впуске 0,1 МПа, объемная доля водорода 5% и массовый расход топлива 6,5 г / с. Поскольку IVO поддерживается на уровне 15 ° перед ВМТ, отрицательный угол перекрытия, формируемый при текущей стратегии, составляет 0-75 °.








    Из рисунка 5 видно, что с увеличением времени EVC скорость EGR увеличивается.Это связано с тем, что чем раньше закрывается выпускной клапан, тем меньше выхлопных газов выходит из выхлопной трубы и тем больше выхлопных газов задерживается в цилиндре. Коэффициент EGR увеличился на 19,47 процентных пункта с 15 ° до 90 °. На рисунке 6 показано, что эффективность наддува снижается с увеличением продвижения EVC, что связано с тем, что, хотя IVO остается неизменным, тем больше выхлопных газов остается в цилиндре из-за усовершенствованного EVC и разницы давлений между цилиндром и горловина впускного клапана при открытом впускном клапане меньше по сравнению с исходным двигателем без системы рециркуляции отработавших газов, что затрудняет заправку свежей смеси.В то же время нагрев нового воздуха выхлопными газами вызовет снижение плотности воздуха в состоянии всасывания, и количество газа, фактически поступающего в цилиндр, немного уменьшится. Кроме того, поскольку поршень все еще находится в стадии хода вверх при IVO, для двигателя без наддува может возникнуть определенная степень обратной вспышки в цилиндре, и чем раньше EVC, тем серьезнее будет явление обратной вспышки, что приведет к еще больше уменьшите количество свежего воздуха, заправленного в цилиндр.Когда выпускной клапан закрывается от 15 ° до 90 ° заранее, эффективность зарядки снижается на 26,15%.

    Из рисунков 7 и 8 видно, что с опережением EVC давление и температура сгорания снижаются. Это связано с тем, что скорость рециркуляции выхлопных газов увеличивается с опережением EVC, и степень разбавления нового газа увеличенным выхлопным газом также увеличивается, таким образом увеличивая потерю выходной мощности двигателя. С 15 ° до 90 ° максимальное давление и температура снизились на 18,2% и 17.4%, что указывает на то, что степень развития EVC оказывает на них большое влияние. Время достижения максимального давления и температуры немного раньше, что указывает на то, что улучшение процесса сгорания увеличивается, когда выпускной клапан закрывается заранее.

    Из рисунков 9 и 10 видно, что с увеличением времени EVC максимальное значение скорости повышения давления и скорости тепловыделения постепенно уменьшается. Основные причины этого изменения заключаются в следующем: чем раньше происходит EVC, тем больше угол NVO, тем больше остается выхлопных газов и тем выше скорость EGR.Поскольку выхлопной газ с более высокой удельной теплоемкостью и более низким содержанием кислорода имеет как разбавляющий, так и охлаждающий эффект, максимальная температура в цилиндре снижается, тем самым замедляя скорость реакции сгорания в цилиндре, уменьшая скорость повышения давления и вызывая сгорание более стабильный, что помогает ослабить явление грубой работы (общая характеристика двигателей HCCI) и снизить склонность к детонации, тепловую нагрузку на рабочие компоненты, вибрацию и шум всей машины.

    На рисунке 11 показано, что с увеличением времени EVC эмиссия NO x относительно уменьшается. Из приведенного выше анализа можно видеть, что разбавление выхлопных газов снижает эффективность заряда и концентрацию кислорода в смеси; кроме того, выхлопные газы замедляют скорость тепловыделения и понижают максимальную температуру. Согласно механизму образования NO x , обогащение кислородом и высокая температура являются благоприятными условиями; следовательно, эмиссия NO x уменьшается.На более поздней стадии температура снижается при движении поршня вниз, поэтому общее количество образования NO x больше не увеличивается и имеет тенденцию к стабильности.

    4.2. Влияние изменения времени открытия впускного клапана на выбросы при сгорании

