Что такое фазы газораспределения двигателя?

Характеристика

К регулируемым параметрам газораспределительного механизма относятся:

• момент открытия (закрытия) клапанов;
• продолжительность открытия клапанов;
• подъем клапана.

Вместе эти параметры составляют фазы газораспределения — продолжительность тактов впуска и выпуска, выраженную углом поворота коленчатого вала относительно «мертвых» точек. Выбор фаз газораспределения определяется формой кулачка распределительного вала, воздействующего на клапан.

Для разных режимов работы двигателя требуются разные фазы газораспределения. Поэтому на низких оборотах фазы газораспределения должны иметь минимальную продолжительность («тугие» фазы). Однако на высоких оборотах двигателя фазы газораспределения должны быть как можно более широкими и в то же время обеспечивать перекрытие тактов впуска и выпуска (естественная рециркуляция выхлопных газов).

Кулачок распределительного вала имеет определенную форму и не может одновременно обеспечивать узкую и широкую синхронизацию. На практике форма кулачка представляет собой компромисс между высоким крутящим моментом на низких оборотах и ​​высокой мощностью на высоких оборотах. Это противоречие просто разрешается системой изменения фаз газораспределения.

В зависимости от регулируемых параметров газораспределительного механизма различают следующие способы изменения фаз газораспределения:

поворот распредвала;

использование кулачков с разным профилем;

изменение подъема клапана.

Наиболее распространены системы изменения фаз газораспределения, в которых используется поворот распределительного вала:

• VANOS (двойной VANOS) от BMW;
• VVT-i (Dual VVT-i), изменение фаз газораспределения с интеллектом Toyota;
• VVT, Фольксваген, система изменения фаз газораспределения;
• VTC, система регулирования фаз газораспределения Honda;
• CVVT, непрерывная регулировка фаз газораспределения от Hyundai, Kia, Volvo, General Motors;
• VCP, фаза регулируемого кулачка Renault.

Почему выполняется запаздывание и опережение срабатывания клапанов?

Чтобы улучшить наполнение цилиндров, а также обеспечить более интенсивную очистку выхлопных газов, клапаны активируются не при достижении поршнем мертвых точек, а с небольшим опережением или задержкой. Затем происходит открытие впускного клапана до тех пор, пока поршень не выйдет за ВМТ (от 5 ° до 30 °). Это позволяет более интенсивно впрыскивать новый заряд в камеру сгорания. В свою очередь, закрытие впускного клапана происходит с задержкой (после достижения поршнем нижней мертвой точки), что позволяет цилиндру продолжать заполняться топливом за счет сил инерции, так называемого инерционного наддува.

Выпускной клапан также открывается раньше (от 40 ° до 80 °), пока поршень не достигнет ВМТ, что позволяет большей части выхлопных газов выходить под собственным давлением. С другой стороны, закрытие выпускного клапана происходит с задержкой (после того, как поршень прошел верхнюю мертвую точку), что позволяет силам инерции продолжать выводить выхлопные газы из полости цилиндра и делает его более эффективным для чистки.

Углы опережения и запаздывания характерны не для всех двигателей. У более мощных и быстрых есть значения, превышающие эти диапазоны. Следовательно, их фазы газораспределения будут шире.

Этап работы двигателя, когда оба клапана открыты одновременно, называется перекрытием клапанов. Обычно степень перекрытия составляет около 10 °. В то же время, поскольку время перекрытия очень короткое, а открытие клапана незначительно, утечек не возникает. Это довольно благоприятный этап для наполнения и очистки цилиндров, что особенно важно при высоких оборотах.

В начале открытия впускного клапана текущий уровень давления в камере сгорания выше атмосферного. В результате выхлопные газы очень быстро движутся к выпускному клапану. Когда двигатель переходит на такт впуска, в камере устанавливается высокий вакуум, выпускной клапан полностью закрывается, а впускной клапан открывается на поперечное сечение, достаточное для интенсивного заполнения цилиндра.

Принцип работы

Принцип действия этих систем основан на вращении распределительного вала в направлении вращения, что создает преждевременное открытие клапанов относительно исходного положения.

