Грм двс: Газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип работы

Содержание

Эволюция ГРМ: шестерни, цепь и ремень

Любите спорить на автомобильную тему и рассуждать, что лучше — ремень или цепь? Ничто так не придает спорщику значимости, как знание истории развития механизмов! Мы расскажем вам о том, как появились и ушли в небытие разные приводы ГРМ.

Два слова о ГРМ

Клапанный механизм газораспределения, сокращенно ГРМ, — это то, без чего четырехтактный двигатель существовать в принципе не может. Он открывает впускные клапана, впуская воздух или горючую смесь в цилиндры на такте впуска, открывает выпускные на такте выпуска и надежно запирает горящую в цилиндре смесь во время рабочего хода. От того, насколько хорошо он обеспечивает «дыхание» мотора — подачу воздуха и выпуск отработавших газов — зависит и мощность, и экологичность мотора.

Клапаны открывают и закрывают своими кулачками распределительные валы, а крутящий момент на них передается с коленвала, в чем, собственно, и состоит задача привода ГРМ. Сегодня для этого используют цепь или ремень. Но так было не всегда…

Старый добрый нижний распредвал

В начале ХХ века проблем с приводами распредвала не было — его раскручивали обычные шестерни, а к клапанам от него шли штанги толкателей. Клапаны располагались тогда сбоку, в «кармане» камеры сгорания, прямо над распределительным валом, и открывались-закрывались штангами. Потом клапаны стали ставить один напротив другого, чтобы уменьшить объем и площадь поверхности этого «кармана» — в результате неоптимальной формы камеры сгорания моторы имели повышенную склонность к детонации и плохой термический КПД: много тепла уходило в стенки головки блока цилиндров. И наконец, клапаны перенесли в область прямо над поршнем, и камера сгорания стала совсем небольшой и почти правильной формы.

Расположение клапанов сверху камеры сгорания и привод клапанов более длинными толкателями (так называемая схема OHV), предложенные еще в начале ХХ века Дэвидом Бьюиком, оказались самыми удобными. Такая схема вытеснила варианты моторов с боковыми клапанами в гоночных конструкциях уже к 1920 году. Например, именно она применяется в знаменитых двигателях Chrysler Hemi и моторах Corvette и в наше время. А моторы с боковыми клапанами могут помнить водители ГАЗ-52 или ГАЗ-М-20 «Победа», где данная схема применялась в двигателях.


И ведь так удобно все это было! Конструкция очень проста. Распредвал, оставаясь внизу, находится в блоке цилиндров, где прекрасно смазывается разбрызгиванием масла! Даже штанги и кулачки рокеров с регулировочными шайбами можно оставить снаружи при необходимости. Но прогресс не стоял на месте.

Почему отказались от штанг?

Проблема — в лишнем весе. В 30-е годы скорость вращения гоночных моторов на земле и авиационных моторов на самолетах достигла величин, при которых появилась необходимость облегчить механизм газораспределения. Ведь каждый грамм массы клапана вынуждает увеличивать и силу пружин, которые его закрывают, и прочность толкателей, через которые распредвал жмет на клапан, в результате потери на привод ГРМ быстро возрастают при увеличении оборотов мотора.

Выход был найден в переносе распределительного вала наверх, в головку блока цилиндров, что позволило отказаться от простой, но тяжелой системы с толкателями и значительно уменьшить инерционные потери. Поднялись рабочие обороты мотора, а значит, увеличилась и мощность. Например, Роберт Пежо создал в 1912 году гоночный двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр и двумя верхними распредвалами. С переносом распределительных валов наверх, в головку блока, возникала и проблема их привода.



Первым решением было ввести промежуточные шестерни. Существовал, скажем, вариант с приводом дополнительным валом с коническими шестернями, как, например, на всем танкистам знакомом двигателе В2 и его производных. Такая схема применялась и на уже упомянутом моторе Peugeot, авиамоторах Curtiss К12 образца 1916 года и Hispano-Suiza 1915 года.

Еще одним вариантом стала установка нескольких цилиндрических шестерен, например в двигателях болидов Формулы-1 периода 60-х годов. Удивительно, но «многошестеренная» технология находила применение и совсем недавно. Например, на нескольких модификациях дизельных 2.5-литровых моторов Volkswagen, ставившихся на Transporter T5 и Touareg — AXD, AXE и BLJ.



Почему пришла цепь?

У шестеренчатого привода было много «врожденных» проблем, главная из которых — шумность. Помимо того, шестерни требовали точной установки валов, расчета зазоров и взаимной твердости материалов, а также — муфт гашения крутильных колебаний. В общем, конструкция при кажущейся простоте была мудреной, а шестерни — отнюдь не «вечными». Нужно было что-то другое.

Когда впервые применили цепь для привода ГРМ, точно неизвестно. Но одной из первых массовых конструкций был двигатель мотоцикла AJS 350 с цепным приводом в 1927 году. Конструкция оказалась удачной: цепь не только была тише и проще в устройстве, чем система валов, но и снижала передачу вредных крутильных колебаний за счет работы своей системы натяжения.



Как ни странно, цепь не нашла применения в авиационных моторах, и в автомобильных появилась значительно позже. Сначала она появилась в приводе нижнего распредвала вместо громоздких шестерен, но постепенно стала набирать популярность и в приводах с верхними распредвалами, однако особенно стала актуальна, когда появились моторы с двумя распредвалами. Например, цепью приводился ГРМ в двигателе Ferrari 166 1948 года и в поздних версиях мотора Ferrari 250, хотя ранние варианты его имели привод коническими шестернями.

В массовых моторах нужды в цепном приводе долго не возникало — до 80-х годов. Маломощные двигатели выпускались с нижним распредвалом, и это не только «Волги», но и Skoda Felicia, Ford Escort 1.3 и множество американских машин — на V-образных моторах штанги-толкатели стояли до последнего. А вот на высокофорсированных моторах европейских производителей цепи появились уже в 50-е годы и до конца 80-х оставались преобладающим типом привода ГРМ.

Как появился ремень?

Примерно тогда же у цепи появился опасный конкурент. Именно в 60-е развитие технологий позволило создать достаточно надежные зубчатые ремни. Хотя вообще-то ременная передача — одна из старейших, она использовалась для привода механизмов еще в античности. Развитие станочного парка с групповым приводом механизмов от паровой машины или водяного колеса обеспечило развитие технологий производства ремней. Из кожаных они стали текстильными и металлокордными, с применением нейлона и других синтетических материалов.



Первый случай использования ремня в приводе ГРМ относят к 1954 году, когда в гонках SCCA победил Devin Sports Car конструкции Билла Девина. Его мотор, согласно описанию, имел верхний распредвал и привод зубчатым ремнем. Первой же серийной машиной с ремнем в приводе ГРМ считается модель Glas 1004 1962 года небольшой немецкой компании, позднее поглощенной BMW.

В 1966 году, Opel/Vauxhall начал производство массовых моторов серии Slant Four с ремнем в приводе ГРМ. В том же году, несколько позже, появились моторы Pontiac OHC Six и Fiat Twincam, тоже с ремнем. Технология стала по-настоящему массовой.

Причем мотор от Fiat чуть было не попал на наши» Жигули»! Рассматривался вариант его установки вместо нижневального мотора Fiat-124 на будущий ВАЗ 2101. Но, как известно, старый мотор просто переделали под верхние клапаны, а в качестве привода поставили цепь.

Как видно, сначала ремень использовался исключительно на недорогих моторах. Ведь его основными преимуществами была низкая цена и малая шумность привода, что актуально для небольших машин, не обремененных шумоизоляцией. Но его нужно было регулярно менять и следить, чтобы на него не попадали агрессивные жидкости и масло, причем интервал замены уже тогда был немаленьким и составлял 50 тысяч километров.

И все же славу не слишком надежного способа привода ГРМ он получить успел. Ведь достаточно было погнуться одной шпильке или выйти из строя одному ролику, как его ресурс снижался в разы.



Серьезно снижало ресурс и замасливание — тут не всегда помогал даже герметичный кожух, ведь моторы тех лет имели весьма примитивную систему вентиляции картерных газов и масло все равно попадало на ремень.

