Система изменения фаз газораспределения: о VVT простыми словами

На многих автомобилях красуются блестящие шильдики «VVT». На крышках моторов их можно встретить ещё чаще. «Что это за буквы?» – вопрос иногда ставит в тупик продавцов-консультантов и даже мастеров СТОА. В лучшем случае Вы услышите что-то малопонятное про газораспределительный механизм. Ваша просьба уточнить: какие плюсы и преимущества дают эти «три весёлых буквы» – часто остаётся «без комментариев».

А ведь система изменения фаз газораспределения ( VVT [англ. Variable Valve Timing] является одним из её торговых названий) или «фазовращатель» скоро отпразднует 100-летие своего появления на двигателях внутреннего сгорания. Однако, слишком долго такие системы применялись исключительно в автоспорте и гонках, а появившись на «обычных» авто, не стали предметом вожделения, как, например, турбонаддув или «16 клапанов», при этом играя в совершенстве моторов первостепенное значение.

В этой статье мы восстановим справедливость и расскажем Вам – что такое VVT, CVVT, VANOS, MIVEC, и им подобные названия, именующие по сути одну и ту же систему, очень важную и полезную.

Замена ГРМ

Фаза газораспределения — это период от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным или конечным моментам соответствующих тактов.Задача механизма газораспределения — обеспечить наивысшую эффективность наполнения и очистки цилиндра во время работы двигателя. От того, насколько грамотно подобраны фазы газораспределения,зависит экономичность мотора, мощность и развиваемый момент В большинстве двигателей фазы меняться не могут и работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Из-за этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы.
Для работы на холостом ходу уместны узкие фазы газораспределения с поздним открытием и ранним закрытием клапанов без перекрытия фаз (время, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно). Почему? Потому что так удаётся исключить заброс выхлопных газов во впускной коллектор и выброс части горючей смеси в выхлопную трубу.

При работе на максимальной мощности ситуация меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов сокращается, но для обеспечения высоких крутящего момента и мощности через цилиндры необходимо прогнать больший объём газов, нежели на холостом ходу. Как решить эту задачу? Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать продолжительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими.

При разработке двигателей конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований и идти на компромиссы. Посудите сами.С одними и теми же фазами двигатель должен обладать неплохой тягой на низких и средних оборотах, приемлемой мощностью — на высоких. И плюс ко всему устойчиво работать на холостом ходу, быть максимально экономичным и экологичным.

Изменяемые фазы газораспределения.

Если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя?

Один из способов это применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов и как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.

Инженеры не остановились на этом и разработали ряд систем, способных не только двигать фазы, но и расширять или сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими способами.

Например, в тойотовской системе VVTL-i после достижении определённых оборотов (6000 об/мин) вместо обычного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт иной закон движения клапана, более широкие фазы и, кстати, обеспечивает больший ход. При раскрутке коленчатого вала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у двигателя словно открывается второе дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и мощный подхват при ускорении.

А если попробовать изменять высоту подъёма? Такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. Экономия от применения системы бездроссельного управления составляет от 8% до 15%, прирост мощности в пределах 5—15 %. Несмотря на то, что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать выше — за счёт скорости открытия клапанов. Правда, механический привод заменяется электромагнитным.

В чём плюс электромагнитного привода? Подъёма клапана можно довести до идеала, а продолжительность открытия клапанов позволяется менять в очень широких пределах. Электроника согласно программе время от времени ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе. Делается это в целях экономии, например, на холостом ходу или при торможении двигателем. Даже во время работы электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный.

Если Вам понравился материал, поставьте, пожалуйста, лайк в вашей социальной сети.

Неисправности системы изменения фаз газораспределения

Изменение фаз газораспределения в двигателе
Менять фазы газораспределения можно разными способами, и в последнее время наиболее распространенный поворот р/валов, хотя нередко применяется метод изменения величины подъема клапанов, использование распределительных валов с кулачками измененного профиля. Периодически в газораспределительном механизме возникают различные неисправности, из-за которых мотор начинает работать с перебоями, «тупит», в некоторых случаях и вовсе не запускается. Причины возникновения неполадок могут быть различными:

• неисправен электромагнитный клапан;
• засорилась грязью муфта изменения фаз;
• вытянулась цепь газораспределительного механизма;
• неисправный натяжитель цепи.

Часто возникают при неисправности в этой системе:

• снижаются холостые обороты, в некоторых случаях ДВС глохнет;
• значительно увеличивается расход топлива;
• двигатель не развивает обороты, машина времени не разгоняется даже до 100 км/ч;
• мотор плохо запускается, приходится гонять стартером несколько раз;
• слышать стрекот, что идет с муфты СИФГ.

По всем признакам основная причина проблем с двигателем – выход из строя клапана СИФГ, обычно при этом компьютерная диагностика выявляет ошибки этого устройства. Следует отметить, что лампа диагностики Check Engine загорается при этом не всегда, поэтому трудно понять, что сбои происходят именно в электронике.