Конструкция системы изменения фаз газораспределения этого типа включает в себя сцепление с гидравлическим приводом и систему управления этим сцеплением.

Муфта с гидравлическим приводом (обычное название фазовращателя) непосредственно вращает распределительный вал. Муфта состоит из ротора, соединенного с распределительным валом, и корпуса, который представляет собой шкив привода распределительного вала. Между ротором и корпусом имеются полости, в которые по каналам подается моторное масло. Заполнение полости маслом обеспечивает вращение ротора относительно корпуса и, как следствие, поворот распределительного вала на определенный угол.

Большая часть гидравлической муфты установлена ​​на впускном распредвале. Для расширения параметров регулирования в отдельных конструкциях на впускных и выпускных распредвалах устанавливаются муфты.

В системе управления предусмотрена автоматическая регулировка работы гидравлической муфты. Конструктивно он включает датчики ввода, электронный блок управления и исполнительные механизмы. В системе управления используются датчики Холла, оценивающие положение распределительных валов, а также другие датчики системы управления двигателем: частота вращения коленчатого вала, температура охлаждающей жидкости, расходомер воздуха. Блок управления двигателем принимает сигналы от датчиков и генерирует управляющие воздействия на исполнительный механизм, электрогидравлический клапан. Распределитель представляет собой электромагнитный клапан и обеспечивает подачу масла к гидравлической муфте и от нее в зависимости от условий работы двигателя.

Система изменения фаз газораспределения обычно работает в следующих режимах:

• минимальная (минимальная частота вращения вала двигателя);
• максимальная мощность;
• максимальный крутящий момент.

Другой тип системы изменения фаз газораспределения основан на использовании кулачков различной формы, что позволяет получать постепенное изменение продолжительности открытия и подъема клапана. Такими известными системами являются:

• VTEC, система изменения фаз газораспределения и электронное управление подъемом от Honda;
• VVTL-i, регулировка фаз газораспределения и подъема с интеллектом Toyota;
• MIVEC, Mitsubishi — инновационная электронная система регулирования фаз газораспределения от Mitsubishi;
• Система Valvelift от Audi.

Эти системы в основном имеют одинаковую конструкцию и принцип действия, за исключением системы Valvelift. Например, одна из самых популярных систем VTEC включает в себя набор кулачков различного профиля и систему управления.

Распредвал имеет два малых и один большой кулачки. Маленькие кулачки соединены с парой впускных клапанов через соответствующие коромысла. Большой кулачок перемещает свободный рокер.

В системе управления предусмотрен переход из одного рабочего режима в другой путем срабатывания запорного механизма. Механизм блокировки с гидравлическим приводом. При низких оборотах двигателя (низкая нагрузка) впускные клапаны управляются небольшими кулачками, при этом фаза фаз газораспределения отличается малой продолжительностью. Когда частота вращения двигателя достигает определенного значения, система управления активирует механизм блокировки. Коромысла малого и большого кулачков соединены друг с другом стопорным штифтом, в то время как усилие передается на впускные клапаны от большого кулачка.

Другая модификация системы VTEC имеет три режима управления, определяемых работой одного маленького кулачка (открытие впускного клапана, низкие обороты двигателя), двух маленьких кулачков (открытие двух впускных клапанов, средняя скорость) и одного большого кулачка (открытие высокой скорости).

Как проверить фазорегулятор

Есть простой способ проверить, исправен ли фазорегулятор в моторе. Для этого потребуется всего две тонкие пряди длиной около полутора метров. Суть контроля заключается в следующем:

• Снимите заглушку с разъема клапана подачи масла на фазорегулятор и подключите туда подготовленную проводку.
• Другой конец одного из проводов необходимо подключить к одной из клемм аккумулятора (полярность в этом случае не важна).
• Другой конец второй пряди оставьте пока висеть.
• Дайте двигателю поработать холодным. Важно, чтобы масло в двигателе было холодным!
• Подключите конец второго провода ко второй клемме аккумулятора.
• Если двигатель начинает «задыхаться», то срабатывает фазорегулятор, иначе — нет!