Впрочем, все нюансы применения некачественных ремней ГРМ у нас знакомы владельцам переднеприводных ВАЗ. Мотор 2108 разрабатывался как раз в 80-е, на пике увлечения ремнями. Тогда их стали ставить даже на большие моторы вроде ниссановского RB26, и надежность лучших образцов была на уровне. С тех пор споры о том, что лучше — цепь или ремень, не утихают ни на минуту. Будьте уверены, прямо сейчас, пока вы читаете эти строки, на каком-нибудь форуме или в курилке два апологета разных приводов спорят до полного изнеможения.

В следующей публикации я подробно разберу все плюсы и минусы цепных и ременных приводов. Оставайтесь на связи!


Читайте также:


Газораспределительный механизм ДВС — презентация онлайн

1. Газораспределительный механизм ДВС

2. ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ ГРМ?

4. КОНСТРУКЦИЯ ГРМ ВСЕГДА ЗАВИСИТ ОТ КОНСТРУКЦИИ ДВС

5. НО ВСЕГДА ЕСТЬ ЕГО ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ

6. РАСПРЕДВАЛ КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ

7. И ПРИВОД ГРМ

8. КАК НАМ КЛАССИФИЦИРОВАТЬ ГРМ?

9. 1 КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ТИПУ ПРИВОДА ГРМ

ПРИВОД ГРМ ЗАВИСИТ ОТ
ПОЛОЖЕНИЯ РАСПРЕДВАЛА В ДВС

10. КАКОЙ ВИД ПРИВОДА ГРМ ?

11. РАСПРЕДВАЛ НА ГБЦ, А ПРИВОД? РЕМЕННОЙ

12. Ремень ГРМ.

Ремень ГРМ это элемент, который выполняет роль связующего звена, которое
синхронизирует тандем распредвала и коленвала в любом современном
автомобиле. Зачастую, в руководствах по эксплуатации автомобиля строго
регламентирована замена ремня ГРМ.

13. РАСПРЕДВАЛ НА ГБЦ, А ПРИВОД? РЕМЕННОЙ

14. РАСПРЕДВАЛ НА ГБЦ, А ПРИВОД? ШЕСТЕРЕНЧАТЫЙ

15. ВСЕГДА НУЖЕН ПРИВОД РАСПРЕДВАЛА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА С КОЛЕНВАЛА НА РАСПРЕДВАЛ

16. А ЕСЛИ ДВС V КАКОЙ БУДЕТ ПРВОД ?

17. ЛЮБОЙ

18. ИСПОЛЬЗУЮТ РЕМЕННОЙ ПРИВОД

19. ИСПОЛЬЗУЮТ ШЕСТЕРЕНЧАТЫЙ ПРИВОД

20. ИСПОЛЬЗУЮТ ЦЕПНОЙ ПРИВОД

21. РАСПРЕДВАЛ С БОКУ ОТ БЛОКА ЦИЛИНДРОВ

22. ГРМ ГАЗ 20 «ПОБЕДА»

23. Шестерня распредвала в зацеплении у шестерни коленвала

24. Распределительный вал (распредвал).

25. Распредвал ! Состоит из ?

26. Распределительный вал — основная деталь газораспределительного механизма (ГРМ) , служащего для синхронизации впуска или выпуска и тактов

Распределительный вал — основная деталь
газораспределительного механизма (ГРМ) , служащего
для синхронизации впуска или выпуска и тактов работы
двигателя.

27. Распредвал устанавливаем в?

28. Распредвал устанавливаем в?

29. ГБЦ КРЕПИМ НА БЛОК ЦИЛИНДРОВ

30. ГБЦ КРЕПИМ НА БЛОК ЦИЛИНДРОВ

31. ГБЦ КРЕПИМ НА БЛОК ЦИЛИНДРОВ

32. ПРОКЛАДКУ НЕ ЗАБУДЬТЕ ПОСТАВИТЬ !

33. В ГБЦ РАСПРЕД ВАЛ ДАВИТ НА КЛАПАНА КЛАПАННОГО МЕХАНИЗМА

34. ПРИВОД МОЖЕТ БЫТЬ ЛЮБОЙ

35. ЦЕПНОЙ

36. РЕМЕННОЙ

37. КОМБИНИРОВАННЫЙ

38. КУЛАЧКИ РАСПРЕДВАЛА МОГУТ ДАВИТЬ ПРЯМОТ НА КЛАПАН

39. КУЛАЧКИ РАСПРЕДВАЛА МОГУТ ДАВИТЬ ПРЯМОТ НА КЛАПАН

41. КУЛАЧКИ РАСПРЕДВАЛА МОГУТ ДАВИТЬ ПРЯМО НА КЛАПАН

42. Что давит на клапана ?

43. КАК РАБОТАЕТ ГРМ?

44. Что давит на клапана ?

46. Что давит на клапана ?

47. НО ЕСЛИ РАСПРЕДВАЛ С БОКУ ОТ БЛОКА ЦИЛИНДРОВ ТО КУЛАЧКИ РАСПРРЕДВАЛА ДАВЯТ НА ТОЛКАТЕЛИ, ОНИ НА КОРОМЫСЛО А ОНО НА КЛАПАН

49. Опишите как работает ГРМ

50. НО ЕСЛИ РАСПРЕДВАЛ С БОКУ ОТ БЛОКА ЦИЛИНДРОВ ТО КУЛАЧКИ РАСПРРЕДВАЛА ДАВЯТ НА ТОЛКАТЕЛИ, ОНИ НА КОРОМЫСЛО А ОНО НА КЛАПАН

51. ВИДЫ КЛАПАННЫХ МЕХАНИЗМОВ ?

52. ВИДЫ КЛАПАННЫХ МЕХАНИЗМОВ ?

54. Устройство клапанного механизма

56. Собирите:

60. КАКОЙ ПРИВОД ГРМ И КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ?

61. КАКОЙ ПРИВОД ГРМ И КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ?

62. КАКОЙ ПРИВОД ГРМ И КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ?

63. КАКОЙ ПРИВОД ГРМ И КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ?

64. КАКОЙ ПРИВОД ГРМ И КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ?

65. КАКОЙ ПРИВОД ГРМ И КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ?

66. КАКОЙ ПРИВОД ГРМ И КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ ?

67. Основные неисправности распредвала .

К основным неисправностям
распределительного вала, а также его
привода относят износ опорных шеек вала,
изгиб вала и износ и задиры кулачков.

68. Основные неисправности ремня ГРМ.

Вероятная причина неисправности ремня ГРМ:
Инородное тело в приводе
Чрезмерное натяжение
Ремень перекручен во время установки

69. Причины неисправности ремня ГРМ.

• Недостаточное натяжение
• Прихват зубчатого шкива
• Неправильное относительное положение
зубчатых шкивов

70. Впускные и выпускные клапана.

Клапаны (впускной клапан, выпускной клапан) – детали двигателя,
служащие для периодического открывания и закрывания отверстий
впускных и выпускных каналов в зависимости от положения
поршней в цилиндре и от порядка работы двигателя.

71. Основные неисправности клапанного механизма.

Прогар клапанов, прогар седел клапанов, выпадение седла клапана, износ
направляющей втулки клапана и самого стержня клапана по диаметру, погнутые
клапаны, и плохо притертые.

72. Поломки:

• Пробой или прогорание прокладки

73. Поломки:

• Нагар на клапанах- это причина
заклинивания.

74. Поломки:

• Стираются вкладыши на распредвале.

75. Причины?

76. Причины?

77. КАК СОБИРАЕТСЯ КЛАПАННЫЙ МЕХАНИЗМ?

79. THE END

Газораспределительный механизм двигателя — (ГРМ)

Главная » Двигатели » Газораспределительный механизм двигателя — принцип действия

просмотров 2 817

Многие слышали что такое газораспределительный механизм двигателя, но как работает ремень или цепь ГРМ и по какому алгоритму и принципу мало кому известно.

Самый сложный узел бензинового двигателя и почему ошибка в несколько градусов ремня газораспределительного механизма может сделать  работу двигателя совершенно неэффективным.

Газораспределительный механизм двигателя внутреннего сгорания по праву считается самым сложным и капризным узлом. Нормальная работа двигателя во многом зависит от точности и стабильности его работы. Сложные задачи регулировки газового обмена, правильного распределения фаз выпуска продуктов горения и наполнения новой смесью обеспечиваются целым набором хитроумных приспособлений и механизмов.

По важности работу газораспределительного механизма можно назвать вторым мозгом или диспетчерским центром управления потоками энергии.

