Загальноприйнята назва системи зміни фаз газорозподілу - Variable Valve Timing.
Навіщо вона потрібна
З її допомогою регулюють параметри роботи газорозподільного механізму для різних режимів роботи двигуна. Це підвищує крутний момент і потужність двигуна, економить паливо і знижує шкідливі викиди.
Необхідно регулювати такі параметри газорозподільного механізму:
- момент відкриття і закриття клапанів;
- тривалість їх відкриття:
- висоту підйому клапанів.
Сукупність цих параметрів становить фази газорозподілу, виражені в тривалості тактів впуску та випуску, яка характеризується кутом повороту коленвала щодо «мертвої» точки. На фазу газорозподілу впливає форма кулачка розподільного вала, який впливає на клапан.
Величину фаз необхідно регулювати для різних режимів роботи двигуна. При низьких оборотах вони повинні бути мінімальними ( «вузькі» фази). Навпаки, при високих оборотах двигуна фази газорозподілу - максимально широкі, але при цьому вони повинні повністю перекривати такти впуску і випуску (природна рециркуляція відпрацьованих газів).
Але кулачок распредвала має форму, яка одночасно не може забезпечувати максимальні параметри вузьких і широких фаз газорозподілу. Тому на практиці зроблена форма кулачка, що забезпечує компроміс між великою потужністю на високих оборотах і великим крутним моментом на малих обертах колінчастого вала. Саме для оптимального вирішення цієї суперечності і створена система зміни фаз газорозподілу.
Розрізняють декілька способів змінюваних фаз, які залежать від регульованих параметрів газорозподільного механізму. Вони характеризуються:
- поворотом розподільного вала;
- застосуванням кулачків з різними профілями:
- зміною висоти підйому клапанів.
Серед систем зміни фаз газорозподілу найбільшого поширення набули системи, в яких використовується поворот розподільного вала. Найбільш відомі такі:
- VANOS (Double VANOS) фірми BMW;
- VTC, Variable Timing Control від Honda;
- VVT-i (Dual VVT-i), Variable Valve Timing with intelligence компанії Toyota;
- CVVT, Continuous Variable Valve Timing, встановлених на автомобілях General Motors; Volvo, Hyundai і Kia;
- VVT, Variable Valve Timing фірми Volkswagen;
- VCP, Variable Cam Phases, що застосовуються на автомобілях Renault.
Всі ці системи працюють за принципом, заснованому на повороті распредвала по ходу обертання. Цим досягається відкриття клапанів раніше їх вихідного положення.
Газорозподільні системи даного типу мають загальну систему управління та гідроуправляемую муфту (фазообертач).
Система автоматичної зміни фаз газорозподілу:
1 - датчик Холла впускного розподільного вала; 2 - гідроуправляемая муфта впускного вала (фазообертач); 3 - впускний розподільний вал; 4 - датчик Холла випускного розподільного вала; 5 - гідроуправляемая муфта випускного валу (фазообертач); 6 - випускний розподільний вал; 7 - електрогідравлічний розподільник впускного вала (електромагнітний клапан); 8 - електрогідравлічний розподільник випускного валу (електромагнітний клапан); 9 - блок керування двигуном; 10 - сигнал від датчика температури охолоджуючої рідини; 11 - сигнал витратоміра повітря; 12 - сигнал датчика частоти обертання колінчастого вала двигуна; 13 - масляний насос.
Гідроуправляемая муфта
Ця муфта використовується для повороту розподільного валу і складається з ротора і корпусу, яким є шків приводу распредвала. Порожнини між корпусом і ротором заповнені моторним маслом, яке забезпечує вільне обертання ротора щодо корпусу і, відповідно, поворот розподільного вала на необхідний кут.
Майже у всіх видах газорозподільних систем гідроуправляемую муфту встановлюють на розподільному валу впускних клапанів. Щоб розширити параметри регулювання, на деяких конструкціях муфти встановлюють на впускному і випускному розподільних валах.