Электромагнитный клапан фазорегулятора должен управляться по следующему алгоритму:

• Выбрав на тестере режим измерения сопротивления, измерьте его между пневмоостровами. Если ориентироваться на данные из мануала Меган 2, то при температуре воздуха + 20 ° С она должна быть в пределах 6,7… 7,7 Ом.
• Если сопротивление ниже — короткое замыкание, выше — обрыв. В любом случае клапаны не ремонтируют, а заменяют на новые.

Измерение сопротивления можно выполнить без разборки, однако необходимо также проверить механический компонент клапана. Для этого вам понадобятся:

• От источника питания 12 Вольт (АКБ) подать напряжение с дополнительной разводкой на электрический разъем клапана.
• Если клапан исправен и чист, его поршень переместится вниз. Если натяжение снимается, шток должен вернуться в исходное положение.
• Далее нужно проверить разрыв в крайних выдвинутых положениях. Он не должен превышать 0,8 мм (можно использовать металлический зонд для проверки зазоров клапанов). Если он ниже, клапан необходимо очистить в соответствии с описанным выше алгоритмом. После очистки необходимо провести электрические и механические проверки, а затем принять решение о повторной замене.

Ошибка фазорегулятора

Если в блоке управления на Рено Меган 2 формируется ошибка DF080 (цепь по изменению характеристики распредвала, обрыв цепи), необходимо предварительно проверить клапан по приведенному выше алгоритму. Если он работает нормально, в этом случае необходимо «прозвонить» по цепи провода от микросхемы клапана до электронного блока управления.

Чаще всего проблемы возникают в двух местах. Первый — в проводке, идущей от самого двигателя к блоку управления двигателем. Второй — в самом разъеме. Если проводка цела, посмотрите разъем. Со временем пины на них разблокировались. Чтобы их затянуть, нужно сделать следующее:

• снимите пластиковую опору с разъема (потяните вверх);
• тогда появится доступ к внутренним контактам;
• таким же образом необходимо разобрать заднюю часть корпуса держателя;
• после этого поочередно вытаскивать через заднюю часть один и второй сигнальный провод (лучше по очереди, чтобы не перепутать распиновку);
• на освобожденном зажиме необходимо затянуть зажимы с помощью острого предмета;
• собрать все в исходное место.

Регулируемый шкив

его также называют «нониусный шкив» или «делительная передача». Обеспечивает точный контроль фаз газораспределения. Используется для правильной настройки тюнинговых и спортивных распредвалов. При замене заводского распредвала с тюнингом возникает необходимость его тюнинга, потому что разворот кулачка, углы и другие параметры распредвала отличаются от заводских.

Для этих целей нужен регулируемый шкив распредвала. Регулировка осуществляется с помощью специального измерительного прибора (микрометров) и заключается в точной настройке значений перекрытия клапанов. Только такой тюнинг обеспечивает заявленные производителем распредвала характеристики.

Какие бываю системы

Современная система изменения фаз газораспределения Honda — это система I-VTEC, которая сочетает в себе системы VTEC и VTC. Эта комбинация значительно расширяет параметры управления двигателем.

Наиболее совершенный с конструктивной точки зрения тип изменения фаз газораспределения основан на регулировке подъема клапана. Эта система устраняет необходимость в дроссельной заслонке в большинстве режимов работы двигателя. Пионером в этой области является BMW и ее система Valvetronic. Похожий принцип используется и в других системах:

• Valvematic от Toyota;
• VEL, регулируемая клапанная и подъемная система от Nissan;
• MultiAir от Fiat;
• VTI, регулируемый клапан и впрыск по времени от Peugeot.

В системе Valvetronic изменение подъема клапана обеспечивается сложной кинематической схемой, в которой традиционное соединение кулачок-коромысло-клапан объединено с эксцентриковым валом и промежуточным рычагом. Эксцентриковый вал получает вращение от электродвигателя через червячную передачу. Вращение эксцентрикового вала изменяет положение промежуточного рычага, который, в свою очередь, задает определенное движение коромысла и соответствующее движение клапана. Высота подъема клапана постоянно изменяется в соответствии с условиями работы двигателя.

Система Valvetronic устанавливается только на впускные клапаны.