Принципы работы — Газораспределительный механизм

Казалось бы, простая, в теории, задача – обеспечить своевременное открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов на практике превращается в непростую и противоречивую систему. Отточенные механические расчеты на практике корректируются поправками на переходные процессы движения воздуха из-за его высокой инертности. Способность горячих выхлопных газов в процессе движения менять свои теплофизические свойства заставляют применять теоретически нерациональные решения.

Главными факторами, влияющими на качество и степень наполнения камеры сгорания ДВС являются момент закрытия впускных клапанов и момент их закрытия.

Момент закрытия впускного клапана от инерциального напора воздуха, движущегося по впускному коллектору в камеру сгорания. Чем выше напор, тем лучше и быстрее наполняется рабочий объем, тем раньше может закрыться впускной клапан.

Давление потока воздушно-топливной смеси во впускном коллекторе из-за высокой скорости ниже атмосферного. Если сравнить параметры выхлопного потока горячих газов – можно сказать, что их давление температура и скорость на порядок выше параметров впускного потока. Это значит, что через одинаковое поперечное сечение окна клапана выхлопные газы покинут рабочий объем намного быстрее, чем, эквивалентная по объему, новая порция холодной смеси воздуха и топлива наполнит камеру сгорания.

С целью использования компрессионного эффекта выхлопных газов выпускные клапана закрывают с небольшим опозданием. Благодаря этому создается эффект, когда выпускной и впускной клапана открыты одновременно. Покидающие рабочий объем выхлопные газы с высокой скоростью обтекают днище камеры сгорания и тем самым создают дополнительное разрежение, помогающее свежей смеси наполнять камеру. Но подобный эффект хорошо работает только при высоких оборотах двигателя.

На малых оборотах закрытие выпускного клапана с задержкой во времени приводит к частичному перетеканию выхлопных газов в область всасывающего тракта, снижая тем самым качество наполнения камеры сгорания. Основную часть времени двигатель работает в диапазоне средних оборотов, при которых оптимальное время закрытие выпускного клапана находится где-то в промежуточном значении приведенных выше случаях. Именно для средних оборотов оптимизируются фазы и время закрытия клапанов. При понижении или повышении оборотов оптимальное значение времени закрытия уже не будет соответствовать заложенному в параметрах газораспределительного механизма (ГРМ).

Поэтому в современных двигателях уже стало обыденным явлением применение систем управления фазами открытия и закрытия клапанов. Значительное усложнение газораспределительного механизма двигателя с лихвой компенсируется повышением эффективного КПД двигателя.

Огромное значение на эффективность и экономичность ДВС оказывает правильная установка времени и длительности открытия выпускного клапана. С момента его открытия завершается процесс расширения продуктов сгорания, от того насколько поздно будет начат выброс выхлопных газов из рабочего пространства зависит степень расширения газов теплового цикла.

Хорошо известный цикл Аткинсона, применяемый американскими инженерами в 50-х годах прошлого века, использовал очень позднее открытие выпускных клапанов. Благодаря чему степень расширения газов достигала 12-14, вместо 9-10 характерных для современных двигателей, с увеличенным на 15% коэффициентом полезного действия. Но литровая мощность (мощность с 1 литра рабочего объема) двигателей с циклом Аткинсона значительно уступала даже обычным серийным образцам двигателей.

Из-за своей высокой экономичности двигатели с циклом Аткисона широко применялись в первых гибридных образцах автомобилей. Так, например, в первых, уже легендарных моделях гибрида Toyota Prius, в качестве привода ДВС, использовался низкооборотистый двигатель с объемом в 1,4 литра, мощностью в 54 л.с., с КПД почти в 28%.

Цепь и ремень газораспределительного механизма двигателя

Многие задаются вопросом в чем отличие ремня и цепи газораспределительного механизма, все очень просто.

Ремень газораспределения менее надежен, но у него низкий коэффициент шума, то есть двигатель работает гораздо тише, и ремень требуется менять каждые 60 — 120 тысяч километров, для каждой модели установлен свой пробег заводом изготовителем. Разрабатываются и усовершенствуются двигатели с ремнем газораспределения, так создан ремень газораспределительного механизма работа которого происходит в газа-масляной среде, с распылением масла форсунками непосредственно на него.

Цепь газораспределительного механизма более надежна и шумна, и имеет гораздо больший ресурс пробега, но по мере эксплуатации автомобиля имеет свойство при больших нагрузках растягиваться.

Так же вы можете прочитать про замену цепи и ремня ГРМ

Проголосуйте, понравилась ли вам статья? Загрузка…

ГРМ и его детали: цепь, ремень, распредвал, ролик

Газораспределительный механизм (аббревиатура — ГРМ) — набор элементов, гарантирующих правильную работу клапанов впуска / выпуска силового агрегата.

Работа узла синхронизируется с кривошипно-шатунным устройством во избежание контакта поршневых и клапанных механизмов после пуска мотора. Ниже подробно рассмотрим, для чего нужен ГРМ, как он работает, какие бывают виды, и в чем их особенности.

Назначение газораспределительного механизма

Простыми словами, ГРМ необходим для подачи в мотор готовой топливной смеси, а также выпуска в полости цилиндров сгоревшего горючего. Эта функция активна, благодаря клапанам, открывающимся / закрывающимся в конкретный момент времени. На большинстве ДВС используется 4-тактный принцип, обеспечивающий преобразование энергии тепловой в механическую.

Весь процесс проходит в цилиндровой группе, где клапаны и поршни синхронно перемещаются в определенной последовательности с соблюдением фаз. При этом в функции ГРМ входит перемещение клапанов во взаимодействии с коленвалом. В зависимости от ситуации происходит открытие / закрытие впускных / выпускных клапанов.

Условно в назначение ГРМ входит обеспечение работы следующих четырех фаз:

  1. Подача горючего. Поршень перемещается от максимально верхней точки вниз, после чего открывается топливный клапан, и в цилиндр подается подготовленное горючее. Форсунка во взаимодействии с ЭБУ выпрыскивает нужный объем воздушно топливной смеси, а клапан перекрывает доступ. При этом коленвал разворачивается на 1800 по отношению к первоначальной позиции.
  2. Сжатие. После максимального снижения поршень начинает перемещаться вверх. Параллельно происходит создание нужной компрессии в цилиндре. При достижении максимального уровня процесс сжатия считается оконченным. При этом коленвал полностью разворачивается вокруг оси.
  3. Рабочий ход. Как только поршень достигает верхнего уровня, срабатывает свеча, а горючее загорается. Возникает давление, которое толкает поршень к нижней позиции. В результате происходит рабочий ход, а сам процесс движения коленвала считается завершенным. В этот момент узел развернулся на 5400.
  4. Вывод отработавших газов. Вместе с вращением коленвала происходи подъем поршня к верхней позиции. При этом газы выдавливаются через своевременно открытый выхлопной клапан. Дальше отработавшие газы выходят через выхлопную трубу. При этом коленвал совершил 720-градусный (двойной) разворот.

Газораспределительный механизм двигателя гаратирует точное и своевременное открытие клапанных узлов впуска / выпуска. При этом ГРМ взаимодействует с коленвалом, а вращение распредвалу передается с помощью цепи, ремня или шестерней. На этом вопросе мы еще остановимся ниже.

Принцип работы

Читайте также: Ремень ГРМ — последствия обрыва

Для понимания принципов работы ГРМ важно знать его структуру, конструктивные особенности и назначение разных элементов. В составе системы клапаны и распредвал с приводами. Каждый из элементов выполняет определенную функцию.

Клапаны

На новых моторах находятся на ГБЦ, а место контакта является «седлом». Рассматриваемый элемент может предназначаться для впуска и выпуска. Диаметр клапана впуска немного больше.

При изготовлении применяется металлический сплав, обеспечивающий устойчивость к высокой температуре и давлению. Стержневая часть клапана впуска цельная, а выпуска — пустая внутри. В последнем случае внутри используется натриевый состав для более качественного отвода тепла.

Современные моторы, как правило, комплектуются парами клапанов впуска / выпуска. Иными словами, на каждом цилиндре установлено по 4-ре штуки, а всего 16 клапанов. Но бывают и другие варианты — с 2-мя, 3-мя и 5-ю клапанами (об этом ниже). Движение клапанов обеспечивает привод, построенный на гидротолкателях или рычаге роликового типа.

Пружина

Элемент, обеспечивающий фиксацию клапана в закрытом виде. Пружинка установлена на стержне с применением сухарей и тарелки. Жесткости изделия достаточно для плотного закрытия и колебаний в процессе работы.