    На рисунках 12–18 показано влияние изменения времени IVO на сгорание и выбросы двигателя при сохранении неизменными EVO, EVC, IVC и подъема клапана. Набор кривых подъема клапана получается каждые 15 ° CA после того, как впускной клапан задерживается от верхней мертвой точки в процессе газообмена, а смоделированные начальные условия остаются неизменными.Поскольку EVC поддерживается на уровне 15 ° после ВМТ, угол NVO, который может быть сформирован при текущей стратегии, составляет 0-75 °, но его отрицательная область перекрытия находится после ВМТ, в то время как область схемы в разделе 4.1 находится перед ВМТ. Из рисунков 12 и 13 видно, что скорость рециркуляции выхлопных газов увеличивается с задержкой IVO, и эффективность зарядки соответственно имеет тенденцию к снижению. Это связано с тем, что чем позже открывается впускной клапан, тем меньше поступает свежего воздуха в цилиндр. Хотя остаточный выхлопной газ в цилиндре сохраняет фиксированное количество из-за фиксированной синхронизации EVC, количество свежего воздуха зависит от степени убывания поршня.Чем позже открывается впускной клапан, тем короче фактическая продолжительность впуска. От 15 ° до 90 ° впускной клапан открывался с задержкой, скорость рециркуляции отработавших газов увеличилась на 10,06 процентных пункта, а эффективность зарядки снизилась на 17,51%. В целом, когда IVO изменяется, повышение скорости EGR и ослабление эффективности зарядки немного меньше, чем при изменении EVC по отдельности. Это показывает, что, хотя остаточный выхлопной газ в текущей схеме ограничен, свежий газ также уменьшается, и общая относительная концентрация старого и нового газа аналогична в двух схемах.








    Из рисунков 14 и 15 видно, что пиковые значения давления и температуры в цилиндрах постепенно уменьшаются, а фаза достижения пикового значения немного продвигается. в отложенном IVO. С 15 ° до 90 ° пиковое давление в цилиндре снизилось на 9,2%, а максимальная температура снизилась на 9,7%. По сравнению со схемой EVC, при том же угле NVO, когда IVO изменяется индивидуально, пиковое значение давления и температуры уменьшается немного.Это связано с тем, что фиксированная синхронизация EVC обеспечивает постоянство количества выхлопного газа, задерживаемого в цилиндре, приращение доли выхлопного газа относительно меньше, а потери мощности меньше.

    Также можно увидеть, что при изменении IVO время воспламенения топлива также изменяется, и этот эффект можно проанализировать со ссылкой на рисунки 16 и 17. С задержкой времени IVO скорость нарастания давления и тепловыделение сгорания скорость постепенно снижается, но фаза зажигания продвигается; это связано с уменьшением количества свежего воздуха, вызванным задержкой закрытия впускного клапана; при том же количестве остаточных выхлопных газов вместо этого повышается средняя степень нагрева свежего воздуха, и на Рисунке 15 также видно, что температура в начальной точке сгорания увеличивается с задержкой открытия впускного клапана, что благоприятно сказывается на прогрессе HCCI.В схеме изменения EVC нагревательный вклад выхлопных газов отражается только в продвижении фазы, соответствующей пиковому значению давления сгорания и температуры сгорания; следовательно, влияние изменения стратегии IVO в основном отражается в изменении начальной точки сгорания, и можно дополнительно заключить, что основным фактором, влияющим на точку начала сгорания, является количество свежего воздуха, а не скорость EGR, потому что при индивидуальном изменении EVC IVO остается неизменным, но открывается раньше, чем TDC, и количество свежего воздуха обычно выше, чем при изменении стратегии IVO индивидуально; хотя количество выхлопных газов остается большим, средняя степень нагрева нового газа недостаточна.Однако, когда IVO изменяется индивидуально, хотя количество выхлопного газа уменьшается из-за исходной фазы выпускного клапана двигателя, количество свежего газа также уменьшается, что облегчает нагрев ограниченным количеством выхлопного газа, и эффект о раннем возгорании более очевидно. Приведенное выше сравнение показывает, что, хотя на эффект нагрева всасываемого воздуха влияет скорость рециркуляции отработавших газов, он более чувствителен к количеству свежего воздуха. Из изменения скорости рециркуляции выхлопных газов видно, что, хотя диапазон скорости рециркуляции выхлопных газов может быть достигнут за счет индивидуального изменения EVC, больше, чем за счет индивидуального изменения IVO, увеличение количества свежего воздуха затрудняет нагрев выхлопных газов даже при условии аналогичного соотношения выхлопных газов.

    На рисунке 18 показано, что эмиссия NO x уменьшается с задержкой времени IVO. Это связано с тем, что разбавление выхлопных газов снижает концентрацию кислорода в цилиндре, и в то же время выхлопные газы замедляют скорость тепловыделения, снижают максимальную температуру сгорания и препятствуют высокотемпературному состоянию, обогащенному кислородом. По сравнению с индивидуальным изменением времени EVC, поскольку выпускной клапан поддерживает исходную фазу двигателя, количество выхлопных газов невелико, а увеличение скорости рециркуляции выхлопных газов, снижение температуры, давления и скорости тепловыделения незначительно, поэтому NO x эмиссия не сильно улучшилась.

