Mitä ovat venttiilien ajoitus ja miten ne toimivat

Nelitahtimoottorin suunnittelu, joka toimii energian vapautumisen periaatteella polttoaineen ja polttoaineen seoksen palamisen aikana, sisältää yhden tärkeän mekanismin, jota ilman yksikkö ei voi toimia. Tämä on ajoitus- tai kaasunjakomekanismi.

Useimmissa vakiomoottoreissa se asennetaan sylinterinkansioon. Lisätietoja mekanismin rakenteesta on kuvattu kohdassa erillinen artikkeli... Keskitymme nyt venttiilin ajoitukseen sekä siihen, miten sen toiminta vaikuttaa moottorin tehoindikaattoreihin ja hyötysuhteeseen.

Mikä on moottorin venttiilin ajoitus

Lyhyesti itse ajoitusmekanismista. Kampiakseli hihnakäytön kautta (monissa nykyaikaisissa polttomoottoreissa ketju asennetaan kumihihnan sijaan) on kytketty nokka-akseli. Kun kuljettaja käynnistää moottorin, käynnistin käynnistää vauhtipyörän. Molemmat akselit alkavat pyöriä synkronisesti, mutta eri nopeuksilla (periaatteessa, nokka-akselin yhdellä kierroksella, kampiakseli tekee kaksi kierrosta).

Nokka-akselilla on erityiset pisaranmuotoiset nokat. Kun rakenne pyörii, nokka työntyy jousikuormitettua venttiilin vartta vasten. Venttiili avautuu, jolloin polttoaine / ilmaseos pääsee sylinteriin tai pakokaasuun pakosarjaan.

Kaasunjakeluvaihe on juuri se hetki, jolloin venttiili alkaa avata tuloaukkoa siihen asti, kun se sulkeutuu kokonaan. Jokainen voimayksikön kehittämisen parissa työskentelevä insinööri laskee venttiilin avautumiskorkeuden ja kuinka kauan se pysyy auki.

Venttiilin ajoituksen vaikutus moottorin toimintaan

Moottorin käyttötavasta riippuen kaasun jakamisen tulisi alkaa joko aikaisemmin tai myöhemmin. Tämä vaikuttaa yksikön tehokkuuteen, sen taloudellisuuteen ja suurimpaan vääntömomenttiin. Tämä johtuu siitä, että imu- ja pakosarjojen oikea-aikainen avaaminen / sulkeminen on avain LVI: n palamisen aikana vapautuvan energian hyödyntämiseen.

Jos imuventtiili alkaa avautua eri hetkellä, kun mäntä suorittaa imuiskun, tapahtuu sylinterin ontelon epätasainen täyttyminen tuoreella ilmalla ja polttoaine sekoittuu huonommin, mikä johtaa seoksen epätäydelliseen palamiseen.

Poistoventtiilin osalta sen pitäisi myös avautua aikaisintaan männän saavuttaessa alimman kuollut keskipisteen, mutta viimeistään sen jälkeen, kun se alkaa ylöspäin. Ensimmäisessä tapauksessa puristus laskee, ja sen myötä moottori menettää tehonsa. Toisessa palotuotteet suljetulla venttiilillä luovat vastuksen männälle, joka on alkanut nousta. Tämä on kampikammion lisäkuormitus, joka voi vahingoittaa joitain sen osia.

Voimayksikön riittävään käyttöön tarvitaan eri venttiilien ajoitus. Yhdessä tilassa on välttämätöntä, että venttiilit avautuvat aikaisemmin ja sulkeutuvat myöhemmin, ja toisille päinvastoin. Päällekkäisyysparametrilla on myös suuri merkitys - avataanko molemmat venttiilit samanaikaisesti.

Useimmilla vakiomoottoreilla on kiinteä ajoitus. Tällaisella moottorilla on nokka-akselin tyypistä riippuen suurin hyötysuhde joko urheilutilassa tai mitatulla ajonopeudella matalilla kierroksilla.