Как работает двигатель внутреннего сгорания

Воспламенение топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя вызывает выброс выхлопных газов и повышение температуры. Во время такта сжатия поршень перемещается в верхнюю мертвую точку (ВМТ), сжимая воздух / топливо или воздушную смесь (дизельный двигатель).

Зажигание происходит непосредственно перед ВМТ. В бензиновом двигателе воздушно-топливная смесь воспламеняется от свечи зажигания. В дизельном двигателе распыленное топливо впрыскивается в горячий воздух путем сжатия. Когда поршень приближается к нижней мертвой точке (НМТ), начинается фаза выпуска фаз газораспределения. Выпускной клапан открывается и поршень, поднимаясь до ВМТ, выталкивает продукты сгорания топливовоздушной смеси из цилиндра. Когда поршень приближается к ВМТ, фаза выпуска заканчивается и начинается фаза впуска. Поршень движется в ВМТ, в цилиндре возникает разрежение, в результате чего воздух втягивается в камеру сгорания. После достижения ВМТ фаза всасывания заканчивается и начинается такт сжатия.

Газораспределительный механизм (ГРМ): устройство, назначение и принцип работы

Основа любого силового агрегата и основной узел двигателей внутреннего сгорания — сложный газораспределительный механизм (ГРМ). Назначение газораспределительного механизма — управление впускными и выпускными клапанами двигателя. На такте впуска открывается впускной клапан, смесь воздуха и топлива или воздуха (для дизельных двигателей) попадает в камеру сгорания. На такте выпуска — открывая выпускной клапан из камеры сгорания, ремень ГРМ удаляет выхлопные газы.

Устройство газораспределительного механизма

Механизм газораспределения состоит из следующих элементов:

1. Распределительный вал — из чугуна или стали — предназначен для открытия / закрытия клапанов газораспределительного механизма, когда цилиндры работают. Он устанавливается в основании, которое перекрывает распределительную крышку, или в головке блока цилиндров. Когда вал вращается на цилиндрических штифтах, это влияет на клапан. На него воздействуют кулачки, расположенные на распредвале. На каждый клапан воздействует собственный кулачок.
2. Толкатели, также из чугуна или стали. Их задача — передавать усилие от кулачков на клапаны.
3. Впускные и выпускные клапаны. Их задача — подавать топливно-воздушную смесь в камеру сгорания и удалять выхлопные газы. Клапан представляет собой шток с плоской головкой. Основное отличие впускных и выпускных клапанов — диаметр головки. Вход из хромированной стали, а выход из жаропрочной стали. Шток клапана выполнен в виде цилиндра с проточкой, необходимой для фиксации пружины. Клапаны движутся только к втулкам. Для предотвращения попадания масла в камеру сгорания цилиндра установлена ​​заглушка. Изготовлен из маслостойкой резины. К каждому клапану прикреплены внутренняя и внешняя пружины, для фиксации используются шайбы и пластины.
4. Штанги. Они нужны для передачи усилия от толкателей на штангу.
5. Работа газораспределительного механизма. Он передает вращение коленчатого вала на распределительный вал, а затем приводит его в движение и движется со скоростью, в 2 раза меньшей, чем частота вращения коленчатого вала. За 2 оборота коленчатого вала распределительный вал совершает 1 оборот — это называется рабочим циклом, при котором открывается 1 клапан.

Это ГРМ и общая схема газораспределительного механизма. Теперь нужно понять, в чем заключается принцип работы газораспределительного механизма.

Сущность и роль фаз газораспределения

На данный момент есть двигатели, в которых нельзя принудительно менять фазы, и двигатели, оснащенные механизмами изменения фаз газораспределения (например, CVVT). Для двигателей первого типа фазы подбираются экспериментально при проектировании и расчете силового агрегата.

Фиксированные и регулируемые фазы газораспределения

Визуально все они отображаются на соответствующих диаграммах фаз газораспределения. Верхняя и нижняя мертвые точки (ВМТ и НМТ соответственно) представляют крайние положения поршня, движущегося в цилиндре, которые соответствуют наибольшему и наименьшему расстоянию между произвольной точкой поршня и осью вращения коленчатого вала. Начальные точки открытия и закрытия клапанов (длина фазы) указываются в градусах и считаются относительно вращения коленчатого вала.

Фазовое регулирование осуществляется с помощью газораспределительного механизма (ГРМ), который состоит из следующих элементов:

• распредвал (один или два);
• клапанный механизм;
• цепной или ременной привод от коленчатого вала к распределительному валу.

Механизм газораспределения

Рабочий цикл двигателя всегда состоит из тактов, каждый из которых соответствует определенному положению клапанов на впуске и выпуске. Следовательно, начало и конец фазы зависят от угла положения коленчатого вала, который связан с распределительным валом, который управляет положением клапана.

За один оборот распределительного вала коленчатый вал делает два оборота, а его общий угол поворота за рабочий цикл составляет 720°.

Рассмотрим работу фаз газораспределения для четырехтактного двигателя на следующем примере (см. Фото):

1. Вход. На этом этапе поршень перемещается из ВМТ в ВМТ, а коленчатый вал поворачивается на 180 °. Выпускной клапан закрыт, а впускной клапан открыт. Последнее происходит с опережением на 12º.
2. Сжатие. Поршень перемещается из ВМТ в ВМТ, а коленчатый вал поворачивается на 180 ° (360 ° от начала). Выпускной клапан остается закрытым, а впускной клапан остается открытым до тех пор, пока коленчатый вал не повернется на 40º.
3. Рабочий ход. Поршень переходит из ВМТ в ВМТ под действием силы воспламенения топливовоздушной смеси. Впускной клапан находится в закрытом положении, а выпускной клапан открывается раньше, когда коленчатый вал еще не достиг 42º в ВМТ. При этом ходе полный оборот коленчатого вала также составляет 180º (540º от исходного положения).
4. Публикация. Поршень переключается из НМТ в ВМТ и одновременно выталкивает выхлопные газы. В это время впускной клапан закрыт (открывается на 12º перед ВМТ), а выпускной клапан остается в открытом положении даже после того, как коленчатый вал достиг ВМТ еще на 10º. Общая величина вращения коленчатого вала за этот ход также составляет 180 ° (720 ° от начальной точки).

Время также зависит от профиля и положения кулачков распределительного вала. Таким образом, если они одинаковы на входе и выходе, продолжительность открытия клапана также будет одинаковой.

Детали клапанной группы

Клапанный узел состоит из клапана, направляющей втулки клапана, пружины клапана с опорной шайбой и крепежных деталей (они же «сухари»). Клапан используется для закрытия и открытия впускных или выпускных отверстий в головке цилиндров. Основными элементами клапана являются плунжер и шток.

Тарелка клапана имеет полированную коническую рабочую поверхность — фаску (обычно под углом 45 °), с помощью которой клапан плотно притирается к седлу.

Шток клапана отшлифован и проходит через направляющую втулку. На конце штока клапана имеется паз или отверстие для крепления шайбы седла пружины. Противоположные клапаны имеют заслонки разного диаметра (часто самый большой соответствует впускному клапану) или обозначены специальными знаками.

Седло клапана (на рис. 4.13) представляет собой цилиндрическое металлическое кольцо с рабочей поверхностью, обработанной под углом 45 градусов (то же самое, с которым соединяется диск клапана). Седла клапанов запрессованы в головку блока цилиндров. Есть модели со сменными сиденьями и с плотно прижатыми сиденьями.

Направляющая втулка, в которой клапан установлен на штоке, обеспечивает плотное прилегание клапана к седлу. Втулки запрессованы в головку блока цилиндров.

Пружина клапана удерживает клапан в закрытом положении, обеспечивая идеальную посадку в седле клапана, а также создает постоянное давление толкателя на кулачковую поверхность распределительного вала. Пружина размещается на конце штока клапана, который выступает из втулки, и фиксируется на нем в сжатом состоянии с помощью опорной шайбы с разрезными коническими трещинами, входящими в канавку на штоке клапана. Иногда на клапан устанавливают две пружины: пружина меньшего диаметра — внутри пружины большего диаметра. Это сделано для того, чтобы избежать резонанса пружины на определенных частотах двигателя, а также для обеспечения безопасности на случай поломки пружины. Часто используются пружины с переменным шагом. Это исключает возможность вибрации и поломки пружины при высоких оборотах двигателя. При установке двух пружин они подбираются таким образом, чтобы направление намотки их витков было разнонаправленным, что также исключает риск резонансных колебаний пружин.

