Грани изменяемых фаз
30.10.2017
Первые опыты с изменением фаз начались еще в эпоху пара. Что же касается обычных автомобильных двигателей внутреннего сгорания, то принцип изменяемых фаз газораспределения (VVT) был впервые запатентован концерном Fiat в конце 1960-х годов. В серийном производстве первой моделью с VVT стала Alfa Romeo Spider 1980 года. С тех пор многие производители используют принцип VVT в своих конструкциях. Разнообразие вариантов от разных производителей породило множество различных обозначений таких систем - VTEC, VVT-i...
Двигатели без VVT имеют нерегулируемые распределительные валы, поэтому высота подъема, время открытия и фазы клапанов в них фиксируются один раз при установке коленвала и распредвалов. Изменяемые фазы газораспределения позволяют повысить характеристики двигателя, улучшить экономичность и снизить выбросы, за счет оптимизации работы двигателя с учетом режимов и нагрузки.
VVT дает возможность, в зависимости от частоты вращения, нагрузки и температуры, достигнуть большего перекрытия клапанов, изменять высоту подъема, длительность открытия и фазы. Например, при низкой частоте вращения и под нагрузкой фазы смещаются в сторону опережения, чтобы улучшить отклик на открытие дроссельной заслонки и повысить крутящий момент. На высоких оборотах фазы могут смещаться в сторону задержки, чтобы уменьшить выбросы и увеличить мощность.
Типы VVT - cam-phasing
На рынке представлены различные варианты реализации VVT, из них наиболее распространены так называемые "cam-phasing", где фазы изменяются за счет поворота распредвала относительно его шкива или звездочки со встроенным регулятором VVT.
Самые ранние конструкции были простыми - они работали только на впускном распредвалу и только в двух положениях (вкл/выкл) - "дискретная" регулировка, осуществляемая при определенных оборотах (как, например, в BMW Single VANOS). Большинство VVT дискретного действия управляются механически с помощью подпружиненной косозубой шестерни в регуляторе.
В более поздних версиях используется электронное управление и гидравлический привод. Такие системы ("непрерывного действия") могут использоваться на одном или обоих распредвалах. В них электромагнитный клапан регулируют подачу масла под давлением в регулятор (интегрированный в шкив или звездочку), где оно воздействует на соединенные с распредвалом лопасти и вызывает проворот вала относительно шкива. Помимо возможности регулировки фаз при любой частоте вращения, VVT непрерывного действия обеспечивают плавный переход между режимами по сравнению с дискретными системами.
Типы VVT - cam-changing
Некоторые производители (Honda Variable Valve Timing and Lift Electronic Control - VTEC) применяют отдельный кулачок для каждого клапана на впускных и выпускных распредвалах (на ранних SOHC-двигателях VTEC применялся только на впуске). Давление масла удерживает штифт, который соединяет разные коромысла - для большого хода и продолжительного открытия и для малого хода и короткого открытия клапанов. Хотя такая регулировка по сути является дискретной, данный механизм получил широкую известность и заслуженно высокую репутацию благодаря значительному приросту мощности при его использовании.
Типы VVT - cam-phasing + cam-changing
Системы становятся все более сложными и дорогими - комбинирование регулировки фаз и поворотом, и сменой кулачков позволяет повысить эффективность работы двигателя, увеличить мощность и сделать выхлоп более чистым.
Один из производителей, разработавших подобную систему - это Porsche с Variocam Plus. Регуляторы установлены на впускных распредвалах, которые также имеют кулачки двух разных профилей, опирающихся на регулируемые гидротолкатели с раздельными внутренними и внешними сегментами. Внутренний сегмент толкателя контактирует с центральным кулачком распредвала (который обеспечивает меньшую высоту подъема и длительность открытия клапана). Когда требуется более высокий подъем, внутренние и внешние сегменты соединяются вместе штифтом, приводимым в действие гидравлическим электромагнитным клапаном с электронным управлением. После чего в работу вступают внешние кулачки распредвала, обеспечивающие больший подъем и продолжительность открытия клапана. Функции изменения фаз и смены кулачков индивидуально контролируются блоком управления двигателем (ECM), с учетом основных параметров - частоты вращения, выбранной передачи, положения педали акселератора, температуры моторного масла, температуры охлаждающей жидкости.
Развитие
В 2009 Fiat представил свою инновационную систему MultiAir, где выпускные клапаны приводятся от распредвала традиционным механическим путем, а на впускные воздействие от кулачка передается через электрогидравлическую систему с плунжером, электромагнитным клапаном и чисто гидравлическими толкателями. При полной нагрузке усилие на клапаны передается так, как будто имеется жесткая связь с кулачком. При частичных нагрузках клапан сбрасывает давление на части хода плунжера, обеспечивая подачу в цилиндры строго необходимого количества воздуха (что кроме прочего, позволяет отказаться от дроссельной заслонки). В итоге снижаются потери, улучшается экономичность, а характеристики двигателей приближаются к показателям моторов ощутимо большего рабочего объема.
В настоящее время производители исследуют и разрабатывают новые двигатели внутреннего сгорания без распредвалов, что означает окончание эпохи систем газораспределения и систем изменения фаз в привычном нам виде.
С одной стороны, для сервисов это означает уменьшение перечня стандартных сервисных работ (вроде замены ремня привода ГРМ), с другой - двигатели в целом станут гораздо сложнее, требуя нового оборудования и инструментов.