    4.3. Влияние изменения времени открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов на выбросы продуктов сгорания

    Если угол опережения EVC увеличивается до определенной степени, влияние времени зажигания, опережающего EGR, не очевидно, что может привести к отказу HCCI, в то время как при задержке IVO скорость рециркуляции выхлопных газов не сильно меняется, а снижение температуры сгорания и улучшение NOx не очевидны. Для улучшения зажигания и достижения лучшей скорости EGR рассмотрите возможность объединения двух схем, что означает одновременное изменение IVO и EVC.На рисунках 19–25 показано влияние изменения EVC и IVO на характеристики сгорания и выхлопа двигателя при сохранении неизменными EVO, IVC и подъема клапана. Впускной клапан открывается с задержкой, а выпускной клапан закрывается раньше. Остальные начальные условия не изменились, а угол NVO, который может быть сформирован при текущей стратегии, составляет 30 ° -180 °. Поскольку значение интервала изменяемого угла симметрично относительно ВМТ, эту стратегию также называют стратегией симметричного NVO.








    На рисунках 19 и 20 показано, что скорость рециркуляции отработавших газов увеличивается на 47.92 процентных пункта, а эффективность зарядки снижается на 50,77%. Можно видеть, что стратегия симметричного NVO может обеспечить большую скорость рециркуляции отработавших газов, потому что чем раньше закрывается выпускной клапан, тем больше выхлопных газов перехватывается, в то время как чем позже открывается впускной клапан, тем меньше может быть свежего смешанного газа и потери эффективности зарядки будет больше, чем при индивидуальном изменении EVC или IVO. Кроме того, когда EVC изменяется индивидуально, при этой схеме можно эффективно избежать разницы давлений внутри и снаружи цилиндра, вызванной выхлопным газом, перехватываемым преждевременным закрытием выпускного клапана, что приводит к явлению обратного пламени, потому что всасываемый воздух открывается с задержкой, и поршень находится в движении вниз.По сравнению со стратегией IVO, средний эффект нагрева при ограниченном количестве свежего воздуха также лучше, потому что выпускной клапан закрывается раньше.

    С увеличением симметричного угла NVO максимальное давление и температура снизились на 29,2% и 20,7% соответственно. Уменьшение больше, чем у индивидуального изменения IVO или EVC. Скорость подъема давления и скорость тепловыделения, очевидно, уменьшаются с увеличением симметричного угла NVO. Поскольку на скорость тепловыделения в основном влияет изменение скорости рециркуляции выхлопных газов, а диапазон скорости рециркуляции выхлопных газов, сформированный симметричным NVO, больше, реакция сгорания также значительно облегчается, а замедленное тепловыделение также вызывает снижение скорости повышения давления, что полезно для уменьшения частоты вращения двигателя и изменения крутящего момента, предотвращения возможности детонации и обеспечения более плавной работы двигателя.Одновременное изменение фаз впускных и выпускных клапанов оказывает значительное влияние на опережение зажигания топлива. Чем больше угол NVO, тем больше опережение зажигания, и температура перед зажиганием, соответственно, увеличивается за счет нагрева выхлопных газов. Это связано с тем, что с увеличением угла NVO количество выхлопных газов в цилиндре увеличивается, а количество свежего воздуха уменьшается. Нагревательный эффект выхлопных газов на свежий воздух лучше, чем у индивидуально изменяющейся стратегии IVO с фиксированным количеством выхлопных газов при той же степени задержки открытия впуска, а также лучше, чем у индивидуально изменяющейся стратегии EVC с большим количеством свежего воздуха при том же продвинутом выхлопе степень закрытия.Однако, когда угол NVO слишком велик, например, когда угол опережающего EVC и задержанного IVO больше 75 °, смешанное топливо чрезмерно продвигается вперед, чтобы высвободить тепло до верхней мертвой точки, что заставляет процесс мощности выдерживать часть отрицательных рабочих потерь при сжатии и снижает степень нагрева постоянного объема, поэтому этого следует избегать.

    На рисунке 25 показано влияние симметричного NVO на выбросы NO x . Можно видеть, что с опережением EVC и задержкой IVO производство NO x значительно снижается.Из приведенного выше анализа наиболее важным фактором, влияющим на NO x , является максимальная температура, потому что стратегия симметричного NVO может достичь большей скорости рециркуляции выхлопных газов, а максимальная уменьшается более значительно. Уменьшение скорости сгорания также снижает скорость образования NO x , что в конечном итоге приводит к резкому сокращению образования NO x .