Чтобы ограничить количество масла, попадающего в направляющую втулку, и исключить всасывание масла в цилиндр через зазоры в втулке, уплотнения штока клапана расположены под опорной шайбой на верхних впускных клапанах.

Толкатель используется для передачи осевого усилия от кулачка распределительного вала к штоку или штоку клапана. Дело в том, что усилие от кулачка распределительного вала лучше передавать через промежуточное звено — толкатель. Поскольку элементы клапанного механизма изнашиваются при длительной эксплуатации и когда приходит время заменить излишне изношенные детали, легче заменить небольшой толкатель, чем весь распределительный вал или клапаны.

Как отмечалось выше, сейчас широко распространены так называемые гидрокомпенсаторы. «Гидро», потому что они работают за счет давления моторного масла, и «компенсаторы», поскольку они компенсируют или, проще говоря, отменяют люфт между кулачком распределительного вала и толкателем во время работы.

Толкатели в большинстве двигателей устанавливаются без втулок непосредственно в отверстия ГБЦ. Некоторые двигатели имеют направляющие втулки толкателя, которые сформованы в несколько цилиндров.

Штанга. Измените направление передаваемого движения. Их часто устанавливают, когда распредвал один и на цилиндр по два-четыре клапана, но расположены они особым образом. Коромысла устанавливаются на бронзовые втулки или без втулок на осях, которые крепятся к головке блока с помощью подкосов. Один коромысел расположен над штоком клапана, а другой — под кулачком распределительного вала или над ним. Для регулировки зазора между штоком клапана и коромыслом в конец коромысла ввинчивается регулировочный винт с контргайкой.

Достоинства и недостатки четырехтактных двигателей

Главное преимущество двигателей с циклом Отто — экономичность. Кроме того, четырехтактные двигатели относительно тихие, а использование каталитических нейтрализаторов делает их более экологически чистыми.

Неоспоримое преимущество — надежность четырехтактных двигателей. Ресурс автомобилей достигает полумиллиона километров, и это еще не предел.

Недостатки современных двигателей заключаются в их сложной технической конструкции. Они дороги в производстве и в процессе эксплуатации очень требовательны к качеству топлива и масла. Самостоятельный ремонт в полевых условиях, без специальных инструментов и навыков, практически невозможен.

Способы регулирования

Адаптация критериев, по которым работает газораспределительный механизм в автомобиле, предусматривает несколько вариантов смены фаз. Это может быть поворот распределительного вала, или использование кулачков с другим профилем, или другой заданный подъем клапана. Именно система, основанная на вращательном действии распределительного вала двигателя, получила максимальное распространение.

В этом методе используется муфта с гидравлическим приводом. Сам запуск распредвала происходит именно с его участием. Чаще всего устанавливается на впускной распредвал. Конструктивно для его управления предусмотрены датчики, блоки управления, а также некоторые исполнительные устройства. Собранные датчиками сигналы поступают в блок управления, после чего формируются команды для электрогидравлического распределителя. Модификация фаз газораспределения эффективна как при минимальном, так и при достижении агрегатом максимального КПД.

В следующем варианте схемы газораспределения фазы изменены за счет использования в ней кулачков разного размера. Этот параметр позволяет изменять периоды, в течение которых клапаны будут открыты, и высоту, на которую они могут подниматься. Использование механизма блокировки позволяет переключаться между разными режимами работы (Honda — VTEC).

Если нагрузка на двигатель невелика, впускные клапаны управляются небольшими кулачками. Как только обороты увеличиваются, уже срабатывает запорный механизм. Коромысла большого и малого кулачков объединены в один компонент. При этом сила поступает на впускные клапаны.

Существует еще один метод изменения фаз газораспределения, основанный на принципе корректировки высоты подъема клапана. Несмотря на то, что двигатель может работать в разных режимах, он позволяет отказаться от активного использования дроссельной заслонки. Как вы думаете, какой производитель автомобилей впервые его применил? Конечно, это был не ГАЗ, а BMW, известная своими инновационными разработками. Сегодня этот принцип используют другие автомобильные компании.

