Изменяемые фазы газораспределения: / Variable Valve Timing, VVT

ᐉ Системы изменения фаз газораспределения

В обычном двигателе фазы газораспределения определяются формой кулачка распределительного вала и остаются неизменными во всех диапазонах работы двигателя. Однако постоянные фазы газораспределения не позволяют создавать оптимальные процессы смесеобразования.

Чтобы варьировать фазами газораспределения необходимо изменять положение распределительного вала относительно коленчатого.

Холостой ход. На этом режиме работы следует устанавливать такой угол поворота распределительного вала, который соответствует самому позднему началу открытия впускных клапанов (максимальный угол задержки, при минимальном перекрытии клапанов). Этим обеспечивается минимальное поступление отработавших газов во впускной трубопровод, что улучшает стабильность работы двигателя и снижение расхода топлива.

Режим низких нагрузок. Перекрытие клапанов уменьшается для минимизации поступления отработавших газов во впускной трубопровод, что улучшает стабильность работы двигателя.

Режим средних нагрузок. Перекрытие клапанов увеличивается, что позволяет снизить «насосные» потери, при этом часть отработавших газов поступает во впускной трубопровод, что позволяет снизить температуру рабочего цикла и вследствие этого содержание оксидов азота в отработавших газах.

Режим высоких нагрузок при низкой частоте вращения коленчатого вала. На этом режиме обеспечивается раннее закрытие впускных клапанов, что обеспечивает увеличение крутящего момента. Небольшое или нулевое перекрытие клапанов заставляет двигатель бо­лее четко реагировать на изменение положения дроссельной заслонки, что, например, очень важно в транспортном потоке.

Режим высоких нагрузок при высокой частоте вращения коленчатого вала. Для того чтобы получить максимальную мощность при высокой частоте вращения коленчатого вала, необходимо перекры­тие клапанов около ВМТ с большим углом поворота коленчатого вала. Это связано с тем, что мощность в наиболь­шей степени зависит от максимально возможного количества топливно-воздушной смеси, попадающей в цилиндр за ко­роткое время, но, чем выше частота вращения, тем меньше время, отводимое на заполнение цилиндра.

Главными задачами системы изменения фаз газораспределения являются:

  • улучшение качества работы двигателя на холостом ходу
  • снижение расхода топлива
  • оптимизация крутящего момента в области средних и высоких частот вращения коленчатого вала
  • увеличение внутренней рециркуляции отработавших газов с сопутствующим ей снижением температуры газов при сгорании и уменьшением выброса оксидов азота
  • увеличение мощности в области высоких частот вращения коленчатого вала

В 90-е годы все больше и больше двигателей стали обору­доваться системами изменения фаз газораспределения таким образом, что угол перекрытия клапанов мог изменяться в со­ответствии с режимами работы двигателя. В этих системах, применяемых на двигателях DOHC (с двумя распределительными валами), монтировалось специальное устройство в привод­ную шестерню распределительного вала впускных клапанов. Такие устройства называют изменяемыми фазами газораспределения VIVT (Variable inlet valve timing).

Впервые изменение фаз газораспределения было применено на автомобилях Альфа Ромео в 1983 году. После этого такие системы стали применяться на автомобилях Мерседес, Ниссан, БМВ, Порше и др. Принцип действия привода поворота распределительного вала, для изменения фаз газораспределения, может быть механический, гидравлический, электрический и пневматический.

Как правило, изменение фаз газораспределения применяется в двигателях с двумя распределительными валами, один из которых служит для открытия впускных клапанов, другой – выпускных. Широкое распространение находят системы с изменение натяжения цепи по принципу гидравлического кольца. Изменение фаз газораспределения при таком виде производится только для впускных клапанов. Распределительный вал для открытия выпускных клапанов приводится во вращение от коленчатого вала двигателя через шестерню или звездочку ременной или цепной передачи 1, а распределительный вал для открытия впускных клапанов через цепную передачу от звездочки установленной на распределительном вале привода выпускных клапанов 2.

Рис. Привод системы с изменение натяжения цепи по принципу гидравлического кольца:
1 – привод распределительного вала для выпускных клапанов; 2 – звездочка распределительного вала для привода выпускных клапанов; 3 – звездочка распределительного вала для привода впускных клапанов

В систему изменения фаз газораспределения масло поступает через отверстие в головке блока. Изменение потоков масла осуществляется управляющим клапаном 1, передвигающим золотник 2, по сигналам блока управления двигателем.