    5. Выводы

    С развитием энергетического кризиса [34–38] и экологических проблем [39–47], эффективный контроль энергосбережения и сокращение выбросов в двигателях становятся первоочередными областями внимания ученых.В этом исследовании на основе стендовых испытаний выполняется моделирование двигателя HCCI, работающего на природном газе и водороде, и исследуется влияние изменения фаз газораспределения для формирования отрицательного перекрытия клапанов на процесс сгорания в цилиндре и характеристики выбросов.

    Процесс мощности двигателя HCCI будет нести потери из-за влияния отрицательного перекрытия клапанов, в частности, количество остаточного выхлопного газа и скорость рециркуляции отработавших газов увеличиваются с увеличением отрицательного угла перекрытия.Максимальное снижение давления составляет 18,2% при индивидуальном изменении времени EVC и 29,2% при одновременном изменении EVC и IVO. Диапазон изменения скорости рециркуляции отработавших газов и эффективности зарядки невелик, когда IVO изменяется индивидуально; следовательно, потеря мощности наименьшая, максимальное снижение давления в цилиндре составляет всего 9,2%.

    Когда время EVC или IVO изменяется индивидуально, угол NVO может быть одинаковым, но влияние на начальную точку тепловыделения другое.Только изменение IVO может привести к более раннему времени зажигания, чем изменение EVC по отдельности, а начальная точка тепловыделения в основном зависит от среднего нагревающего воздействия рабочей жидкости, а не диапазона скорости EGR, что означает, что он более чувствителен к свежему воздуху. Благодаря большему количеству остаточных выхлопных газов и лучшему тепловому эффекту, стратегия симметричного NVO может значительно повлиять на время зажигания. Однако, когда угол NVO превышает 150 °, время зажигания чрезмерно опережает верхнюю мертвую точку, что вредно для процесса тепловыделения.

    Стратегия симметричного NVO позволяет достичь максимальной скорости рециркуляции отработавших газов и оказывает наибольшее влияние на снижение скорости выделения тепла сгорания и снижение скорости повышения давления, что помогает улучшить грубую работу двигателя HCCI, предотвращая возникновение детонации и позволяя более широкий диапазон нагрузок и более мягкий процесс тепловыделения для режима HCCI топлива HCNG.

    Максимальная температура является основным фактором, влияющим на выбросы NO x , максимальное снижение которой составляет 17.4%, 9,7% и 20,7% соответственно в трех стратегиях. Стратегия NVO позволяет добиться максимального сокращения выбросов, в то время как стратегия индивидуального изменения IVO оказывает минимальное влияние на снижение температуры и скорости тепловыделения; следовательно, достигнутое снижение NO x также является минимальным.

    Доступность данных

    Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

    Благодарности

    Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (грант № 51176014) и Фондом естественных наук провинции Хунань, Китай (грант № 2020JJ4616).

    Шаг, запаздывание и перекрытие на временной диаграмме клапана и их преимущества


    🔗Грамма газораспределения четырехтактного двигателя SI
    🔗Работа четырехтактного двигателя с искровым зажиганием с фотоэлектрической схемой

    Вывод клапана в двигателе

    Теоретически клапан двигателя открывается и закрывается в ВМТ (верхняя мертвая точка) и НМТ (нижняя мертвая точка).Однако на практике открытие и закрытие клапана двигателя происходит в некоторой степени (время) до или после ВМТ и НМТ. Термины «опережение» и «запаздывание» используются для обозначения того, где произошло фактическое открытие и закрытие клапана.

    Теоретически впускной клапан открывается в ВМТ, а выпускной клапан открывается в НМТ, но в конструкции двигателя установлено, что впускной клапан открывается до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки, а выпускной клапан открывается до того, как поршень достигнет нижней мертвой точки. Это известно как вывод клапана.

    Вывод клапана - Впускное отверстие открывается до достижения поршнем ВМТ (в конце такта выпуска), Выпускное отверстие открывается до достижения поршнем НМТ (в конце рабочего хода). Обе ситуации описываются как отведение клапана.

    Отставание клапана в фазе газораспределения

    В случае закрытия клапана при теоретической фазе газораспределения впускной клапан закрывается, когда поршень достигает НМТ, а выпускной клапан закрывается, когда поршень достигает ВМТ. Но в реальном двигателе впускной клапан настроен на закрытие на некоторый градус (время) после того, как поршень достигнет НМТ, а выпускной клапан закроется после того, как поршень пройдет ВМТ.Это известно как запаздывание клапана.