Часто проблемы с ГРМ возникают из-за засорения гидравлики – плохое масло с частицами абразива забивает каналы в муфте, и механизм заклинивает в одном из положений. Если муфту «клинит» в исходном положении, ДВС спокойно работает на ХХ, но совсем не развивает оборотов. В случае, когда механизм остается в положении максимального перекрытия клапанов, движок может плохо запускаться.

Возможные причины неисправности клапана

Основных причин неисправностей клапана не так уж и много. Можно выделить две, которые встречаются особенно часто. Так, VVTI-клапан может выходить из строя по причине того, что есть обрывы в катушке. В данном случае элемент не сможет верно реагировать на передачи напряжения. Диагностика неисправности легко осуществляется при помощи проверки измерения сопротивления обмотки катушки датчика.

Вторая причина, по которой клапан VVTI (Toyota) работает неправильно или же не работает вообще — это заедания в штоке. Причиной таких заеданий может быть банальная грязь, которая со временем скопилась в канале. Также возможно, деформирована уплотняющая резинка внутри клапана. В этом случае восстановить механизм очень просто — достаточно очистить грязь оттуда. Это можно сделать с помощью отмачивания или вымачивания элемента в специальных жидкостях.

3-stage VTEC-E

Какого цвета и как обозначаются провода ноля, фазы и земли в электрике?

Газораспределительный механизм 3-stage SOHC VTEC представляет собой объединение системы SOHC VTEC и SOHC VTEC-E. В отличие от всех вышеописанных систем эта система имеет не два режима работы, а три.

На первой стадии, когда частота вращения коленчатого вала не превышает ~2500 об/мин, рокер (коромысло) первого и второго работают независимо. Почти круглый кулачок второго клапана через рокер приводит в действие второй клапан, т.е. фактически процесс впуска осуществляется посредством первого клапана, тогда как второй клапан лишь ненамного приоткрывается для избегания скопления топлива над ним. Кулачок второго клапана работает вхолостую. На второй стадии, начиная приблизительно с 2500 об/мин, масло, поступающее по каналу в распредвале, давит на синхронизирующий шток, который соединяет рокеры первого и второго клапана, обеспечивая синхронную работу обоих впускных клапанов в соответствии с профилем кулачка первого клапана. Остальные кулачки работают вхолостую. В третьем режиме масло по-прежнему давит на шток в положении, когда обеспечивается синхронная работа обоих клапанов, в то время как, начиная с ~4500 об/мин начинает поступать масло по каналу в другую полость и давить на шпильку, обеспечивающую передачу управления клапанами от третьего кулачка большего профиля, обеспечивающему большую высоту подъема.

В зоне низких оборотов система обеспечивает экономичный режим работы двигателя на обедненной топливо-воздушной смеси. В этом случае используется только один из впускных клапанов. На средних оборотах в работу включается второй клапан, но фазы газораспределения и высота подъема клапанов не изменяются. Двигатель в этом случае реализует высокий крутящий момент. На режиме высоких оборотов оба клапана управляются одним центральным кулачком, отвечающим за снятие с двигателя максимальной мощности.