Nykyään monet keski- ja premium-luokan autot on varustettu moottoreilla, joiden kaasunjakojärjestelmä voi muuttaa joitain venttiilin aukon parametreja, minkä vuoksi sylinterien korkealaatuinen täyttö ja tuuletus tapahtuu eri kampiakselin nopeuksilla.

Näin ajoitus tulisi tehdä eri moottorin nopeuksilla:

1. Tyhjäkäynti vaatii ns. Kapeita vaiheita. Tämä tarkoittaa, että venttiilit alkavat avautua myöhemmin, ja niiden sulkemisaika päinvastoin on varhainen. Tässä tilassa ei ole samanaikaista avointa tilaa (molemmat venttiilit eivät ole auki samanaikaisesti). Kun kampiakselin pyörimisellä on vähäinen merkitys, vaiheiden päällekkäisyyden jälkeen pakokaasut voivat päästä imusarjaan ja tietyn määrän VTS: ää pakokaasuun.
2. Tehokkain tila - se vaatii laajoja vaiheita. Tämä on tila, jossa venttiileillä on lyhyempi auki-asema suuren nopeuden takia. Tämä johtaa siihen, että urheiluajon aikana sylinterien täyttö ja tuuletus suoritetaan huonosti. Tilanteen korjaamiseksi venttiilien ajoitusta on muutettava, toisin sanoen venttiilit on avattava aikaisemmin ja niiden keston on kasvava.

Kehittäessään vaihtelevalla venttiilin ajoituksella varustettujen moottoreiden suunnittelua insinöörit ottavat huomioon venttiilin avautumishetken riippuvuuden kampiakselin nopeudesta. Nämä hienostuneet järjestelmät mahdollistavat moottorin olevan mahdollisimman monipuolinen erilaisille ajotyyleille. Tämän kehityksen ansiosta yksiköllä on laaja valikoima mahdollisuuksia:

• Pienillä kierrosluvuilla moottorin tulisi olla joustava;
• Kun kierrokset kasvavat, sen ei pitäisi menettää tehoa;
• Polttomoottorin toimintatavasta riippumatta polttoainetaloudellisuuden ja sen myötä kuljetuksen ympäristöystävällisyyden tulisi olla korkein mahdollinen tietylle yksikölle.

Kaikkia näitä parametreja voidaan muuttaa muuttamalla nokka-akselien rakennetta. Tässä tapauksessa moottorin hyötysuhteella on kuitenkin raja-arvo vain yhdessä tilassa. Entä moottori voi muuttaa profiilia itse riippuen kampiakselin kierrosta?

Vaihteleva venttiilin ajoitus

Ajatus venttiilin avautumisajan muuttamisesta tehoyksikön käytön aikana ei ole uusi. Tämä ajatus ilmestyi ajoittain insinöörien mielissä, jotka olivat edelleen kehittämässä höyrykoneita.

Joten yhtä näistä kehityksistä kutsuttiin Stevensonin vaihteeksi. Mekanismi muutti työskentelysylinteriin tulevan höyryn ajan. Hallintoa kutsuttiin "höyryn katkaisuksi". Kun mekanismi laukaistiin, paine suunnattiin uudelleen ajoneuvon rakenteen mukaan. Tästä syystä savun lisäksi vanhoista höyryvetureista tuli myös höyryä, kun juna seisoi paikallaan.

Työtä venttiilien ajoituksen muuttamiseksi tehtiin myös lentokoneiden yksiköillä. Joten Clerget-Blin-yhtiön V-8-moottorin kokeellinen malli, jonka kapasiteetti on 200 hevosvoimaa, voisi muuttaa tätä parametria johtuen siitä, että mekanismin suunnittelu sisälsi liukuvan nokka-akselin.

Lycoming XR-7755 -moottoriin asennettiin nokka-akselit, joissa kullekin venttiilille oli kaksi erilaista nokkaa. Laitteella oli mekaaninen käyttö, ja ohjaaja aktivoi sen itse. Hän voi valita yhden kahdesta vaihtoehdosta sen mukaan, onko hänen tarvittava ottaa kone taivaalle, päästä pois jahtauksesta vai yksinkertaisesti lentää taloudellisesti.