В сфере постгарантийного обслуживания автомобилей Autodata давно зарекомендовала себя в качестве одного из самых надежных, актуальных и точных источников технической информации. Непрерывная работа команды Autodata Online над обновлениями базы данных и регулярное пополнение ее самыми свежими моделями гарантируют, что подписчики всегда смогут получить необходимую информацию для обслуживания и ремонта автомобилей, просто войдя в систему.
Двигатели без VVT имеют нерегулируемые распределительные валы, поэтому высота подъема, время открытия и фазы клапанов в них фиксируются один раз при установке коленвала и распредвалов. Изменяемые фазы газораспределения позволяют повысить характеристики двигателя, улучшить экономичность и снизить выбросы, за счет оптимизации работы двигателя с учетом режимов и нагрузки.
VVT дает возможность, в зависимости от частоты вращения, нагрузки и температуры, достигнуть большего перекрытия клапанов, изменять высоту подъема, длительность открытия и фазы. Например, при низкой частоте вращения и под нагрузкой фазы смещаются в сторону опережения, чтобы улучшить отклик на открытие дроссельной заслонки и повысить крутящий момент. На высоких оборотах фазы могут смещаться в сторону задержки, чтобы уменьшить выбросы и увеличить мощность.
Типы VVT - cam-phasing
На рынке представлены различные варианты реализации VVT, из них наиболее распространены так называемые "cam-phasing", где фазы изменяются за счет поворота распредвала относительно его шкива или звездочки со встроенным регулятором VVT.
Самые ранние конструкции были простыми - они работали только на впускном распредвалу и только в двух положениях (вкл/выкл) - "дискретная" регулировка, осуществляемая при определенных оборотах (как, например, в BMW Single VANOS). Большинство VVT дискретного действия управляются механически с помощью подпружиненной косозубой шестерни в регуляторе.
В более поздних версиях используется электронное управление и гидравлический привод. Такие системы ("непрерывного действия") могут использоваться на одном или обоих распредвалах. В них электромагнитный клапан регулируют подачу масла под давлением в регулятор (интегрированный в шкив или звездочку), где оно воздействует на соединенные с распредвалом лопасти и вызывает проворот вала относительно шкива. Помимо возможности регулировки фаз при любой частоте вращения, VVT непрерывного действия обеспечивают плавный переход между режимами по сравнению с дискретными системами.
Типы VVT - cam-changing
Некоторые производители (Honda Variable Valve Timing and Lift Electronic Control - VTEC) применяют отдельный кулачок для каждого клапана на впускных и выпускных распредвалах (на ранних SOHC-двигателях VTEC применялся только на впуске). Давление масла удерживает штифт, который соединяет разные коромысла - для большого хода и продолжительного открытия и для малого хода и короткого открытия клапанов. Хотя такая регулировка по сути является дискретной, данный механизм получил широкую известность и заслуженно высокую репутацию благодаря значительному приросту мощности при его использовании.
Типы VVT - cam-phasing + cam-changing
Системы становятся все более сложными и дорогими - комбинирование регулировки фаз и поворотом, и сменой кулачков позволяет повысить эффективность работы двигателя, увеличить мощность и сделать выхлоп более чистым.
Один из производителей, разработавших подобную систему - это Porsche с Variocam Plus. Регуляторы установлены на впускных распредвалах, которые также имеют кулачки двух разных профилей, опирающихся на регулируемые гидротолкатели с раздельными внутренними и внешними сегментами. Внутренний сегмент толкателя контактирует с центральным кулачком распредвала (который обеспечивает меньшую высоту подъема и длительность открытия клапана). Когда требуется более высокий подъем, внутренние и внешние сегменты соединяются вместе штифтом, приводимым в действие гидравлическим электромагнитным клапаном с электронным управлением. После чего в работу вступают внешние кулачки распредвала, обеспечивающие больший подъем и продолжительность открытия клапана. Функции изменения фаз и смены кулачков индивидуально контролируются блоком управления двигателем (ECM), с учетом основных параметров - частоты вращения, выбранной передачи, положения педали акселератора, температуры моторного масла, температуры охлаждающей жидкости.
Развитие
В 2009 Fiat представил свою инновационную систему MultiAir, где выпускные клапаны приводятся от распредвала традиционным механическим путем, а на впускные воздействие от кулачка передается через электрогидравлическую систему с плунжером, электромагнитным клапаном и чисто гидравлическими толкателями. При полной нагрузке усилие на клапаны передается так, как будто имеется жесткая связь с кулачком. При частичных нагрузках клапан сбрасывает давление на части хода плунжера, обеспечивая подачу в цилиндры строго необходимого количества воздуха (что кроме прочего, позволяет отказаться от дроссельной заслонки). В итоге снижаются потери, улучшается экономичность, а характеристики двигателей приближаются к показателям моторов ощутимо большего рабочего объема.
В настоящее время производители исследуют и разрабатывают новые двигатели внутреннего сгорания без распредвалов, что означает окончание эпохи систем газораспределения и систем изменения фаз в привычном нам виде.
С одной стороны, для сервисов это означает уменьшение перечня стандартных сервисных работ (вроде замены ремня привода ГРМ), с другой - двигатели в целом станут гораздо сложнее, требуя нового оборудования и инструментов.
В сфере постгарантийного обслуживания автомобилей Autodata давно зарекомендовала себя в качестве одного из самых надежных, актуальных и точных источников технической информации. Непрерывная работа команды Autodata Online над обновлениями базы данных и регулярное пополнение ее самыми свежими моделями гарантируют, что подписчики всегда смогут получить необходимую информацию для обслуживания и ремонта автомобилей, просто войдя в систему.
© Autodata Ltd.
Информацию по обслуживанию и ремонту автомобилей вы найдете в книге (книгах):