Возможные проблемы и способы их устранения

1. Моторное масло у двигателей, имеющих регулятор фаз газораспределения, обязано строго соответствовать одобрению или нормативам автопроизводителя. Пример: в системе смазки «атмосферного» бензинового EW10A предписано применять Total Quartz 9000 5W-40 или имеющее допуск PSA B71 2296. Дело в том, что корректность работы фазовращателя, а именно – смещение на определённый угол при заданных оборотах и нагрузке, непосредственно «завязано» на вязкость и давление масла. Если оно окажется более текучим или слишком вязким — алгоритм функционирования системы нарушится, что ухудшит работу двигателя и впоследствии может обернуться большим количеством проблем. Поэтому не «покупайтесь» на рекламные заявления о «феноменальных выгодах» продуктов некоторых производителей ГСМ – ожидания чуда могут обернуться позорным фиаско и большой потерей денежных средств.
2. Экономия на качестве моторного масла тоже закончится плачевно. Низкокачественные, контрафактные и суррогатные «жижи» неизбежно приведут к обильным отложениям продуктов износа и окисления в камерах статора муфты VVT (мест для скапливания грязи и мусора в них – хоть отбавляй). На поверхностях трения появятся задиры. Процесс износа станет лавинообразным. Через некоторое время фазорегулятор начнёт «хандрить». Если это вовремя не «вылечить»– муфта заклинит, после чего может потребоваться долгий и дорогой ремонт. Чтобы этого не произошло – моторное масло следует применять только предписанное заводом-изготовителем, менять его с соблюдением требуемой периодичности и использовать только те ГСМ, в высоком качестве которых Вы уверены на 100%!
3. Муфты VVT столь же надёжны, как и «обычные» зубчатые шкивы ремней и «звёздочки» цепей ГРМ. Однако и они при больших пробегах требуют замены из-за естественного износа. Здесь тоже притаилась потенциальная «мина замедленного действия»: на рынке большое количество изготовленных кустарными методами подделок и контрафакта из «поднебесной», ведь муфты VVT – изделия хоть и «долгоиграющие», но отнюдь не дешёвые. Поэтому, если замена всё-таки требуется – применяйте только «оригинал» или «фирменные» изделия авторитетных производителей. Пример: некоторые жлобски настроенные владельцы Peugeot и Citroen при необходимости замены фазовращателей на моторах PSA EW7A/10A/12A напрочь перечёркивают их неоспоримую долговечность, применяя китайские муфты VVT от Baificar вместо штатных японских Denso или INA. Результат: через 30-40 000 км после замены они начинают «греметь», истекать маслом, движки работают неровно и отказываются заводиться зимой, в то время, как «оригинал» от Денсо и ИНА надёжно работают и не вызывают проблем на протяжении 200-300 000 км.
4. При замене муфт VVT не забывайте менять все связанные с ними резиновые прокладки, уплотнения и сальники. Ведь фазорегуляторы: узлы, которые меняются «раз и на всегда», т.к. при ошибке или жмотской экономии «на спичках» для устранения проблемы неизбежно придётся снова всё разбирать и регулировать заново и задорого. Поэтому намного выгоднее – в течение одного акта совершить весь, исчерпывающий комплекс замен компонентов даже в том случае, если они кажутся целыми и работоспособными, но это предписано техрегламентом или руководством по ремонту и обслуживанию.
5. РТИ и прокладки, при замене фазовращателей, разумеется – тоже обязаны быть от авторитетных производителей или оригинальные. При их покупке предпочтение следует отдавать только известным своим качеством брендам и не гнаться за низкой ценой (подделок и здесь – море). Если Вы «не знаток» в этом деле – советуем продукцию – Elring, Febi, Glaser, Goetze, SWAG, Victor Reinz, при условии, что приобретаемое изделие является подлинным и куплено у официального дилера этих брендов (можно узнать на сайте производителя).
6. Работы по обслуживанию и замене муфт VVT следует вести только на специализированных СТОА руками опытных мастеров. Будет необходимо применение некоторого количества специнструмента (у некоторых немецких и японских марок для этой операции может потребоваться до десятка спецприспособлений!), который даже в солидных магазинах автозапчастей не продаётся, и попав к Вам в руки – требует опыта и навыков профессионального использования. «Подручные средства» и «не боги горшки обжигают» в этом деле неуместны — в случае даже невинной ошибки всё может закончиться капитальным ремонтом двигателя. Причина всего этого – в необходимости соблюдения ювелирной точности производимых работ и неукоснительного соблюдения технического регламента, независимо от марки и степени сложности движка.
7. Компьютерная диагностика систем VVT на современных автомобилях не вызывает проблем. Параметры её работы фиксируются несколькими датчиками, а работой управляющего клапана (-нов) заведует отдельный компьютер или программа ECU. Причём, для тестирования лишь в редких случаях нужен специальный дилерский диагностический комплекс – в подавляющем большинстве случаев есть возможность «прочитать» информацию о работоспособности фазовращателя с помощью «неофициальных» тест-компьютеров. Главное, чтобы специалист был опытный и разбирающийся в сути VVT.
8. Клапан фазорегулятора бывает причиной перебоев в работе мотора и скачков его оборотов. Часто это – не причина, а следствие вышеперечисленных проблем. Следствия таковы:
   

   Шток золотника покрыт излишним количеством отложений и подклинивает;

9. На защитных сетках осело слишком большое количество мусора и их проницаемость снизилась;
10. Из-за большого количества металлической «пудры» износ увеличил зазоры, нарушилась герметичность, возникло осевое «биение».

Нельзя отбрасывать и влияние внешних воздействий:

• Окисление электрических контактов клапана VVT;
• Естественное старение изоляции катушек солёноида из-за внешнего (если в результате тюнинга рядом с ним установлен какой-то горячий элемент) или внутреннего (когда корпус покрыт слоем пыли или сухой грязи, играющих роль теплоизолирущей «шубы») перегрева;
• Механические повреждения, случайно и/или незаметно нанесённые в процессе обслуживания ДВС.

Промывание клапана в мощных растворителях с целью вернуть ему работоспособность иногда на короткое время помогает, но это не снимает главную проблему: если он работает некорректно, тем более заклинил – чтобы не тратить уйму ненужного времени и лишних денег — его лучше заменить новым.

9. Промывание муфты VVT должно производиться только после её демонтажа. Попытки сделать это путём добавления в масло «чудодейственных» моющих присадок – обречены на провал. Нужно понимать, что если фазорегулятор внутри загрязнён, то в масляной системе количество шлаков и отложений не менее велико. В процессе растворения, кучи мусора могут устремиться по каналам и осесть как раз в камерах фазовращателя, тем самым — ещё более ухудшив ситуацию.

Если муфта демонтирована и погружена в ванну с мощным растворителем (подойдёт даже уайт-спирит), то часто её работоспособность удаётся восстановить. Разумеется, после такой «бани» её следует дополнительно и тщательнейшим образом промыть изнутри потоками растворителя, впрыскиваемыми через соответствующие каналы с помощью специальных шприцов или спрынцовок. Время потребуется изрядное – все перемещения обязаны происходить без заеданий. Этот метод позволяет освободить заклинившие стопорные штифты, фиксаторы и прочие перемещающиеся элементы механизма муфты. На многие из них придётся нажимать с помощью подручного инструмента – используйте для этого подходящие пластмассовые или деревянные палочки, которые не смогут нанести царапины весьма тонким и деликатным поверхностям фазовращателей.