Autoteollisuuden osalta insinöörit alkoivat miettiä tämän idean soveltamista jo viime vuosisadan 20-luvulla. Syynä oli urheiluautoihin asennettujen suurnopeusmoottoreiden esiintyminen. Tehon lisäyksellä sellaisissa yksiköissä oli tietty raja, vaikka yksikkö saattoi kelautua vielä enemmän. Jotta ajoneuvolla olisi enemmän tehoa, aluksi vain moottorin määrää lisättiin.

Ensimmäisenä muutettavan venttiilin ajoituksen esitteli Lawrence Pomeroy, joka työskenteli Vauxhall-autoyhtiön pääsuunnittelijana. Hän loi moottorin, jossa erityinen nokka-akseli asennettiin kaasunjakomekanismiin. Useilla hänen nokkoistaan ​​oli useita profiileja.

4.4-litrainen H-Type voisi kampiakselin nopeudesta ja sen kokemasta kuormasta riippuen siirtää nokka-akselia pituusakselia pitkin. Tämän vuoksi venttiilien aikaa ja korkeutta muutettiin. Koska tällä osalla oli liikkumisrajoituksia, vaiheen ohjauksella oli myös rajoituksensa.

Myös Porsche oli mukana samassa ajatuksessa. Vuonna 1959 patentti ilmestyi nokka -akselin "värähteleville nokille". Tämän kehityksen oli tarkoitus muuttaa venttiilien korkeutta ja samalla niiden avautumisaikaa. Kehitys jäi projektivaiheeseen.

Aivan ensimmäinen toimiva venttiilin ajoituksen ohjausmekanismi on Fiatin kehittämä. Keksinnön kehitti Giovanni Torazza 60 -luvun lopulla. Mekanismissa käytettiin hydraulisia työntölaitteita, jotka muuttivat venttiiliventtiilin kääntöpistettä. Laite toimi sen mukaan, mikä oli moottorin nopeus ja paine imusarjassa.

Ensimmäinen tuotantoauto, jossa oli vaihtelevat GR -vaiheet, oli kuitenkin Alfa Romeolta. Vuoden 1980 Spider -malli sai sähköisen mekanismin, joka muuttaa vaiheita polttomoottorin toimintatilojen mukaan.

Tapoja muuttaa venttiilin ajoituksen kestoa ja leveyttä

Nykyään on olemassa useita erityyppisiä mekanismeja, jotka muuttavat venttiilin avaamisen hetkeä, aikaa ja korkeutta:

1. Yksinkertaisimmassa muodossaan tämä on erityinen kytkin, joka asennetaan kaasunjakomekanismin (vaiheensiirrin) vetolaitteeseen. Ohjaus suoritetaan toteutusmekanismiin kohdistuvan hydraulisen vaikutuksen ansiosta, ja ohjauksen suorittaa elektroniikka. Kun moottori käy joutokäynnillä, nokka-akseli on alkuperäisessä asennossaan. Heti kun kierrosluvut kasvavat, elektroniikka reagoi tähän parametriin ja aktivoi hydrauliikan, joka pyörittää nokka-akselia hieman alkuasentoon nähden. Tämän ansiosta venttiilit avautuvat hieman aikaisemmin, mikä mahdollistaa sylinterien täyttämisen nopeasti uudella annoksella BTC: tä.
2. Nokkaprofiilin vaihtaminen. Tätä kehitystä autoilijat ovat käyttäneet pitkään. Nokka-akselin asentaminen epätyypillisillä nokkoilla voi tehdä yksiköstä tehokkaamman suuremmilla kierrosluvuilla. Tällaiset päivitykset on kuitenkin suoritettava asiantuntevan mekaanikon toimesta, mikä johtaa paljon jätettä. VVTL-i-järjestelmällä varustetuissa moottoreissa nokka-akseleilla on useita eri profiileilla varustettuja nokkasarjoja. Kun polttomoottori käy joutokäynnillä, vakioelementit suorittavat tehtävänsä. Heti kun kampiakselin nopeuden osoitin liikkuu yli 6 tuhannen rajan, nokka-akseli siirtyy hieman, minkä vuoksi toinen nokkasarja tulee toimintaan. Samanlainen prosessi tapahtuu, kun moottori pyörii jopa 8.5 tuhanteen ja kolmas nokkasarja alkaa toimia, mikä tekee vaiheista vieläkin laajempia.
3. Muutos venttiilin aukon korkeudessa. Tämän kehityksen avulla voit muuttaa samanaikaisesti ajoituksen toimintatiloja ja sulkea pois kuristusventtiilin. Tällaisissa mekanismeissa kaasupolkimen painaminen aktivoi mekaanisen laitteen, joka vaikuttaa imuventtiilien avautumisvoimaan. Tämä järjestelmä vähentää polttoaineenkulutusta noin 15 prosenttia ja lisää laitteen tehoa samalla määrällä. Nykyaikaisemmissa moottoreissa ei käytetä mekaanista, vaan sähkömagneettista analogia. Toisen vaihtoehdon etuna on, että elektroniikka pystyy muuttamaan venttiilin avautumistapoja tehokkaammin ja sujuvammin. Nostokorkeus voi olla lähellä ihanteellista ja avaamisajat voivat olla laajempia kuin aiemmissa versioissa. Tällainen kehitys polttoaineen säästämiseksi voi jopa sammuttaa jotkut sylinterit (älä avaa joitain venttiilejä). Nämä moottorit aktivoivat järjestelmän, kun auto pysähtyy, mutta polttomoottoria ei tarvitse sammuttaa (esimerkiksi liikennevalossa) tai kun kuljettaja hidastaa autoa polttomoottorilla.