Рис. Устройство для изменения фаз газораспределения по натяжению цепи:
1 – управляющий клапан; 2 – золотник; 3 – звездочка привода впускных клапанов; 4,9 – натяжитель цепи; 5 – толкатель натяжителя цепи; 6 – полость для масла; 7 – звездочка привода выпускных клапанов; 8 – фиксатор стартовый; 10 – управляющий поршень

Для изменения фаз газораспределения впускных клапанов служит гидравлический цилиндр с поршнем 10. При подаче масла в цилиндр по сигналу блока управления поршень, выдвигаясь, воздействует на натяжитель цепи. Одна сторона цепи начинает удлиняться, а противоположная укорачиваться, при этом происходит поворот звездочки для привода впускных клапанов, не связанной цепной передачей с коленчатым валом. Управление подачей масла осуществляется с помощью клапана 1, управляемого электронным блоком управления. Указанная система имеет дискретный двухпозиционный диапазон изменения фаз газораспределения, так как давление масла, развиваемое штатным масляным насосом, изменяется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, и может служить только для движения поршня в верхнее или нижнее положение. Такой принцип изменения фаз газораспределения имеют серийные двигатели фирм Ауди, Порше и Фольксваген.

В зависимости от сигнала блока управления масло направляется в каналы А или В. При неработающем двигателе изменения натяжения цепи не происходит, ввиду отсутствия давления масла на управляющий поршень 6. Стартовый фиксатор 4 при этом входит в паз канавки управляющего поршня и стопорит его, исключая колебания цепи. Распределительный вал в данном случае устанавливается на более позднее открытие клапанов, соответствующее увеличению мощности двигателя.

Рис. Схема подачи масла в устройство изменения фаз газораспределения:
а – позднее открытие клапанов; б – раннее открытие клапанов; 1 – возврат масла; 2 – подвод масла; 3 – продувочное и масляное отверстие; 4 – фиксатор стартовый; 5 – полость для масла; 6 – управляющий поршень; 7 – управляющие каналы

После запуска двигателя, когда давление масла начинает возрастать, оно воздействует на плоскость стартового фиксатора, преодолевая натяжение его пружины. Стартовый фиксатор освобождает управляющий поршень и он, передвигаясь, натягивает цепь, устанавливая фазы газораспределения в положение раньше или позже, соответствующее увеличению крутящего момента или мощности двигателя. При открытом управляющем канале А, масло воздействует на поршень сверху и он натягивает цепь вниз, устанавливая открытие клапанов в положение соответствующее большей мощности (позднее открытие клапанов).

При достижении частоты вращения коленчатого вала 1300 об/мин открывается канал В и масло воздействует на поршень снизу и он натягивает цепь вверх, устанавливая открытие клапанов в положение соответствующее большему крутящему моменту (раннее открытие клапанов).

Полость для масла служит для наполнения без давления плунжера натяжного устройства цепи нагнетательной полости при запуске двигателя. Это сказывается также положительно на шумовых свойствах при запуске двигателя. Отверстие 3 сверху полости для масла служит для вентиляции и смазки цепи.

В связи с все более повышающимися требованиями к уменьшению выбросов токсичных веществ с отработавшими газами в настоящее время разработаны устройства, которые могут из­менять фазы газораспределения во всем диапазоне возмож­ной частоты вращения коленчатого вала двигателя, как для впускных так и для выпускных клапанов, что позволяет регулировать количество остаточных отработавших газов в камере сгорания. Бесступенчатое изменение фаз газораспределения позволяет также улучшить работу двигателя на холостом ходу и полных нагрузках, обеспечивая повышение крутящего момента и мощности. Для увеличения давления на поршень может применяться отдельный масляный насос. Применения высокого давления позволяет устанавливать более точное положение распределительного вала в зависимости от нагрузки двигателя.

Необходимый угол изменения фаз газораспределения выбирается в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала по полю параметрических характеристик. Отклонение необходимого угла поворота распределительного вала от истинного угла рассчитывается по алгоритму блока управления, согласно выданному значению которого, изменяется ток в клапане управления давлением масла. Клапан управления в свою очередь изменяет давление масла на исполнительный механизм, позволяющий поворачивать распределительный вал. Частота вращения коленчатого вала определяется индуктивными датчиками, установленными на коленчатом или распределительном валах, считывающими частоту вращения по зубчатым колесам, установленным на валах.

Распределительный вал привода впускных клапанов может поворачиваться и с помощью поршня.

Рис. Схема устройства изменения фаз газораспределения:
1 – головка блока; 2 – распределительный вал; 3 – звездочка привода распределительного вала; 4 – поршень; 5 – электромагнит; 6 – якорь-клапан; 7 – косозубые шлицы; а – поздние фазы; б – ранние фазы; в – соединение деталей устройства косозубыми шлицами

Устройство устанавливается на переднем конце распределительного вала, управляющего впускными клапанами.