Однако эффект таких мероприятий может быть и — нулевым. Причина в том, что в среде накапливающихся загрязнений муфте приходится работать слишком долгое время, и к моменту заклинивания все её внутренние рабочие поверхности могут иметь закритический износ. Растворив всех «супостатов» и приведя фазорегулятор во вроде бы рабочее состояние, размеры его зазоров и осевые биения могут сделать невозможной его последующую нормальную эксплуатацию. Если этого вовремя не заметить – можно нанести фатальные повреждения движку.

Мы не смеем отрицать эффективность промывки муфты VVT, как невозможно спорить с «чудом последней соломинки». В то же время, основываясь на опыте, аргументах и фактах – слишком часто и непомерно регулярно приходится констатировать, что покупка и установка новой муфты VVT взамен изношенной оказывается в десятки раз более выгодным во всех отношениях мероприятием, нежели попытки реанимировать вышедший из строя девайс.

Диагностика ГРМ

Механизм стеклоподъемника на ваз 2107

Газораспределительный механизм имеет 2 свойственные неполадки — неплотное примыкание клапанов к гнездам и невозможность полностью открыть клапаны.

Неплотное примыкание клапанов к гнездам обнаруживается по таким показателям: хлопки, возникающие иногда во впускной либо выпускной трубе, уменьшение мощности мотора. Факторами неплотного закрытия клапанов могут быть:

• возникновение нагара на поверхности клапанов и гнезд;
• формирование раковин на рабочих фасках и искривление головки клапана;
• неисправность пружин клапанов.

Неполное открытие клапанов сопровождается стуком в троящем моторе и уменьшением его мощности. Данная поломка возникает в следствии значительного промежутка меж стержнем клапана и носком коромысла. К характерным поломкам для ГРМ нужно причислить кроме того изнашивание шестерен распредвала, толкателей, направляющих клапана, смещение распредвала и изнашивание втулок и осей коромысел.

Практика демонстрирует, что на газораспределительный механизм приходится примерно четвертая часть всех отказов мотора, а уже на предотвращение этих отказов и восстановление ГРМ уходит 50% трудоёмкости обслуживания и ремонтных работ. Для диагностирования поломок применяют следующие параметры:

1. определяют фазы газораспределительного механизма автомобиля;
2. измеряют тепловой зазор между клапаном и коромыслом;
3. измеряют промежуток между клапаном и седлом.

Измерение фаз газораспределения

Подобное диагностирование ГРМ двигателя выполняется на заглушенном моторе с помощью особого набора устройств, среди которых имеются указатель, моментоскоп, малка-угломер и прочие дополнительные приборы. Для того, чтобы фиксировать период раскрытия впускного клапана на 1-ом цилиндре, необходимо покачивать вокруг своей оси коромысло, а далее направить коленвал мотора до момента появления зазора меж клапаном и коромыслом. Малка-угломер для замера разыскиваемого зазора ставится прямо на шкив коленвала.

Измерение теплового промежутка между клапаном и коромыслом

Тепловой зазор измеряют при помощи набора щупов либо иного особого устройства. Это набор из металлических пластинок длиной в 100мм, толщина которых обязана быть не больше 0,5мм. Коленвал мотора поворачивают вплоть до верхней предельной точки, в период такта сжатия подобранного для контроля цилиндра. Непосредственно благодаря щупам разной толщины, поочередно вставляемым в сформировавшееся отверстие, и измеряется зазор.

Определение промежутка между клапаном и седлом

Его можно оценить по объему воздуха, который будет выходить через уплотнитель перекрытых клапанов. Эта процедура прекрасно объединяется с чисткой форсунок. Когда они уже сняты, убирают валики коромысел и прикрывают все клапаны. Затем в камеру сгорания под большим давлением происходит подача сжатого воздуха. Поочередно на любом из контролируемых клапанов ставят устройство, которое позволяет измерить расход воздуха. Если потеря воздуха превысит разрешенную, выполняется ремонт газораспределительного механизма.

Принцип работы

Принцип работы данных систем основан на повороте распределительного вала по ходу вращения, чем достигается раннее открытие клапанов по сравнению с исходным положением.

Конструкция системы изменения фаз газораспределения данного типа включает гидроуправляемую муфту и систему управления этой муфтой.

Гидроуправляемая муфта (обиходное название фазовращатель) непосредственно осуществляет поворот распределительного вала. Муфта состоит из ротора, соединенного с распределительным валом, и корпуса, в роли которого выступает шкив привода распределительного вала. Между ротором и корпусом имеются полости, к которым по каналам подводится моторное масло. Заполнение той или иной полости маслом обеспечивает поворот ротора относительно корпуса и соответственно поворот распределительного вала на определенный угол.

В большинстве своем гидроуправляемая муфта устанавливается на распределительный вал впускных клапанов. Для расширения параметров регулирования в отдельных конструкциях муфты устанавливаются на впускной и выпускной распределительные валы.

Система управления обеспечивает автоматическое регулирование работы гидроуправляемой муфты. Конструктивно она включает входные датчики, электронный блок управления и исполнительные устройства. В работе системы управления используются датчики Холла, оценивающие положения распределительных валов, а также другие датчики системы управления двигателем: частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей жидкости, расходомер воздуха. Блок управления двигателем принимает сигналы от датчиков и формирует управляющие воздействия на исполнительное устройство — электрогидравлический распределитель. Распределитель представляет собой электромагнитный клапан и обеспечивает подвод масла к гидроуправляемой муфте и отвод от нее в зависимости от режимов работы двигателя.

Система изменения фаз газораспределения предусматривает работу, как правило, в следующих режимах:

• холостой ход (минимальные обороты коленчатого вала);
• максимальная мощность;
• максимальный крутящий момент.

Другая разновидность системы изменения фаз газораспределения построена на применении кулачков различной формы, чем достигается ступенчатое изменение продолжительности открытия и высоты подъема клапанов. Известными такими системами являются:

• VTEC, Variable Valve Timing and Lift Electronic Control от Honda;
• VVTL-i, Variable Valve Timing and Lift with intelligence от Toyota;
• MIVEC, Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control от Mitsubishi;
• Valvelift System от Audi.

Данные системы имеют, в основном, схожую конструкцию и принцип действия, за исключением Valvelift System. К примеру, одна из самых известных система VTEC включает набор кулачков различного профиля и систему управления.

Распределительный вал имеет два малых и один большой кулачок. Малые кулачки через соответствующие коромысла (рокеры) соединены с парой впускных клапанов. Большой кулачок перемещает свободное коромысло.

Система управления обеспечивает переключение с одного режима работы на другой путем срабатывания блокирующего механизма. Блокирующий механизм имеет гидравлический привод. При низких оборотах двигателя (малой нагрузке) работа впускных клапанов производится от малых кулачков, при этом фазы газораспределения характеризуются малой продолжительностью. При достижении оборотов двигателя, определенного значение система управления приводит в действие блокирующий механизм. Коромысла малых и большого кулачков соединяются с помощью стопорного штифта в одно целое, при этом усилие на впускные клапаны передается от большого кулачка.

Другая модификация системы VTEC имеет три режима регулирования, определяемые работой одного малого кулачка (открытие одного впускного клапана, малые обороты двигателя), двух малых кулачков (открытие двух впускных клапанов, средние обороты), а также большого кулачка (высокие обороты).

Какие бываю системы

Современной системой изменения фаз газораспределения от Honda является система I-VTEC, объединяющая системы VTEC и VTC. Данная комбинация существенным образом расширяет параметры регулирования двигателя.

Наиболее совершенная с конструктивной точки зрения разновидность системы изменения фаз газораспределения основана на регулировании высоты подъема клапанов. Данная система позволяет отказаться от дроссельной заслонки на большинстве режимов работы двигателя. Пионером в этой области является компания BMW и ее система Valvetronic. Аналогичный принцип использован и в других системах:

• Valvematic от Toyota;
• VEL, Variable Valve Event and Lift System от Nissan;
• MultiAir от Fiat;
• VTI, Variable Valve and Timing Injection от Peugeot.

В системе Valvetronic изменение высоты подъема клапанов обеспечивает сложная кинематическая схема, в которой традиционная связь кулачок-коромысло-клапан дополнена эксцентриковым валом и промежуточным рычагом. Эксцентриковый вал получает вращение от электродвигателя через червячную передачу. Вращение эксцентрикового вала изменяет положение промежуточного рычага, который, в свою очередь, задает определенное движение коромысла и соответствующее ему перемещение клапана. Изменение высоты подъема клапана осуществляется непрерывно в зависимости от режимов работы двигателя.

Система Valvetronic устанавливается только на впускные клапаны.

Как работает двигатель внутреннего сгорания

Воспламенение топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя приводит к выделению выхлопных газов и увеличению температуры. Во время такта сжатия поршень движется к верхней мертвой точке (ВМТ) сжимая топливовоздушную смесь или воздух (дизельный двигатель).

Воспламенение происходит незадолго до ВМТ. В бензиновом двигателе топливовоздушную смесь воспламеняет искра свечи зажигания. В дизельном моторе в раскаленный от сжатия воздух впрыскивают распыленное топливо. Когда поршень приближается к нижней мертвой точке (НМТ), наступает выпускная фаза газораспределения. Выпускной клапан открывается и поднимающийся к ВМТ поршень выдавливает из цилиндра продукты горения топливовоздушной смеси. Когда поршень подходит к ВМТ заканчивается фаза выпуска и начинается фаза впуска. Поршень движется в ВМТ, в цилиндре возникает разряжение, благодаря которому воздух засасывает внутрь камеры сгорания. После достижения ВМТ фаза впуска завершается и начинается такт сжатия.

А что же с нашими ВАЗ?

Как я уже писал сверху, старые моторы (и ВАЗ тут не исключение), имели просто обычную звездочку, на которую одевалась либо цепь, либо ремень ГРМ. Сейчас речь не про новые, а именно про старые.

Как вы догадываетесь, у них были усредненные значения фаз (ну и соответственно перекрытия).

Заводским методом фазы практически никак не настраивались, я сейчас молчу о регулировки клапанов. Также здесь не будет затрагивать спортивные распределительные валы (это уже немного другая тема).

Однако наши умельцы, в гараж и различных тюнинг ателье, ставили так называемые «разрезные шестерни распредвалов». Что это такое? Это шестерня, которая стоит как бы из двух частей: Внутренней части – соединена с распределительным валом.

Внешней части — которая соединяется с цепью – ремнем ГРМ.

Друг с другом они стягиваются болтами, отверстия для этих болтов имеют небольшой ход. То есть эти части могут немного вращаться (на небольшой угол) относительно друг друга. Таким образом можно было изменять угол и методом подбора установить нужную мощность, расход и работу мотора.

НО это скорее исключение из правил, и сейчас современные моторы скажем, на ЛАДА ВЕСТА уже имеют фазовращатели (так что с правильным перекрытием клапанов нет проблем).

Сейчас смотрим видео версию

На этом заканчиваю, думаю, мои материалы были вам полезны. Подписывайтесь на канал, читайте наш АВТОСАЙТ

63,50

Похожие новости

Гидрокомпенсаторы: что это такое и почему они стучат

Иридиевые свечи зажигания. Отзывы, срок службы, плюсы и минусы –.

Би-турбо (Bi-Turbo) и Твин-турбо (Twin-Turbo), двойной наддув – .

Достигаемые результаты

Позднее закрытие впускных клапанов

(англ. late intake valve closing, LIVC). Первыми реализациями изменения момента закрытия клапанов были системы, позволяющие оставлять клапан открытым дольше, чем в двигателе, не оборудованном такой системой. В результате был достигнут эффект выталкивания воздуха из цилиндра во впускной коллектор во время цикла сжатия. Вытесненный из цилиндра воздух повышает давление во впускном коллекторе, вследствие чего при следующем открытии впускного клапана воздух в цилиндр будет подаваться по б́ольшим давлением. В результате внедрения позднего закрытия выпускных клапанов достигается снижение потерь до 40 % во впускном тракте, а также снижение выбросов оксидов азота (NOx) до 24 %. Максимальный крутящий момент двигателя при этом снижается приблизительно на 1 %, а выбросы углеводородов не изменяются.

Раннее закрытие впускных клапанов

(англ. early intake valve closing, EIVC). Другим способом снижения потерь во впускном тракте, применимым на малых скоростях работы двигателя, является создание высокого разряжения во впускном коллекторе, используя раннее закрытие впускных клапанов. Для достижения этого впускные клапаны должны закрываться в ходе цикла впуска. При малой загрузке потребности двигателя в топливо-воздушной смеси небольшие, однако достаточно высоки требования к наполнению ей цилиндров, что возможно достигнуть внедрением раннего закрытия впускных клапанов. Исследования показали, что на двигателях с ранним закрытием впускных клапанов наблюдается снижение потерь во впускном тракте до 40 %, а также увеличение экономичности до 7 %. Также наблюдается снижение выбросов оксидов азота до 24 % в режимах с частичной нагрузкой. Возможной негативной стороной внедрения раннего закрытия впускных клапанов является существенное снижение температуры в камере сгорания, что может вызвать увеличение выбросов углеводородов.

Раннее открытие впускных клапанов

(англ. early intake valve opening). Ранее открытие впускных клапанов является способом существенного уменьшения токсичности. В традиционном двигателе для управления температурой в цилиндрах используется процесс, известный как перекрытие клапанов. При раннем открытии впускных клапанов часть выхлопных газов, перетекая через впускной клапан, попадает во впускной коллектор, где быстро охлаждается. При впуске инертные отработанные газы в значительной степени заполнят цилиндр, благодаря чему достигается снижение температуры в цилиндре и уменьшение выбросов оксидов азота. Также раннее открытие впускных клапанов улучшает объемную эффективность, поскольку объем выброса отработанных газов уменьшается в ходе цикла выпуска.

Раннее и позднее закрытие выпускных клапанов

(англ. early/late exhaust valve closing). Внедрение этих систем позволяет достигать уменьшения токсичности. В традиционном двигателе на цикле выпуска движением поршня отработанные газы выталкиваются в выпускной коллектор и далее в выхлопную систему. Посредством раннего и позднего закрытия выпускных клапанов возможно управлять объемом отработанных газов, остающихся в цилиндре. Оставляя клапан открытым дольше обычного, достигается более полное его очищение от отработанных газов и заполнение цилиндра б́ольшим объемом свежей топливо-воздушной смеси. При раннем закрытии выпускных клапанов в цилиндре остается больше отработанных газов, благодаря чему увеличивается экономичность. Система позволяет двигателю сохранять эффективность во всех режимах работы.

Описание

Клапаны в двигателях внутреннего сгорания используются для управления потоками газов, втекающих и истекающих из камеры сгорания. Момент смены состояния клапана (открытие или закрытие), продолжительность нахождения в одном состоянии и высота подъема этих клапанов в высокой степени оказывают влияние на эффективность двигателя. Без установки системы изменения фаз газораспределения или системы изменения высоты подъема клапанов момент смены состояния этих клапанов будет независим от скорости и условий работы двигателя, что предполагает усредненную настройку таких параметров. Система изменения фаз газораспределения позволяет избавиться от этого ограничения, позволяя улучшить эффективность во всем рабочем диапазоне двигателя.

В поршневых двигателях обычно клапаны приводятся в действие посредством распределительного вала. Кулачки открывают (поднимают

) клапана на определенный промежуток времени (
длительность
) во время каждого цикла впуска и выпуска.
Момент
открытия и закрытия клапанов важен и зависит от положения коленчатого вала. Распределительный вал приводится в движение от коленчатого вала посредством приводного ремня, цепи или зубчатой передачи.

Для работы на высоких скоростях двигателю требуется большой объем воздуха. Однако в таком случае впускные клапана могут закрыться раньше, прежде чем в камеру сгорания поступит необходимое количество воздуха, что снижает эффективность. С другой стороны, при оборудовании двигателя распределительным валом, позволяющим клапанам дольше оставаться открытыми, например, при установке спортивных модификаций кулачков, двигатель будет испытывать проблемы при работе на низких скоростях. Открытие впускных клапанов до закрытия выпускных может приводить к выбросу не сгоревшего топлива из двигателя, что снижает эффективность двигателя и увеличивает токсичность.

Ранние системы изменения фаз газораспределения имели дискретный (ступенчатый) принцип действия. Например, одна настройка момента открытия и закрытия клапанов при работе двигателя на скорости ниже 3500 мин−1, вторая настройка — при работе двигателя на скорости выше 3500 мин−1. Более современные системы производят плавную (бесступенчатую) регулировку момента открытия и закрытия клапанов. Такие системы позволяют производить оптимальную настройку механизма газораспределения для любых скоростей и условий работы двигателя.

Одной из простейших реализаций системы изменения фаз газораспределения является система сдвига фаз, при которой распределительный вал может быть повернут на некоторый угол вперед или назад относительно положения коленчатого вала. При этом клапана закрываются и открываются раньше или позже, однако высота подъема клапанов и длительность открытия и закрытия остаются неизменны. Для возможности регулировки длительности в системе изменения фаз газораспределения требуется внедрение более сложных механизмов, включающих, например, несколько кулачковых профилей или колеблющиеся кулачки.

Газораспределительные фазы

Теория говорит, что клапаны должны открываться в моменты прохождения цилиндров через мертвые точки. Но поскольку процесс инерционен, а также при учете повышенных оборотов коленвала, этого времени явно недостаточно для впрыска смеси и выпуска отработанных газов. Поэтому впускной клапан открывается еще до того как цилиндр займет положение в верхней мертвой точке (с упреждением примерно 9-24 градуса поворота коленвала), а закрытие происходит во время прохождения цилиндром нижней мертвой точки (упреждение 51-64 градуса).

Выпускной клапан открывается примерно за 44-57 градусов до того как цилиндр займет положение в нижней мертвой точке. Закрывается он примерно на 13-27 градусах прохождения ее цилиндром.

В процессе работы двигателя бывают моменты, когда открыты оба клапана. Это положение предназначено для продувки цилиндров свежей горючей смесью с целью их очистки от излишних продуктов сгорания. Оно называется перекрытием клапанов.

Моменты, когда происходит открытие или закрытие клапана относительно мертвых точек, называются фазами газораспределения, они рассчитываются в градусах поворота коленвала.

Принцип работы

Принцип работы системы заключается в изменении положения распределительных валов относительно шкива коленчатого вала.

Система имеет два направления работы:

• Опережение открытия клапанов.
• Запаздывание открытия клапанов.

Опережение

Масляный насос при работе ДВС создает давление, которое подается на электромагнитный клапан CVVT. ЭБУ за счёт широтно-импульсной модуляции (ШИМ) управляет положением клапана VVT. Когда необходимо отрегулировать исполнительный механизм на максимальный угол опережения, клапан перемещается и открывает масляный канал к камере опережения гидромуфты CVVT. Из камеры запаздывания жидкость в это же время начинает сливаться. Это позволяет переместить ротор с распределительным валом относительно корпуса в противоположное относительно вращения коленвала направление.

Запаздывание

Принцип аналогичен предыдущему, однако клапан-соленоид при максимальном запаздывании открывает масляный канал к камере запаздывания. В это время ротор CVVT перемещаются в сторону направления вращения коленвала.

Почему выполняется запаздывание и опережение срабатывания клапанов?

Чтобы улучшить наполнение цилиндров, а также обеспечить более интенсивную очистку от отработавших газов, срабатывание клапанов происходит не в момент достижения поршня мертвых точек, а с небольшим опережением или запаздыванием. Так, открытие впускного клапана выполняется до момента прохождения поршнем ВМТ (от 5° до 30°). Это позволяет обеспечить более интенсивное нагнетание свежего заряда в камеру сгорания. В свою очередь, закрытие впускного клапана происходит с запаздыванием (после того как поршень достиг нижней мертвой точки), что позволяет продолжить наполнение цилиндра горючим за счет сил инерции, так называемый инерционный наддув.

Выпускной клапан также открывается с опережением (от 40° до 80°) до момента достижения поршнем НМТ, что позволяет обеспечить выход большей части отработавших газов под действием собственного давления. Закрытие выпускного клапана, напротив, происходит с запаздыванием (после прохождения поршнем верхней мертвой точки), что позволяет силам инерции продолжить удаление отработавших газов из полости цилиндра и делает более эффективной его очистку.

Этап работы двигателя, при котором оба клапана открыты одновременно, получил название перекрытие клапанов. Как правило, величина перекрытия составляет около 10°. При этом, поскольку длительность перекрытия очень мала, а раскрытие клапанов незначительно, утечки не происходит

Это довольно благоприятный этап для наполнения и очистки цилиндров, что особенно важно при высоких оборотах

В начале открытия впускного клапана текущий уровень давления в камере сгорания выше, чем атмосферное. В результате отработавшие газы очень быстро перемещаются к выпускному клапану. Когда двигатель перейдет на такт впуска, в камере установится высокое разрежение, выпускной клапан полностью закроется, а впускной раскроется на достаточную для интенсивного наполнения цилиндра величину сечения.

Обслуживание

Так как система включает в себя фильтр, его рекомендуется менять. Регламент замены в среднем – 30 тысяч километров. Возможна также и чистка старого фильтра. Автолюбитель вполне может справиться с этой процедурой самостоятельно. Основной сложностью при этом будет поиск места установки самого фильтра. Большинство конструкторов размещают его в масляной магистрали от насоса до электромагнитного клапана. После демонтажа и аккуратной тщательной очистки фильтра CVVT необходимо провести его осмотр. Главное условие – целостность сетки и корпуса. Нужно помнить, что фильтр довольно хрупкий.

Без сомнения, система CVVT направлена на улучшение характеристик двигателя во всех режимах его работы. За счет наличия системы опережения и запаздывания открытия впускных клапанов двигатель имеет лучшую топливную экономичность и сниженные выбросы вредных веществ. Также она позволяет понизить обороты холостого хода без снижения устойчивости работы. Поэтому данная система используется всеми без исключения ведущими автопроизводителями.

На что влияют фазы ГРМ

В двигателях современных бюджетных автомобилей не предусмотрена автоматическая регулировка фаз газораспределения, поэтому они настроены на средний режим работы. Форма кулачков распределительных валов таких двигателей рассчитана на максимальное наполнение и освобождение цилиндров при скорости вращения, близкой к максимальному крутящему моменту. Обычно он расположен между 2/3 и 3/4 от максимальных оборотов. Поэтому такой двигатель «плохо тянет» на оборотах ниже половины от максимальных.

Почему так происходит? Чем выше обороты двигателя, тем быстрей движутся поршни. В результате давление внутри цилиндра во время фазы выпуска возрастает, но пропускная способность выпускного клапана не меняется. Во время фазы впуска поршень движется быстрей, чем на холостых оборотах, но пропускная способность клапана не меняется. Поэтому чем выше обороты двигателя, тем хуже наполнение цилиндров. Поэтому нередко фазы выпуска и выпуска пересекаются. В то время когда выпускной клапан закрывается, но еще открыт, начинает открываться впускной клапан.

Если сдвинуть фазы газораспределения от оптимальной точки, то произойдет резкое падение мощности мотора. Ведь цилиндры будут или не до конца освобождаться от выхлопных газов или не до конца наполняться топливовоздушной смесью. Однако оптимальная точка начала фазы и ее продолжительность зависят от нагрузки на мотор и оборотов двигателя. Поэтому тюнинговые мастерские и умелые автомобилисты устанавливают вместо штатной шестерни распределительного вала разрезную шестерню, с помощью которой можно сдвигать фазу на угол до 10 градусов. Также используют тюнинговые распределительные валы, рассчитанные на различные режимы и нагрузки. Те, кто предпочитает ездить на максимальной скорости, устанавливают валы с максимальными фазами впуска и выпуска. Те же, кто ездит на средних оборотах двигателя, избегая резких стартов и больших скоростей, ставят валы с чуть уменьшенными фазами.

Устройство механизма газораспределения

Газораспределительный механизм (ГРМ) состоит из:

• одного или двух кулачковых распределительных валов, на каждый из которых установлена своя шестерня;
• шестерни коленчатого вала;
• цепного или ременного привода.

Число зубьев шестерни распределительного вала всегда в 2 раза больше, чем у шестерни коленчатого вала.

Благодаря этому за два оборота коленчатого вала происходит лишь один оборот распределительного вала. Это позволяет открывать и закрывать клапаны головки блока цилиндров (ГБЦ) в зависимости от такта двигателя. Фазы газораспределения зависят от расположения кулачков распределительного вала. Поэтому на одновальных двигателях возможна только одновременная регулировка фаз впуска и выпуска. На двухвальных двигателях возможна раздельная регулировка фазы впуска и фазы выпуска. Это позволяет оптимизировать работу двигателя под различные режимы.

Когда кулачок распределительного вала доходит до клапана, то начинает давить на него до тех пор, пока клапан полностью не откроется. Затем кулачок проходит дальше и пружина начинает выдавливать клапан, стремясь закрыть его. Как только давление со стороны распределительного вала исчезает, пружина полностью закрывает клапан. Угол поворота распределительного вала, в течение которого впускные или выпускные клапаны одного цилиндра открыты и называется фазой газораспределения.