Система управління
Для автоматичного регулювання роботи гідроуправляемой муфти використовуються система управління. Вона складаються з електронного блоку управління, вхідних датчиків і виконавчого пристрою. Для роботи системи управління застосовують датчики Холла, які оцінюють стан розподільних валів. Також використовуються інші датчики, які вимірюють:
Датчики передають сигнали на блок управління, який керує виконавчим пристроєм - електрогідравлічним розподільником у вигляді електромагнітного клапана. Його завдання - забезпечити підведення моторного масла до гідроуправляемой муфті і відводити його від муфти відповідно до режиму роботи двигуна.
Застосовуються наступні режими роботи системи зміни фаз газорозподілу:
- холостий хід (при мінімальних обертах колінчастого вала);
- максимальна потужність;
- максимальний крутний момент.
В іншому різновиді систем зміни фаз газорозподілу застосовуються кулачки різної форми. За рахунок цього тривалість відкриття і висота підйому клапанів змінюються східчасто. Відзначають такі відомі системи цього типу:
- VVTL-i, Variable Valve Timing and Lift with intelligence компанії Toyota;
- VTEC, Variable Valve Timing and Lift Electronic Control фірми Honda;
- Valvelift System від Audi;
- MIVEC, Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control компанії Mitsubishi.
Виключаючи Valvelift System, ці системи, в основному, схожі за конструкцією і принципом дії.
Принцип роботи розглянемо на прикладі системи VTEC
Принцип роботи системи VTEC:
А - режим низьких оборотів двигуна; Б - перехід з одного режиму на інший; В - режим високих обертів двигуна.
1 - блокуючий механізм (стопорний штифт); 2 - малі кулачки (кулачки низьких оборотів); 3 - впускний клапан; 4 - коромисло (рокер) першого впускного клапана; 5 - проміжне коромисло; 6 - коромисло другого впускного клапана; 7 - великий кулачок (кулачок високих обертів).
На її розподільчому валу знаходяться один великий і два малих кулачка, які з'єднуються з двома впускними клапанами через коромисла (рокери), а великий кулачок переміщує вільний коромисло.
За допомогою блокуючого механізму, що має гідравлічний привід, система управління забезпечує перемикання режимів. Впускні клапана при малих обертах двигуна працюють від малих кулачків. В цьому режимі фази газорозподілу мають малу тривалість. При збільшенні оборотів спрацьовує блокуючий механізм. Стопорний штифт з'єднує коромисла великого і малих кулачків в одне ціле, і на впускні клапана зусилля починає передаватися від великого кулачка.
В іншій модифікації системи VTEC працюють три режими регулювання. При малих обертах двигуна працює один малий кулачок, при середніх оборотах - два (відкриття 2-х впускних клапанів), при високих оборотах працює великий кулачок.
Сучасні системи здатні повертати розподільні вали впускних і випускних клапанів на різний кут. У Honda це I-VTEC, у Toyota - VVTL-i (приставка «i» від слова intelligent - «розумний»). Цей варіант значно розширює параметри регулювання двигуна.
система Valvetronic
Конструктивно найбільш досконалою різновидом систем зміни фаз газорозподілу вважається система, в якій регулюється висота підйому клапанів. Вона дозволяє майже на всіх режимах роботи двигуна відмовитися від дросельної заслінки.
Піонером у цьому напрямку стала компанія BMW зі своєю системою Valvetronic.
Система Valvetronic:
1 - сервопривід (електродвигун); 2 - черв'ячний вал; 3 - поворотна пружина; 4 - кулісні блок; 5 - впускний розподільний вал; 6 - похила частина проміжного важеля; 7 - гідрокомпенсатор впускного клапана; 8 - черв'ячні колесо; 9 - ексцентриковий вал; 10 - проміжний важіль; 11 - коромисло впускного клапана; 12 - випускний розподільний вал; 13 - гідрокомпенсатор випускного клапана; 14 - коромисло випускного клапана; 15 - випускний клапан; 16 - впускний клапан.
У ній висота підйому клапанів змінюється за рахунок схеми, в якій до зв'язці (кулачок - коромисло - клапан) додані ексцентриковий вал і проміжний важіль. Вона встановлюється тільки на впускні клапани.
В даний час плюси подібної системи очевидні для багатьох. Одні насолоджуються потужним мотором, робота якого збалансована на різних режимах, інші можуть економити на паливі, треті бачать переваги в збереженні природи, так як такі системи значно знижують викид шкідливих речовин.
(Ніхто ще не поставив оцінку. Будьте першим!)