При низких частотах вращения коленчатого вала обеспечивается позднее открытие впускных клапанов и минимальное перекрытие клапанов, что позволяет добиться минимально воз­можного обратного выброса отработавших газов во впускной канал, увели­чения крутящего момента и снижения расхода топлива. В этом положении якоря-клапана его вертикальный канал соединен с пространством с правой стороны поршня, так как электромагнит 5 устройства выключен. Поршень 4 отжат влево под воздействием пружины и давления масла, поступающего через якорь-клапан 6.

На высоких частотах по команде электронного блока управления двигате­лем включается электромагнит 5, сердечник кото­рого соединяет вертикальный канал с пространством с левой стороны поршня. Масло из центрального отверстия распределительного вала поступает под поршень 4, имеющий внутренние и наружные косые шлицы. Ответные шлицы име­ет конец вала и ступица звездочки цепи 3. Двигаясь в направ­лении «назад», поршень за счет шлицев обеспечивает сдвиг звездочки в окружном направлении относительно вала на 12…15° в сторону более раннего впуска. Это позволяет увели­чить крутящий момент двигателя на высоких частотах враще­ния. Подобные механизмы устанавлива­ются на двигателях (MERCEDES-BENZ, ALFA ROMEO и др.) с двумя верхними распределительными валами.

В конструкции двигателей БМВ применены принципы работы обоих вышеописанных способов изменения фаз газораспределения.

Рис. Бесступенчатое изменение фаз газораспределения фирмы БМВ:
1 – управляющий поршень; 2 – косозубая шестерня; 3 – прямозубая шестерня; 4 – натяжитель цепи

Косозубая шестерня 2 может перемещаться в продольном направлении при воздействии масла на управляющий поршень. Перемещаясь, она сдвигает в окружном направлении звездочку привода распределительного вала. Применение такой конструкции позволяет изменять фазы газораспределения не только для впускных (до 60°), но и для выпускных клапанов (до 46°).

Альтернативной вышеизложенным системам является более дешевая конструкция системы изменения фаз газораспределения, действующая с использованием гидроуправляемой муфтой.

Рис. Схема системы непрерывного изменения фаз газораспределения с гидроуправляемой муфтой:
1 – масляный насос; 2 –электронный блок управления двигателем; 3 – датчик Холла для распределительного вала привода выпускных клапанов; 4 – датчик Холла для распределительного вала привода впускных клапанов; 5 – распределительный вал для впускных клапанов; 6 – распределительный вал для выпускных клапанов; 7 – электрогидравлический распределитель распределительного вала для впускных клапанов; 8 – электрогидравлический распределитель распределительного вала для выпускных клапанов; 9 – рабочие полости; 10 – ротор; 11 – гидроуправляемая муфта; а – общая схема; б – поворот ротора относительно корпуса вправо; в – поворот ротора относительно корпуса влево

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

Привод состоит из двух частей – внутренней с закручивающимся ротором 10, связанной с распределительным валом и внешней 11, приводимой цепью или ременной передачей от коленчатого вала. Связь между обеими частями осуществляется с помощью масляной полости, в которой выступы ротора или лопасти поворачивают ротор влево или вправо. Одновременно с ротором поворачивается распределительный вал, на который навинчен ротор.

Давление масла в рабочей камере зависит от частоты вращения коленчатого вала, нагрузки и температуры двигателя. Положение распределительного вала относительно коленчатого вала во время работы двигателя может быть как переменным, так и постоянным (фиксированным). Питание рабочей полости осуществляется от системы смазки двигателя.

Жесткая связь между приводной звездочкой и ротором, связанным с распределительным валом, существует только во время запуска двигателя. Некоторые производители, например Ауди, при запуске двигателя блокируют ротор при запуске двигателя специальным плунжером, управляемым гидравлической системой, что позволяет установить распределительный вал привода впускных клапанов в положении наиболее благоприятного впуска топливовоздушной смеси. При наполнении масляной полости маслом, внутренняя и внешняя части привода разъединяются. При самом большом давлении масла распределительные валы поворачиваются в положение соответствующее наиболее позднему впуску горючей смеси и наиболее раннему выпуску отработавших газов.

Управляющий электрогидравлический распределитель 8 состоит из гидравлической части и электромагнита. Клапан установлен на корпусе распределительных валов и подключен к системе смазки двигателя. В цилиндре распределителя установлен золотник, перемещение которого приводит к изменению потоков масла. Управление положением золотника управляющего распределителя происходит по сигналу электронного блока управления 2. В зависимости от положения распределителя масло подается к гидроуправляемой муфте через один или через оба канала. Подключением того или иного канала производится перестановка ротора в положение «рано» или «поздно» или же он удерживается в определенном фиксированном положении.

Исходное положение золотника определяется натяжением возвратной пружины.

Диапазон перестановки распределительного вала составляет 40° по углу поворота коленчатого вала или 20° по углу поворота распределительных валов.