Роликовый рычаг

Такой узел применяется в большинстве случаев, и именно он играет роль приводного механизма для клапанной системы. Конструктивно рычаг одной частью «стоит» на стержне клапана, а второй — на гидравлических компенсаторах или шаровой. Для уменьшения потерь место контакта кулачка и рычага распредвала делается в роликовой форме.

Гидрокомпенсатор

Применение этого элемента обеспечивает 0-й зазор в любой позиции, что уменьшает шумность и делает работу мотора более мягкой. Гидравлический компенсатор — это специальный цилиндр с подпружиненным поршнем. Устройство ставится прямо на клапанном толкателе.

Распредвал

В функции распредвала двигателя входит обеспечение работы ГРМ с учетом требуемого порядка функционирования цилиндров и фаз. Конструктивно устройство представляет собой вал, где есть кулачки. Именно они воздействуют на клапана и способствуют их открытию-закрытию. При этом форма кулачков обеспечивает необходимое время в открытой или закрытой позиции. 

Дополнительные узлы

В современных моторах часто устанавливаются вспомогательные устройства, обеспечивающие корректное функционирование газораспределительного механизма. В эту группу входит датчик положения распредвала (Холла), определяющий угол расположения и отправляющий сигналы в ЭБУ двигателя. В некоторых авто монтируются системы, регулирующие клапанные зазоры (гидрокомпенсаторы, о которых упоминалось выше).
С учетом сказанного можно рассмотреть алгоритм работы ГРМ в общем виде:

  • Стартер вращает коленвал.
  • Механическое вращение с помощью ремня, цепочки или звездочек передается на распредвал (может быть два и более).
  • Кулачки на валу распределения бьют по клапанам впуска / выпуска, заставляя их открываться и закрываться в нужный момент.
  • В поршневой системе реализуется четыре фазы, о которых упоминалось в разделе выше.

На практике существуют образцы моторов без привода ГРМ и распредвала. Минус в том, что такие конструкции имеют низкую степень надежности. 

Классификация ГРМ

При рассмотрении особенностей газораспределительной системы необходимо учитывать, что она может различаться по позиции и числу распредвалов, количеству клапанов и типу приводного механизма (цепь, ремень, шестеренка, комбинированный). Рассмотрим разные варианты подробнее.

По расположению распредвала

Конструктивно распределительный вал может быть расположены в одном из двух мест двигателя:

  • Внизу. Механизм закреплен в блоке цилиндрами возле коленвала. Кулачки воздействуют на толкатели, а далее импульс передается к коромыслам. Для передачи механического момента используются так называемые стержни, объединяющие толкатели в нижней части и коромысла вверху. Нахождение распредвала внизу является редким случаем, но у него есть преимущество в большей надежности соединения. В новых ДВС такой вариант не используется.
  • Вверху. Наиболее распространенное решение, при котором распредвал расположен в ГБЦ на клапанной частью. В такой позиции можно реализовать разные способы воздействия на клапанную часть: с применением рычажного механизма, с использованием коромысел или толкателей. Верхнее расположение отличается простотой, надежностью и небольшими размерами.

По числу распредвалов: DOHS и SOHS

На современных моторах может устанавливаться один или два распредвала. В первом случае система называется SOHC (одиночный верхний распредвал) или DOHS (двойной верхний распредвал). Как видно, в обоих случаях механизм имеет верхнее расположение.

При использовании двойного варианта каждый из валов имеет индивидуальную функцию. Первый несет ответственность за открытие, а второй — за закрытие клапанного механизма. В V-образных моторах может применяется целых четыре распределительных вала. Они работают попарно на обе группы цилиндров.

По числу клапанов

Ключевым фактором является количество применяемых клапанов, ведь от этого зависит вид распредвала и число кулачков. По количеству клапанов на один цилиндр может быть от двух до пяти.
Кратко рассмотрим основные варианты по количеству клапанов:

  • Два: впуск, выпуск.
  • Три: 2 впуск, 1 выпуск.
  • Четыре: по 2 на впуск / выпуск.
  • Пять: 3 впуск, 2 выпуск.

Чем выше число клапанов на впускной системе, тем больше объем горючего поступает в мотор.

Как результат, увеличивается мощность и динамика мотора. Сразу отметим, что больше пяти клапанов установить невозможно из-за особенностей распределительного вала и других механизмов мотора. Чаще всего система ограничивается четырьмя элементами.

По типу привода

При анализе газораспределительного механизма необходимо учитывать и типы привода. Здесь возможно четыре варианта.

Цепной

Наиболее надежным вариантом является цепь ГРМ. В таком случае на распределительном и коленчатом валах монтируются звездочки (шестерни с зубцами). Они объединяются с помощью специальной цепочки, а сверху система закрывается специальным корпусом. При вращении коленвала звездочка тянет цепь, которая, в свою очередь, вращается шестеренку распредвала.

Конструктивно цепи отличаются по типу или числу рядов. В первом случае они делятся на зубчатые, роликовые и втулочные, а втором бывают от двух-четырех рядными. При наличии нескольких распредвалов может применяться соответствующее количество цепей.

Средний ресурс такого механизма — 170-200 тыс. километров. Чаще всего повреждаются шестерни или дополнительные узлы (натяжители, успокоители). В результате цепочка перескакивает на другие участки, что приводит к нарушению работы ГРМ и повреждению клапанов. В случае поломки может потребоваться замена цепи и вспомогательных механизмов.

Ременной

Второй по популярности —ремень ГРМ. В отличие от рассмотренного выше варианта здесь на валах установлены шкивы или зубчатые шестеренки. Сверху этих узлов натягивается ременной соединитель, обеспечивающий передачу вращения. Ремень может быть клиновым (зубчатым) и поликлиновым. В первом случае на валах монтируются шестерни с зубцами.

Дополнительно в ременном приводе предусмотрено несколько видов роликов (натягивающие, опорные). Первые обеспечивают нужное натяжение ремня, а вторые играют роль опоры и защищают от соскальзывания.

Повреждение ремня или дополнительных элементов ведет к неправильной работе ГРМ и чаще всего к повреждению мотора. Хуже всего, если происходит разрыв ременной передачи. Результатом является удар клапанов и поршней с повреждением механизма. 

Шестеренчатый

Такой вариант привода применяется в редких случаях. Конструктивно он подразумевает наличие шестеренок на коленвал и распредвал, которые объединяются друг с другом не с помощью ремня / цепи, а с применением других шестеренок. По сути, повторяется принцип работы часов, когда момент передается с помощью зацепления зубцов разных звездочек.

Редкость применения такого привода объясняется тем, что распределительный и коленчатые валы находятся сверху и снизу соответственно на большом расстоянии. Вот почему приходится использовать ремень или цепь. Если же оба механизма находятся внизу, применение шестеренчатого принципа вполне реально. При этом он надежен, но имеет большую сложность. Встречается у Ниссанов на моторах AXD, AXE или BLJ. Наиболее слабым местом являются зубцы звездочек, которые могут поломаться.

Смешанный

Некоторые производители применяют смешанный вариант, когда используются шестеренчатый и цепной приводы.

Таких схем много, но применяются они в редких случаях. Иногда даже используется цепь и ремень одновременно. Вариантов десятки, поэтому при покупке машины необходимо поинтересоваться, какой именно предусмотрен в вашем случае. Чаще всего сложные моторы встречаются в японских или корейских ДВС.

Заключение

Важность системы ГРМ трудно переоценить, ведь именно от ее правильной работы зависит способность двигателя нормально функционировать. Повреждение любого из узлов или нарушение синхронизации может стать причиной повреждения внутренних элементов мотора и, как следствие, необходимости его капитального ремонта.

Принцип работы газораспределительного механизма

Поиск запроса «газораспределительный механизм (грм)» по информационным материалам и форуму

Плюсы и минусы синхронизации двигателя и что происходит, когда она идет не так

Взаимосвязь между движущимися частями двигателя спроектирована с чрезвычайно высокими допусками, которые контролируются очень точной синхронизацией двигателя. Вот как это все работает

Подсчитано, что в среднем автомобиле с двигателем внутреннего сгорания имеется около 10 000 движущихся частей.Таким образом, это поистине завораживающий инженерный подвиг — заставить все эти компоненты общаться друг с другом и соединяться вместе, чтобы сформировать машины, которые мы знаем и любим. А с точки зрения сердца зверя — двигателя — синхронизация является важнейшим фактором.

