Система Valvematic

15.12.2012

В дополнение к материалу о двигателях серии ZR отдельно приведем описание системы с фирменным обозначением Valvematic (VM) - бесступенчатого изменения высоты подъема впускных клапанов.

В дополнение к материалу о двигателях серии ZR отдельно приведем описание системы с фирменным обозначением Valvematic (VM) - бесступенчатого изменения высоты подъема впускных клапанов.

Valvematic позволяет изменять высоту подъема впускного клапана в диапазоне 0,9..10,9 мм. Соответственно, угол открытого состояния клапана изменяется в пределах 106..260° поворота коленчатого вала.

Соответственно, угол открытого состояния клапана изменяется в пределах 106..260° поворота коленчатого вала.

Управление VM неразрывно связано с управлением изменением фаз газораспределения (VVT-i) и электронным управлением дроссельной заслонкой (ETCS-i).

Эффект
На индикатороной диаграмме показано, каким образом рабочий процесс в двигателе с VM отличается от обычного (в данном случае - на режимах холостого хода и при нагрузке 30%).

На индикатороной диаграмме показано, каким образом рабочий процесс в двигателе с VM отличается от обычного (в данном случае - на режимах холостого хода и при нагрузке 30%).

На индикатороной диаграмме показано, каким образом рабочий процесс в двигателе с VM отличается от обычного (в данном случае - на режимах холостого хода и при нагрузке 30%).

- В отличие от обычного двигателя, при работе VM дроссельная заслонка практически постоянно поддерживается в положении полного открытия, при этом дозирование топливовоздушной смеси осуществляется изменением высоты подъема клапанов.

	- В начале такта впуска давление во впускном коллекторе у VM близко к атмосферному, благодаря чему значительно уменьшаются насосные потери при ходе поршня вниз.
	- После того, как необходимое количество смеси поступило в цилиндр, впускные клапаны закрываются. Поскольку поршень продолжает движение вниз, то разрежение в цилиндре увеличиватся, насосные потери растут и в двигателе с VM.
	- Хотя к концу ходя поршня разрежение в цилиндрах обоих двигателей сравнивается, однако у VM наполнение необходимым объемом смеси произошло эффективнее.

Valvematic	VVT
Фазы: Изменяются бесступенчато	Фазы: Изменяются бесступенчато
Высота подъема клапанов: Изменяется бесступенчато	Высота подъема клапанов: Не изменяется
Преимущества: Точный контроль фаз и высоты подъема в зависимости от условий движения, что позволяет развить одинаковую мощность с меньшими затратами.	Преимущества: Управление фазами газораспределения или для улучшения экономичности, или для повышения мощности, в зависмости от условий движения.

Режимы работы

Состояние	-	Функционирование	Эффект
Запуск двигателя / Глушение двигателя		- Рабочий угол впускных клапанов 200°. - Впускные клапаны закрываются в точке, близкой к НМТ, уменьшая перекрытие для улучшения компрессии.	- Улучшение пусковых характеристик
Холостой ход (повышенные обороты)		- Рабочий угол впускных клапанов 250°. - Высота подъема клапанов увеличивается для увеличения перекрытия, усиливается внутренняя рециркуляция отработавших газов.	- Снижение выбросов NOx и CH
До прогрева двигателя (кроме повышенных оборотов холостого хода)		- Рабочий угол впускных клапанов 240°. - Увеличение эффективности на такте впуска.	- Увеличение мощности - Снижение расхода топлива
Двигатель прогрет (нагрузка от низкой до средней)		- Рабочий угол впускных клапанов 106-245°. - Согласованная работа с VVT и ETCS. - Высота подъема клапанов изменяется с целью более раннего закрытия для уменьшения насосных потерь. - Изменяются фазы выпускных клапанов.	- Снижение расхода топлива
Двигатель прогрет (нагрузка высокая)		- Рабочий угол впускных клапанов 230-260°. - Согласованная работа с VVT и ETCS. - Высота подъема клапанов изменяется с целью более позднего закрытия для улучшения наполнения. - Изменяются фазы выпускных клапанов.	- Увеличение мощности - Снижение расхода топлива - Уменьшение температуры выхлопа

Конструкция

Механизм привода ГРМ. 1 - привод VVT (выпуск), 2 - привод VVT (впуск), 3 - распределительный вал выпускных клапанов, 4 - распределительный вал впускных клапанов, 5 - контроллер Valvematic, 6 - рокер, 7 - гидрокомпенсатор, 8 - клапан, 9 - впускной клапан, 10 - выпускной клапан, 11 - демпфер цепи, 12 - башмак натяжителя, 13 - гидронатяжитель цепи.

Контроллер VM
- Состоит из усилителя (EDU), электромотора и винтового механизма.
- Бесщеточный электродвигатель - 3-фазный, постоянного тока, с неодимовыми магнитами.
- Усилитель управляет работой электромотора, задает расчетный и определяет фактический угол поворота ротора. Для этого служат датчик угла (определяющий угол поворота ротора) и датчик положения (определяющий количество оборотов ротора).
- Винтовой механизм, имеющий конструкцию планетарной передачи, преобразует вращение ротора электромотора в поступательное перемещение управляющего штока. Смазка механизма осуществляется моторным маслом.
- Эпициклы с прямой нарезкой зубьев соединены с корпусом механизма, солнечные шестерни установлены на управляющем штоке, кроме того, водила сателлитов находятся в зацеплении с левосторонней винтовой резьбой на корпусе и правосторонней резьбой на штоке. Количество зубьев: эпицикл - 50, сателлит - 10, солнце - 31. Винтовая резьба: эпицикл - 5-заходная левосторонняя, сателлит - 1-заходная левосторонняя, солнце - 4-заходная правосторонняя.
- Электромотор вращает корпус механизма с эпициклами, которые, в свою очередь, приводят во вращение сателлиты. Солнечные шестерни и шток перемещаются в осевом направлени, управляя высотой подъема клапанов.

Электромотор вращает корпус механизма с эпициклами, которые, в свою очередь, приводят во вращение сателлиты.
1 - контроллер VM, 2 - выпуск масла, 3 - впуск масла, 4 - датчик положения, 5 - усилитель 6 - бесщеточный электродвигатель, 7 - статор, 8 - ротор, 9 - подшипник, 10 - винтовой механизм.

Рисунок 4
1 - сателлит 1, 2 - водило, 3 - корпус, 4 - винт водила, 5 - эпицикл 1, 6 - эпицикл 2, 7 - солнечная шестерня 1, 8 - солнечная шестерня 2, 9 - управляющий шток.

Привод VVL

- Привод бесступенчатого изменения высоты подъема клапанов состоит из управляющего штока, ползуна, роликового и качающихся промежуточных рычагов, демпфера.

Привод VVL

Фото 5

- Управляющий шток передает поступательное перемещение от контроллера VM на ползуны. Ползуны имеют косые зубья, находящиеся в зацеплении с внутренними зубьями на роликовом и качающихся рычагах, они определяют взаимное положение этих рычагов.

Роликовый рычаг находится в контакте с кулачком распредвала впускных клапанов, его перемещение передается через ползун на качающиеся рычаги, которые воздействуют на рокеры и открывают впускные клапаны. Демпфер постоянно поджимает роликовый рычаг и позволяет ему отслеживать профиль кулачка распредвала.

1 - шток, 2 - ось рычагов, 3 - качающийся рычаг, 4 - роликовый рычаг, 5 - ползун, 6 - демпфер, 7 - распределительный вал впускных клапанов, 8 - рокер, 9 - впускной клапан, 10 - гидрокомпенсатор.