В настоящее время системы непрерывного изменения фаз газораспределения применяются на двигателях Ауди, Фольксваген, Тойота, Рено, Вольво и др.

Постоянно изменяемые фазы газораспределения. Системы CVVT

1. CVVT System (Continuously Variable Valve Timing – Постоянно изменяемые фазы газораспределения)

Moscow RTC
1
СОДЕРЖАНИЕ
1. Описание системы CVVT
2. Компоненты системы CVVT, их функции
3. Диагностика системы CVVT
4. Спецификация масла для ß — бета двигателей
с системой CVVT
5.Модели с аналогичными системами CVVT
Moscow RTC
2
Описание системы CVVT
Механизм привода распредвалов
Двигатель Beta
Выпускной распредвал
Цепь ГРМ
Двигатель Beta с системой CVVT
Направление
вращения
CVVT
Впускной распредвал
Ремень ГРМ
Коленвал
①Сила вращения коленвала передается на распредвал
выпускных клапанов ремнем ГРМ.
② Сила вращения распредвала выпускных клапанов передается
Moscow
на распредвал впускных клапанов цепью.
RTC
4
Описание системы CVVT
Двигатель Beta
Двигатель Beta с системой CVVT

CVVT, OCV(Клапан управления потоком масла)

Фильтр клапана OCV

Датчик температуры масла
(МАР) Датчик Абсолютного Давления
Датчик Потока Воздуха (тип «Горячая пленка»)
Moscow RTC
5
Описание системы CVVT
Расположение компонентов системы
OCV
Узел CVVT
Датчик температуры масла
Фильтр OCV
Moscow RTC
6
Описание системы CVVT
Варианты фаз открытия клапанов
ВЫПУСК
ВПУСК
40CA
ПЕРЕКРЫТИЕ
-240
-120
0
120
Moscow RTC
240
7
Описание системы CVVT
Время фаз впускных клапанов
Время фаз выпускных
клапанов
Двигатель
Beta
Двигатель
Beta
с системой
CVVT
40 CA
Moscow RTC
8
Описание системы CVVT
Направление вращения коленвала
CVVT
CHAIN-TIMING
CAMSHAFT-SPROCKET
CAMSHAFT-EXHAUST
Позднее
CHAIN SPROCKET
BELT-TIMING
Раннее
CAMSHAFT-INTAKE
Условия
движения
Фазы
впускного
вала
Эффективность
Малая нагрузка
Позднее
Стабильное
горение
Высокая
нагрузка,
высокая
скорость
Позднее
Улучшение отдачи
Высокая
нагрузка, малая
скорость
Раннее
Увеличен
крутящий момент
В средних
условиях
Раннее
Снижение расхода
топлива
Moscow RTC
9
Описание системы CVVT
CVVT Протекание масла
Выпускной распредвал
CVVT
Позднее
Раннее
OCV
СБРОС
СБРОС
OCV FILTER
От блока цилиндров
Moscow RTC
10
Описание системы CVVT
Механизм работы системы и клапана управления потоками масла
※ Масло подается в позднюю или раннюю камеры в зависимости от работы клапана.
Moscow RTC
12
Работа компонентов системы CVVT
Зафиксировано
Позднее
Раннее
Moscow RTC
13
Компоненты – узел CVVT
CVVT – вид сбоку
Вил со стороны распредвала
Подача масла в позднюю камеру
Подача масла в раннюю камеру
Moscow RTC
16
Компоненты – узел CVVT
Вращение
двигателя
Поздняя
Камера
Ранняя
камера
Максимально позднее
Середина
Максимально раннее
Положение
между ATDC 11 и
BTDC29
(Максимальн
ый угол
работы CVVT = 40
градусов
Открытие впускного клапана
будет ранним, если
угла
корпус повернется в сторону
вращения
поворота
коленвала.(Впускной клапан открывается
при ATDC 11в максимально позднем
коленвала.)
положении и при BTDC 29 в максимально позднем
положении)
Moscow RTC
17
Описание системы CVVT
2.0L CCC+UCC (XD) Max.PWR : 137/6000
2.0L CCC (GK) Max.PWR : 139/6000
2.0L CCC+UCC (XD) Max. TQ : 18.2/4500
2.0L CCC (GK) Max. TQ : 18.6/4500
160
140
18
140
18
120
16
120
16
100
14
100
14
80
12
80
12
60
10
60
10
40
8
40
8
6
20
20
0
1500
PERFORMANCE CURVE
(G4GC 2.0L CVVT with CCC)
2000
2500
3000
3500
4000
4500
ENGINE SPEED (RPM)
5000
5500
4
6000
POWER (PS)
20
MAX. TORQUE : 19.0kg.m/4500RPM
TORQUE(kg.m)
POWER (PS)
160
0
1500
20
PERFORMANCE CURVE
(G4GC 2.0L with CCC)
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
TORQUE (kg.m)
MAX. POWER : 143PS/6000RPM
6
5500
4
6000
ENG.SPEED (rpm)
Moscow RTC
18
Спецификация масла для двигателя Beta с системой CVVT
Внутренний/EU/Основной (Включая Средний восток)/Австралия
Северная Америка
※ При использовании масла в высокой вязкостью
(15W40 и выше), система CVVT может иногда не
работать при низкой температуре.
Мы рекомендуем масло с вязкостью 10W30 или ниже..
20W
-40
SAE
38℃
0℃
-23℃
-50
20W
40℃
-40
20℃
10℃
-50
10W
-30
-40
-50
5W
-10℃
-30
-15℃
-40
-25℃
15W
-40
10W
-50
-10℃
10W
-40
-30
-50
Поднимите
температуру до выше
указанной
5W
-40
5W
-30
5W
-20
ILSAC
GF-I or above
API
SH or above
Moscow RTC
19
Thank you!
Moscow RTC
23

