Hva er ventiltiming og hvordan de fungerer

Utformingen av firetaktsmotoren, som fungerer på prinsippet om frigjøring av energi under forbrenningen av en blanding av drivstoff og drivstoff, inkluderer en viktig mekanisme, uten hvilken enheten ikke kan fungere. Dette er en timing eller gassfordelingsmekanisme.

I de fleste standardmotorer er den installert i topplokket. Flere detaljer om mekanismestrukturen er beskrevet i separat artikkel... La oss nå fokusere på hva ventiltimingen er, samt hvordan dens arbeid påvirker motorens effektindikatorer og effektiviteten.

Hva er timing for motorventil

Kort om selve timingmekanismen. Veivakselen gjennom en beltedrift (i mange moderne forbrenningsmotorer er det montert en kjede i stedet for et gummiert belte) er koblet til kamaksel. Når føreren starter motoren, svinger starthjulet svinghjulet. Begge akslene begynner å rotere synkront, men med forskjellige hastigheter (i utgangspunktet, i en omdreining av kamakslen, gjør veivakselen to omdreininger).

Det er spesielle dråpeformede kammer på kamakslen. Når konstruksjonen roterer, skyver kammen mot den fjærbelastede ventilstammen. Ventilen åpnes, slik at luft / drivstoffblandingen kan trenge inn i sylinderen eller trekke ut eksosen i eksosmanifolden.

Gassfordelingsfasen er nettopp det øyeblikket ventilen begynner å åpne innløpet / utløpet før øyeblikket det er helt lukket. Hver ingeniør som arbeider med utviklingen av en kraftenhet, beregner hva ventilåpningshøyden skal være, samt hvor lenge den vil være åpen.

Påvirkning av ventiltiming på motorens drift

Avhengig av hvilken modus motoren går i, bør gassfordelingen starte enten tidligere eller senere. Dette påvirker effektiviteten til enheten, dens økonomi og maksimale dreiemoment. Dette er fordi rettidig åpning / lukking av innsugnings- og eksosmanifoldene er nøkkelen til å få mest mulig ut av energien som frigjøres under forbrenningen av HVAC.

Hvis inntaksventilen begynner å åpne et annet øyeblikk når stempelet utfører inntaksslaget, vil det oppstå en ujevn fylling av sylinderhulen med en frisk porsjon luft, og drivstoffet vil blandes dårligere, noe som vil føre til ufullstendig forbrenning av blandingen.

Når det gjelder eksosventilen, bør den heller ikke åpnes før stempelet når bunnens dødpunkt, men ikke senere enn etter at det starter sitt oppovergående slag. I det første tilfellet vil kompresjonen synke, og med den mister motoren kraften. I det andre vil forbrenningsproduktene med en lukket ventil skape motstand for stempelet, som har begynt å stige. Dette er en ekstra belastning på veivmekanismen, som kan skade noen av delene.

For tilstrekkelig drift av kraftenheten er det nødvendig med en annen ventiltiming. For en modus er det nødvendig at ventilene åpnes tidligere og lukkes senere, og for andre, omvendt. Overlappingsparameteren er også av stor betydning - om begge ventilene åpnes samtidig.

De fleste standardmotorer har en fast timing. En slik motor vil, avhengig av type kamaksel, ha maksimal effektivitet enten i sportsmodus eller med målt kjøring ved lave turtall.

I dag er mange biler i mellom- og premiumsegmentet utstyrt med motorer, hvis gassfordelingssystem kan endre noen parametere for ventilåpning, på grunn av hvilken fylling og ventilasjon av sylindrene av høy kvalitet skjer ved forskjellige veivakselhastigheter.

Slik skal timingen gjøres ved forskjellige motorhastigheter:

1. Tomgangskjøring krever såkalte smale faser. Dette betyr at ventilene begynner å åpne senere, og tidspunktet for lukking, tvert imot, er tidlig. Det er ingen åpen tilstand samtidig i denne modusen (begge ventilene vil ikke være åpne samtidig). Når rotasjonen av veivakselen er av liten betydning, når fasene overlapper hverandre, kan eksosgasser komme inn i inntaksmanifolden, og noe volum VTS kan komme inn i eksosen.
2. Den kraftigste modusen - den krever brede faser. Dette er en modus der ventilene har en kortere åpen stilling på grunn av den høye hastigheten. Dette fører til at fyllingen og ventilasjonen av sylindrene utføres dårlig under sportskjøring. For å avhjelpe situasjonen må ventiltimingen endres, det vil si at ventilene må åpnes tidligere, og deres varighet i denne stillingen må øke.