Поскольку точное движение распределительных валов, клапанов, поршней и коленчатых валов является неотъемлемой частью процесса внутреннего сгорания, действительно не может быть места для ошибки, учитывая скорость и силу, с которой эти компоненты взаимодействуют друг с другом.

Чтобы понять важность синхронизации двигателя, давайте разберемся, что происходит в цилиндрах обычного четырехтактного двигателя. Во-первых, поршень внутри цилиндра опускается вниз, и топливно-воздушная смесь поступает через отверстие впускного клапана. Как только поршень достигает НМТ (нижней мертвой точки), он начинает свое движение обратно к верхней части цилиндра (верхняя мертвая точка) с закрытым впускным клапаном, сжимая таким образом воздушно-топливную смесь.

Затем используется искра для воспламенения смеси от свечи зажигания, при этом сгорание заставляет поршень вернуться в НМТ.Наконец, выпускной клапан открывается, позволяя газам, образующимся при сгорании, выйти из цилиндра, чтобы цикл начался снова.

5 МБ

Здесь вы можете увидеть, как коленчатый вал совершает два полных оборота за один цикл двигателя.

В четырехтактном цикле коленчатый вал должен сделать два полных оборота (или 720 градусов), чтобы завершить цикл двигателя, поворачиваясь на полные 360 градусов каждый раз, когда поршень перемещается из ВМТ в НМТ и обратно.А в автомобиле, способном достигать красной черты около 7500 об/мин, двигатель совершает это возвратно-поступательное движение примерно 125 раз в секунду.

Чтобы связать эту чрезвычайно точную серию событий, используется зубчатый ремень или цепь, соединяющие жизненно важные компоненты двигателя вместе, чтобы все было синхронизировано. Ремень ГРМ представляет собой толстый зубчатый ремень, который проходит вокруг звездочек распределительного вала, шкива водяного насоса и звездочки коленчатого вала, поэтому вращается синхронно с коленчатым валом в нижней части блока цилиндров.

6 МБ

Здесь вы можете увидеть цепь ГРМ с синхронно вращающимися кулачками и кривошипом.

Это означает, что водяной насос увеличивает и уменьшает скорость потока охлаждающей жидкости в тандеме с любыми изменениями частоты вращения двигателя, позволяя большему количеству охлаждающей жидкости циркулировать вокруг блока цилиндров, когда двигатель интенсивно работает.Последним компонентом этой системы газораспределения является натяжитель ремня газораспределительного механизма, который действует как подпружиненный штифт в боковой части ремня газораспределительного механизма, удерживая его в заданном натяжении, чтобы предотвратить проскальзывание ремня или его перескакивание через зубья звездочек, которые это зацепление с.

Эта система синхронизации синхронизируется с зажиганием с помощью меток совмещения или установочных меток на крышке клапана, кулачковых и кривошипных звездочках.Используя маленькие тире, цифры или лепестки, расположенные на звездочках, можно отрегулировать систему газораспределения таким образом, чтобы после запуска двигателя вращение ремня ГРМ синхронизировало распределительные валы, открывающие соответствующие клапаны, с возвратно-поступательным движением поршней коленчатых валов. вместе с моментом зажигания. Производитель размещает эти установочные метки, чтобы установить угол коленчатого вала (в пределах его 360-градусного диапазона), при котором происходит зажигание.

Метка синхронизации на звездочке распределительного вала правильно совмещена с соответствующей меткой на крышке клапана.

В качестве альтернативы ремню цепи ГРМ считаются гораздо более долговечным методом поддержания двигателя во времени, поскольку ремни могут прослужить всего 40 000 миль, прежде чем они начнут изнашиваться и требуют замены.И следить за пробегом вашего автомобиля по отношению к ремню ГРМ, безусловно, не следует пренебрегать. Со временем ремень может ослабнуть (или перетянуться), зубья могут изнашиваться или отскакивать во время работы, что может привести к катастрофическим последствиям.

Допустим, ваш ремень ГРМ перескочил или даже порвался; распределительные валы неизбежно оставят любой клапан, который был открыт в то время, в его активированном положении внутри цилиндра. Это особенно проблематично в двигателе с интерференцией, где поршни делят свою ВМТ с той же областью, на которую выходит клапан.Продолжающееся возвратно-поступательное движение поршней приведет к тому, что головка поршня врежется в открытый клапан, раздавит его и, следовательно, приведет к потенциально смертельному счету, когда вас отбуксируют в местный гараж.

Чтобы этого никогда не происходило, я бы посоветовал немедленно заменить ремень ГРМ на любом автомобиле с большим пробегом, который вы покупаете, если только нет явных доказательств того, что его уже недавно меняли. Последнее, что вы хотите сделать, это проехать пару тысяч миль до того, как ремень выйдет из строя, и вы останетесь с серьезно сломанным двигателем и ужасным счетом за оплату труда.В случае с синхронизатором лучше перестраховаться, чем потом сожалеть.

Последствия обрыва ремня ГРМ… Цепи ГРМ

, с другой стороны, никогда не требуют замены, они являются неотъемлемой частью блока цилиндров и нуждаются в подаче масла для поддержания смазки.Хотя производство ремня обходится производителям автомобилей дешевле, его замена может быть дорогостоящей в зависимости от их расположения. Например, ремень ГРМ на двигателе Alfa Romeo Twinspark расположен прямо внутри моторного отсека, а не спереди, как в большинстве установок двигателя, что приводит к трудозатратам в размере 400 фунтов стерлингов из-за сложности доступа к нему.

Но цепная система отсчета времени все еще не является пуленепробиваемой, как показала компания Engineering Explained на примере его недавней покупки S2000.Со временем натяжитель может ослабить усилие, прилагаемое к цепи, из-за чего цепь будет дребезжать, так как она обретет нежелательную свободу слегка крутиться вокруг звездочек.

Alfa Romeo GTV поставлялась с особенно тусклыми ремнями, которые требовали частой замены, и их неудобное расположение в моторном отсеке не помогало.

После того, как ремень ГРМ выполнил свою работу, вступают в действие фазы газораспределения и зажигания.Каждая из этих областей фаз газораспределения легко может иметь собственное полное объяснение, но сейчас я кратко расскажу, как они могут влиять на синхронизацию двигателя.

Фаза газораспределения в его простейшей форме контролируется профилями лепестков на распределительных валах с целью открытия клапанов в двигателе на точное время, чтобы получить как можно больше воздушно-топливной смеси, а затем выпустить выхлопные газы для каждого двигателя. цикла, максимизируя эффективность двигателя. Лепестки управляют подъемом (насколько клапан открывается) и продолжительностью (время, в течение которого он остается открытым), а технология двигателей 90-х годов сделала переход к регулируемым фазам газораспределения, чтобы сделать распределительный вал максимально универсальным.

Honda V-TEC — самая известная форма системы изменения фаз газораспределения.

Момент зажигания, с другой стороны, фокусируется на моменте возникновения искры для воспламенения воздушно-топливной смеси в цикле двигателя, с возможностью опережать или замедлять (задерживать) момент зажигания в зависимости от применения.Как правило, момент зажигания сдвигается вперед, когда его необходимо изменить, поскольку это означает, что искра в цилиндре предварительно возбуждается до того, как поршень достигнет ВМТ, что дает немного больше времени для воспламенения воздушно-топливной смеси, максимизируя сгорание.

Задержка зажигания означает, что искра возникает немного позже ВМТ, что обычно означает, что высокое давление, создаваемое в цилиндре в результате сгорания, теряется, а поршень уже движется вниз к НМТ.Момент зажигания можно проверить с помощью индикатора времени, который Эд Чайна из Wheeler Dealers использует несколько раз, чтобы максимизировать эффективность двигателя своего последнего проекта.

Хотя вероятность того, что синхронизация двигателя сработает, невелика, всегда стоит убедиться, что ремень или цепь вашего автомобиля находятся в хорошем состоянии.Хотя это может показаться простой проверкой, потенциально это может спасти ваш ежедневный пробег от свалки. После того, как ваш основной тайминг проверен, дверь открыта, чтобы рассмотреть вопрос об изменении клапана и момента зажигания, тонкой настройке вашего двигателя, чтобы максимизировать эффективность и мощность. Как говорится, время решает все!

Синхронизация двигателя | ЭрикКарГай

Видео о двигателе, решение проблем с производительностью автомобиля

Очень важно, чтобы ваш двигатель работал вовремя, чтобы он работал правильно.Сначала я говорю о механической синхронизации двигателя, но вам также необходимо убедиться, что у вас правильное опережение зажигания, чтобы ваш двигатель работал должным образом. Ко мне обращались несколько человек, которые заявляли, что они заменили почти все детали двигателя, но проблемы с производительностью все еще есть. Затем я спрашиваю: «Вы проверяли механическую синхронизацию двигателя?» Меня часто встречают: «Нет, но я буду». После того, как они возвращаются, они сообщают, что либо синхронизация перескочила на зуб (если это был ремень ГРМ), либо возникла какая-то другая проблема, из-за которой синхронизация сбилась.

Всему в работе двигателя свое время. Если механический синхронизатор двигателя выключен, все выключено. Момент зажигания, момент инжектора, все электрические системы: все это страдает, если двигатель не вовремя. Так что, если у вас есть проблемы с производительностью, прежде чем начинать покупать детали, проверьте, исправен ли двигатель, особенно если у вас есть код датчика распредвала или коленчатого вала. Эти коды также могут быть установлены, если синхронизация двигателя отключена, а не только из-за проблемы с датчиком.Опять же, только потому, что у вас есть код для чего-то, это не значит, что вы можете начать замену деталей. Сначала убедитесь, что эти детали неисправны, а в случае датчиков распредвала и кривошипа проверьте механическую синхронизацию двигателя, прежде чем начинать замену датчиков.

Название видео: Синхронизация двигателя — решение проблем с производительностью автомобиля — EricTheCarGuy Описание видео: В этой статье «Газирование двигателя» мы рассмотрим, как синхронизация двигателя может повлиять на производительность двигателя. Миниатюра: http://www.ericthecarguy.com/images/faq_buttons/Large_FAQ_Images/Performance-and-Driveability-icon-1200.jpg

Моделирование синхронизации двигателя с использованием запускаемых подсистем — MATLAB & Simulink

В этом примере показано, как смоделировать четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием от дроссельной заслонки до выхода коленчатого вала. Мы использовали четко определенные физические принципы, дополненные, где это уместно, эмпирическими соотношениями, описывающими динамическое поведение системы без излишней сложности.

Анализ и физика

В этом примере описываются концепции и детали, связанные с созданием моделей двигателей, с акцентом на важные методы моделирования Simulink®. Базовая модель использует расширенные возможности Simulink для захвата событий, зависящих от времени, с высокой точностью. В рамках этой симуляции срабатывающая подсистема моделирует перенос воздушно-топливной смеси из впускного коллектора в цилиндры посредством дискретных событий клапана. Это происходит одновременно с непрерывными процессами всасывания, создания крутящего момента и ускорения.Вторая модель добавляет дополнительную триггерную подсистему, которая обеспечивает регулирование скорости двигателя с обратной связью через привод дроссельной заслонки. Эти модели можно использовать как автономные симуляции двигателя. Или их можно использовать в более крупной системной модели, такой как интегрированное моделирование транспортного средства и трансмиссии, при разработке системы контроля тяги.

Эта модель основана на опубликованных результатах Кроссли и Кука (1991). Он описывает моделирование четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием.Работа Кроссли и Кука также показывает, как симуляция, основанная на этой модели, была подтверждена данными испытаний динамометра. Последующие разделы (перечисленные ниже) Проанализируют ключевые элементы модели двигателя, которые были идентифицированы Crossley and Cook:

  1. Throttle

  2. Потребляемый автозабор

    Создание крутящего момента и ускорение

Дроссель

Первым элементом модели является корпус дроссельной заслонки.Управляющим входом является угол дроссельной заслонки. Скорость, с которой модель вводит воздух во впускной коллектор, может быть выражена как произведение двух функций:

  1. эмпирическая функция только угла дроссельной заслонки

  2. функция атмосферного давления и давления во впускном коллекторе

В случаях более низкого давления в коллекторе (большего вакуума) скорость потока через корпус дроссельной заслонки является звуковой и зависит только от угла дроссельной заслонки.Эта модель объясняет это поведение низкого давления с условием переключения в уравнениях сжимаемости, показанных в уравнении 1.

Уравнение 1

Впускной коллектор

Моделирование впускного коллектора моделируется как дифференциальное уравнение для давления в коллекторе. Разница входящего и исходящего массового расхода представляет собой чистую скорость изменения массы воздуха во времени. Эта величина, согласно закону идеального газа, пропорциональна производной по времени от давления в коллекторе (см. уравнение 2).Обратите внимание, что, в отличие от модели Кроссли и Кука (см. также ссылки с 3 по 5), эта модель не включает рециркуляцию отработавших газов (EGR), хотя ее можно легко добавить.

Уравнение 2

Массовый расход на впуске

Массовый расход воздуха, который модель нагнетает в цилиндры из коллектора, описывается уравнением 3 с помощью эмпирически полученного уравнения. Эта массовая скорость является функцией давления во впускном коллекторе и частоты вращения двигателя.

Уравнение 3

Для определения общего заряда воздуха, нагнетаемого в цилиндры, моделирование интегрирует массовый расход из впускного коллектора и замеряет его в конце каждого такта впуска.Это определяет общую массу воздуха, которая присутствует в каждом цилиндре после такта впуска и до сжатия.

Такт сжатия

В рядном четырехцилиндровом четырехтактном двигателе поворот коленчатого вала на 180 градусов разделяет зажигание каждого последующего цилиндра. Это приводит к тому, что каждый цилиндр срабатывает при каждом втором обороте кривошипа. В этой модели такты впуска, сжатия, сгорания и выпуска происходят одновременно (в каждый момент времени в каждой фазе находится один цилиндр).Чтобы учесть компрессию, сгорание каждого впускного заряда задерживается на 180 градусов поворота кривошипа от конца такта впуска.

Создание крутящего момента и ускорение

Последний элемент моделирования описывает крутящий момент, развиваемый двигателем. Для расчета крутящего момента используется эмпирическая зависимость, зависящая от массы воздушного заряда, соотношения топливовоздушной смеси, угла опережения зажигания и частоты вращения двигателя (см. уравнение 4).

Уравнение 4

Расчет углового ускорения двигателя с помощью уравнения 5

Уравнение 5

Модель без обратной связи

Мы включили элементы модели, описанные выше, в модель двигателя с помощью Simulink.В следующих разделах описываются решения, которые мы приняли для этой реализации, и ключевые используемые элементы Simulink. В этом разделе показано, как легко и быстро реализовать сложную нелинейную модель двигателя в среде Simulink. Мы разработали эту модель совместно с Кеном Баттсом, Ford Motor Company® (2).

На рис. 1 показан верхний уровень модели. Обратите внимание, что в целом основные блоки соответствуют высокоуровневому списку функций, приведенному в описании модели в предыдущем резюме.Используя возможности иерархического моделирования Simulink, большинство блоков на рис. 1 состоят из блоков меньшего размера. Следующие абзацы описывают эти меньшие блоки.

Запуск симуляции

Нажмите кнопку «Воспроизвести» на панели инструментов модели, чтобы запустить симуляцию.

Рисунок 1: Верхний уровень модели двигателя и результаты моделирования

Дроссель/коллектор

В модели дважды щелкните подсистему «Дроссель и впускной коллектор», чтобы открыть ее.Он содержит две другие подсистемы — подсистемы «Дроссельная заслонка» и «Впускной коллектор». Откройте «Дроссельную заслонку» и «Впускной коллектор», чтобы увидеть их компоненты.

Рис. 2: Подсистемы «Дроссельная заслонка» и «Впускной коллектор»

Модели Simulink для подсистем дроссельной заслонки и впускного коллектора показаны на Рис. 2. Дроссельная заслонка ведет себя нелинейным образом и моделируется как подсистема с тремя входы. Simulink реализует отдельные уравнения, приведенные в уравнении 1, в виде функциональных блоков.Они обеспечивают удобный способ описания нелинейного уравнения с несколькими переменными. Блок «Переключатель» определяет, является ли поток звуковым, сравнивая степень давления с его порогом переключения, который установлен равным половине (уравнение 1). В звуковом режиме расход зависит только от положения дроссельной заслонки. Направление потока от более высокого к более низкому давлению, как определено блоком Sign. Имея это в виду, блок «Min» гарантирует, что отношение давлений всегда равно единице или меньше.

Дифференциальное уравнение из уравнения 2 моделирует давление во впускном коллекторе. Функциональный блок Simulink вычисляет массовый расход в цилиндр в зависимости от давления в коллекторе и частоты вращения двигателя (см. уравнение 3).

Впуск и сжатие

Интегратор накапливает массовый расход воздуха в цилиндре в блоке «Впуск» (расположен внутри подсистемы «Дроссель и коллектор»). Блок «Время клапана» выдает импульсы, соответствующие определенным положениям вращения, чтобы управлять временем впуска и сжатия.События клапана происходят при каждом повороте кулачка или каждые 180 градусов поворота коленчатого вала. Каждое событие запускает однократное выполнение подсистемы «Сжатие». Выход триггерного блока в подсистеме «Сжатие» затем возвращается для сброса интегратора впуска. Таким образом, хотя оба триггера концептуально происходят в один и тот же момент времени, выходной сигнал интегратора обрабатывается блоком «Сжатие» непосредственно перед сбросом. Функционально подсистема «Сжатие» использует блок «Единичная задержка» для вставки 180-градусной задержки (один период события) между впуском и сгоранием каждого заряда воздуха.

Рассмотрим полный четырехтактный цикл для одного цилиндра. Во время такта впуска блок «Впуск» интегрирует массовый расход из коллектора. После поворота кривошипа на 180 градусов впускной клапан закрывается, и блок «Единичная задержка» в подсистеме «Сжатие» производит выборку состояния интегратора. Это значение, накопленный массовый заряд, доступно на выходе подсистемы «Сжатие» на 180 градусов позже для использования в горении. Во время такта сгорания кривошип ускоряется за счет создаваемого крутящего момента.Последние 180 градусов, такт выпуска, заканчиваются сбросом интегратора впуска, подготовленного к следующему полному циклу 720 градусов для этого конкретного цилиндра.

Для четырех цилиндров мы могли бы использовать четыре блока «Впуск», четыре подсистемы «Сжатие» и т. д., но каждый из них будет простаивать 75% времени. Мы сделали реализацию более эффективной, выполняя задачи всех четырех цилиндров одним набором блоков. Это возможно, потому что на уровне детализации, который мы смоделировали, каждая функция применяется только к одному цилиндру за раз.

Сгорание

Крутящий момент двигателя является функцией четырех переменных. Модель использует блок «Mux», чтобы объединить эти переменные в вектор, который обеспечивает ввод в блок «Torque Gen». Функциональный блок вычисляет крутящий момент двигателя (эмпирически описанный в уравнении 4). Крутящий момент, который нагружает двигатель, вычисленный ступенчатыми функциями в блоке Drag Torque, вычитается в подсистеме Engine Dynamics. Разница, деленная на инерцию, дает ускорение, которое интегрируется для получения частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Построение графика результатов моделирования

Для моделирования мы использовали следующие входные данные по умолчанию:

Попробуйте отрегулировать дроссель, чтобы компенсировать момент нагрузки. На рис. 3 показаны моделируемая частота вращения двигателя, команды дроссельной заслонки, которые управляют симуляцией, и крутящий момент нагрузки, который ее возмущает.

Рисунок 3a: Входные данные моделирования без обратной связи

Рисунок 3b: Результаты моделирования без обратной связи

Закрытие модели

Закрытие модели.Очистить сгенерированные данные.

Выводы

Возможность моделирования нелинейных сложных систем, таких как описанная здесь модель двигателя, является одной из ключевых особенностей Simulink. Сила моделирования очевидна в представлении моделей выше. Simulink сохраняет точность модели, включая точно синхронизированные события впуска цилиндров, что имеет решающее значение при создании модели этого типа. Базовая модель двигателя демонстрирует гибкость Simulink.

Каталожные номера

[1] Стр.Р. Кроссли и Дж.А. Кук, Международная конференция IEEE® «Управление 91», Публикация конференции 332, том. 2, стр. 921-925, 25-28 марта 1991 г., Эдинбург, Великобритания

[2] Модель Simulink. Разработан Кеном Баттсом, Ford Motor Company. Изменено Полом Барнардом, Тедом Лифельдом и Стэном Куинном, MathWorks®, 1994-7.

[3] Дж. Дж. Москва и Дж. К. Хедрик, «Моделирование автомобильного двигателя для приложений управления в реальном времени», Proc.1987 ACC, стр. 341-346.

[4] Б. К. Пауэлл и Дж. А. Кук, «Моделирование и анализ нелинейных низкочастотных феноменологических двигателей», Proc.АКК 1987 г., стр. 332-340.

[5] Р. В. Уикс и Дж. Дж. Москва, «Моделирование автомобильного двигателя для управления в реальном времени с использованием Matlab/Simulink», 1995 SAE Intl. Конг. бумага 950417.

Момент зажигания и двигатель с наддувом.

Автор: Ray T. Bohacz

Нет более простого способа увеличить мощность двигателя, особенно с карбюратором, чем установка эффективного нагнетателя TorqStorm.

Динамика совсем рудиментарная.Нагнетатель TorqStorm наполняет цилиндры дополнительным воздухом, обманывая двигатель, заставляя его думать, что его объем больше, чем на самом деле. Смешайте правильное количество топлива, чтобы весь новообретенный воздух мог быть использован во время сгорания, и хороший двигатель превратился в монстра, уничтожающего шины.

Но это примерно 90%. После этого вам нужно будет настроить кривую опережения зажигания, чтобы дать вашему двигателю всю мощность, которую должен обеспечить нагнетатель TorqStorm.

Время решает все

Необходимость инициирования химико-механического обмена энергии является задачей системы зажигания.

В какое время дуга свечи зажигания контролируется часовым положением распределителя и центробежным весовым механизмом.

Поршень крепится к коленчатому валу через шатун, поэтому его положение в отверстии определяется в градусах вращения коленчатого вала либо до достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ), либо после (ВМТ).

Спецификация времени 10 градусов до ВМТ просто означает, что свеча зажигания подаст дугу, когда коленчатый вал повернется на 10 градусов до того, как поршень достигнет ВМТ.

Имеется четыре области опережения зажигания.

Базовый ГРМ — это положение трамблера в блоке двигателя.

Вакуумное опережение — это величина опережения (BTDC), которая изменяет синхронизацию по сравнению с базовой настройкой.

Механическое опережение, которое часто называют центробежным, представляет собой дополнительное опережение (ВМТ), которое добавляется за счет движения кулачка и ротора распределителя при более высоких оборотах двигателя.

Как следует из названия, общее время представляет собой сумму трех областей.

При полностью открытой дроссельной заслонке на вакуумный адсорбер поступает минимальный сигнал. Таким образом, устраняется любое опережение, возникающее при частичном открытии дроссельной заслонки. В это время общая синхронизация является базовой настройкой вместе с механическим опережением.

Вакуумное опережение предназначено для улучшения экономии топлива и реакции дроссельной заслонки при малой нагрузке и частичном дросселировании, когда разрежение во впускном коллекторе высокое. После того, как к двигателю добавлен нагнетатель, кроме работы на холостом ходу, уровень вакуума в системе впуска минимален.Его заменяет коллектор давления наддува.

По этой причине настройка опережения зажигания при установке нагнетателя TorqStorm на двигатель с карбюратором и распределителем остается за базовой настройкой и механической системой опережения зажигания.

Почему требуется опережение синхронизации?

Независимо от метода, используемого для увеличения времени, это необходимо из-за одного простого факта; поршень движется в отверстии быстрее, чем пламя от сгорания.Таким образом, пламя нуждается в форе (опережении), чтобы не отставать от поршня.

Теперь наше обсуждение должно стать более техническим.

Скорость пламени в двигателе уникальна для этой конструкции. Кроме того, на него влияет количество воздуха, заполняющего отверстие цилиндра, а также частота вращения двигателя и нагрузка.

Расширение пламени заставляет цилиндр работать против поршня. Когда коленчатый вал вращается за ВМТ (ВМТ), это становится критическим для двигателя, чтобы производить наибольшую мощность.

По общему мнению отрасли, для достижения наилучших характеристик пиковое давление в цилиндре при сгорании должно происходить примерно при 14 градусах ATDC. Следовательно, это идентифицируется как LPP для местоположения пикового давления.

Если LPP происходит до или после этого положения коленчатого вала, полная потенциальная мощность не достигается.

Базовая и общая цель опережения зажигания состоит в том, чтобы создать наиболее эффективную LPP при каждом рабочем состоянии двигателя. По сути, вы определяете, когда возникает пиковое давление в цилиндре.

После этого настройка базы и общей синхронизации на двигателе TorqStorm с нагнетателем обеспечит не только наилучший отклик дроссельной заслонки, но и наибольшую мощность и крутящий момент.

Нагнетатель выполняет свою работу. Ваша обязанность — настроить угол опережения зажигания, чтобы получить всю мощность, которую может дать TorqStorm.

Двигатель подскажет.

При разработке двигателя автомобильные компании используют датчики и датчики давления в цилиндрах для определения положения вращения коленчатого вала.Для энтузиаста это невозможно. Но еще не все потеряно.

Точно так же, как кошка мурлычет или собака виляет хвостом, когда счастлива, двигатель покажет вам, когда кривая зажигания дает правильный LPP. В результате он будет работать лучше всего и развивать максимальную мощность и крутящий момент.

Чтобы по-настоящему высвободить всю дополнительную мощность, которую должен обеспечить нагнетатель TorqStorm, необходимо создать полную временную кривую. Для этого вам понадобится индикатор опережения зажигания и соответствующий механический набор для предварительной настройки.

Наиболее эффективным средством для достижения этой цели является динамометрический стенд. Однако это можно сделать на улице или на драг-стрипе, но эти данные часто искажены или неубедительны.

Базовая настройка не требует динамометрического стенда. Он используется для достижения скорости опережения синхронизации и общей синхронизации. Каждому движку потребуется своя уникальная база и общие настройки времени. Следующие рекомендации помогут.

Советы по настройке зажигания для двигателей TorqStorm с нагнетателем.

1: Настройте двигатель с маркой бензина и октановым числом, которые вы преимущественно будете использовать. Это не означает, что вы не можете использовать другую марку, но характеристики топлива потенциально могут изменить настройку.

2: Хотя нагнетатель TorqStorm имеет самые низкие паразитные потери в отрасли, вы можете обнаружить, что двигателю требуется на два или три градуса больше базового опережения зажигания на холостом ходу из-за его работы по включению нагнетателя. Например, предположим, что до установки нагнетателя TorqStorm двигатель лучше всего работал на холостом ходу при 6 градусах до ВМТ.В этом случае сейчас может понадобиться 8 или 9 градусов до ВМТ.

3: Дополнительный воздух в цилиндрах, создаваемый нагнетателем TorqStorm, увеличивает скорость пламени. Предположим, кривая синхронизации была оптимизирована для двигателя без наддува. В этом случае он должен требовать меньшего опережения на каждой рабочей скорости и нагрузки при наддуве. Но это не будет правдой, если кривая опережения НЕ была оптимизирована до установки нагнетателя TorqStorm.

Следует отметить, что при установке нагнетателя TorqStorm существует несколько динамических характеристик, влияющих на величину опережения зажигания.

Более высокий уровень объемной эффективности (заполнение цилиндра) по своей сути увеличивает скорость пламени и, таким образом, требуется меньшее преимущество, чтобы не отставать от поршня.

Другим фактором является склонность топлива к самовоспламенению (стук или стук) из-за более высокого давления в цилиндре и температуры воздуха.

По этим причинам по мере увеличения оборотов двигателя увеличивается и выходная мощность нагнетателя TorqStorm, и угол опережения зажигания необходимо отодвинуть назад (с меньшим опережением).

Если бы вы построили график кривой наддува/времени, то по мере увеличения наддува опережение зажигания опускается.

Вы можете интегрировать блок зажигания, такой как MSD Boost Timing Master, вместе с нагнетателем TorqStorm. Эта система будет автоматически вытягивать (замедлять) опережение зажигания по мере увеличения наддува и легко настраивается.

4: При работе с динамометрическим стендом сначала оптимизируйте базовую синхронизацию, а затем делайте рывки на полном газу с холостого хода в ступенчатом формате оборотов. Первый рывок должен быть на холостом ходу до 3000 об/мин.Затем настройте скорость продвижения, чтобы получить максимальную мощность и крутящий момент. Когда это будет достигнуто, последующие тяги динамометрического стенда будут производиться с шагом 1000 об/мин до максимальной частоты вращения двигателя.

5: Как только все настройки будут выполнены, проведите машину на динамометрическом стенде, чтобы увидеть, как она себя чувствует.

6: Сделайте несколько полных оборотов до максимальной скорости двигателя, чтобы можно было построить график всей кривой мощности. Вы обнаружите, что нагнетатель TorqStorm, благодаря своей эффективности, будет давать очень желательную и плоскую кривую мощности при правильной настройке опережения зажигания.

Эти шаги могут показаться более сложными, чем они есть на самом деле. Найдите мастерскую по динамометрическому стенду, которая знает, как настроить дистрибьютора. Через несколько часов у вас будет отлично работающий двигатель.

Все, что вам остается, — это пользоваться 100% потенциалом вашего нагнетателя TorqStorm долгие годы.

О… есть одно предостережение… у вас БУДЕТ меньше жизни от задних шин!

Как отрегулировать синхронизацию двигателя

В двигателе есть два типа синхронизации: синхронизация кулачка и опережение зажигания.Время кулачка определяет, когда клапаны открываются и закрываются в зависимости от положения поршней в их отверстиях. На штатном двигателе его нельзя отрегулировать. Он устанавливается при сборке двигателя, приводя его в соответствие со спецификациями производителя. Время кулачка не связано с вращением распределителя и не зависит от него.

Какое время трамблера это искра или зажигание. На холостом ходу ваш двигатель вращается относительно медленно, скажем, 1000 оборотов в минуту (об/мин), поэтому в цилиндры поступает очень мало топлива и воздуха.Это небольшое количество горючей смеси сгорает очень быстро. Для максимальной эффективности искра должна начинаться, когда поршень находится очень близко к верхней мертвой точке. Если искра подается слишком рано (слишком рано), давление воспламененной смеси ударит по поршню, пока он еще движется вверх по цилиндру, и будет потрачено впустую, пытаясь толкнуть поршень вниз, прежде чем он достигнет верхней точки своего хода. Если время установлено слишком поздно, давление воспламененной смеси будет рассеиваться, поскольку фронт пламени преследует поршень по отверстию цилиндра.Вот как правильно настроить угол опережения зажигания.

Примечание: Если вы не знакомы с внутренним устройством вашего автомобиля, особенно с двигателем, вы можете не делать этого самостоятельно.

Шаг 1. Знание того, к чему можно прикоснуться

Есть несколько вещей, которые можно проверить и изменить, чтобы помочь настроить синхронизацию двигателя, но вам нужно знать, что это конкретно. Эти вещи включают в себя регулировку гайки распределителя, указатель времени, расположенный над шкивом коленчатого вала, и провод свечи зажигания номер один.

Шаг 2. Прогрев двигателя

Включите двигатель. Дайте двигателю прогреться до тех пор, пока указатель температуры не достигнет половины высоты. Затем снова выключите двигатель.

Шаг 3. Извлеките информацию о производителе

Найдите информацию о производителе вашего автомобиля. Убедитесь, что вы тщательно изучили и поняли компоненты вашего автомобиля, прежде чем пытаться отрегулировать угол опережения зажигания для вашего двигателя.

Шаг 4. Проверка ВМТ

Вращение распределителя – это один из способов эффективной регулировки фаз газораспределения, который мы рекомендуем.

Для этого сначала убедитесь, что вы знаете, сколько цилиндров в вашем автомобиле. Например, если у вас шестицилиндровый автомобиль, у вас будет шесть искр. Затем взгляните на гармонический балансировщик. Имеются метки, показывающие, насколько далеко он находится от ВМТ (верхней мертвой точки). Регулировка синхронизации означает, что поршни работают в соответствии с положением ВМТ (не слишком далеко до, не после, не слишком близко).

Шаг 5. Подсоединение лампы хронометража

Сначала ослабьте распределитель, ослабив болт, а затем подсоедините лампочку хронометража к первому цилиндру.Запустить двигатель. При включенном стробоскопе направьте его на балансировщик гармоник и найдите отметку, указывающую количество градусов до ВМТ, как указано в спецификациях производителя.

Шаг 6. Поверните

Поверните распределитель, пока он не совпадет с отметкой правильного числа градусов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.