Фазы газораспределения двигателя. Автосправка от Автосервисника

Фаза газораспределения — это период от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным или конечным моментам соответствующих тактов.
Задача механизма газораспределения — обеспечить наивысшую эффективность наполнения и очистки цилиндра во время работы двигателя. От того, насколько грамотно подобраны фазы газораспределения,зависит экономичность мотора, мощность и развиваемый момент.

Влияние фаз газораспределения на работу двигателя

В большинстве двигателей фазы меняться не могут и работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Из-за этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы. Для работы на холостом ходу уместны узкие фазы газораспределения с поздним открытием и ранним закрытием клапанов без перекрытия фаз (время, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно). Почему? Потому что так удаётся исключить заброс выхлопных газов во впускной коллектор и выброс части горючей смеси в выхлопную трубу. При работе на максимальной мощности ситуация меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов сокращается, но для обеспечения высоких крутящего момента и мощности через цилиндры необходимо прогнать больший объём газов, нежели на холостом ходу. Как решить эту задачу? Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать продолжительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими. При разработке двигателей конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований и идти на компромиссы. Посудите сами. С одними и теми же фазами двигатель должен обладать неплохой тягой на низких и средних оборотах, приемлемой мощностью — на высоких. И плюс ко всему устойчиво работать на холостом ходу, быть максимально экономичным и экологичным.

Изменяемые фазы газораспределения

Если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя?
Один из способов это применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов и как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах. Инженеры не остановились на этом и разработали ряд систем, способных не только двигать фазы, но и расширять или сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими способами. Например, в тойотовской системе VVTL-i после достижении определённых оборотов (6000 об/мин) вместо обычного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт иной закон движения клапана, более широкие фазы и, кстати, обеспечивает больший ход. При раскрутке коленчатого вала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя словно открывается второе дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и мощный подхват при ускорении. А если попробовать изменять высоту подъёма? Такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. Экономия от применения системы бездроссельного управления составляет от 8% до 15%, прирост мощности в пределах 5—15 %. Несмотря на то, что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать выше — за счёт скорости открытия клапанов. Правда, механический привод заменяется электромагнитным. В чём плюс электромагнитного привода? Подъёма клапана можно довести до идеала, а продолжительность открытия клапанов позволяется менять в очень широких пределах. Электроника согласно программе время от времени ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе. Делается это в целях экономии, например, на холостом ходу или при торможении двигателем. Даже во время работы электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный.
Дальнейшее увеличение эффективности работы мотора за счёт ГРМ — невозможно. Выжать больше мощности и момента с того же объёма при меньшем расходе можно будет с применением иных средств. Например, комбинированного наддува или конструкций, изменяющих степень сжатия.

Что может произойти, если система изменения фаз газораспределения двигателя выходит из строя?

Почти столько же лет, сколько эксплуатируются двигатели внутреннего сгорания, автопроизводители пытались максимизировать распыление топлива, манипулируя синхронизацией двигателя. Ранние автомобили, грузовики и мотоциклы использовали механическое управление опережением зажигания; позже вакуум двигателя с портами использовался для приведения в действие вакуумной диафрагмы и опережения зажигания при ускорении. Современные компьютеризированные автомобили контролируют угол опережения зажигания с помощью койловеров, которые обеспечивают точное и постоянное искрообразование в зависимости от оборотов двигателя и нагрузки на двигатель.

После корректировки угла опережения зажигания инженеры обратили внимание на фазы газораспределения (а также на высоту подъема и продолжительность работы клапанов), чтобы еще больше повысить производительность двигателя и оптимизировать топливную экономичность. Практически каждый автопроизводитель имеет свою собственную систему изменения фаз газораспределения (VVT), и нет двух абсолютно одинаковых. Какими бы многочисленными и разнообразными ни были эти системы VVT, названия, выбранные для них, могут сбивать с толку еще больше.