Når man utvikler design av motorer med variabel ventiltiming, tar ingeniører hensyn til avhengigheten av ventilåpningsmomentet på veivakselhastigheten. Disse sofistikerte systemene gjør at motoren kan være så allsidig som mulig for forskjellige kjørestiler. Takket være denne utviklingen viser enheten et bredt spekter av muligheter:

• Ved lave turtall skal motoren være streng;
• Når turtallet øker, bør det ikke miste kraft;
• Uansett hvilken modus forbrenningsmotoren er i drift, bør drivstofføkonomi, og med den miljøvennlige transporten, ha høyest mulig nivå for en bestemt enhet.

Alle disse parametrene kan endres ved å endre utformingen av kamakslene. I dette tilfellet vil motoreffektiviteten imidlertid bare ha sin grense i en modus. Hva med motoren kan endre profilen på egenhånd avhengig av antall omdreininger på veivakselen?

Variabel ventiltiming

Selve ideen om å endre ventilens åpningstid under drift av kraftenheten er ikke ny. Denne ideen dukket periodisk opp i hodet til ingeniører som fremdeles utviklet dampmotorer.

Så en av disse utviklingene ble kalt et Stevenson-utstyr. Mekanismen endret tid for damp som kom inn i arbeidssylinderen. Regimet ble kalt "steam cut-off". Da mekanismen ble utløst, ble trykket omdirigert avhengig av kjøretøyets design. Av den grunn slo gamle damplokomotiver ut i tillegg til røyk også damppust når toget sto stille.

Arbeidet med å endre ventiltimingen ble også utført med flyenheter. Så en eksperimentell modell av V-8-motoren fra Clerget-Blin-selskapet med en kapasitet på 200 hestekrefter kan endre denne parameteren på grunn av at mekanismens design inkluderte en glidende kamaksel.

Og på Lycoming XR-7755-motoren ble det installert kamaksler, der det var to forskjellige kammer for hver ventil. Enheten hadde en mekanisk kjøring, og ble aktivert av piloten selv. Han kunne velge ett av to alternativer, avhengig av om han trengte å ta flyet opp i himmelen, komme vekk fra jakten, eller bare fly økonomisk.

Når det gjelder bilindustrien, begynte ingeniører å tenke på anvendelsen av denne ideen på 20-tallet i forrige århundre. Årsaken var fremveksten av høyhastighetsmotorer som ble installert på sportsbiler. Økningen i kraft i slike enheter hadde en viss grense, selv om enheten kunne vikles ut enda mer. For at kjøretøyet skulle få mer kraft, ble bare motorvolumet først økt.

Den første som introduserte variabel ventiltid var Lawrence Pomeroy, som jobbet som sjefsdesigner for bilfirmaet Vauxhall. Han opprettet en motor der en spesiell kamaksel ble installert i gassfordelingsmekanismen. En rekke av kameraene hans hadde flere sett med profiler.

4.4-liters H-Type, avhengig av hastigheten på veivakselen og belastningen den opplevde, kan bevege kamakslen langs lengdeaksen. På grunn av dette ble ventilenes tid og høyde endret. Siden denne delen hadde begrensninger i bevegelse, hadde også fasekontroll sine begrensninger.

Porsche var også involvert i en lignende idé. I 1959 ble det utstedt patent på "oscillerende kammer" på kamakselen. Denne utviklingen skulle endre ventilheisen, og samtidig åpningstiden. Utviklingen forble på prosjektstadiet.

Den aller første brukbare ventilstyringskontrollmekanismen ble utviklet av Fiat. Oppfinnelsen ble utviklet av Giovanni Torazza på slutten av 60 -tallet. Mekanismen brukte hydrauliske skyvemaskiner, som endret dreiepunktet på ventiltappen. Enheten fungerte avhengig av hva motorhastigheten og trykket i inntaksmanifolden var.

Den første produksjonsbilen med variable GR -faser var imidlertid fra Alfa Romeo. 1980 Spider -modellen mottok en elektronisk mekanisme som endrer faser avhengig av driftsmodusene til forbrenningsmotoren.

Måter å endre varigheten og bredden på ventiltimingen

I dag er det flere typer mekanismer som endrer øyeblikket, tiden og høyden på ventilåpningen:

1. I sin enkleste form er dette en spesiell kobling som er installert på stasjonen til gassfordelingsmekanismen (faseskifter). Kontrollen utføres takket være den hydrauliske effekten på den utøvende mekanismen, og kontrollen utføres av elektronikken. Når motoren går på tomgang, er kamakslen i sin opprinnelige posisjon. Så snart turtallet øker, reagerer elektronikken på denne parameteren og aktiverer hydraulikken, som roterer kamakslen litt i forhold til utgangsposisjonen. Takket være dette åpnes ventilene litt tidligere, noe som gjør det mulig å raskt fylle sylindrene med en fersk del BTC.
2. Endring av kamprofilen. Dette er en utvikling som bilistene har brukt lenge. Ved å installere en kamaksel med ikke-standardkammer, kan du få enheten til å fungere mer effektivt ved høyere o / min. Imidlertid må slike oppgraderinger utføres av en kunnskapsrik mekaniker, noe som fører til stort avfall. I motorer med VVTL-i-systemet har kamakslene flere sett kammer med forskjellige profiler. Når forbrenningsmotoren går på tomgang, utfører standardelementer sin funksjon. Så snart hastighetsindikatoren for veivaksel beveger seg forbi 6 tusen, skifter kamakslen litt, noe som gjør at et annet sett med kammer kommer i drift. En lignende prosess skjer når motoren spinner opp til 8.5 tusen, og det tredje settet med kammer begynner å virke, noe som gjør fasene enda bredere.
3. Endring i ventilåpningshøyde. Denne utviklingen lar deg samtidig endre driftsmodus for timingen, samt utelukke gassventilen. Ved slike mekanismer aktiveres et mekanisk apparat som påvirker åpningskraften til inntaksventilene ved å trykke på gasspedalen. Dette systemet reduserer drivstofforbruket med omtrent 15 prosent og øker kraften til enheten med samme mengde. I mer moderne motorer brukes ikke en mekanisk, men en elektromagnetisk analog. Fordelen med det andre alternativet er at elektronikken er i stand til å endre ventilåpningsmodusene mer effektivt og jevnt. Løftehøyde kan være nær ideell, og åpningstidene kan være bredere enn med tidligere versjoner. En slik utvikling, for å spare drivstoff, kan til og med slå av noen sylindere (ikke åpne noen ventiler). Disse motorene aktiverer systemet når bilen stopper, men forbrenningsmotoren trenger ikke å bli slått av (for eksempel i et trafikklys) eller når føreren bremser bilen ved hjelp av forbrenningsmotoren.

Hvorfor endre ventiltimingen

Bruk av mekanismer som endrer ventiltimingen tillater:

• Det er mer effektivt å bruke ressursen til kraftenheten i forskjellige driftsmåter;
• Øk kraften uten å måtte installere en tilpasset kamaksel;
• Gjør kjøretøyet mer økonomisk;
• Sørg for effektiv påfylling og ventilasjon av sylindere ved høye hastigheter;
• Øk transportens miljøvennlighet på grunn av mer effektiv forbrenning av luft-drivstoffblandingen.

Siden forskjellige driftsmåter for forbrenningsmotoren krever egne parametere for ventiltimingen, ved hjelp av mekanismene for å endre FGR, kan maskinen tilsvare de ideelle parametrene kraft, dreiemoment, miljøvennlighet og økonomi. Det eneste problemet ingen produsenter kan løse så langt er de høye kostnadene for enheten. Sammenlignet med en standardmotor vil en analog utstyrt med en lignende mekanisme koste nesten dobbelt så mye.

Noen bilister bruker variabelt ventiltimingssystem for å øke kraften i bilen. Men ved hjelp av et modifisert tannrem er det umulig å presse maksimalt ut av enheten. Les om andre muligheter her.

Avslutningsvis tilbyr vi et lite visuelt hjelpemiddel for driften av variabelt ventiltidsystem:

Variabelt ventiltimingssystem ved bruk av eksempelet på CVVT

Spørsmål og svar:

Hva er ventiltimingen? Dette er øyeblikket når ventilen (innløp eller utløp) åpner/stenger. Dette begrepet uttrykkes i grader av motorens veivakselrotasjon.

ЧHva påvirker ventiltimingen? Ventiltidspunktet påvirkes av motorens driftsmodus. Hvis det ikke er noen faseskifter i timingen, oppnås maksimal effekt bare i et visst område med motoromdreininger.

Hva er ventiltidsdiagrammet for? Dette diagrammet viser hvor effektivt fylling, forbrenning og rengjøring i sylindere skjer ved et spesifikt turtallsområde. Den lar deg velge riktig ventiltiming.