    Задержка клапана - Впускной клапан закрывается после прохождения поршнем НМТ (в начале такта сжатия), выпускной клапан закрывается после прохождения поршнем ВМТ (в начале такта всасывания). Оба были описаны как запаздывание клапана.

    🔗Устройство изменения фаз газораспределения VVT двигателя внутреннего сгорания - преимущества

    Перекрытие клапанов на схеме фаз газораспределения

    Перекрытие клапанов - это короткий период времени, в течение которого впускной и выпускной клапаны открыты. Это произошло в конце такта выпуска и в начале впуска.Впускной клапан открывается до того, как поршень достигнет ВМТ, а выпускной канал не закроется, пока поршень не пройдет ВМТ. Т.е. период опережения впускного клапана и период запаздывания выпускного клапана называют перекрытием. Перекрытие клапана является вторичным средством охлаждения выпускного клапана за счет забора свежего воздуха во время перекрытия. Перекрытие не должно быть чрезмерным, чтобы вызвать выброс свежего заряда через выпускной клапан или засасывание сгоревшего газа в цилиндр.

    Необходимость или преимущества хода клапана, запаздывания клапана и перекрытия

    1. Перекрытие клапана / ход впускного клапана обеспечивает полное открытие впускного клапана, когда поршень достигает ВМТ (и начинает такт впуска), так что он может всасывать большое количество воздуха, свежего заряда во время такта всасывания.
    2. Перекрытие клапана / запаздывание выпускного клапана помогает улавливать сгоревший газ в области зазора.
    3. Перекрытие - вторичное средство охлаждения выпускного клапана свежим всасыванием.
    4. Запаздывание впускного клапана помогает всасывать больше воздуха / свежего заряда за счет эффекта инерции протекающей воздушно-топливной смеси.
    5. Вывод выпускного клапана помогает повысить общий КПД за счет уменьшения объема работы, необходимой для вытеснения сгоревшего газа.

    Клапаны и порты в четырехтактных двигателях

    Клапаны и порты в четырехтактных двигателях

    Ханну Яэскеляйнен, Магди К.Хаир

    Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
    Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

    Abstract : Компоненты, расположенные после впускного коллектора в четырехтактных дизельных двигателях, выполняют важные функции по управлению подачей воздуха в цилиндр. Тарельчатые клапаны регулируют синхронизацию потока в цилиндр и из него. Конструкция впускного канала влияет на пропускную способность двигателя, а также на объемное движение воздуха, поступающего в цилиндр.

    Клапаны

    По мере того, как воздушный поток проходит через различные компоненты и ступени впускной системы, различные свойства и характеристики всасываемого заряда были изменены для достижения общих целей системы управления всасываемым зарядом. Фильтр всасываемого воздуха обеспечивает надлежащую чистоту воздуха, состав наддувочного воздуха и содержание кислорода контролируются путем подачи системы рециркуляции отработавших газов во всасываемый воздух, а компрессор и охладитель наддувочного воздуха обеспечивают достижение целевых значений давления и температуры во впускном коллекторе, а также плотность всасываемого заряда. в проектных пределах.Несколько заключительных аспектов управления воздухом достигаются после того, как всасываемый заряд выходит из впускного коллектора и попадает в цилиндр. Клапаны или порты контролируют время подачи воздуха в цилиндр. Кроме того, канал между впускным коллектором и цилиндром может оказывать значительное влияние на поток, когда он входит в цилиндр, и может использоваться для передачи подходящего объемного движения и кинетической энергии заряду для поддержки смешивания воздуха, топлива и промежуточного сгорания. продукты в цилиндре.

    В четырехтактных двигателях всасываемый газ поступает в цилиндр через порт, расположенный в головке цилиндра, и мимо клапана, используемого для открытия и закрытия порта.В двухтактных двигателях, обсуждаемых в другом месте, обычно используются отверстия в гильзе цилиндра, которые попеременно закрываются и не закрываются поршнем.