Miksi muuttaa venttiilin ajoitusta

Venttiilin ajoitusta muuttavien mekanismien käyttö sallii:

• Tehoyksikön resurssia on tehokkaampaa käyttää sen eri toimintatiloissa;
• Lisää tehoa tarvitsematta asentaa mukautettua nokka-akselia;
• Tee ajoneuvosta taloudellisempi;
• Tarjoa sylinterien tehokas täyttö ja tuuletus suurilla nopeuksilla;
• Lisää kuljetusten ympäristöystävällisyyttä ilman ja polttoaineen seoksen tehokkaamman palamisen ansiosta.

Koska polttomoottorin eri toimintatilat edellyttävät omia parametreja venttiilin ajoitukselle, käyttämällä FGR: n muuttamismekanismeja, kone voi vastata ihanteellisia tehon, vääntömomentin, ympäristöystävällisyyden ja tehokkuuden parametreja. Ainoa ongelma, jota kukaan valmistaja ei voi ratkaista toistaiseksi, on laitteen korkea hinta. Verrattuna tavanomaiseen moottoriin, analoginen, joka on varustettu vastaavalla mekanismilla, maksaa melkein kaksi kertaa enemmän.

Jotkut autoilijat käyttävät vaihtelevia venttiilien ajoitusjärjestelmiä auton tehon lisäämiseksi. Muunnetun hammashihnan avulla on kuitenkin mahdotonta puristaa maksimia yksiköstä. Lue muista mahdollisuuksista täällä.

Lopuksi tarjoamme pienen visuaalisen apuvälineen säätöventtiilin ajoitusjärjestelmän toiminnalle:

Vaihteleva venttiilien ajoitusjärjestelmä CVVT: n esimerkillä

Kysymyksiä ja vastauksia:

Mikä on venttiilin ajoitus? Tämä on hetki, jolloin venttiili (tulo tai poisto) avautuu/sulkeutuu. Tämä termi ilmaistaan ​​moottorin kampiakselin pyörimisasteina.

ЧMikä vaikuttaa venttiilin ajoitukseen? Moottorin toimintatila vaikuttaa venttiilin ajoitukseen. Jos ajoituksessa ei ole vaiheensiirrintä, maksimivaikutus saavutetaan vain tietyllä moottorin kierroslukualueella.

Mihin venttiilin ajoituskaavio on tarkoitettu? Tämä kaavio näyttää, kuinka tehokkaasti sylintereiden täyttö, palaminen ja puhdistus tapahtuu tietyllä kierroslukualueella. Sen avulla voit valita venttiilin ajoituksen oikein.