Несмотря на многочисленные термины, используемые для описания систем VVT различных автопроизводителей, их можно отнести к одной из этих двух категорий: ступенчатая и непрерывная.Ступенчатые системы использовались в основном в старых автомобилях. Эти системы VVT были ограничены лишь несколькими позициями. Обычно были настройки для низких и высоких оборотов двигателя; с другим для среднего уровня RPM в некоторых случаях. Большинство современных систем VVT можно отнести к непрерывным. Конструктивно степень, до которой впускные и выпускные клапаны могут быть открыты (подъем), и продолжительность, в течение которой они могут оставаться открытыми, ограничены только формой и размером кулачков распределительного вала и/или коромысла (привод клапана) в этом тип системы.

Количество воздуха и топлива, которые могут поступать/выходить из камеры сгорания, напрямую влияет на степень мощности, которую способен производить каждый цилиндр. Впускные клапаны открываются, позволяя воздуху поступать в камеру сжатия, а выпускные клапаны открываются, чтобы воздух мог выйти. Когда уровни оборотов двигателя ниже, требуется меньше воздуха для оптимальной работы двигателя и топливной экономичности. По мере повышения уровня оборотов двигателя для максимальной производительности двигателя требуется больше воздуха.Разница между количеством всасываемого воздуха, требуемого при низких оборотах двигателя и высоких оборотах двигателя, делает систему VVT практичной в автомобильных приложениях.

Имейте в виду, что любой сохраненный системный код VVT может привести к деактивации всей системы VVT. В этом случае, скорее всего, произойдет немедленное и заметное снижение производительности двигателя и эффективности использования топлива.

Большинство современных систем VVT используют давление моторного масла (гидравлическое) и какой-либо тип электронного соленоида, чтобы инициировать изменения фаз газораспределения, подъема и/или продолжительности.Одной из наиболее частых проблем, обнаруживаемых при диагностике неисправности системы VVT, является низкое давление масла или низкий уровень масла в двигателе. Без надлежащего давления масла в двигателе система VVT не может работать должным образом. Очевидно, что низкое давление масла в двигателе может привести к катастрофическим повреждениям двигателя в дополнение к неблагоприятному воздействию на систему VVT. Убедитесь, что двигатель заполнен соответствующим маслом до нужного уровня. Если давление масла сомнительно, может потребоваться ручная проверка давления масла.

Некоторые системы VVT работают с использованием приводов отдельных цилиндров; некоторые регулируют цилиндры группами.Другие регулируют все цилиндры на конкретном ряду двигателей (сразу) с качающимся распредвалом. Если на рассматриваемом автомобиле отключен один цилиндр системы VVT, эффективность использования топлива и мощность двигателя могут снизиться минимально. Если на всем ряду двигателей отключена система VVT, произойдет серьезное снижение эффективности использования топлива и производительности двигателя. Таким образом, в целом, точный тип системы VVT, которой оснащено рассматриваемое транспортное средство, будет основным фактором в степени, в которой эффективность использования топлива и производительность двигателя уменьшатся при выходе из строя VVT.

Как автомобильные техники, мы хорошо знакомы с опасностями, связанными с нарушением синхронизации двигателя с помехами. Когда клапаны и поршни занимают одно и то же пространство в одно и то же время, это может очень быстро стать некрасивым. Помехи часто связаны с выходом из строя ремней ГРМ, натяжителей и водяных насосов, но приводы VVT также могут выйти из строя с катастрофическими последствиями.

При появлении системного кода VVT очень важно, чтобы проблема была рассмотрена и устранена как можно быстрее.

Как работает система изменения фаз газораспределения?

By Tsukasa Azuma

Последнее обновление 8 февраля 2021 г.

0 комментариев

Современные автомобили имеют все типы датчиков и гаджетов для центрального компьютера, а также у них есть система бесперебойной работы для центрального компьютера. Под капотом так много всего происходит, и вам даже не нужно знать функции половины этих деталей. Однако если вы автолюбитель, то должны знать о некоторых важных компонентах, и система изменения фаз газораспределения (VVT) является одной из них.

Определение изменения фаз газораспределения

Системы изменения фаз газораспределения видны в камере внутреннего сгорания двигателя. Он выполняет работу по изменению времени открытия и закрытия клапана и работает вместе с системой подъема клапана.

Этот компонент важен, потому что его правильное использование может повысить производительность двигателя, повысить эффективность использования топлива и снизить выбросы.

Система изменения фаз газораспределения. (Источник фото: Picasa)

В двухтактных двигателях нет VVT, но они используют системы силовых клапанов для обеспечения таких же характеристик.

Важные части VVT

Вся система VVT и ее компоненты зависят от циркуляции моторного масла. Если есть какие-либо проблемы с потоком масла, все детали могут выйти из строя навсегда.

Две наиболее важные части этой системы:

Соленоиды

Каждый распределительный вал имеет соленоид, работающий от давления масла на распределительный вал. Он может изменять давление в зависимости от нагрузки и скорости двигателя. Это также помогает обеспечить правильную работу двигателя, увеличивая или блокируя положение кулачка.

Этот компонент может выйти из строя по двум причинам – нерегулярная замена масла в фильтрах и двигателе и низкий уровень масла в двигателе.

     СМ. БОЛЬШЕ:

Звездочки

Это устройство, также известное как фазовращатель кулачков, максимизирует кривые крутящего момента и увеличивает мощность двигателя. Это гарантирует, что ваш автомобиль получит максимальную производительность от двигателя при меньшем углеродном следе.

Как работает система изменения фаз газораспределения?

Внутри камеры сгорания двигателя находится несколько клапанов.Они отвечают за контроль потока газа, входящего и выходящего из цилиндра сгорания. Без VVT синхронизация всех клапанов будет одинаковой для любого состояния двигателя и скорости. Это снижает производительность, потому что время должно подстраиваться под эти факторы. Регулятор фаз газораспределения позволяет изменять фазы газораспределения в зависимости от скорости и состояния двигателя.
Существует два основных типа систем VVT. Давайте посмотрим:

ВВТ в действии. (источник фото: philipus/123RF)

Фазировка кулачка

Он поворачивает распределительный вал в диапазоне 60 градусов для усиления или проверки подъема клапана.Например, клапан может открываться и закрываться на 5 и 185 градусов коленчатого вала соответственно до и после верхней мертвой точки. Если синхронизация клапана сдерживает события подъема на 10 градусов, клапан откроется и закроется на 10 градусов позже, соответственно. Это поможет двигателю вырабатывать большую мощность на высоких оборотах, а опережение синхронизации повысит мощность на низких оборотах.

Замена кулачка

Изменяет угол фазы распредвала по отношению к коленвалу вместе с формой кулачков распредвала.Эти изменения влияют на открытие клапана и продолжительность его пребывания в открытом состоянии. Такое изменение времени работы клапанов помогает достичь максимальной эффективности автомобиля.

Система изменения фаз газораспределения (VVT) Советы по ремонту

Система изменения фаз газораспределения (VVT) или система изменения фаз газораспределения (VCT) распространена на большинстве новых двигателей. Он отвечает за повышение производительности и экономии топлива на многих двигателях, а также за устранение многих клапанов EGR.

Большинство систем активируются смазочным маслом, и они используют управляющий соленоид, а также датчик распределительного вала, датчик коленчатого вала и PCM для управления.Более новые системы работают за счет крутящего момента двигателя.

С фиксированным распределительным валом инженеры должны балансировать между качеством холостого хода и производительностью, с одной стороны, и низким уровнем выбросов и топливной экономичностью, с другой. В результате ни одна из этих целей не достигается полностью. Изменяемая фаза газораспределения позволяет двигателю добиться плавного холостого хода при достижении остальных целей. Современные системы VVT в сочетании с такими технологиями, как электронное управление дроссельной заслонкой и непосредственный впрыск топлива, позволяют двигателям меньшего размера развивать высокую мощность и крутящий момент при более низких оборотах.

Для повышения производительности выпускной кулачок немного запаздывает, чтобы улучшить дыхание двигателя. Более высокие обороты двигателя означают более короткое время открытия клапана и более высокую скорость воздуха. Увеличенная скорость выталкивает больше выхлопных газов из цилиндра. Замедленная синхронизация выпускных клапанов увеличивает объемную эффективность. Выпускной клапан все еще открыт, когда открывается впускной. Исходящий импульс выхлопа создает зону низкого давления за клапаном, что увеличивает перепад давления между впускным отверстием и камерой сгорания.В результате улучшается наполнение цилиндров. Помните, что это невозможно сделать на холостом ходу из-за низкой скорости воздуха.

Чтобы обеспечить функцию рециркуляции отработавших газов, выпускной кулачок полностью запаздывает, что добавляет много перекрытий. В результате выхлопные газы остаются в цилиндре. Эта возможность позволяет уменьшить проблемы с оборудованием и обслуживанием из-за углерода. Открытие выпускного клапана позже сохраняет большее давление выхлопных газов в цилиндре, вызывая отталкивание всасываемого заряда и задержку выхлопных газов.

В некоторых системах впускной распределительный вал выдвигается вперед при частичном дросселировании и WOT. Такое размещение открывает впускной клапан раньше и пропускает некоторое количество выхлопных газов во время такта впуска, что имеет эффект рециркуляции отработавших газов. Он также раньше закрывает впускной клапан, что увеличивает такт сжатия. На холодном двигателе более раннее открытие впускного клапана также приведет к нагреву всасываемого топлива и поможет снизить выбросы при запуске.

Некоторые новые системы используют лучшее из обоих миров; они управляют несколькими камерами независимо друг от друга.В двойных независимых системах выпускной распределительный вал запаздывает, а впускной клапан продвигается независимо друг от друга. Это максимизирует эффект рециркуляции отработавших газов и дополнительно снижает насосные потери для достижения максимальной эффективности.

Технический совет: У вас есть автомобиль, который устанавливает коды VVT или VCT? Вы слышите дребезжащие звуки от вашего фазовращателя? Вам может понадобиться новая звездочка VVT или соленоид.

Приложение H: Системы изменения фаз газораспределения

Приложение H

Системы изменения фаз газораспределения

Регулировка фаз газораспределения (VVT) обычно достигается за счет фазового сдвига распределительного вала относительно коленчатого вала.Путем фазового сдвига распределительного вала события клапана опережают или запаздывают относительно коленчатого вала и положения поршня в цилиндре. Фазер кулачка используется для вращения распределительного вала относительно звездочки цепи привода ГРМ, приводимой в движение коленчатым валом. Типичный кулачковый фазовращатель, показанный на рисунке H.1, состоит из внешнего корпуса и звездочки, приводимой в движение зубчатой ​​цепью, приводимой от коленчатого вала, и внутреннего ротора, соединенного с распределительным валом. Внутренний ротор имеет несколько кулачков, а пространство между этими кулачками и аналогичными кулачками на внешнем корпусе заполнено маслом.Когда масло задерживается, внутренний ротор вращается вместе с внешним корпусом. Добавление масла с одной стороны кулачков и удаление масла с другой стороны перемещает внутренний ротор относительно внешнего корпуса, тем самым сдвигая фазу распределительного вала относительно коленчатого вала.

Для этой системы, приводимой в действие давлением масла (OPA), обычно требуется масляный насос большего размера для обеспечения необходимого дополнительного потока масла, что является паразитной потерей, которая немного уменьшает снижение расхода топлива, обеспечиваемое одной системой VVT.Honda недавно представила фазовращатель кулачков с электрическим приводом (от Denso) в 1,3-литровом двигателе MY Fit 2014 года, чтобы обеспечить желаемый фазовый угол для холодного запуска и возможное снижение паразитных потерь. Электрическое управление фазовращателем кулачка заменяет использовавшееся ранее управление давлением масла (OPA).

РИСУНОК H.1 Система изменения фаз газораспределения, приводимая в действие давлением масла.
ИСТОЧНИК: Патентное ведомство США.

BMW использует альтернативную конструкцию кулачкового фазовращателя, в которой конец распределительного вала содержит косозубые зубья шестерни.Звездочка с цепным приводом содержит подвижную в осевом направлении крышку с соответствующими зубьями винтовой шестерни. Перемещая крышку в осевом направлении, фаза распределительного вала относительно ведомой звездочки коленчатого вала может увеличиваться или уменьшаться. Подвижная крышка, прикрепленная к поршню двойного действия, перемещается за счет приложения давления масла к соответствующей стороне поршня.

Альтернативой системе, приводимой в действие давлением масла (OPA), является система, приводимая в действие крутящим моментом кулачка (CTA), разработанная BorgWarner. Вместо того, чтобы использовать давление масла, подаваемое на кулачковый фазовращатель, система CTA полагается на реакцию силы пружины клапана во время открытия или закрытия клапана.Во время открытия клапана тормозящий момент создается силой пружины клапана, которая используется для замедления синхронизации распределительного вала относительно коленчатого вала. И наоборот, во время закрытия клапана усилие пружины клапана создает опережающий крутящий момент, который используется для опережения синхронизации распределительного вала относительно коленчатого вала. Золотниковый клапан с электромагнитным управлением направляет поток масла на нужную сторону фазовращателя для опережения или замедления и из другой стороны фазовращателя. Преимущества системы CTA заключаются в быстром реагировании и устранении необходимости в более крупном масляном насосе.Система CTA была впервые представлена ​​​​в двигателе Ford 3,0 л Duratec V6 в 2009 г., а затем была представлена ​​​​в двигателях 3,5 л и 3,7 л V6 и 5,0 л V8 (Остин, 2010 г.). Ford указал, что их система с двумя независимыми переменными фазами газораспределения (Ti-VCT) обеспечивает улучшение экономии топлива до 4,5%, увеличение номинальной мощности на 7% и улучшение крутящего момента на низких скоростях на 5% (Ford 2010). Стоимость системы CTA оценивается в 1,3 раза выше стоимости системы OPA.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.