    Рисунок 1 . Номенклатура цельного тарельчатого клапана

    Поток газа в цилиндр и из цилиндра в 4-тактных двигателях контролируется почти исключительно тарельчатыми клапанами (рис. 1). Хотя использовались или предлагались другие конструкции клапана, кажется, что ни одна из них не может сравниться по надежности и герметизирующей способности с тарельчатым клапаном.Наиболее распространенной конструкцией тарельчатого клапана в автомобильной промышленности является цельный клапан, в котором весь клапан изготовлен из одного и того же материала. Однако доступны и другие варианты, в том числе:

    • Конструкция приварного наконечника имеет отдельный наконечник, приваренный к штоку над канавкой. Наконечник может быть изготовлен из материала, который намного более износостойкий, чем остальная часть клапана.
    • Конструкция, состоящая из двух частей, имеет отдельный шток, приваренный над галтелем, рис. 2 слева.
    • Конструкция с внутренним охлаждением имеет полый шток, содержащий охлаждающую жидкость, такую ​​как металлический натрий или натрий-калиевая смесь, и обычно используется в сверхмощных и высокопроизводительных выпускных клапанах, рис. 2 в центре.Пики температуры клапана снижаются из-за «вибрирующего эффекта» расплавленного металла, и эти конструкции могут особенно хорошо выдерживать термические нагрузки. Температуру в полой шейке можно снизить примерно на 80–130 К, что снижает общий износ клапана и вкладыша седла клапана.
    • Некоторые конструкции также имеют полую полость в головке клапана, содержащую металлический натрий, рис. 2, справа. Это продолжение классического полого клапана с натриевым наполнением с дополнительной полостью в головке клапана.Это может привести к дополнительным скачкам температуры в головке клапана и еще больше увеличить срок службы клапана.
    • Сварная конструкция поверхности седла имеет седло клапана, сваренное с твердым покрытием, чтобы лучше выдерживать условия, которые в противном случае привели бы к экстремальному износу седла клапана и / или коррозии.
    Рисунок 2 . Примеры конструкций тарельчатого клапана

    Слева: Двухкомпонентный клапан со сплошным штоком. Центр: Клапан с полым штоком.
    Справа: Клапан с полым штоком с дополнительной полостью на головке клапана.

    (Источник: Mahle)

    В дополнение к различным стилям конструкции клапаны могут иметь различные усовершенствования конструкции для повышения их долговечности. Деформационное упрочнение поверхности седла может использоваться для умеренного увеличения износостойкости седла в тех случаях, когда сварная конструкция поверхности седла не требуется. Обработка поверхности стержня может использоваться для уменьшения трения и / или износа, особенно если в противном случае может возникнуть адгезионный износ. Алюминирование поверхности седла клапана, а иногда и поверхности сгорания для улучшения коррозионной стойкости в среде оксида свинца когда-то было популярным для двигателей, работающих на этилированном бензине.Крышки наконечников, установленные на конце штока клапана, могут использоваться для повышения износостойкости наконечников, когда сварка разнородных металлов является проблемой.

    ###

    Закрытие выпускного клапана - обзор

    6.4.1 Работа бензиновых двигателей с самовоспламенением

    Выходная мощность бензинового двигателя, работающего с самовоспламенением, в основном определяется количеством горючей смеси, находящейся в цилиндре. При сгорании с искровым зажиганием предварительно перемешанный фронт пламени проходит через почти стехиометрическую несгоревшую смесь топлива и воздуха.Уход от стехиометрической смеси будет препятствовать распространению пламени и быстро гасить фронт пламени. Поскольку нагрузка на двигатель уменьшается, требуется меньше топлива для удовлетворения требований к мощности. Чтобы поддерживать смесь топлива и воздуха около стехиометрического отношения воздух / топливо, в текущих режимах работы бензинового двигателя поток воздуха дросселируется. Следовательно, открытие впускного дросселя напрямую связано с выходной мощностью бензинового двигателя.

    В случае самовоспламенения с улавливанием остаточного газа выходная мощность двигателя напрямую регулируется синхронизацией клапана.На рисунке 6.13 (a) показаны контуры среднего эффективного давления в тормозной системе (BMEP) в зависимости от EVC (закрытие выпускного клапана) и IVo (открытие впускного клапана) при 1500 об / мин и λ = 1,0 в четырехцилиндровом четырехтактном бензиновом двигателе. (Li et al., 2001; Zhao et al., 2002). Двигатель был оснащен парой распредвалов с низким подъемом и двумя независимыми устройствами VCT, которые позволяли изменять синхронизацию впускных и выпускных клапанов на угол поворота коленвала 40 °. Как показано на рис. 6.13, когда EVC задерживается с 115 CA BTDC до 75 CA BTDC, мощность двигателя увеличивается с 1.BMEP от 45 бар до BMEP 3,65 бар. Это можно понять, обратившись к графикам на рисунках 6.14 и 6.15. На рис. 6.14 видно, что по мере того, как выпускной клапан закрывается раньше, доля остаточного газа увеличивается. Рисунок 6.15 показывает, что существует линейная корреляция между остаточной долей и характеристиками двигателя, независимо от частоты вращения двигателя. Чем выше остаточная доля, тем ниже становился крутящий момент. Поскольку двигатель работал при WoT во время самовоспламенения, масса в цилиндре была более или менее такой же, и изменилась только концентрация смеси.Чем больше остатков было захвачено, тем меньше смеси воздуха и топлива мог вдыхать двигатель, и, следовательно, мог быть создан более низкий крутящий момент. Следовательно, изменение остаточной фракции путем регулировки фазировки клапана является эффективным средством управления нагрузкой двигателя во время операции сгорания CAI, что приводит к работе двигателя без дроссельной заслонки и, следовательно, к снижению насосных потерь.

