При роботі будь-якого двигуна внутрішнього згоряння відбуваються в ньому процеси, (впуск, згоряння, випуск) мають певну інерційність. Тому клапани відкриваються не точно у верхній або нижній мертвих точках, а завчасно. Але так як обороти двигуна змінюються в дуже широких межах, швидкість всмоктуваного повітряного потоку і потоку відпрацьованих газів теж змінюються, відповідно для поліпшення наповнення циліндрів свіжою порцією паливо-повітряної суміші і очищення від продуктів згоряння потрібно постійно змінювати момент і час відкриття / закриття клапанів. Це безпосередньо впливає на характеристики двигуна - крутний момент на різних оборотах. Саме тому і були створені системи зміни фаз газорозподілу.
Існуючі системи застосовуються для управління або впускними клапанами, або впускними і випускними. Деякі автовиробники використовують пристрої, які забезпечують не тільки трансформацію власне моментів відкриття / закриття клапанів, а й регулювання ступеня їх відкриття. Для управління фазами газорозподілу застосовують або гідравлічний привід, який використовує тиск масла в системі змащення, або електропривод (управління за допомогою спеціального електродвигуна). Різні компанії використовують різні терміни для позначення систем регулювання фаз газорозподілу. Наприклад, у BMW - Vanos (регулювання впускних клапанів), Bi-Vanos (Double-Vanos) (регулювання впускних і випускних клапанів). У Honda ця система позначається абревіатурою VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System) з різними індексами, у Cadillac, Suzuki, Toyota, Peugeot - VVT (valve variable timing), у Subaru - Active Valve Control System, у Opel - Cam- Phase.
Що попереду?
Незважаючи на досконалість нинішніх систем зміни фаз газорозподілу, їх в недалекому майбутньому можуть змінити ще більш інтелектуальні ГРМ з електро-, пневмо- або гідроприводами клапанів. А класичний розподільний вал, очевидно, залишиться в історії. Експериментальні конструкції газорозподільних механізмів з індивідуальним приводом клапанів вже є, однак про їх серійному використанні поки ні хто не заявляє.
закручуємо вал
Найбільш поширений спосіб регулювання фаз газорозподілу - «закручування» розподільного валу щодо шестерні його приводу. Власне, цей механізм практично завжди розташовується в відомою шестерні приводу ГРМ. Але далі є деякі відмінності.
У Vanos і Double-Vanos від BMW через канали розподільного вала в корпус механізму регулювання подається моторне масло. Його кількість визначається електронним блоком управління. Масло тисне на пластини і провертає вал щодо шестерні, фактично цей механізм працює як гідромотор. У разі відмови системи тиск масла зменшується, і поворотна пружина повертає вал в початкове положення. Подібним чином влаштований і механізм повороту распредвала щодо шестерні у двигунів Opel (система Cam-Phase).
В системі VCP (Variable Cam Phasers) виробництва Delphi, яку використовує Renault, механізм повороту складається з двох деталей. Сам корпус виступає в ролі статора, всередині якого знаходиться ротор (крильчатка) складної форми з низкою каналів. Регулятор золотникового типу з електроприводом управляє подачею масла в ту чи іншу порожнину між ротором і статором, забезпечуючи їх взаємне розташування відповідно до сигналів від блоку управління. Зміна кута повороту вала щодо шестерні в цих системах досягає 20 ° -30 °.
У двигунах Alfa Romeo JTS 16V використовується інший механізм повороту распредвала типу «гвинт-гайка». На кінці розподільного вала виконана шліцьова частина, по якій може переміщатися гвинт-поршень. Всередині спеціального склянки, з'єднаного з шестернею приводу вала, також нарізана різьба (як в гайці). Змінюючи тиск масла в порожнинах, можна переміщати гвинт-поршень щодо распредвала. При цьому різьбова частина гвинта-поршня провертається по різьбі склянки, і через шліци повертає вал. Схожа система використана і в двигунах Toyota.
міняємо висоту
Системи, які змінюють відносне положення шестерні приводу і розподільного вала, мають одним недоліком. Геометрія кулачків распредвала незмінна, і вони забезпечують фіксовану висоту підйому клапана. Тому конструктори BMW розробили механізм, що змінює висоту підйому клапана, під назвою Valvetronic (на додаток до Double-Vanos). Працює він так. У головку блоку встановили вал з ексцентриками. Електромотор приводу системи 1 обертає вал, і ексцентрики 2 змінюють положення осі обертання проміжного важеля 3. Ролик штовхача 4 переміщається по його нижній криволінійної поверхні 5. В результаті в залежності від положення ексцентрика, змінюється характер руху клапана 6: змінюється час початку його руху і відстань, на яке він переміщається. Всіма системами в комплексі управляє електронний блок управління, що враховує частоту обертання коленвала і навантаження на двигун. Використання Valvetronic дозволило відмовитися від дросельної заслінки і тим самим знизити насосні втрати у впускному тракті, тобто поліпшити наповнення циліндрів свіжим повітрям. Подібним чином працюють і системи VVEL і C-VTC Nissan, забезпечуючи регулювання фаз ГРМ і висоти підйому клапанів.
І фази, і висота
Системи VTEC від Honda об'єднують регулювання двох параметрів одночасно. Правда, вони змінюють характеристики двигуна не плавно, а поступово. Для цього використовується наступний спосіб. Клапани можуть приводитися в дію не від одного кулачка на розподільному валу, а від декількох (в деяких модифікаціях на два клапана доводиться п'ять кулачків розподільного вала, з них один - майже цілий). Профілі кулачків різні. Вони відрізняються як висотою, так і формою. Кожному кулачку відповідає свій важіль приводу (рокер). За допомогою гідравлічних плунжерів, керованих електронікою, рокери можуть з'єднуватися в різних комбінаціях, забезпечуючи привід пари клапанів від одного з кулачків, або кожного клапана окремо.
Існує кілька модифікацій VTEC, причому вони можуть виконувати різні завдання. Наприклад, в режимі низьких і середніх оборотів дають найбільшу економічність, а на великих оборотах - максимальні тягові характеристики, або отримувати максимальний крутний момент в широкому діапазоні оборотів. Є різновиди, які створюють максимальну потужність при розгоні і максимальну економічність при сталій швидкості з невеликим числом оборотів, і навіть підвищують ефективність гальмування двигуном за допомогою закриття всіх клапанів і відключення запалювання.
Нарешті інтелектуальний VTEC (i-VTEC) доповнений ще і механізмом, що регулює кут повороту розподільного валу впускних клапанів щодо випускного распредвала.
Олександр Ландарь
Фото і схеми фірм-виробників
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter.
Що попереду?Що попереду?