Изменяемая фаза газораспределения. Каковы преимущества? Что ломается?
Постоянные фазы газораспределения во всем диапазоне оборотов двигателя — дешевое, но малоэффективное решение. Изменение фазы имеет много преимуществ.
В поисках возможностей совершенствования поршневых, четырехтактных двигателей внутреннего сгорания конструкторы последовательно внедряют новые решения, позволяющие улучшить динамику, расширить диапазон полезных оборотов, снизить расход топлива и снизить токсичность выхлопных газов. В борьбе за оптимизацию процессов сгорания топлива инженеры когда-то использовали регулируемые фазы газораспределения для разработки более эффективных и экологичных двигателей. Механизмы управления ГРМ, значительно улучшившие процесс заполнения и очистки пространства над поршнями, оказались прекрасными союзниками конструкторов и открыли перед ними совершенно новые возможности.
В классических решениях без изменения фаз газораспределения клапаны четырехтактного двигателя открываются и закрываются по определенному циклу. Этот цикл повторяется одинаково, пока работает двигатель. Во всем диапазоне оборотов не меняется ни положение распредвала(ов), ни положение, форма и количество кулачков на распредвале, ни положение и форма коромысел (если они установлены). В результате идеальное время открытия и ход клапана появляются только в очень узком диапазоне оборотов. Кроме того, они не соответствуют оптимальным значениям и двигатель работает менее эффективно. Таким образом, заводская установка фаз газораспределения является далеко идущим компромиссом, когда двигатель работает должным образом, но не может продемонстрировать свои истинные возможности с точки зрения динамики, гибкости, расхода топлива и токсичности выхлопных газов.
Если в эту фиксированную, компромиссную систему ввести элементы, позволяющие менять временные параметры, то ситуация кардинально изменится. Уменьшение фаз газораспределения и подъема клапанов в диапазоне низких и средних оборотов, удлинение фаз газораспределения и увеличение подъема клапанов в диапазоне высоких оборотов, а также повторное «укорочение» фаз газораспределения при оборотах, близких к максимальным, позволяет значительно расширить диапазон оборотов, при которых клапан временные параметры оптимальны. На практике это означает более высокий крутящий момент на более низких оборотах (лучшая гибкость двигателя, более легкое ускорение без переключения на более низкую передачу), а также достижение максимального значения крутящего момента в широком диапазоне оборотов. Поэтому раньше в технических характеристиках максимальный крутящий момент увязывался с конкретными оборотами двигателя, а в настоящее время чаще всего встречается в определенном диапазоне оборотов.
Регулировка ГРМ осуществляется различными способами. Опережение системы определяется конструкцией вариатора, т.е. исполнительного элемента, отвечающего за изменение параметров. В самых сложных решениях именно вся система управляется компьютером с учетом множества различных факторов. Все зависит от того, нужно ли изменить только время открытия клапанов или их ход. Также важно, будут ли изменения резкими или плавными.
В простейшей системе (VVT) вариатор, т.е. элемент, осуществляющий угловое смещение распределительного вала, установлен на ведущем шкиве распределительного вала. Под действием давления масла и благодаря специально сконструированным камерам внутри колеса механизм может вращать ступицу с установленным в ней распределительным валом относительно корпуса колеса, на которую действует элемент привода ГРМ (цепь или зубчатый ремень). Благодаря своей простоте такая система очень дешева, но малоэффективна. Они использовались, в частности, Fiat, PSA, Ford, Renault и Toyota в некоторых моделях. Система Honda (VTEC) обеспечивает гораздо лучшие результаты. До определенных оборотов клапаны открываются кулачками с профилями, способствующими плавному и экономичному вождению. При превышении определенного предела скорости набор кулачков смещается, и рычаги нажимают на кулачки, что способствует динамичному спортивному вождению. Переключение производится гидравлической системой, сигнал подается электронным контроллером. Гидравлика также отвечает за то, чтобы в первой фазе работали только два клапана на цилиндр, а во второй фазе — все четыре клапана. При этом изменяются не только времена открытия клапанов, но и их ход. Аналогичное решение от Honda, но с плавным изменением параметров фаз газораспределения называется i-VTEC. Решения, близкие идеям Хонды, можно найти в Mitsubishi (MIVEC) и Nissan (VVL).
Полезно знать: поддельные предложения. В сети есть мошенники! Источник: ТВН Турбо/x-news