В этой технике высоту можно регулировать поворотом вала. В нем задействован промежуточный рычаг, влияющий на движение коромысла и положение, которое занимает клапан. Сам уровень подъема постоянно меняется, в зависимости от того, как в данный момент работает силовой агрегат машины. Эта диаграмма предназначена только для клапанов «впускного типа».

Работа газораспределительного механизма

Система газораспределения делится на четыре фазы:

1. Впрыск топлива в камеру сгорания цилиндра.
2. Сжатие.
3. Рабочий ход.
4. Удаление газов из камеры сгорания цилиндра.

Рассмотрим подробнее принцип работы газораспределительного механизма.

1. Топливо подается в камеру сгорания цилиндра за счет движения коленчатого вала, который передает свое усилие на поршень и начинает движение из так называемой ВМТ (это точка, выше которой поршень не поднимается) в НМТ. (это точка, ниже которой поршень не падает)… Это движение поршня одновременно открывает впускной клапан и топливовоздушная смесь заполняет камеру сгорания цилиндра. После впрыска заданного количества топливовоздушной смеси клапан закрывается. Это поворачивает коленчатый вал на 180 градусов от исходного положения.
2. Сжатие. При достижении НМТ поршень продолжает движение. Изменяя свое направление в ВМТ, в этот момент в цилиндре сжимается топливно-воздушная смесь. Когда поршень приближается к наивысшей точке, такт сжатия заканчивается. Коленчатый вал продолжает двигаться и вращается на 360 градусов. И это конец фазы сжатия.
3. Рабочий ход. Смесь воздуха и бензина воспламеняется свечами зажигания, когда поршень находится в самой высокой точке цилиндра. Таким образом достигается максимальный момент сжатия. Затем поршень начинает перемещаться в нижнюю точку цилиндра, так как газы, образующиеся при сгорании топливовоздушной смеси, оказывают на поршень огромное давление. Это движение и есть рабочий ход. Когда поршень опускается до PMI, фаза рабочего хода считается завершенной.
4. Удаление газов из камеры сгорания цилиндра. Поршень перемещается в наивысшую точку цилиндра, все это происходит за счет силы, оказываемой коленчатым валом газораспределительного механизма двигателя. При этом открывается выпускной клапан и поршень начинает освобождать камеру сгорания цилиндра от газов, образовавшихся после сгорания топливовоздушной смеси в камере сгорания цилиндра. Достигнув наивысшей точки и освободив ее от газов. Поршень начинает движение вниз. Когда поршень достигает PDC, этап работы по удалению газов из камеры сгорания цилиндра считается завершенным, и коленчатый вал поворачивается на 720 градусов от исходного положения.

Для точной работы клапанов газораспределительной системы они синхронизированы с работой коленчатого вала.

СИСТЕМЫ С РАЗНОЙ ФОРМОЙ КУЛАЧКОВ

Регулировка клапанов МТЗ: порядок работы, регулировка газораспределительного механизма

Такие системы появились первыми — инженеры Honda добавили еще одну — третью к двум кулачкам, регулирующим открытие клапана. У него был более высокий профиль.
На низких оборотах работали низкопрофильные кулачки, а на высоких — высокий.
Такие газораспределительные системы вскоре выпустили разные производители автомобилей, но под разными названиями:

• HONDA — Электронное управление фазами газораспределения и подъемом (VTEC). Если в двигателе используются и VTEC, и VVT, эта система сокращенно обозначается как i-VTEC.
• BMW — VANOS.
• AUDI — Система Valvelift.
• TOYOTA — Регулируемые фазы газораспределения и подъемник с интеллектуальным управлением Toyota (VVTL-i).
• MITSUBISHI — инновационная электронная система регулирования фаз газораспределения Mitsubishi (MIVEC).

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Разберем принцип работы VTEC на примере реализации Honda (другие системы работают по аналогичному принципу).

Как видно из диаграммы, в режиме низкой скорости усилие на клапаны через коромысла передается за счет наложения двух внешних кулачков. В этом случае центральный рокер перемещается в состояние «неактивно». При переключении в высокоскоростной режим давление масла выдвигает стопорный стержень (стопорный механизм), который превращает 3 коромысла в единый механизм. Увеличение хода клапана достигается за счет того, что центральный коромысел соответствует кулачку распределительного вала с наибольшим профилем.

Вариантом системы VTEC является конструкция, в которой разные коромысла и кулачки соответствуют режимам: низкие, средние и высокие обороты. На низких скоростях только один клапан открывается с меньшим кулачком, на средних скоростях два меньших кулачка открывают два клапана, а на высоких скоростях больший кулачок открывает оба клапана (SOHC VTEC 3-ступенчатый).

К началу 2000-х годов большинство производителей автомобилей перешли на простую и надежную систему переключения фаз, в которой они управлялись не кулачками, а гидравлическими механизмами, расположенными в зубчатых колесах зубчатого ремня и вращающими распределительный вал.
Несмотря на то, что в отличие от таких систем, как VTEC, вращение распредвалов не регулирует ширину фаз (ведь клапаны всегда поднимаются на одинаковую высоту, а продолжительность их открытия не меняется), у него есть свои преимущества. Точнее по принципу действия единственный, но принципиальный. Эта система не меняет фазы поэтапно — постоянно.

Неисправности ГРМ

Основные неисправности газораспределительного механизма:

• Уменьшите сжатие и треск в трубах. Как правило, это происходит после появления нагара, раковин на поверхности клапана, их истощения, причиной чего является неплотное сцепление впускных и выпускных клапанов с седлами. Также на него влияют такие факторы, как деформация головки блока цилиндров, поломка или износ пружин, заедание штока клапана во втулке, полное отсутствие люфта между коромыслом и клапанами.
• Пониженная мощность, мотор тройки и металлические удары. Эти симптомы появляются из-за того, что впускной и выпускной клапаны не открываются полностью и часть топливно-воздушной смеси не попадает в камеру сгорания цилиндра. Следствием этого является большой тепловой удар или выход из строя гидравлического разделителя, который становится причиной неисправности и ненормальной работы клапанов.
• Механический износ таких деталей, как направляющие втулки коленчатого вала, шестерни распределительного вала, а также несоосность распределительных валов. Механический износ деталей, как правило, происходит при достаточном периоде работы двигателя и работе двигателя в критических пределах.
• Двигатель также выходит из строя из-за износа зубчатого ремня, имеющего собственный гарантийный срок, цепи, которая становится менее эффективной из-за длительного срока службы и постоянного воздействия на нее, амортизатора цепи и натяжителя зубчатого ремня.

В этих случаях часто заменяют газораспределительный механизм, однако также возможно отремонтировать поврежденную часть газораспределительного механизма.

Изменяемые фазы газораспределения

В обычном двигателе фазы газораспределения определяются формой кулачка распределительного вала и остаются неизменными во всех диапазонах и условиях эксплуатации двигателя. Однако постоянные фазы газораспределения не позволяют оптимизировать процессы образования смеси для каждого конкретного режима.

Например, подумайте, каковы требования к синхронизацию двигателя при различных нагрузках и условиях эксплуатации.

Режим холостого хода

В этом режиме работы необходимо установить угол распредвала, соответствующий последнему началу открытия впускного клапана (максимальный угол задержки, при минимальном перекрытии клапанов). Это гарантирует, что поступление выхлопных газов во впускной коллектор сведено к минимуму, что улучшает стабильность двигателя и снижает расход топлива.

Режим низких нагрузок

При работе с низкими нагрузками перекрытие клапанов должно быть уменьшено, чтобы свести к минимуму попадание выхлопных газов во впускной коллектор, улучшая устойчивость двигателя.

Режим средних нагрузок

В этом режиме необходимо увеличить перекрытие клапанов, что снизит «прокачивающие» потери. При этом часть выхлопных газов попадает во впускной коллектор, что позволяет повысить температуру рабочего цикла сжатия и снизить ее во время такта сгорания (такта), что в свою очередь приводит к снижению содержания оксидов азота в выхлопных газах и повышение теплового КПД двигателя.