    6.13. Контуры тормозного среднего эффективного давления (бар).

    6.14. Контуры концентрации остаточных газов.

    6.15. Взаимосвязь между значениями BMEP и процентом захваченного остаточного газа.

    Рисунок 6.11 также показывает, что для каждой скорости двигателя были верхний и нижний пределы выходных значений BMEP и IMEP. Верхний предел был следствием ограничений процесса газообмена, накладываемых специальными распредвалами. Нижний предел крутящего момента был ограничен пропусками зажигания. Диапазон выходного крутящего момента зависел от частоты вращения двигателя. При более низких оборотах двигателя дыхательная способность двигателя была улучшена, и, следовательно, мог быть получен более высокий максимальный выходной крутящий момент.По мере того, как частота вращения двигателя возрастала, максимальный свежий заряд, который мог принять двигатель, уменьшался, так как меньше времени было доступно для процесса газообмена через клапаны низкого подъема, что приводило к более низкому максимальному выходному крутящему моменту.

    Установлено, что помимо управления мощностью двигателя, время работы клапана влияет на расход топлива двигателем и выбросы выхлопных газов. Как показано на рисунках 6.16 и 6.17, при том же значении BMEP, равном 3,4 бара, расход топлива и выбросы углеводородов увеличиваются с запаздыванием впускного отверстия, поскольку эффективная степень сжатия уменьшается и сгорание становится менее полным.Кроме того, измерения давления в цилиндре и последующий анализ тепловыделения показывают, что на процессы самовоспламенения и тепловыделения также влияет время работы клапана. Как показано на рис. 6.18, самовоспламенение происходит раньше всего в промежуточные моменты времени EVC и IVo, соответствующие среднему диапазону области самовоспламенения. Это связано с тем, что при том же времени EVC или точке нагрузки запаздывающее IVo снижает эффективную степень сжатия, обеспечивая более низкую температуру сжатия и замедленное самовоспламенение.Более раннее открытие впускного клапана вызывает больший обратный поток горячих остаточных газов во впускной канал сразу после открытия впускного клапана из-за более высокого давления в цилиндре, чем во впускном отверстии. Эта часть остаточного газа будет терять тепло во впускной канал, и газовая смесь в цилиндре начнет процесс сжатия при более низкой температуре заряда, что приведет к замедленному самовоспламенению. Для той же настройки IVO на рис. 6.18 изменение момента сгорания с синхронизацией EVC связано с изменением выходной мощности двигателя.По мере продвижения EVC концентрация остаточного газа увеличивается при пониженной нагрузке. Сгорание происходит с более разбавленной смесью и, следовательно, с более низкой температурой сгорания и сгоревшего газа. Поэтому захваченный остаточный газ из предыдущего цикла будет иметь более низкую температуру, что замедлит процесс самовоспламенения. С другой стороны, увеличение нагрузки с запаздыванием EVC приводит к более высокой температуре остаточного газа, но количество остаточного газа будет уменьшено. За пределами определенной нагрузки и настройки EVC общая тепловая энергия остаточного газа, пропорциональная его температуре и массе, начнет падать, когда влияние массы станет преобладающим.Это вызовет задержку самовоспламенения в области верхней нагрузки при работе CAI. Следовательно, начало сгорания задерживается или даже может произойти пропуск зажигания, поскольку время EVC изменяется для получения либо более высокой выходной мощности, либо более низкого крутящего момента.

    6.16. Контуры удельного расхода топлива на тормоз (г / кВтч).

    6.17. Контуры удельных выбросов углеводородов тормозами (г / кВтч).

    6.18. Обгорел контур позиции 10% массовой доли.

    Вышеупомянутое обсуждение демонстрирует, что синхронизация EVC может использоваться для достижения быстрого управления нагрузкой.При использовании метода улавливания остаточного газа необходимо соответствующим образом отрегулировать синхронизацию IVO для достижения оптимального сгорания, снижения расхода топлива и снижения выбросов выхлопных газов.

    Закрытие впускного клапана - обзор

    Четырехцилиндровый автомобильный двигатель объемом 3,50 л работает по идеальному циклу Миллера с ранним закрытием впускных клапанов, как показано на рисунке 13.52b. Он имеет степень сжатия от 8,00 до 1 и степень расширения от 10,0 до 1. Турбокомпрессор обеспечивает подачу воздуха при 200 и 40 кПа.0ºC при закрытии впускного клапана. Соотношение воздух-топливо составляет 15,0: 1, а теплота сгорания топлива составляет 43 300 кДж / кг. Используя холодный ASC с k = 1,35, определите температуру и давление во всех точках цикла.

    Решение

    Для каждого цилиндра рабочий объем V̶d = 3,50 / 4 = 0,875 L = 8,75 × 10 −4 м 3 . Объем зазора, V̶c, рассчитывается из степени расширения как ER = (V̶c + V̶d) / V̶c, или

    V̶c = V̶d / (ER − 1) = (8.75 × 10−4) / (10,0−1) = 9,72 × 10−5 м3

    Тогда, из рисунка 13.52b,

    V̶c = V̶1 = V̶7s = V̶4 = 9,72 × 10−5 м3

    Также

    V̶6s = V̶2s = V̶3 = V̶d + V̶c = 8,75 × 10−4 м3 + 9,72 × 10−5 м3 = 9,72 × 10−4 м3

    и

    V̶5 = V̶7s × CR = (9,72 × 10−5 м3) × 8,00 = 7,78 × 10−4 м3

    Теперь мы можем вычислить температуру и давление в каждой точке цикла, начав с состояния 5 на рисунке 13.52b, закрытия впускного клапана, где мы знаем давление и температуру.

    Состояние 5 в Рисунок 13.52b

    Здесь закрывается впускной клапан, и в постановке задачи приводится следующая информация: p 5 = 200 кПа и T 5 = 40,0ºC = 313 K.

    Состояние 6 дюймов Рисунок 13.52b

    Процесс из состояний 5–6 является изоэнтропическим, поэтому

    p6s = p5 (V̶5V̶6s) k = (200. КПа) (7,78 × 10–4 м39,72 × 104 м3) = 148 кПа

    и

    T6s = T5 (V̶5V̶6s) k − 1 = (313 K) (7,78 × 10−4 м39,72 × 10−4 м3) = 648 K

    Состояние 7s в Рисунок 13.52b

    Процесс из состояний 5 в 7 с также является изоэнтропическим, поэтому

    p7s = p5 (V̶5 / V̶7s) k = p5 (CR) k = (200. КПа) (8.00) 1.35 = 3310 кПа

    и

    T7s = T5 (V̶5 / V̶7s) k − 1 = T5 (CR) k − 1 = (313 K) (8.00) 0,35 = 648 K

    Состояние 1 из Рисунок 13.52b

    Масса воздуха в цилиндр

    mair = p6sV̶6sRT6s = (148 кПа) (9,72 × 104 м3) (0,287 кДж / кг · K) (648 K) = 1,73 × 10−3 кг

    Так как у нас соотношение воздух-топливо 15,0, масса топлива в цилиндре mfuel = mairAF + 1 = 1.73 × 10−3 кг 15,0 + 1 = 1,08 × 10−4 кг

    Тепло, выделяемое в процессе сгорания, тогда равно

    Qcomb = mfuel × теплотворная способность топлива = (1,08 × 10−4 кг) (43300 кДж / кг- топливо) = 4,69 кДж.

    Также Q гребень = м воздух c v-воздух ( T 1 - T 7 s ) = (1,73 × 10 - 3 кг) ( T 1 - 648 K) = 4,69 кДж. Решение относительно T 1 дает T 1 = 3940 K.Затем, поскольку процесс из состояния 7 с до 1 является процессом постоянного объема, p 1 = p 7 s ( T 1 / T 7 s ) = (3310 кПа) (3940 К / 624 К) = 20,2 МПа.

    Состояние 2 с в Рисунок 13.52b

    Процесс от 1 до 2 с изоэнтропический, поэтому

    p2s = p1 (V̶1V̶2s) k = (20,2 × 103 кПа) (9,72 × 10−5m39 0,72 × 10−4 м3) 1,35 = 901 кПа

    и

    T2s = T1 (V̶1V̶2s) k − 1 = (3920 K) (9.72 × 10-5 м 39,72 × 10-4 м3) = 1760 K

    Состояние 3 в Рисунок 13.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *