Клапан изменения фаз газораспределения: Система изменения фаз газораспределения. — Автомастер

Содержание

Системы изменения фаз ГРМ: типы и особенности работы

Известно, что продолжительность цикла открытия и закрытия клапана и оптимальные его значения зависят от режима работы мотора. Система автоматического управления ГРМ, с одной стороны, способствует лучшей работе мотора в режиме холостого хода, увеличению мощности и крутящего момента двигателя, а с другой стороны, позволяет снизить уровень токсичности отработавших газов и обеспечить их рециркуляцию. При этом система изменения фаз ГРМ оптимизирует работу двигателя без внедрения каких-либо конструктивных изменений. Современные моторы помимо системы автоматического управления фазами ГРМ могут оснащаться также и системой отключения цилиндров, которая позволяет снизить расход топлива и уменьшить токсичность выхлопа при неполной нагрузке на мотор. Изменение фаз ГРМ может осуществляться или поворотом распредвала, или с помощью кулачков разнообразного профиля, или же варьированием высоты подъема клапана.

В современном автомобилестроении чаще всего для изменения фаз применяется схема изменения поворота распредвала. Такую схему можно встретить, например, на автомобилях BMW, она называется Vanos (Double Vanos), на машинах марки Toyota (VVT-i или Dual VVT-i). Разработчики Honda применяют систему VTC (Variable Timing Control). На машинах концерна Volkswagen AG используется традиционная и хорошо знакомая всем система изменения фаз ГРМ – VVT (Variable Valve Timing) с гидроуправляемыми муфтами (по одной муфте на каждый распредвал). 

От Single VANOS к Duble VANOS

Систему VANOS (Variable Nockenwellen Steuerung) создали разработчики из BMW совместно со специалистами компании Continental Teves. Принцип работы системы: изменение положения распредвала относительно коленвала, за счет чего и осуществляется регулировка фаз ГРМ. Первое поколение системы VANOS использовалось с начала 90-х годов. Отличительная особенность Single VANOS в том, что относительно коленвала регулируется только положение впускного распредвала. Такое решение позволило увеличить крутящий момент мотора в режиме низких оборотов, улучшило наполняемость цилиндров, стабилизировало работу холостого хода, а также способствовало снижению расхода топлива. С середины 90-х годов разработчики BMW внедрили систему Double VANOS, которая позволила регулировать положение двух распредвалов, и это благотворно отразилось и на крутящем моменте двигателя, и на его мощности. При этом при работе системы Double VANOS удалось реализовать процесс дожига небольшой части выхлопных газов (в зависимости от режима работы мотора они направляются обратно в выпускной коллектор), что также улучшило экологические показатели автомобилей. Слабое место системы – уплотнительные кольца поршней, которые зачастую приходят в негодность в условиях перепада температур и перестают обеспечивать герметичность системы.

Такие гидроуправляемые муфты соединены с системой смазки силового агрегата. Работой всего узла «руководит» блок управления двигателя, который формирует свои команды на основе анализа данных о частоте работы коленвала, нагрузках на него, изменениях температурного режима. Блок управления посылает соответствующий сигнал, и масло из системы смазки двигателя поступает в муфты, а они поворачивают распредвалы с учетом полученных команд.  

В системах, в которых используются кулачки различного профиля, изменение фаз ГРМ осуществляется за счет ступенчатого изменения продолжительности открытия и высоты подъема клапана. Подобные системы применяются в двигателях автомобилей Honda (VTEC), Mitsubishi (MIVEC) и других. Например, в двигателе VTEC на каждые два клапана распредвала приходится по три кулачка – два малых и один большой. Малые кулачки запускают в работу пару впускных клапанов в режиме невысоких оборотов коленвала. Задача большого кулачка – перемещать свободное коромысло в холостом режиме. Высота подъема клапанов минимальна, а фаза ГРМ имеет небольшую продолжительность. Переключение с одного режима работы на другой осуществляется бесступенчато за счет системы управления, оснащенной блокирующим механизмом с гидравлическим приводом. При этом переключение происходит всякий раз, когда коленвал достигает заданной частоты вращения. Увеличение хода клапанов и, как следствие, увеличение фазы осуществляются за счет совместной работы малых и большого кулачков, которые, будучи соединенными стопорным штифтом, подают усилие на впускные клапаны. Отметим, что такая «кулачковая» система имеет ряд объективных недостатков – бесступенчатую смену режимов, а также сложную с конструктивной точки зрения схему блокировки.

Если говорить о более эффективных решениях для изменения фаз ГРМ, стоит упомянуть систему регулирования высоты подъема клапанов. И здесь стоит говорить о разработке BMW – системе Valvetronic, первой в своем роде системе управления фаз газораспределения с использованием регулировки высоты подъема клапана. Причем Valvetronic работает только на впускных клапанах. Принцип работы такой системы основан на кинематической схеме, именно она позволяет изменять ход клапана. Эксцентриковый вал работает от электродвигателя через червячную передачу. Вал изменяет положение промежуточного рычага, который направляет коромысло по заданной траектории, по соответствующей траектории перемещается и клапан. При этом высота подъема клапана изменяется непрерывно (в зависимости от режима работы мотора).

И хотя система изменения фаз газораспределения – это весьма надежный и долговечный узел, его эксплуатация во многом зависит от качества моторного масла и соблюдения интервалов его замены. Наличие в масле примесей, а также использование масла ненадлежащей вязкости могут оказать негативное воздействие на работу системы.

К числу наиболее типичных неполадок в работе системы изменения фаз ГРМ можно отнести неполадки в муфте распредвала впускных клапанов, которые проявляются в виде стука от верхней части мотора, возникающего после «холодного» пуска. Сильный шум от привода системы может указывать также на неполное включение стопорного штифта привода системы изменения фаз газораспределения.

Valvetronic – залог экологичной работы

В ответ на ужесточение экологических норм и в поисках решений для снижения токсичности выхлопа автомобиля разработчики BMW создали систему Valvetronic. Ее стали внедрять в первой половине 2000-х. Конструктивной особенностью Valvetronic стало отсутствие дроссельной заслонки, которая, как известно, способствует увеличению расхода топлива и повышения токсичности выхлопа. Разработчики предложили альтернативу – механизм, который позволяет поднимать клапан в ограниченном диапазоне. Работа Valvetronic обеспечивает снижение расхода топлива даже в режиме интенсивной работы мотор, приятным бонусом стало увеличение динамики хода автомобиля, а также его приемистость. 

Электромагнитный клапан системы изменения фаз газораспределения – АвтоТоп

Выбор фаз газораспределения — один из инженерных компромиссов. Для того, чтобы получить максимальную мощность при высокой частоте вращения коленчатого вала, необходимо обеспечить существенное перекрытие клапанов в районе ВМТ, потому что мощность в наибольшей степени зависит от максимально возможного количества горючей смеси, попадающей в цилиндр за короткое время, но чем выше частота вращения коленчатого вала, тем меньше отводимое на это время. С другой стороны, при малых оборотах, когда не требуется максимальная мощность, лучше, когда угол перекрытия близок к нулю. Небольшое или нулевое перекрытие клапанов заставляет двигатель более чутко реагировать на изменение положения педали «газа», что очень важно при движении автомобиля в транспортном потоке.

Рис. Схема работы механизма изменения фаз газораспределения: α° — диапазон изменения фаз газораспределения

В начале 1990-х гг. появились двигатели с автоматическими устройствами для изменения фаз газораспределения. Обычно в приводном шкиве (или звездочке) распределительного вала впускных клапанов размещается специальное устройство, которое имеет гидравлический привод от смазочной системы двигателя и может поворачивать распределительный вал относительно приводной звездочки (шкива) и, следовательно, относительно коленчатого вала.

При этом впускные клапаны могли открываться и закрываться раньше или позже. Изменение фаз открытия и закрытия впускных клапанов оказывает больший эффект, чем изменение аналогичных фаз выпускных клапанов. Первые устройства обеспечивали простое переключение в два положения, обеспечивая один угол перекрытия для малых оборотов двигателя, а другой — для высоких оборотов и нагрузки. Этого было достаточно для того, чтобы обеспечить хороший пуск, достаточный крутящий момент при сравнительно малых оборотах и нагрузках двигателя и возможность достижения большой мощности при высоких оборотах. Постепенно были разработаны устройства, которые могли изменять фазы газораспределения во всем диапазоне оборотов двигателя, а некоторые производители начали изменять фазы открытия-закрытия выпускных клапанов, в основном для того, чтобы снизить выбросы вредных веществ. Сегодня изменяемые фазы газораспределения VIVT (Variable Inlet Valve Timing) стали общепринятыми и появился целый ряд двигателей, оборудованных системой изменения фаз газораспределения во всем диапазоне.
В некоторых ГРМ имеется возможность отключать один из впускных клапанов в каждом цилиндре. Такое устройство используется компанией Honda в высокофорсированном двигателе CVT. Здесь не обеспечивается полное отключение клапана, а происходит его открытие на небольшую величину в целях исключения возможности его прихвата к седлу.

Альтернативной разработкой, впервые использовавшейся фирмой Toyota, а сейчас широко применяемой в двигателях с двумя впускными клапанами на цилиндр, стало простое закрытие одного из впускных патрубков с помощью автоматически управляемой заслонки. Обычно два впускных патрубка имеют разную форму: один, который всегда остается открытым, имеет форму, которая обеспечивает турбулизацию горючей смеси в камере сгорания, чтобы создать хорошо перемешанный поток, необходимый работе двигателя на малых оборотах, и другой, короткий прямой патрубок, открывающийся при высоких оборотах и нагрузке обеспечивает максимально возможное наполнение цилиндров. Двигатели, имеющие устройства такого типа, получили название двигателей с изменяемой длиной впускных трубопроводов. Более сложные системы могут постоянно и плавно изменять длину впускных трубопроводов.

Перспективными конструкциями ГРМ являются механизмы без распределительного вала, в которых клапаны управляются индивидуальными устройствами с помощью электромагнитных соленоидов. Использование такой техники дает возможность индивидуального контроля за работой каждого клапана. При этом можно не только оптимально управлять временем открытия каждого клапана и обеспечивать получение максимальных мощности или крутящего момента, но и отключать некоторые цилиндры полностью или переводить их на малую нагрузку для более эффективной работы остальных цилиндров. Можно переводить двигатель в режим компрессора, разгружая, таким образом, тормоза, и, возможно, запасая часть энергии при спуске с возвышенности (рекуперация). Но главное преимущество этой системы заключается в том, что время и степень открытия клапанов в любой момент времени могут быть оптимальными для работы двигателя при данных условиях движения.
Сегодня уже созданы такие экспериментальные системы с хорошей эффективностью действия (уменьшено потребление топлива до 20 %). Кроме того, конструкция самого двигателя может быть упрощена, потому что обычный привод — цепи, зубчатые ремни, механизм натяжения, шестерни и кулачковые валы — становятся ненужными.
Препятствием на пути к широкому применению таких «бескулачковых» клапанных механизмов является большое потребление электроэнергии и большие габариты при водных устройств, получаемые при существующем 12-вольтовом электрооборудовании. Эти проблемы значительно уменьшаются в случае повышения рабочего напряжения на борту в несколько раз.

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.

Как двигают фазы

У разных производителей существуют различные конструкции таких систем. Одни изменяют время подъема клапанов, другие – высоту подъема, а третьи – и то, и другое. Системы изменения фаз могут устанавливаться только для впускных клапанов или и для впускных, и для выпускных. В настоящее время используется три способа изменения фаз газораспределения.

  • Первый способ – поворот распредвала по ходу вращения с ростом оборотов двигателя. Таким образом, обеспечивается более раннее открытие клапанов. Основная деталь таких систем – фазовращатель (другое название – гидроуправляемая муфта). Он представляет собой ротор, смонтированный в шкиве распредвала, между которыми есть полости. Эти полости по сигналу контроллера двигателя через электромагнитный клапан заполняются маслом, что приводит к повороту распредвала. Угол поворота зависит от того, какая именно полость заполнена. Фазовращатель в большинстве случаев устанавливается только на впускной распредвал, на некоторых системах – и на выпускной. Описанный способ используется в системах VANOS и Double VANOS от BMW, VVT-i и Dual VVT-i(Variable Valve Timing with intelligence) от Toyota, VVT(Variable Valve Timing) от Volkswagen, VTC(Variable Timing Control) от Honda, CVVT(Continuous Variable Valve Timing) от Hyundai, Kia, Volvo, General Motors, VCP(Variable Cam Phases) от Renault.
  • Второй способ – применение кулачков разного профиля на разных режимах работы. На малых оборотах используются кулачки, обеспечивающие «узкие» фазы, то есть малые высоту подъема и время открытия клапанов. С ростом оборотов по команде блока управления происходит переключение на «широкофазные» кулачки. Таким образом, фазы меняются ступенчато, а не плавно, как в предыдущей системе. Зато, кроме фаз, регулируется и высота подъема клапана. Разнопрофильные кулачки используют в своих системах: VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control) от Honda, VVTL-i (Variable Valve Timing and Lift with intelligence) от Toyota, MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control) от Mitsubishi.
  • Третья, самая совершенная группа систем, плавно регулирует высоту подъема клапанов. Главное достоинство таких систем в том, что они позволяют отказаться от дроссельной заслонки на впуске. Тем самым существенно снижаются насосные потери и расход топлива. Впервые такая система под названием Valvetroniс была применена BMW. В ней между распредвалом и клапаном расположен дополнительный рычаг, один конец которого давит на коромысло клапана, а второй соединен с эксцентриковым валом. Проворачивая этот вал с помощью электромотора, система управления тем самым меняет наклон рычага и его плечо. Увеличение плеча приводит к увеличению подъема клапана и количества воздуха, попадающего в цилиндры. Высота подъема регулируется в пределах от 0,5 до 12 мм.

Вслед за BMW аналогичные системы создали Valvematic от Toyota, VEL (Variable Valve Event and Lift System) от Nissan, MultiAir от Fiat, VTI (Variable Valve and Timing Injection) от Peugeot.

В системе MultiAir используется один распредвал, который приводит и впускные, и выпускные клапана. Но если выпускные клапана механически управляются кулачками, то на впускные воздействие от кулачков передается через специальную электрогидравлическую систему. Именно в ней и состоит новизна. Впускные кулачки нажимают на поршни, а те через электромагнитный клапан передают усилие на рабочие гидроцилиндры, которые уже воздействуют на впускные клапана. Главный узел – именно клапан, регулирующий давление в системе. Он имеет только два положения: открыт-закрыт. Если он открыт, давление в системе отсутствует, и усилие на клапан не передается. Поэтому, управляя моментом и длительностью открытия электромагнитного клапана за то время, пока кулачок воздействует на поршенек, можно добиться любого алгоритма открытия впускных клапанов. А значит, ширину фаз можно плавно регулировать от 0 до 100%. Максимальная ширина фазы определяется профилем впускного кулачка распредвала.

А какое отношение все вышеописанное имеет к экологии? Системы изменения фаз газораспределения, оптимизируя процесс сгорания топлива, тем самым снижают его расход, а, значит и количество вредных выбросов.

Регулирование фаз газораспределения ДВС

Эко ДВС

Бюро автомобильных технологий США (VTO), входящее в Министерство энергетики США (DOE), совместно с другими

Эко ДВС

Североамериканское отделение немецкой компании Schaeffler убедительно доказывает, что возможности повышения топливной экономичности и снижения

Эко ДВС

Чтобы отсрочить закат эры ДВС, производители всеми силами пытаются его усовершенствовать. Причем иногда применяют

Эко ДВС

Инженеры Toyota разработали способ применения цикла Аткинсона, используемого в тойотовских гибридах с 1997 года,

Эко ДВС

Уменьшение расхода топлива – один из путей снижения вредных выбросов автомобилей. Уменьшить расход помогают

Эко ДВС

Система управления цилиндрами предназначена для отключения части цилиндров при работе двигателя на небольших нагрузках.

VTEC система изменения фаз газораспределения

VTEC (англ. Variable valve Timing and lift Electronic Control)

Система изменения фаз газораспределения с электронным управлением. Используется в двигателях внутреннего сгорания фирмы Honda. Система позволяет управлять наполнением топливно-воздушной смесью камер сгорания. На низких оборотах двигателя система обеспечивает экономичный режим работы, на средних — максимальный крутящий момент, на максимальных оборотах — максимальную мощность.

В обычном четырёхтактном двигателе внутреннего сгорания впускные и выпускные клапаны управляются кулачками распредвала. Форма этих кулачков определяет момент, ход и продолжительность открытия клапана. Момент открытия (и закрытия) определяет момент открытия (или закрытия) клапана относительно процесса работы двигателя. Ход определяет высоту открытия клапана, а продолжительность открытия отвечает на вопрос «Как долго клапан был открыт». Из-за различного поведения газов (воздушно-горючей смеси) в цилиндре до и после зажигания на разных оборотах двигателя, требуются различные настройки работы клапанов. Так оптимальное соотношение момента, хода и продолжительности клапана на низких оборотах, выльются в недостаточный объём рабочей смеси на высоких оборотах, что сильно уменьшит выходную мощность. И наоборот, оптимальные настройки для высоких оборотов приведут к неустойчивой работе на холостом ходу. В идеале двигатель должен уметь изменять эти установки в широких пределах, подстраиваясь под ситуацию.

На практике спроектировать и создать такой двигатель достаточно трудоёмко и нерентабельно. Предпринимались попытки использования соленоидов вместо обычных подпружиненных кулачков, но такие схемы не дошли до массового производства по причине дороговизны и сложности в исполнении.

VTEC — это попытка компромисса между производительностью двигателя на высоких оборотах и его стабильностью на низких.

Кроме того, в Японии существуют налоги на объём двигателя, заставляя производителей выпускать высокопроизводительные двигатели с относительно маленьким рабочим объёмом. В спортивных машинах как Toyota Supra и Nissan 300ZX мощность достигается турбонаддувом, Mazda RX-7 и RX-8 используют высокооборотистый роторный двигатель. VTEC — это ещё один подход к созданию мощного, малообъёмного двигателя.

SOHC VTEC

С ростом популярности и рыночного успеха, Honda выпустила упрощенную версию VTEC — SOHC VTEC. Поскольку в SOHC двигателях используется один, общий распредвал для впускных и выпускных клапанов, VTEC работает только на впускных клапанах. Причина лежит в свечах зажигания, которые расположены между двумя выпускными клапанами, делая невозможным размещение нескольких профилей кулачков.

SOHC VTEC-E

Следующая версия SOHC VTEC, VTEC-E была разработана не для повышения производительности на высоких оборотах, а для повышения экономии топлива на низких. Для этого, на низких оборотах открывался только один впускной клапан, впуская обедненную смесь и тем самым экономя топливо. При высоких оборотах, давление масла подключало второй клапан и повышало мощность.

3-stage SOHC VTEC

Также, Honda представила на некоторых рынках 3-stage SOHC VTEC. Эта система является комбинацией SOHC VTEC и SOHC VTEC-E. На низких оборотах работает только один клапан, на средних оба клапана, а на высоких в действие вступают высокопроизводительные кулачки. Таким образом экономичность и мощность повышены по сравнению с предыдущими версиями.
i-VTEC

i-VTEC (i значит интеллектуальный (англ. intelligent)) представил непрерывно изменяемые фазы газораспределения на распредвале впускных клапанов в системе DOHC VTEC. Технология впервые применялась на хондовских четырёхцилиндровых двигателях К серии в 2001 году (в 2002 в США). Подъём и продолжительность открытия клапанов по-прежнему управлялся разными профилями кулачков, но впускной распредвал получил способность регулировать угол опережения от 25 до 50 градусов (в зависимости от двигателя). Фазы управляются компьютером, используя давление масла и изменяемой передачи распредвала. Регулирование фаз зависит от оборотов и нагрузки двигателя и могут варьироваться от отсутствия опережения на холостом ходу до максимального опережения под полным газом и низкими оборотами. Как следствие, увеличивается момент на низких и средних оборотах.

Для моторов К серии существуют две разновидности i-VTEC. Первая создана для мощных моторов, таких как в RSX Type-S, TSX, Odyssey Absolute, а вторая для экономичных моторов, таких как в CR-V, Odyssey или Accord. Оба мотора можно легко различить по выдаваемой мощности: производительные системы выдают около 206 л.с., а экономичные моторы не превышают 173 л.с.

Регулирования фаз

Система изменения фаз газораспределения (CVVT) позволяет регулировать параметры работы клапанов для увеличения производительности двигателя. Период открытия/закрытия связан со скоростью вращения и нагрузкой на преобразующее устройство.

Определить эффективность системы регулирования фаз можно по координации газообменных процессов. Цилиндры должны своевременно заполняться и очищаться от топливной жидкости. Клапаны, находящиеся в открытой фазе кратковременный период, именуются «узкими». Чем длительнее затвор «распахнут», тем «шире» становится его периодичность.

Коленчатый вал преобразует импульс возвратно-поступательного вида. При низких оборотах работы детали снижается емкость и темп подачи топливного состава. Выделение исходящих газов «замедляется» — CVVT нужно перейти на узкие фазы с минимальным временем перекрытия клапанов (одновременное нахождение затворов в открытом состоянии). Топливо не вытесняться в непредназначенную ему выпускную камеру, а «использованные» газы не попадают во впускной отсек. Если фаза работы не будет снижена, это приведёт к смешению рабочих и проработанных жидкостей. Двигатель будет получать некачественное горючее, вследствие чего интенсивность и устойчивость его работы снизится.


Соразмерно с изменением скорости оборотов меняются и производственные характеристики смесей. Для лучшего прохождения топлива через клапаны необходимо «расширить» фазы — продолжительность перекрытия затворов увеличится, что позволит полноценно выполнить процесс продувки цилиндров. Под продувкой подразумевается принудительное удаление выхлопа из цилиндра благодаря высокоскоростному движению потока (топливовоздушного состава).

Ширина фазы открытия измеряется в поворотном обозначении коленвала, на этот показатель оказывает влияние и конфигурация кулачков распределительного вала, а именно их форма. «Высокая» эксцентрическая насадка обуславливает подъем затвора, чем развернутее его конец (90°-180°) — тем больше времени занимает его «пик». Возможности изменения и настройки параметров мотора находятся в руках конструкторов, которые путём подбора кулачков определённой формы программируют работу механизма в обусловленном диапазоне. Например, при проекте стандартного авто используется распределительный вал среднего размера, что обеспечивает компромиссные показатели «мощность-эргономичность». Колебания рабочего диапазона в непрописанных пределах снижает эффективность двигателя. Мотор, настроенный на узкий интервал, не сможет развить нормальную мощность, и наоборот «широкофазный» механизм будет неустойчив при небольших нагрузках — водитель будет вынужден увеличить частоту оборотов.

Оптимальным выходом из такой ситуации является изменение ширины фаз в соответствии с оборотной частотой мотора. Поэтому была сконструирована соответствующая схема регулирования фаз. Техническая сторона CVVT отличается множеством решений, разнообразие механизмов настолько широко, что в нашем обзоре мы ограничимся только наиболее распространёнными моделями.

Вращение распределительного вала

Фазы газораспределения могут изменяться в соответствии со сменой положения впускно-выпускных тактов, относительно исходной позиции распределительного устройства (зависит от режима мотора). для примера приведем конструкцию Variable Valve Timing (VVT), которой снабжены машины Volkswagen. Предназначением CVVT такого вида является оптимизации переключения фаз при холостом ходе, а также в maximal-строе — с наивысшей производительностью.


VVT складывается из следующих компонентов:
  • Два фазовращателя (гидроуправляемые муфты), установленных на впускно-выпускных распредвалах. Оба объекта подключаются к системе смазывания мотора через лицевую оболочку ГРМ. Фазовращатель состоит из ротора недвижимого соединения и встроенного вала внешнего корпуса, которые могут взаимно перемещаться;
  • Закреплённой на головке блока цилиндров оболочки CVVT. Внутреннее оснащение этого элемента состоит из подводно-отводных каналов для маслянистой смеси, «направленных» к фазовращателям;
  • Двух коммутирующих устройств электрогидравлического типа — зафиксированных на корпусе ГРМ. Предназначение звеньев — регулировка характеристик подачи масла, поступаемого из смазочных отсеков, к муфтам.

Характеристики VVT

Регулировать параметры системы позволяет специальный блок управления двигателя. Сведения с сенсоров, которые измеряют угловую скорость, нагрузку на мотор, показатели остужающей жидкости, минутное трансформация валов, передаются к электронному узлу. Система генерирует сигнал для активизации определённых частей электрогидравлических распределителей — открываются каналы для маслянистой жидкости, находящиеся в схеме ГРМ. Смазочные системы пропускают масло к муфтам, вследствие чего и происходит поворот распределительной оси.


Впускной вал в «холостую» осуществляет движение, чтобы предоставить возможность «запоздавшего» раскрытия и перекрывания впускных затворов. Выпускной вал закрывает задвижку до возвращения цилиндрической детали в ВМТ (позиция верхней мёртвой точки). Объем использованных газов в процессе такой работы минимален, что обеспечивает устойчивость операции сгорания и подъем функциональности на холостом ходе.

Взлет производительности механизма при высокой оборотной частоте достигается путём затягивания открытия впускных затворов. Срок воздействия газа на поршень на протяжении одного рабочего ритма увеличивается. Клапан впуска задействуется по достижению ВМТ и задвигается с задержкой относительно НМТ. Динамика работы впускной системы позволяет добиться дозарядного эффекта для камеры вытеснения и идентичного подъема производительности «движка».

Скорость крутящего момента напрямую связана с мощностью двигателя. Чтоб добиться максимального показателя, нужно обеспечить высокий коэффициент наполнения цилиндров. Это можно обеспечить «ранним» процессом работы клапанов, то есть, топливная смесь не будет «отбрасываться» во впускной канал. Затворы выпуска задвигаются до достижения ВМТ.

СРФ такого вида установлены в автомобилях Toyota (VVT-i), Renault (VCP), Honda (VTC) и BMW (VANOS/Double VANOS). Некоторые модели механизмов работают на «впускных» фазовращателях (запуск смеси одним распредвалом). Но наиболее распространённым типом CVVT является VVT с двухкомпонентными муфтами. Механизм типа VVT имеет существенный недостаток — невозможность «расширения» или «сужения» периодичности (колеблется в определённых пределах).

Переключение фаз

Фазная настройка является отличительной чертой механизма Variable Valve Timing and Lift Electronic Control (VTEC), сконструированная командой специалистов Honda. CVVT такого типа имеет возможность расширять пределы работы клапанов на высоких оборотах благодаря высотному смещению основных компонентов. Модернизация механизма позволила добиться симбиоза двух систем — VTEC и VTC. Третья версия переключателя фаз обозначена дополнительной буквой «i» — VTECi.

Для VTEC характерно наличие трех кулачков (и соответственно трех коромысел) для каждой пары затворов. Крайние коромысла находятся над затворами, среднее — между впускно-выпускными деталями. Низкопрофильность крайних кулачков выражена их производительностью для оборотов малой и средней частоты. Воздействие высокопрофильной эксцентрической насадки (находится по середине) передаётся затвору на высокой частоте.

Функциональность VTEC

Как же работает системы VTEC? До достижения 5500 об/мин механизм газораспределения не задействуется в полную силу — активны только крайние насадки. Кулачок средней дугообразной детали «прокручивается», но влияние на затвор не оказывается — VTEC не активна. С повышением оборотной частоты VTEC вступает в активную фазу. Электронный узел регулировки отдаёт команду о сдвижении штифта за счёт давления маслянистой смеси — три коромысла замыкаются. Формируется отдельный компонент (средний), связанный с соответствующим кулачком. Высота подъёма затворов увеличивается, фазы «расширяются», что позволяет оптимально наполнять и очищать цилиндры. Регулировкой работы клапанов (VTEC) оснащены валы распределения как впускного, так и выпускного вида.


Чем отличается системы распределения фаз VTC от VTEC? Механизм VTC может функционировать в широком «оборотном» диапазоне с параметром регуляции момента задействования входных затворов (в соответствии с производственной нагрузкой). По содержанию VTC тождественная с выше описанной моделью — муфта размещается распределительном механизме впускного вида. Различие моделей заключено в возможности увеличения рабочих характеристик (мощности, оборотного момента), снизив при этом топливные затраты и вредный выхлоп, путём изменения фаз — поворота распределительного элемента.

Аналогичные VTEC конструкции производятся не только Honda, но и Mitsubishi (MIVEC), Toyota (VVTL-i) и другие. Единственным минусом такой системы выступает ступенчатый переход между узкими и широкими фазами. Перед конструкторами стоит задача доработать механизм, добиться плавной регулировки фаз, адаптированных под производительность мотора.

Плавное регулирование

Современные системы соответствуют показателям плавного регулирования. Первым в своем роде был сконструирован фазный распределитель Valvetronic (BMW) — регулировка проходит путём высотного движения впускных затворов. Достижения технического прогресса позволили построить бензиновый агрегат без актюатора (дроссельная заслонка). Конструкторское решение было взято на вооружение автоконцернами Nissan и Toyota — системы VVEL и Valvematic соответственно. Революционной разработкой отметился Fiat, создав уникальный механизм MultiAir. Автомобилю с СПФ MultiAir и «движком» на 1,4 литра в 2010 году был присвоен ранг «Двигатель года».

Функциональность MultiAir

Единственный вал распределения отвечает за движение впускно-выпускных затворов. Управление клапанами выпуска осуществляется механическим способом — перемещением кулачков. Впускные затворы получают импульс путём передачи заряда от насадок через электрогидравлический преобразователь. Разработка Fiat заключена именно в этом компоненте. Кулачки впуска «давят» на поршни, которые через затвор электромагнитного вида транспортируют заряд к гидроцилиндрическим деталям, отвечающим за движение клапанов впуска. Регуляция переключения фаз осуществляется главным клапаном, который работает в двух положениях — открытом и закрытом.


При открытой задвижке импульс при давлении не производится — передаточный момент отсутствует. Настройка периодичности раскрытия электромагнитного компонента позволяет создать алгоритм мягкого задействования впускных затворов. Размах периодичности корректируется в ошеломляющем спектре — 0-100 %. Профиль впускного насадки определяет максимальный показатель расширения.

При нагрузке на системы клапаны остаются закрытыми — затворы впуска жёстко связаны с позицией распределительного вала (фаза максимальна). При частичных нагрузках электромагнитный затвор отключается, так как цилиндр заполняется воздухом. Впускной клапан приходит в положение «closed». Технология управления воздушным потоком позволила исключить необходимость установки актюатора, из-за которого и происходит большинство насосных убытков. Система автономно переходит к экономному расходу горючего, производительность авто повышается, снижая при этом выброс вредных веществ.

Создатели системы MultiAir планируют разработать аналогичный механизм и для выпускных затворов. Возможности регуляционного прибора, как и его потенциал, будут неограниченны. Следующим пунктом в конструкторском плане Fiat выступает создание ГРМ без вала распределения.

11.2017   /   Ремонт  

Клапан изменения фаз грм

Выберите категорию:

Все Двигатель » Поддон картера » Крышка ГРМ » Масляный насос » Клапанная крышка » Р-кт клапанной крышки » Цепь ГРМ » Успокоитель цепи » Ремкомплект ГРМ » Распредвал » Прокладка клапанной крышки » Поршни ДВС » Кольца ДВС » Комплект прокладок ДВС » Шестерни распредвала » Натяжитель ГРМ » Клапана ДВС » Маслоотделитель » Клапан вентиляции картера » Сальники / уплотнители » Вкладыши » Балансировочные вылы » Масляная форунка Двигатель (навесное) » Шкив коленвала » Дроссельная заслонка » Коллектор впускной »» Ремкомплект коллектора » Щупы уровня масла » Ролики приводного ремня » Натяжитель приводного ремня » Корпус масляного фильтра » Шланг Вентиляции картера » Турбины » Актуатор турбины » Картридж турбины Электрика двигателя » Регулятор впускного коллектора » Датчик холостого хода » Датчик импульсов » Клапан изменения фаз грм » Датчик уровня масла » Датчик детонации » Датчик давления масла » Датчик температуры двигателя Подвеска » Втулки стабилизатора » Ступица колеса » Подрамник » Цепь раздатки » Пневмокомпрессор » Пневмоподвеска » Подвесной подшипник » Муфта включения моста » Пыльник ШРУСа » Опора амортизатора » Подвесной подшипник Тормозная система » Моторчик ручного тормоза » Ремкомплект суппортов » Тормозные цилиндры Рулевое управление » Насос ГУР » Рулевая рейка » Шланг ГУР » Кардан рулевой Фильтры » АКПП » Воздушные » Салонные » Топливные Система охлаждения » Вентиляторы радиатора » Патрубки » Помпа / насос » Термостаты » Радиаторы масла » Блок управления вентилятором » Вискомуфта Топливная система » Форсунка топливная » Трубка обратки » Редукционный клапан » Датчик давления топлива » Толкатель ТНВД » Мембраны ТНВД Кондиционирование » Трубки кондиционера » Компрессор кондиционера » Муфта компрессора кондиционера » Датчик давления кондиционера » Клапан компрессора кондиционера Коробка передач Система зажигания » Катушки зажигания Сцепление » Выжимной подшипник » Актуаторы сцепления Кузов » Форсунки омывателя фар » Трапеция стеклоочистителя » Подушки ДВС » Дворники » Накладки на педали » Ручки, замки » Бачки расширительные » Эмблемы » Решетки радиатора » Воздухозаборники » Диффузоры Электрика » Блоки розжига » Датчики износа колодок » Блок кнопок стеклоподъемника » Подрулевая спираль » Блок кнопок упр.климатом » Реле вентилятора (сопротивление) » Датчик АБС » Кислородный датчик » Датчик дорожного просвета » Моторчик заслонки печки » Коробка передач » Блок кнопок управления вентилятором » Светодиодный модуль и блок упр. » Датчик расхода воздуха » Клапан печки » Моторчик печки салона » Клапан электромагнитный » Клапан EGR » Датчик выхлопа » Датчики остальное » Остальное » Датчик давления колеса » Насос омывателя » ПТФ » Датчик ручки двери » Блок управления светом » Моторчик лючка бензобака » Датчик парковки » Моторчик центрального замка Провода для зарядки

Интеллектуальная система изменения фаз газораспределения

Интеллектуальная система изменения фаз газораспределения

Интеллектуальная система изменения фаз газораспределения

18.10.2004

«Интеллектуальная Система изменения фаз газораспределения»
 
— так можно перевести аббревиатуру VVT-I 
(Variable Valve Timing-intelligent System)
, которую можно часто встретить,открыв капот  японского автомобиля.
На автомобиле PRIUS применяется именно эта система,которая позволяет улучшить технические характеристики двигателя при различных режимах работы.
 
Рассмотрим общее устройство системы:
 
  
   Бортовой компьютер (ECU), для изменения фаз газораспределения, получает информацию о работе двигателя от всех датчиков,в том числе от:
—        датчик положения распределительного вала
—        датчик положения коленчатого вала
,-которые в определенный момент являются для него основными.
Собрав информацию и сравнив ее с «картой работы VVT-system», бортовой компьютер передает команду управления на клапан давления масла ( Camshaft Timing Oil Control Valve):
 
 
  
   Моторное масло из общей масляной системы и через этот клапан поступает вVVT-I controller, общий вид которого приведен ниже:
 
 
  
   В зависимости от того давления масла,которое на данный момент времени перепустил Camshaft Timing Oil Control Valve и происходит поворот впускного распределительного вала на определенный угол:
 
 
  
   Надо сказать,что система VVT-I  не «единственная в своем роде».
Существует еще несколько систем «интеллектуального» изменения фаз газораспределения с другими названиями.
 
   На автомобилях Honda таких систем используется (применяется) несколько : DOHC VTEC, SOHC VTEC, VTEC-E.
Весьма интересная трехступенчатая система изменения фаз газораспределения под названием « 3-stage VTEC» .
При нормальном режиме работы двигателя (невысокая нагрузка), из двух впускных клапанов работает только один:
 
 
  
   При переходе к средним нагрузкам, масло через  перепускной соленоид,расположенный так же,как и на Prius — в «теле» головки блока цилиндров, подается по одному каналу и работать начинают уже два клапана:
 
 
   Как только нагрузка увеличивается до максимальной (или близко к этому), то масло начинает идти по двум каналам и два впускных клапана поднимаются уже на бОльшую высоту,обеспечивая тем самым лУчшие характеристики двигателя:
 
  
   Особенности этой системы заключаются в использовании одного распределительного вала и четырех клапанов на цилиндр,в применении трех кулачков на два впускных клапана.
Кстати, приблизительно такая же система используется и на Nissan под названием NEO VVL :
                     
 
                                                                 
 
        
   Кстати,если в аббревиатуре встречается буква «L»,то это означает,что система изменения фаз газораспределения «одна из самых продвинутых»,потому что она не только изменяет время открытия впускных клапанов,но и регулирует высоту их подъема (как в системе 3-stage).
О новой системе под названием : » MV2T», в которой применяется шаговый электродвигатель для изменения фаз газораспределения, будет рассказано в новой статье.
 

Книги по ремонту автомобилей

На этой странице самая низкая цена на товар в интернет-магазине

(VVT) Регулируемая синхронизация фаз газораспределения — как это работает

(VVT) Регулируемое время клапана — Как это работает — Как оно может выйти из строя

(VVT) Регулируемое время клапана — это 2-ступенчатая система фазирования кулачка с гидравлическим управлением.

Так как двигатели совершенствуются и становятся дешевле; (VVT) система изменения фаз газораспределения, продолжает улучшать производительность и экономичность.
В настоящее время производители внедрили различные (VVT) системы регулирования фаз газораспределения, конструктивные подходы и технологии.Самое главное контролировать фазы газораспределения и как долго; впускной и выпускной клапаны остаются открытыми.

Система изменения фаз газораспределения (VVT) использует давление моторного масла для изменения положения впускного распредвала. Как следствие, оптимизация фаз впускных клапанов для условий эксплуатации. Примечание: учитывается только потребление.

Также, в зависимости от потребностей двигателя, система может вращать распределительный вал; в опережающем или запаздывающем направлении. Регулировка времени перекрытия между закрытием выпускного клапана и открытием впускного клапана; приводит к повышению эффективности двигателя.

(VVT) Технология изменения фаз газораспределения, контролирует три ключевые характеристики; впускных и выпускных клапанов:

  • Выбор фаз газораспределения — точки движения поршня, в которых клапаны открываются и закрываются.
  • Продолжительность — Как долго клапаны остаются открытыми.
  • Высота подъема клапана — насколько физически открываются клапаны (их отверстие для открытия).

Для этого используются различные датчики, например датчики расхода воздуха и положения распредвала; передать информацию в автомобиль (ECU).Наконец, с помощью различных механизмов для управления вышеупомянутыми характеристиками клапана.

Итак, как работает (VVT) регулируемый клапан синхронизации
(VVT) система изменения фаз газораспределения, изменяет время подъема клапана; для повышения производительности и экономичности в определенных дорожных ситуациях.
(VVT) Зубчатая передача с регулируемым клапаном

Визуализируйте это как полую закрытую шестерню внутри; где две звездообразные шестерни размещены одна внутри другой. Наружная шестерня — это соединение шестерни распределительного вала; к ремню или цепи, которая его приводит.Внутренняя шестерня соединяется с самим распредвалом. Обычно они сцеплены друг с другом, зубчатое колесо против зубчатого колеса и вращаются с одинаковой скоростью.

Итак, когда давление масла введено, шестерни можно разделить. Следовательно, меняют свои скорости относительно друг друга на мгновение. Наконец, это увеличивает или уменьшает частоту вращения распределительного вала; относительно времени привода двигателя. Кроме того, это, в свою очередь, изменяет продолжительность подъема клапана для управления впуском и выпуском.

(VVT) Регулируемая синхронизация клапана в основном бывает двух типов:
  • Одиночный — (VVT) — Постоянно меняет фазу газораспределения впускного распредвала.
  • Dual — (VVT) — Постоянное изменение фаз газораспределения впускного и выпускного распредвала.

Итак, двойная (VVT) система помогает двигателю более эффективно «вдыхать» и «выдыхать». Следовательно, путем непрерывной регулировки фаз впускных и выпускных клапанов; для повышения мощности, топливной экономичности и выбросов выхлопных газов.

(VVT-i) — Регулировка фаз газораспределения

Кроме того, двойной (VVT) помогает обеспечить:
  • Повышенная топливная эффективность на всех оборотах двигателя.
  • Более высокий крутящий момент на низких оборотах, с меньшей вероятностью «детонации» двигателя, снижающего мощность.
  • Превосходная мощность на высоких оборотах двигателя, без лишнего шума и вибрации.
  • Пониженные выбросы на всех оборотах двигателя.

Кроме того, двойной (VVT) помогает двигателю обеспечить необходимую мощность и топливную экономичность; при сохранении оптимального качества выбросов.

Итак, в чем разница между одиночным и дуэльным (VVT)
  • Одинарная (VVT) технология, регулирует синхронизацию только впускных клапанов.
  • Dual (VVT), регулирует как впускные, так и выпускные клапаны (двойного действия).

В обоих случаях распределительный вал имеет два профиля для впускных клапанов:

  • Экономичный профиль, (до 6000 об / мин).
  • Профиль производительности (выше 6000 об / мин).

Следовательно, когда (VVT) «срабатывает», давление масла оказывается на исполнительном механизме; который слегка сдвигает распределительный вал, включая настройку «производительность».

(VVT) Performance Setting

Итак, с двойным (VVT) — регулируемым распределением времени происходит то же самое; разница на этот раз в том, что выпускные клапаны активированы.Теперь распределительный вал имеет по два профиля для впуска и выпуска. Двойной (VVT) также минимизирует давление сжатия при запуске / остановке; регулируя последовательность перекрытия впускных и выпускных клапанов.

Возможность одновременного открытия как впускных, так и выпускных клапанов; также обеспечивает максимальную очистку от заряда внутри цилиндра. Обеспечение очень высокой (RPM) и огромной мощности; от того же двигателя, который может похвастаться впечатляющим крутящим моментом на низких оборотах.

Преимущества, которые имели (VVT) с регулируемой синхронизацией клапана, включают:
  • Повышенная производительность и одновременно экономичность.
  • Более быстрый нагрев каталитического нейтрализатора за счет улучшенного контроля выхлопных газов.
  • Повышенная эффективность в широком диапазоне рабочих скоростей двигателя.
  • Улучшенный, синхронизация двигателя.

Коды общих ошибок двигателя Чтение кодов неисправностей двигателя

Два общих кода двигателя: P0011 и P0021 (датчик положения распределительного вала «ряд 1» и датчик положения распределительного вала «ряд 2» соответственно).

Вот некоторые из общих областей, в которых можно искать проблемы:
  • ГРМ
  • Масляный регулирующий клапан
  • Сетка фильтра масляного клапана
  • Распредвал / шестерни
  • Разъемы электрические и провода
  • (PCM) или (ECM)

Следовательно, грязное масло может привести к накоплению осадка; которые могут засорить масляные каналы в кулачке, что приведет к выходу кулачка из строя.Таким образом, отсутствие регулярного обслуживания — большая проблема для систем (VVT).

Замена масла сейчас важнее, чем когда-либо прежде Отсутствие регулярной замены масла

Что наиболее важно, соленоиду (VVT) для правильной работы требуется чистое моторное масло. Итак, что происходит, когда моторное масло забивается мусором, грязью или другими инородными частицами? Он имеет тенденцию засорять проход от соленоида до цепи (VVT) и шестерни.

Следовательно, отсутствие регулярной замены масла может привести к повреждению соленоида (VVT), цепи (VVT) и зубчатой ​​передачи.Итак, чтобы избежать этой ситуации, не забудьте заменить моторное масло; в соответствии с рекомендациями производителя автомобиля. Низкий уровень масла также может вызвать проблемы с соленоидом (VVT) и другими компонентами системы газораспределения.

с (VVT) с регулируемой синхронизацией клапана (у вас больше нет клапана (EGR)) Клапан рециркуляции выхлопных газов (EGR)

Итак, системы (VVT) сделали клапаны рециркуляции выхлопных газов (EGR) устаревшими. Клапаны (рециркуляции отработавших газов) возвращают во впускной коллектор смог, вызывающий оксиды азота.Следовательно, система (VVT) контролирует синхронизацию, чтобы оставить инертный газ в камере для следующего цикла сгорания. Кроме того, контроль температуры горения и образования оксидов азота.

Заключение

Итак, большинство систем (VVT) и их компонентов зависят от постоянной циркуляции моторного масла. Наконец, если есть какие-либо проблемы с потоком масла, многие детали могут выйти из строя.

Спасибо!

VVT: Регулируемая синхронизация клапанов — знайте свои детали

К началу 1990-х годов почти все производители автомобилей имели в производстве успешную систему изменения фаз газораспределения (VVT).Системы VVT обеспечивают более высокую производительность при более высоких оборотах.

VVT Эксплуатация


Системы VVT просты в диагностике. Большинство деталей не обслуживаются и имеют встроенные датчики. В обычном двигателе выпускные и впускные клапаны открываются или закрываются в зависимости от коленчатого вала, и рисунок не может быть изменен. С помощью VVT можно изменить время в соответствии с частотой вращения двигателя, требованиями к крутящему моменту и перекрытием клапанов. Это увеличивает производительность и экономию топлива.Еще одним большим преимуществом VVT является его способность снимать часть нагрузки с коленчатого вала, открывая клапан до конца такта сгорания. Системы VVT сделали клапаны рециркуляции выхлопных газов (EGR) устаревшими. Клапаны системы рециркуляции ОГ создают дым, вызывающий возврат оксидов азота во впускной коллектор. Система VVT регулирует время, по истечении которого инертный газ остается в камере для следующего цикла сгорания, тем самым регулируя температуру сгорания и образование оксидов азота.

VVT — через диагностический разъем

.


Два общих кода ошибок, с которыми сталкиваются технические специалисты при работе с системами VVT, — это P0011 и P0021 (датчик положения распределительного вала «ряд 1» и датчик положения распределительного вала «ряд 2» соответственно).Эти коды (как и любой другой) не совсем означают, что датчик неисправен, поэтому проверьте систему VVT на наличие неисправности и проверьте датчик. Некоторые из общих областей, на которые следует обратить внимание: фаза газораспределения, масляный регулирующий клапан, сетка фильтра масляного регулирующего клапана, фазы газораспределения / шестерни, а также электрическая сторона работы, а также PCM. Первое, что нужно сделать, это проверить масло, потому что грязное масло может привести к накоплению шлама, который может повредить масляные каналы в кулачке, что приведет к выходу кулачка из строя. Отсутствие регулярного обслуживания — большая проблема для систем VVT.

В будущем системы VVT будут довольно обычным явлением из-за преимуществ, связанных с производительностью и выбросами.

Что такое система изменения фаз газораспределения и как она на самом деле работает?

VVT — это аббревиатура от Variable Valve Timing:

.

Попробуем разобраться вначале, зачем менять синхронизацию клапанов / VVT?

Во-первых, сначала прочтите здесь, что такое «Регулировка фаз газораспределения»? Автомобильный двигатель фактически «дышит» (вдыхает / выдыхает) через свои клапаны, как это делают люди.Скорость, с которой люди дышат, в основном зависит от работы, выполняемой людьми. Например, если человек сидит или спит, он будет дышать медленнее, чем при ходьбе или беге. Кроме того, при занятиях плаванием или поднятием тяжестей людям также необходимо открывать рот, чтобы получить больше воздуха.

Это связано с тем, что когда человеческое тело подвергается тяжелой работе, увеличивается потребность во всасывании воздуха. Таким образом, это вызывает более быстрое дыхание и / или более широкое открытие рта для получения большего количества воздуха.Аналогично, когда двигатель работает на высоких оборотах; ему необходимо открывать впускные клапаны раньше, быстрее и на более длительный период. Это связано с тем, что для выработки большей мощности он должен всасывать больше топливовоздушной смеси (заряда) для горения.

В более старых традиционных двигателях время, в течение которого клапаны оставались открытыми, было оптимизировано только для одной скорости двигателя. Однако по мере увеличения оборотов двигателя это значительно сокращает время, необходимое для полного заполнения цилиндров. В результате двигатель будет получать меньшее количество заряда (воздушно-топливной смеси), что приводит к потере мощности, особенно когда двигатель работает на высоких оборотах. скорость.

Чтобы преодолеть этот недостаток, инженеры разработали VVT или механизм «регулируемого газораспределения». VVT изменяет время открытия и закрытия клапанов для нескольких оборотов двигателя. На высокой скорости впускные клапаны открываются гораздо раньше, так что в цилиндры поступает больше топливовоздушной смеси или «заряда». Это помогает улучшить «дыхание» двигателя, что также в значительной степени улучшает его «объемный КПД».

Как работает VVT?

Система изменения фаз газораспределения дополнительно оптимизирует время открытия и закрытия клапанов для нескольких оборотов двигателя.В конструкции VVT первого поколения используется двухступенчатая вариация, которая оптимизирует двигатель для двух различных скоростей вращения. Эта конструкция позволяет использовать два разных набора таймингов, включая один для состояния «частичной нагрузки», то есть до 3500 об / мин, и другой для состояния «полной нагрузки», то есть выше 3500 об / мин. Кроме того, VVT чаще повышает производительность и снижает выбросы. Кроме того, VVT предлагает лучшее из обоих миров. Таким образом, он обеспечивает плавный холостой ход на низких оборотах и ​​максимальную мощность на высоких оборотах.

Диаграмма изменения фаз газораспределения

Кроме того, в конструкции VVT нового поколения реализована система непрерывной регулировки фаз газораспределения или CVVT.Кроме того, CVVT непрерывно (или бесконечно) изменяет фазу газораспределения, что в цифровом виде управляется ЭБУ двигателя. Кроме того, он оптимизирует фазы газораспределения для всех оборотов двигателя и условий. Хотя существуют разные механизмы для достижения изменения, это в основном достигается за счет использования «распределительного вала с изменяемой синхронизацией» и соленоидных клапанов.

Кроме того, в CVVT используется гибкое гидравлическое соединение между распределительным валом и его звездочкой. Он приводится в действие давлением моторного масла и электромагнитным клапаном управления маслом, которым управляет ЭБУ двигателя.Кроме того, он перемещает распределительный вал вперед и опережает время открытия впускных клапанов. Некоторые более продвинутые конструкции используют «Dual» системы, то есть «Dual VVTi» — по одной для независимого изменения времени впускного и выпускного клапана.

Двойной двигатель VVTi (изображение любезно предоставлено Toyota)

Что такое VVL / VVEL / VVTL?

Термин VVL означает « Variable Valve Lift », а VVEL означает « Variable Valve Event and Lift ». Термин VVTL означает « Variable Valve Timing and Lift », который представляет собой усовершенствованную систему поддержки для изменения «подъема» клапанов.В настоящее время система «VVL» все чаще используется в сочетании с системами «Variable Valve Timing» (VVT) для повышения производительности.

Кроме того, эта конструкция также изменяет подъем (или ход) впускных клапанов вместе с фазами газораспределения в зависимости от скорости двигателя. Таким образом, это облегчает работу впускных клапанов « с малым подъемом » на холостом ходу или малых скоростях и « с высоким подъемом » на высоких скоростях. Также он обеспечивает точное управление клапанами при открытии / закрытии. Кроме того, чтобы соответствовать более строгим нормам выбросов, производители разработали множество других вспомогательных систем.Это электромеханические или электрогидравлические подъемники клапанов, системы без кулачковых клапанов и т. Д.

VVL: Схема регулируемого подъема клапана

Кроме того, разные производители используют специальные сокращения для своих систем VVT, а именно:

Сокращения

SL. Сокращение

Полная форма

Компания

1 CVVT

Бесступенчатая регулировка фаз газораспределения

Рено

2 CVVT

Бесступенчатая регулировка фаз газораспределения

Volvo

3 ДКТ

Регулируемая синхронизация кулачка

Форд

4 VVT

Регулируемая синхронизация клапана

Сузуки

5 VVT

Регулируемая синхронизация клапана

Фольксваген

6 DCVCP

Двойное непрерывное регулирование фаз газораспределения

GM

7 VVTi

Регулировка фаз газораспределения (интеллектуальная)

Тойота

8 ВТВТ

Система регулирования фаз газораспределения и клапанный механизм

Hyundai

9 Н-ДКТ

Nissan-Регулируемый кулачок привода ГРМ

Nissan

10 S-VT

Последовательная синхронизация клапана

Мазда

11 MIVEC

Mitsubishi Innovative Valve Timing Electronic Control

Электронное управление фазами газораспределения.

Мицубиси

12 i-VTEC

Интеллектуальная система регулирования фаз газораспределения и электронного управления подъемом

Хонда, Акура

13 Камтроник

Мерседес Бенц

14 VANOS

Изменяемый Nockenwellensteuerung

BMW

15 Клапанный подъемник

Audi

16 VarioCam

Порше

Кроме того, посмотрите анимацию Honda i-vtec здесь:

Подробнее: Что такое синхронизация клапанов двигателя? >>

О компании CarBikeTech

CarBikeTech — технический блог.Его члены имеют опыт работы в автомобильной сфере более 20 лет. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.

Посмотреть все сообщения CarBikeTech

Chrysler Engine VVT ​​Система изменения фаз газораспределения

В следующих разделах мы описываем основные характеристики нескольких версий VVT, используемых в различных двигателях Chrysler. Имейте в виду, что, как и многие компоненты, системы и функции трансмиссии, VVT все больше интегрируется в системы управления двигателем.При поиске неисправностей и устранении неисправностей двигателя начните с использования заводской диагностической системы или аналогичного диагностического прибора. Кроме того, как и во всех диагностических ситуациях, прежде чем пытаться диагностировать сложные электронные или механические системы, убедитесь, что основные параметры — механическое состояние двигателя, подача топлива и электропитание — находятся в правильном диапазоне.

Система изменения фаз газораспределения (также часто называемая изменяемой фазой фаз газораспределения) повышает гибкость и эффективность двигателя, позволяя производителю соответствовать экологическим целям и стандартам топливной эффективности, обеспечивая при этом высокую производительность.За счет опережения фаз газораспределения впускных клапанов на средних оборотах двигателя насосные потери снижаются, а КПД двигателя повышается. Эта функция также действует как внутренняя система рециркуляции ОГ и снижает выбросы NOx, устраняя необходимость в дополнительном внешнем канале рециркуляции ОГ. Точно так же опережение фаз газораспределения выпускных клапанов при определенных условиях позволяет лучше заполнить цилиндр и повысить эффективность двигателя.

Технический термин для системы, используемой в системе регулирования фаз газораспределения Chrysler, — «фазировка гидравлического распредвала».Система постоянно меняет целевое положение распределительного вала в зависимости от рабочих параметров двигателя. На основе этих параметров модуль управления трансмиссией (PCM) рассчитывает или моделирует оптимальное положение распределительного вала. Угловое положение распределительного вала регулируется масляным регулирующим клапаном. Соленоид (VVT) нажимает на плунжер (подпружиненный золотниковый клапан) в центре масляного регулирующего клапана (OCV), который направляет давление масла на гидравлический привод (фазер) на звездочке распределительного вала для изменения положения распределительного вала относительно коленчатого вала. должность.Соленоид (VVT), действующий на масляный регулирующий клапан (OCV) и (фазер), управляется (PCM), а датчик распределительного вала (CMP) используется для контроля положения распределительных валов.

На 2016 год двигатели Pentastar V-6 были дополнительно оснащены двухступенчатым подъемником клапана. На умеренных скоростях клапаны работают с малым подъемом, но когда водитель требует большей мощности, активируется фаза высокого подъема клапана. Система, управляемая PCM, использует электромагнитные клапаны, приводимые в действие моторным маслом, для блокировки или разблокировки кулачкового толкателя в двух разных положениях.

РЕГУЛИРУЕМЫЙ КЛАПАН ВРЕМЕНИ


Home, Библиотека по ремонту автомобилей, Автозапчасти, Аксессуары, Инструменты, Руководства и книги, Автомобильный БЛОГ, Ссылки, Указатель


Ларри Карли, авторское право 2019 AA1Car.com

Регулируемый клапан синхронизации (VVT) — это технология, которая используется во многих в последнее время модельные двигатели для улучшения топливной экономичности, плавности холостого хода, выбросов и производительности. Регулируемые фазы газораспределения позволяют изменять фазы газораспределения в зависимости от частоты вращения двигателя, в отличие от стандартных фиксированных кулачковых приводов, которые никогда не меняются.Время клапана определяет, когда впускной и выпускной клапаны открываются, как долго они остаются открытыми и когда закрываются. В свою очередь, это влияет на впускной и выпускной поток, вакуум во впускном коллекторе, рабочую компрессию, объемный КПД, реакцию дроссельной заслонки, а также на то, сколько лошадиных сил и крутящего момента развивает двигатель при любом заданном числе оборотов.

Традиционно всегда фиксировались фазы газораспределения. Установленные путем совмещения меток ГРМ на звездочках или шестернях привода распределительного вала и коленчатого вала, фаза газораспределения не изменяется — если только цепь ГРМ не растягивается, или ремень не прыгает в паз или не порвется.Проблема с фиксированным временем в том, что это всегда приводит к компромиссу.

Настройки фаз газораспределения, которые обеспечивают лучший холостой ход, вакуум на впуске и крутящий момент на низких оборотах, — это не те настройки, которые обеспечивают лучшую мощность в среднем диапазоне или на высокой скорости. Опережение фаз газораспределения улучшает качество холостого хода и крутящий момент на низких оборотах, в то время как замедление фаз газораспределения улучшает конечную мощность. В идеале, фазы газораспределения должны изменяться в зависимости от частоты вращения двигателя и нагрузки, как это происходит с моментом зажигания. Но со стандартным кулачковым приводом (ременным, цепным или шестеренчатым) это невозможно.Следовательно, фазы газораспределения обычно устанавливаются так, чтобы способствовать повседневной маневренности (крутящий момент от низкого до среднего).

Выбор фаз газораспределения может быть увеличен или замедлен на несколько градусов в любом направлении за счет смещения ведущей шестерни на распределительном валу с помощью смещенного штифта, смещенной шпоночной канавки или распределительного механизма со смещенными монтажными отверстиями. Производители двигателей с высокими характеристиками часто «настраивают» фазы газораспределения таким образом, чтобы сдвинуть диапазон мощности двигателя вверх или вниз по шкале оборотов.

Многие распределительные валы вторичного рынка шлифуются с 4-градусным опережением фаз газораспределения для улучшения крутящего момента от низкого до среднего.Если такой кулачок используется в двигателе с высокими оборотами, задержка кулачка от 4 до 8 градусов может улучшить максимальные характеристики, но за счет меньшего крутящего момента на низких оборотах.

Регулируемые фазы газораспределения позволяют обойти ограничения фиксированных фаз газораспределения. VVT позволяет изменять фазы газораспределения в зависимости от частоты вращения двигателя и нагрузки. Это обеспечивает гораздо более широкий диапазон мощности и лучшие всесторонние характеристики. Регулировка фаз газораспределения может увеличиваться на низких оборотах для улучшения качества холостого хода, реакции дроссельной заслонки и крутящего момента на низких оборотах, а также замедляться на более высоких оборотах двигателя для увеличения пиковой мощности.

КАК работает система изменения фаз газораспределения

Сегодня используется множество различных систем VVT. В наиболее распространенном типе используется привод распределительного вала или «фазер», установленный на шестерне привода кулачка, и соленоид клапана управления потоком масла, который направляет давление масла на фазозаборник кулачка.

Большинство систем VVT не работают на холостом ходу и вступают в действие только при более высоких оборотах двигателя или когда двигатель находится под нагрузкой. В остальное время VVT просто едет.


Фазеры с косозубой зубчатой ​​передачей изменяют положение распределительного вала, когда давление масла
применяется к поршню в зубчатом механизме.

Первые серийные системы VVT появились еще в 1990 году на нескольких импортных автомобилях (Nissan 300ZX V6 и Mercedes SL 3.0L six & 5.0L V8). Эти ранние применения VVT были на двигателях с двойным верхним кулачком (DOHC) и только улучшили синхронизацию впускных распредвалов. Фазеры кулачка имели только два рабочих положения («включено» или «выключено») и опережали время впускных клапанов примерно на 20 градусов выше определенного числа оборотов в минуту. Увеличение времени впускного распредвала относительно выпускного кулачка позволило двигателям развивать более высокие обороты.

Большинство простых фазовращателей VVT первого поколения используют подпружиненный винтовой зубчатый механизм для изменения относительного положения кулачка. Когда PCM подает питание на клапан управления потоком масла, давление масла направляется на поршень внутри фазера. Поршень перемещает косозубую шестерню, которая немного поворачивает кулачок для изменения фаз газораспределения. Когда клапан управления потоком масла закрывается, давление масла внутри фазера сбрасывается, и натяжение пружины возвращает кулачок в исходное базовое положение синхронизации.


Круглая пружина в фазорезке с косозубой шестерней возвращает кулачок
обратно в исходное базовое положение синхронизации, когда давление масла сбрасывается.

Для сравнения, большинство фазовращателей VVT на новых двигателях работают немного иначе. Вместо косозубой шестерни и поршня для изменения положения кулачка многие используют фазер кулачка роторного типа с лопатками или лопастной ротор внутри корпуса фазера.

Давление масла направляется в полости на одной или обеих сторонах лопаток или выступов ротора, чтобы толкать ротор в одну или другую сторону.Вращение ротора внутри фазовращателя приводит к сдвигу или замедлению фаз газораспределения и фаз газораспределения.


Ротор внутри этого фазовращателя кулачкового типа с лопастями перемещается, когда давление масла прикладывается к любой стороне лопаток ротора.

В приложениях, где фазер только увеличивает или замедляет фазу газораспределения, имеется внутренний фиксирующий штифт, который скользит в отверстие, чтобы зафиксировать фазер в нужном положении, когда давление масла не подается. При приложении давления масла он выталкивает установочный штифт из его заблокированного положения, позволяя фазеру вращаться.

Лопастные фазовращатели реагируют быстрее, чем фазовращатели с косозубой шестерней, и обычно изменяют фазу газораспределения / клапана на 20–30 градусов в любом направлении. Клапан регулировки потока масла также регулируется рабочим циклом (широтно-импульсная модуляция). Это позволяет PCM производить бесступенчатую или непрерывную инкрементную регулировку фаз газораспределения вместо только полного опережения или полного замедления. Это означает, что фазы газораспределения больше не являются компромиссом, а могут быть изменены в соответствии с частотой вращения двигателя и нагрузкой.

Некоторые из последних систем VVT полностью избавляются от гидравлики.Они используют электродвигатель внутри фазера для опережения или задержки фаз газораспределения. Электронные фазовращатели могут очень быстро реагировать на изменение условий эксплуатации и не зависят от давления масла. Так что со временем мы, вероятно, увидим более широкое использование систем электронного фазирования VVT.

Различные типы регулируемых фаз газораспределения

Разные производители автомобилей используют разные стратегии изменения фаз газораспределения для разных целей. Например, на некоторых старых двигателях Ford и General Motors VVT используется только на выпускном кулачке двигателей DOHC для замедления времени выпуска.Это создает эффект рециркуляции выхлопных газов для снижения выбросов оксидов азота (NOx), когда двигатель находится под большой нагрузкой. Это также позволяет отказаться от клапана рециркуляции ОГ на многих двигателях.

На многих новых двигателях DOHC VVT используется как на впускных, так и на выпускных кулачках. Это позволяет компьютеру независимо изменять фазы впускных и выпускных клапанов для еще большей производительности, экономии топлива и выбросов.



Многие двигатели имеют фазовращатели VVT на впускных и выпускных кулачках для управления каждым кулачком по отдельности.

Некоторые автопроизводители также комбинируют изменение фаз газораспределения с регулируемым подъемом клапана. Это изменяет не только фазы газораспределения, но и то, как далеко (и как долго) клапаны открываются. Одной из первых таких систем, сделавших это, была электронная система регулирования фаз газораспределения и подъема (VTEC) Honda, представленная в 1991 году на Acura NSX. Эта же система позже была добавлена ​​в широкий спектр моделей Honda и Acura. Вместо использования гидравлического фазера кулачка для изменения положения впускного кулачка, система Honda VTEC добавила дополнительный выступ кулачка и коромысло для каждой пары клапанов.Выше определенного числа оборотов давление масла передавалось на дополнительные коромысла. Это подняло рычаги так, чтобы они зафиксировались против других коромысел и задействовали 3 выступа rd «рабочих характеристик» на распределительном валу, чтобы увеличить подъем клапана и продолжительность работы.

На последних моделях двигателей BMW с прямым впрыском бензина система BMW Valvetronic использует электронный фазовращатель для приведения в действие ряда промежуточных коромысел, когда требуются изменения фаз газораспределения и подъема. Это позволяет PCM управлять частотой вращения двигателя и холостым ходом, используя только фазы газораспределения и впрыск топлива, устраняя необходимость в дроссельной заслонке.Избавление от дроссельной заслонки позволяет двигателю свободно дышать на холостом ходу, как дизель, с минимальными насосными потерями. В результате достигается 10-процентная экономия топлива и снижение выбросов.

В двигателях с толкателем Corvette LT1 последней модели стандартная шестерня кулачкового привода была заменена гидравлическим фазером лопаточного типа для обеспечения VVT. Это позволяет PCM опережать или замедлять фазы газораспределения по мере необходимости для повышения производительности.

На новых моделях Dodge Vipers используется специальный «концентрический» распределительный вал внутри распределительного вала, позволяющий изменять фазы газораспределения, подъем и продолжительность.Концентрический кулачок имеет твердый внутренний сердечник и узел внешней трубки. Есть два набора лепестков, один набор прикреплен к внешней трубке, а второй набор прикреплен к внутреннему валу через прорези во внешней трубке. Фазер на конце кулачка поворачивает положение внутреннего вала по отношению к внешней трубке для изменения фаз газораспределения, подъема и перекрытия.

Проблемы с синхронизацией клапана

Каким бы ни был VVT, он также уязвим для некоторых проблем. В системах VVT, которые используют давление масла для приведения в действие фазовращателя, качество, вязкость и загрязнение масла могут повлиять на работу фазовращателя.Если фазер не получает достаточного давления масла, или масло неправильной вязкости (слишком густое или слишком жидкое), или масло грязное, это может помешать правильной работе фазера. Это, в свою очередь, может отрицательно сказаться на характеристиках двигателя, экономии топлива и вредных выбросах. Такие неисправности часто включают световой индикатор Check Engine и устанавливают код неисправности, связанный с VVT.

Общие коды ошибок OBD II включают в себя:

P0010 …. Блок 1 цепи привода положения распределительного вала

P0011 …. Превышено опережение синхронизации положения распределительного вала или Банк сбоев системы 1

P0012…. A Синхронизация положения распределительного вала превышена, ряд 1

P0013 …. B Цепь привода положения распределительного вала, ряд 1

P0014 …. B Превышение синхронизации положения распределительного вала или сбой системы Банк 1

P0015 …. B Слишком высокая задержка синхронизации положения распределительного вала, ряд 1

P0020 …. A Цепь привода положения распределительного вала, ряд 2

P0021 …. A Превышение синхронизации положения распределительного вала или сбой системы Банк 2

P0022 …. A Положение распределительного вала Банк 2

P0023…. B Цепь привода регулирования положения распределительного вала, ряд 2

P0024 …. B Превышение синхронизации положения распределительного вала или сбой системы, банк 2

P0025 …. B Превышение задержки синхронизации положения распределительного вала, ряд 2

Любой из этих кодов может быть результатом неисправного фазовращателя, клапана управления потоком масла или неисправности проводки.

Кулачковые фазовращатели могут выйти из строя по-разному. Грязь или мусор могут забить масляные отверстия или входной фильтр, питающий фазер, не давая масла достичь агрегата.При использовании фазовращателей с косозубой шестерней грязь или мусор могут заблокировать шестерни или вызвать их заедание. Физическое повреждение шестерен или чрезмерный износ также могут помешать нормальной работе фазера.

В фазовращателях с косозубыми шестернями и возвратными пружинами сломанная пружина не позволяет кулачку вернуться в его нейтральное или базовое положение синхронизации после того, как он был продвинут или замедлен.

Негерметичный гидравлический поршень или утечка в корпусе фазера могут также препятствовать изменению положения кулачка при приложении давления масла.

На фазовращателях с лопастями, которые имеют внутренний стопорный штифт, износ штифта или его установочного отверстия может вызвать шум. Штифт также может срезаться, не давая фазеру зафиксироваться в нейтральном положении. Стук или стук, который слышен только на холостом ходу и в первую очередь при горячем двигателе, но уходит на более высоких оборотах, обычно указывает на изношенный фазер, который необходимо заменить.

Фазер VVT также может не изменить фазы газораспределения, если клапан управления потоком масла, который питает его, заклинивает, загрязнен грязью или шламом или не работает.

Диагностика изменения фаз газораспределения

Прежде чем делать какие-либо выводы относительно системы изменения фаз газораспределения, если двигатель работает на холостом ходу или не развивает нормальную мощность на высоких оборотах, вам следует также рассмотреть другие возможные причины, такие как большая утечка вакуума (впускной коллектор). , вакуумные шланги или клапан рециркуляции ОГ), сильное накопление углерода на впускных клапанах (обычная проблема с прямым впрыском бензина), грязные топливные форсунки, низкое давление топлива, пропуски зажигания, ограничения выхлопа, потеря компрессии (сгоревшие / погнутые клапаны или утечка прокладка головки) или проблема с турбонаддувом.

Одна из первых вещей, которую вам следует проверить, если вы подозреваете проблему с VVT, — это масло. Уровень масла низкий? Это может вызвать падение давления масла, что может повлиять на работу системы VVT. Правильно ли обслуживали масло? Грязное масло, заполненное осадком, не подходит для фазовращателей VVT или регулирующих клапанов.

При замене масла в двигателе VVT используйте масло высокого качества и вязкости, рекомендованной производителем транспортного средства. Для большинства поздних моделей автомобилей это будет 5W-30 или 5W-20.Многие европейские автомобили используют даже более жидкие масла, такие как 0W-20 или 0W-40.

Проблемы с давлением масла, очевидно, повлияют на работу системы VVT. Основные причины могут включать изношенный масляный насос в двигателе с большим пробегом или изношенные основные подшипники или подшипники кулачка. При подозрении на низкое давление масла используйте манометр.

Проблемы с потоком масла и регулированием в кулачке Phaser

Забитый, заклинивший или неработающий клапан управления потоком масла также может препятствовать нормальному функционированию системы VVT.С двухпозиционными соленоидами вы можете проверить целостность и / или сопротивление соленоида с помощью DVOM на короткое замыкание или обрыв. Вы также должны проверить напряжение питания и заземление в жгуте проводов, чтобы определить, проходит ли командный сигнал PCM.

Другой альтернативой является подача питания на соленоид на холостом ходу, чтобы проверить, изменяются ли качество холостого хода двигателя, частота вращения и разрежение на впуске (должны). Отсутствие изменений будет указывать на неисправный соленоид или отсутствие потока масла через регулирующий клапан к фазеру.

Или вы можете снять соленоид управления потоком масла (двигатель выключен) и подать напряжение.Если соленоид не движется, блок неисправен и его необходимо заменить.


Если клапан управления потоком масла VVT неисправен, заедает или забит мусором, это может помешать давлению масла достичь фазовращателя распредвала.

Для соленоидов с широтно-импульсной модуляцией (и двухпозиционных соленоидов) наблюдайте за состоянием соленоида VVT с помощью диагностического прибора. Он должен быть выключен на холостом ходу и включаться при более высоких оборотах. Если клапан имеет широтно-импульсную модуляцию, изменяются ли показания с частотой вращения двигателя?

Если ваш Scantool двунаправлен и программное обеспечение позволяет вам активировать соленоид управления потоком масла или изменять его рабочий цикл во время работы двигателя, это еще одна проверка, которую вы можете сделать, чтобы увидеть, реагируют ли фазовращатели кулачка.

Другие неисправности, которые могут повлиять на работу системы VVT, включают проблемы с сигналами датчиков положения распределительного или коленчатого вала, неисправный датчик MAP (который определяет нагрузку на двигатель) или даже проблему в самом PCM.

Следуйте рекомендациям производителя по диагностическим процедурам, если вы подозреваете неисправность датчика.


Замена фазовращателя кулачка

Если фазовращатель кулачка забит шламом или отложениями лака, его можно разобрать и очистить. Однако, если какая-либо из внутренних деталей изношена или сломана, вам необходимо заменить фазер как единое целое, потому что запасные части для восстановления фазовращателя еще не доступны у поставщиков послепродажного обслуживания или у производителей автомобилей.Новые фазовращатели доступны в большинстве магазинов автозапчастей. Цены варьируются от 100 до почти 300 долларов и не включают цепь или ремень привода ГРМ, а также комплект натяжителя цепи (их необходимо приобретать отдельно).

Процедуры замены могут варьироваться от относительно простых до крупных. Доступ к фазовращателям кулачка может быть проблемой на двигателях, где необходимо снять впускные коллекторы, генераторы или другие компоненты, прежде чем вы сможете потянуть крышку кулачка или клапанную крышку, чтобы добраться до фазера (ов).

На многих двигателях DOHC и SOHC цепь привода ГРМ должна удерживаться или фиксироваться в нужном положении при снятии фазовращателя, чтобы цепь не проскальзывала и не соскакивала со звездочки коленчатого вала.Для удержания цепи на месте могут потребоваться специальные инструменты.

Другая проблема заключается в правильной установке нового фазовращателя. Коленчатый вал, возможно, придется повернуть в определенное положение ПЕРЕД заменой фазера. Также неплохо отметить цепь привода ГРМ, чтобы новый фазер можно было установить в том же положении. Вы должны убедиться, что сам фазер находится в правильном базовом положении синхронизации, прежде чем он будет прикручен к кулачку.

Во избежание неожиданностей и ошибок всегда соблюдайте инструкции производителя транспортного средства по разборке и установке.

Советы по обслуживанию системы регулирования фаз газораспределения

На 3-клапанных двигателях V8 Ford 4.6 л и 5.4 л с большим пробегом часто возникает «стук» фазера кулачка. Ford TSB 06-19-8 подробно рассматривает этот вопрос. В некоторых случаях проблема возникает не из-за износа фазовращателей, а из-за низкого давления масла из-за износа кулачковых подшипников в головках цилиндров. Для устранения проблемы может потребоваться замена или повторная обработка головок. Альтернативным решением является установка масляного насоса большого объема для увеличения потока масла к фазовращателям кулачка.Другой вариант — «заблокировать» фазеры на их базовых настройках синхронизации, установив специальные заглушки, предотвращающие перемещение лопаток. Однако это лишает преимуществ VVT и требует перепрограммирования PCM.


Синий штекер на этой фотографии был установлен внутри фазовращателя, чтобы зафиксировать его в статическом положении.

Всегда проверяйте наличие новых или обновленных бюллетеней технического обслуживания (TSB) производителя при устранении проблем с VVT. Для решения проблемы может быть обновленная часть или перепрошивка PCM.

Если у двигателя VVT есть проблема с фазером из-за масляных отложений и плохого обслуживания, промойте картер для удаления загрязнений, затем замените масло и фильтр. Это может избавить от необходимости заменять фазер.

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы просмотреть или загрузить эту статью в формате PDF.




Статьи по теме

Коды фаз газораспределения Ford с регулируемым распределительным валом

Статья Ларри Карли с регулируемым клапаном синхронизации в журнале Engine Builder 2015 года

Компоненты головки блока цилиндров

Диагностика Двигатель, который не проворачивается и не запускается

Диагностика шума двигателя

Поиск и устранение неисправностей Низкое давление масла

Диагностика масляного насоса

Масляные насосы: сердце двигателя

Распределительные валы

Ремни ГРМ: ваш двигатель и двигатель помех?

Обновление цепей и ремней привода ГРМ

Замена цепи привода ГРМ (Mazda и Ford 3.0L DOHC V6)

Предупреждение о гарантии на ремень ГРМ послепродажного обслуживания

Обслуживание ремня ГРМ GM

Ремни и цепи ГРМ Ford

Ремни ГРМ Toyota и Honda

Щелкните здесь, чтобы увидеть больше технических статей по автомобилестроению


Важны изменения для ваших транспортных средств White Bear Lake

Моторное масло смазывает движущиеся части двигателя вашего транспортного средства, обеспечивая плавное движение всего. Планирование регулярной замены масла в вашем автомобиле White Bear Lake важно по многим причинам.

Моторное масло выполняет еще одну функцию. В более новых автомобилях, особенно с двигателями с регулируемой фазой газораспределения (VVT), давление масла буквально регулирует то, как клапаны открываются и закрываются в головках, которые являются частью двигателя, которая контролирует подачу воздуха в двигатель и выхлоп из него. двигатель.

Это очень важная функция с учетом жестких допусков современных двигателей.

В этом примере у нас есть автомобиль, который подвергался длительным интервалам замены масла после того, как магазин быстрой смазки сообщил покупателю, что интервалы в 10 000 миль допустимы при использовании синтетического масла.

Мы не рекомендуем этот тип увеличенного интервала для большинства, если не для всех, бензиновых двигателей. (Некоторые замены дизельного масла могут безопасно проходить через 10 000 замен масла между заменами масла, но в этой статье это не рассматривается.)

Даже при использовании синтетического масла и масляного фильтра премиум-класса мы не рекомендуем проезжать более 6000 миль для большинства автомобилей, даже при использовании полностью синтетического масла и масляного фильтра премиум-класса. Этому есть несколько причин, о которых вы можете прочитать в этом сообщении в блоге.

Вот некоторые из «быстрых точек»:
-Вязкость используемого масла, более новые масла (т.е.е. 0w20 и 5w20 намного тоньше, чем более старые стандартные стандарты 10w40)
-Емкость масляной системы, чем меньше объем масла, тем меньше масла циркулирует по двигателю и смазывает движущиеся компоненты
-Качество масляного фильтра , стандартный бумажный фильтр имеет только определенное количество нити накала (который похож на картон) и может удерживать только такое количество грязи от двигателя.
— Условия вождения в Миннесоте, это часто упускаемая из виду переменная. Сильный холод и жара, которые тяжело воздействуют на двигатели и их жидкости, вызывая ухудшение целостности жидкости быстрее, чем в других, более мягких климатических условиях

В этом примере соленоиды регулируемого газораспределения были выпущены на Chevy Malibu 2011 года выпуска с коэффициентом 2.Движок 4L, который неоднократно перебирал на замену масла. Несмотря на то, что этот клиент использовал полностью синтетическое масло при каждой замене масла, каждый раз он проезжал около 10 000 миль. Черные кусочки — это куски грязи и шлама, образовавшиеся в результате разрушения масла, а серебряные металлические части — это металлическая стружка изнутри двигателя.

Если с момента последней замены масла прошло много времени, возможно, пора назначить встречу с Trinity Automotive.

Регулируемое срабатывание клапана (VVA)

Регулируемое срабатывание клапана (VVA)

Hannu Jääskeläinen

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

Реферат : Технологии регулируемого срабатывания клапана (VVA) используются для увеличения гибкости клапанного механизма двигателя, позволяя изменять синхронизацию, продолжительность и / или подъем клапана. Основные типы технологий VVA включают в себя управление фазами газораспределения (VTC), регулируемый подъем клапана (VVL) и клапанные механизмы без кулачка.

Классификация техники VVA

Переменное срабатывание клапана (VVA) или модуляция события клапана (VEM) — это общие термины, которые можно использовать для описания ряда технологий, используемых для повышения гибкости клапанного механизма двигателя, позволяя изменять синхронизацию, продолжительность и / или подъем клапана срабатывания клапана.В таблице 1 приведена классификация распространенных технологий VVA для легких условий эксплуатации, а также их возможности. [2274] [4568] .

Системы VVA можно разделить на системы с распределительным валом или системы без кулачка. Безрукавные системы обеспечивают максимальную гибкость в подъеме клапана и синхронизации, но они подвержены повышенному риску катастрофического отказа, если клапан в поднятом положении может столкнуться с поршнем. Системы на основе распределительного вала менее гибки в том смысле, что событие клапана должно происходить в пределах профиля кулачка.Однако они довольно прочные, и столкновения между поршнем и клапаном можно избежать даже во время сбоев в работе системы. За исключением некоторых крупных низкооборотных двухтактных двигателей, все производимые в настоящее время системы VVA основаны на распределительных валах.

Системы с распределительным валом можно дополнительно классифицировать в зависимости от их функции. Системы, которые обеспечивают управление синхронизацией клапанов (VTC) — также называемые системами с регулируемой синхронизацией клапанов (VVT) — являются самой базовой технологией VVA на основе распределительного вала и просто изменяют синхронизацию событий клапана без значительного изменения подъемной силы.

Переменное событие клапана и управление подъемом, часто называемое регулируемым подъемом клапана (VVL), может обеспечивать дискретный или непрерывный диапазон подъема и / или управления продолжительностью между двумя пределами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *