Содержание
Фазы и механизм газораспределения двигателя
Термин «фаза» означает часть, этап или ступень какого-то процесса. Поэтому впускная и выпускная фазы газораспределения – часть полного цикла работы двигателя внутреннего сгорания. Прочитав статью, вы узнаете, что происходит во время фаз, каким образом двигатель регулирует их и на что влияют фазы газораспределения.
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.
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.
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.
На холостых и низких оборотах часть топлива, которая поступает в двигатель, уходит в выхлопную трубу.
Это снижает мощность и экономичность двигателя. По мере роста оборотов влияние этого эффекта слабеет. Поэтому чем выше обороты двигателя, тем длинней должны быть фазы газораспределения. Это позволит избежать снижения мощности мотора.
Это снижает мощность и экономичность двигателя. По мере роста оборотов влияние этого эффекта слабеет. Поэтому чем выше обороты двигателя, тем длинней должны быть фазы газораспределения. Это позволит избежать снижения мощности мотора.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.
Регулятор фаз газораспределения
Существует большое количество моделей фазорегуляторов, которые работают по различным алгоритмам. Однако, общий принцип неизменен. Когда двигатель работает на низких оборотах, фазорегулятор сокращает впускную и выпускную фазы. Это позволяет сократить расход топлива.
Когда двигатель начинает работать на высоких оборотах или под нагрузкой, регулятор увеличивает продолжительность фаз, а нередко и точку их начала. Это позволяет не только увеличить мощность и крутящий момент, но и снижает расход топлива. Наиболее популярны модели фазорегуляторов, которые работают на основе центробежного принципа. Чем выше обороты двигателя, тем сильней они натягивают цепь или ремень привода ГРМ, тем самым сдвигая и фазы газораспределения. Благодаря тому, что эти устройства регулируют натяжение ремня или цепи со стороны обоих распределительных валов, они эффективно сдвигают обе фазы. Такие фазорегуляторы не требуют настройки, однако после пробега в 40-70 тысяч километров необходимо менять уплотнительные кольца гидроцилиндров.
Более сложные регуляторы представляют собой систему из датчиков, контроллера двигателя и исполнительных устройств. Однако, принцип их работы точно такой же, как у центробежных. Исполнительное устройство увеличивает или ослабляет натяжение цепи со стороны впускного и выпускного валов. Благодаря этому каждая фаза регулируется отдельно. Такие системы требуют настройки и регулярной проверки. Благодаря тому, что исполнительные механизмы работают от электричества, нет необходимости в регулярной замене уплотнительных колец. Существуют также системы, в которых электронное управление совмещено с гидравлическим приводом. В таких системах регулировка происходит не за счет натяжения цепи, а с помощью увеличения давления внутри шестерни распределительного вала.
Чем выше давление, тем дальше гидропривод проворачивает распределительный вал относительно положения шестеренки.
Как установить фазы газораспределения
На большинстве современных автомобилей, оснащенных механическим ГРМ, фазы газораспределения выставляют одинаково.
По ВМТ первого цилиндра. Для этого на корпусе блока цилиндров и ГБЦ, а также на шестернях распределительного и коленчатого валов нанесены специальные метки. В первую очередь совмещают метки коленчатого вала. Затем совмещают метки распределительного (распределительных) валов. После этого надевают и натягивают цепь или ремень, затем проверяют метки. Если метки на месте, коленчатый вал прокручивают 2 или 4 раза и снова проверяют метки. Если метки шестерней распределительного и коленчатого валов совпадают с метками на блоке цилиндров и ГБЦ, то фазы выставлены правильно. Если отличаются, необходимо снять цепь или ремень и повторить все операции.
Регулировка фаз газораспределения (N40 / N45)
Необходимые приспособления для настройки фаз ГРМ:
- 00 9 250
- 11 7 251
- 11 7 252
- 11 7 253
- 11 7 260
- 11 9 190
- 11 9 340
Необходимые подготовительные операции:
- Проверить фазы газораспределения распредвалов.
Распредвал впускных клапанов:
Примечание:
Лыска для фиксирования распределительного вала на верхней стороне имеет закругление, а
на нижней стороне — прямая.
При положении поршня 1-го цилиндра в ВМТ конца такта сжатия лыска с закруглением
показывает вверх по направлению оси цилиндра.
Распредвал выпускных клапанов:
Примечание:
Лыска для фиксирования распределительного вала на верхней стороне имеет закругление, а
на нижней стороне — прямая.
При положении поршня 1-го цилиндра в ВМТ конца такта сжатия лыска с закруглением
показывает вверх по направлению оси цилиндра.
Дополнительное отличие:
При положении поршня 1-го цилиндра в ВМТ конца такта сжатия пазы (1) показывают в
сторону выпуска.
Примечание:
Отверстие для фиксирования в положении в ВМТ находится на стороне впуска ниже стартера.
Для облегчения доступа: Освободить провод в районе отверстия для фиксирования из
зажимов и оттянуть в сторону.
Зафиксировать двигатель с помощью приспособления 11 9 190 при положении
поршня 1-го цилиндра в ВМТ конца такта сжатия.
Только АКПП
На рисунке показано без АКПП.
Предупреждение!
У двигателей с АКПП рядом с отверстием (1) для фиксирования в положении в ВМТ имеется
большое отверстие (2), которое можно перепутать с отверстием для фиксирования.
Если маховик зафиксирован в правильном отверстии (1) с помощью приспособления
11 9 190, двигатель больше не проворачивается за центральный болт
Ослабить болты крепления исполнительных узлов выпуска и впуска и затем снова завернуть
до прилегания.
Установить приспособление 11 7 252 на распредвал впускных клапанов и выставить
распредвал впускных клапанов так, чтобы приспособление 11 7 252 без зазоров легло
на головку блока цилиндров.
Установить приспособление 11 7 251 на распредвал выпускных клапанов.
Вывернуть приспособление 11 7 253.
Удерживать распредвал впускных клапанов с помощью приспособления 11 7 251 так, чтобы
оно без зазоров легло на головку блока цилиндров.
Вставить болты крепления приспособления 11 7 251 и затянуть на головке блока
цилиндров.
Затянуть от руки приспособление 11 7 253 так, чтобы оно оперлось на приспособление
11 7 252.
Вставить болт крепления приспособления 11 7 252 и затянуть на головке блока
цилиндров.
Снять плунжер натяжителя цепи.
Вставить приспособление 11 9 340 в отверстие в головке блока цилиндров и от руки
ввернуть регулировочный болт до прилегания, не натягивая при этом приводную цепь.
Примечание:
Заменить болты крепления исполнительных узлов впуска и выпуска.
Вставить новые болты крепления исполнительных узлов впуска и выпуска и
завернуть до прилегания.
Установить приспособление 11 7 260, как показано на рисунке.
Выставить фиксирующие отверстия колес датчиков относительно центрирующих штифтов
на приспособлении 11 7 260.
Зафиксировать колеса датчиков с помощью приспособления 11 7 260.
Закрепить болтами приспособление 11 7 260 на головке блока цилиндров.
Ослабить болт (1) исполнительного узла выпуска на пол-оборота.
Ослабить болт (2) исполнительного узла впуска на пол-оборота.
Надеть торцевую головку на болты (1 и 2) и от руки завернуть их до прилегания.
Создать предварительный натяг планки натяжителя вращением регулировочного болта
с помощью приспособления 00 9 250 или обычным динамометрическим ключом с
моментом 0,6 Нм.
Затянуть болт (1) крепления исполнительного узла выпуска.
Момент затяжки 11 36 16AZ.
Затянуть болт (2) крепления исполнительного узла впуска.
Момент затяжки 11 36 16AZ.
Снять приспособление 11 7 260.
Ослабить и снять приспособление 11 9 340.
Примечание:
Для описанной далее проверки фаз газораспределения должен быть установлен
фирменный натяжитель цепи.
Установить плунжер натяжителя цепи.
Примечание:
Фазы газораспределения отрегулированы
правильно, если приспособление 11 7 252
прилегает к головке блока цилиндров без
зазоров, или приподнято относительно
стороны выпуска максимум на 0,5 мм.
Примечание:
Фазы газораспределения отрегулированы
правильно, если приспособление 11 7 251
прилегает к головке блока цилиндров без
зазоров, или приподнято относительно
стороны выпуска максимум на 1,0 мм.
Снять все приспособления.
Собрать двигатель.
Как работает система изменения фаз газораспределения
Автор:
David Tracy
Комментарии (81)
Оповещения
Мы можем получать комиссию за ссылки на этой странице.
Изображение: Изображение предоставлено ниже изображения
Новые автомобили сбивают с толку. Со всеми компьютерами, датчиками и гаджетами может показаться, что под капотом происходит какое-то магическое колдовство. Мы здесь, чтобы показать вам, как работают современные автомобильные компьютерные системы управления. В прошлый раз мы рассмотрели электронное управление дроссельной заслонкой. Сегодняшняя тема: Изменение фаз газораспределения.
Когда-то впускные и выпускные клапаны автомобиля открывались на определенную величину в определенный момент четырехтактного цикла и на определенное время.
Это было так просто. Однако в настоящее время многие двигатели могут изменять не только время открытия их клапанов, но и то, насколько они открываются и как долго, то есть новые автомобили могут изменять фазы газораспределения, подъем клапана и продолжительность работы клапана. Давайте посмотрим, как все это работает. Для многих из вас это обзор, но если мы хотим, чтобы новое поколение автолюбителей заботилось о машинах, не мешало бы объяснить, как они на самом деле работают.
РЕГУЛИРОВКА ФАЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛАПАНОВ
Изображение: Изображение предоставлено ниже изображения
Диаграмма из Wikimedia Commons
Типичный впускной и выпускной клапаны двигателя открываются через выступы на распределительном валу. В двигателях с двумя верхними распредвалами имеются отдельные распределительные валы для выпускных и впускных клапанов. Эти распределительные валы изготовлены из закаленного железа или стали и соединены с коленчатым валом с помощью зубчатых ремней, цепей или шестерен.
Поскольку современные бензиновые двигатели включают четырехтактный цикл, это означает, что распределительные валы вращаются один раз за каждые два оборота коленчатого вала. Чтобы усилить этот момент, рассмотрим ход впуска двигателя. Впускной клапан открыт, это означает, что выступ распределительного вала давит на толкатель кулачка и открывает клапан. Давайте проследим движение этого кулачка и сравним его с движением коленчатого вала.
Пока впускной клапан открыт, поршень движется вниз к нижней мертвой точке. Когда двигатель достигает нижней мертвой точки, коленчатый вал поворачивается на 180 градусов. Затем поршень движется вверх, сжимая топливную смесь. Как только поршень достигает верхней мертвой точки, коленчатый вал совершает полный оборот. Затем свеча зажигания воспламеняет топливную смесь, отправляя поршень обратно в нижнюю мертвую точку. К этому моменту коленчатый вал сделал полтора полных оборота. Теперь выпускной клапан открывается, и поршень возвращается в верхнюю мертвую точку.
Коленчатый вал сделал два полных оборота. Теперь, когда поршень находится примерно в верхней мертвой точке, выступ распределительного вала, за которым мы следим, возвращается в исходное положение и открывает впускной клапан, а поршень движется обратно вниз. Таким образом, после двух оборотов коленчатого вала распределительный вал провернулся один раз. Посмотрите эту гифку, чтобы увидеть все это в движении.
В 1960-х годах автопроизводители начали разрабатывать системы изменения фаз газораспределения, которые позволяли впускным и выпускным клапанам открываться раньше или позже в 4-тактном цикле. Цель состояла в том, чтобы улучшить объемный КПД, уменьшить выбросы NOx и уменьшить насосные потери. На сегодняшний день существует два основных типа изменения фаз газораспределения: фазирование кулачков и изменение фаз газораспределения. При изменении кулачка ECU выбирает другой профиль кулачка в зависимости от нагрузки и скорости двигателя, тогда как при фазировании кулачка исполнительный механизм вращает распределительный вал, изменяя фазовый угол.
Существуют десятки способов изменения фаз газораспределения, подъема и продолжительности, поэтому мы просто рассмотрим VVT-i от Toyota и VTEC от Honda.
Прежде чем мы рассмотрим VVT-i, давайте поговорим о датчиках. В системах VVT используются всевозможные датчики, но наиболее важными из них являются датчики положения распределительного вала и коленчатого вала (которые часто являются датчиками на эффекте Холла). ЭБУ использует эти датчики для контроля взаимосвязи между положением поршня и положением клапанов. Коленчатый вал соединен со штоком и поршнем, а выступы распределительного вала вызывают события подъема клапана. Таким образом, с помощью информации от датчиков положения коленчатого и распределительного валов ЭБУ может узнать, как быстро вращается двигатель, и относительное положение поршня и впускных и выпускных клапанов.
Фазировка кулачков
Фазировка кулачков опережает или задерживает события подъема клапана путем поворота распределительного вала, обычно в диапазоне около 60 градусов относительно угла коленчатого вала.
Допустим, наш впускной клапан нормально открывается за 5 градусов коленчатого вала до верхней мертвой точки и закрывается за 185 градусов коленчатого вала после верхней мертвой точки (5 градусов после нижней мертвой точки). «Запаздывание» фаз газораспределения на 10 градусов означает, что клапан открывается и закрывается на 10 градусов позже, то есть открывается на 5 градусов после верхней мертвой точки и закрывается на 19 градусов.5 градусов после верхней мертвой точки. Задерживая синхронизацию распределительного вала, двигатель достигает лучшего крутящего момента на высоких оборотах, в то время как опережая синхронизацию впускного распредвала обеспечивает лучшую мощность на низких оборотах.
Существует множество различных методов изменения фаз газораспределения. Каждый производитель имеет свое название для своей системы VVT. Toyota использует VVT-i®, Honda использует VTEC®, Mitsubishi использует MIVEC®, и этот список можно продолжить. Давайте посмотрим, как работает система Toyota VVT-i.
Система VVT, показанная на видео выше, является разновидностью Toyota VVT-i, хотя у Honda есть похожая система под названием VTC. В этой системе ECU получает сигналы от датчика положения распределительного вала, датчика коленчатого вала, датчика температуры масла, датчика массового расхода воздуха (MAF) и датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя и использует эту информацию для настройки выходного сигнала на клапан управления подачей масла. Этот клапан действует как гидравлический привод, вращая ротор (соединенный с распределительным валом) внутри корпуса, который соединен с коленчатым валом через цепь привода ГРМ. Как только ЭБУ изменил фазовый угол кулачка, ЭБУ продолжает получать входные данные от всех датчиков и постоянно регулирует подачу масла на ротор. Как и электронное управление дроссельной заслонкой, это система с замкнутым контуром, что означает, что разница между текущим фазовым углом распредвала и оптимальным углом распредвала является «сигналом ошибки», который отправляется в ЭБУ.
Компьютер использует сигнал ошибки, чтобы отрегулировать его выходной сигнал для привода, чтобы получить фазовый угол распределительного вала, который должен быть.
Замена кулачка
Изображение: Изображение предоставлено ниже изображения
Другие системы VVT изменяют форму своих выступов распределительного вала, а не только фазовый угол распределительного вала относительно коленчатого вала. Изменение профиля кулачка влияет не только на подъем клапана (насколько далеко открывается клапан), но и на продолжительность работы клапана (как долго клапан остается открытым). На изображении выше показаны особенности кулачка распределительного вала, влияющие на подъем клапана и его продолжительность.
При более высоких оборотах двигателя многие системы VVT изменяются на более агрессивные (т. е. с большим подъемом и продолжительностью) профили кулачков. Некоторые системы с регулируемым подъемом клапана смещают распределительный вал в осевом направлении, так что кулачок с более высоким профилем входит в зацепление с толкателем кулачка, создавая больший подъем клапана.
Другие, такие как Honda VTEC (yo), прикрепляют высокопрофильный коромысло к низкоскоростному коромыслу с помощью штифта с гидравлическим приводом. Более агрессивный выступ кулачка активирует этот высокопрофильный коромысло и обеспечивает больший подъем впускного клапана, пропуская больше воздуха в цилиндр.
Приведенное ниже видео, рассказчик которого странным образом очень похож на Ричарда Хаммонда, является отличным ресурсом для понимания двух разных типов систем VVT и показывает, как работает гидравлический привод системы VTEC Honda.
Top Photo Credit: Timitrius
COMP Cams Учебное пособие по регулировке фаз газораспределения
COMP Cams ® Учебное пособие по регулировке фаз газораспределения
Camtake® предлагает вам упростить то, что на самом деле происходит внутри двигателя, COMP предлагает вам «упростить» то, что на самом деле происходит внутри двигателя. прогулка» внутри типичного двигателя, точно такого же, как тот, который может быть у вас в машине.
Мы обсудим события клапана, положение поршня, перекрытие и осевые линии. Хотя мы не можем объяснить конструкцию кулачка в таком небольшом пространстве, мы могли бы прояснить некоторые из наиболее неправильно понимаемых терминов и прояснить, что на самом деле происходит, когда двигатель проходит свой четырехтактный цикл. Мы графически проиллюстрируем взаимосвязь между всеми частями двигателя и постараемся помочь вам понять, как распределительный вал влияет на мощность двигателя. Наденьте кроссовки, откройте глаза и приготовьтесь хорошенько заглянуть внутрь этого двигателя.
|
Начнем с того, что поршень полностью наверху с обоими закрытыми клапанами. Всего несколько градусов назад сработала свеча зажигания, и взрыв и расширение газов толкнули поршень к нижней части цилиндра. Это событие, которое фактически толкает коленчатый вал для создания мощности, называется «рабочий ход» (рис.
1). Каждый «такт» длится половину оборота коленчатого вала или 180 градусов коленчатого вала. Поскольку распределительный вал вращается со скоростью, равной половине скорости кривошипа, рабочий ход приходится только на одну четверть оборота кулачка, или 90 градусов распредвала.
По мере приближения к дну цилиндра, незадолго до того, как поршень достигнет дна, выпускной клапан начинает открываться. К этому времени большая часть заряда будет сожжена, и давление в цилиндре начнет выталкивать эту сгоревшую смесь в выпускное отверстие. После того, как поршень проходит истинное дно или нижнюю мертвую точку, он начинает подниматься обратно вверх. Теперь мы начали такт выпуска, еще 180° в цикле (рис. 2). Это вытесняет остаток смеси из камеры, чтобы освободить место для свежего, чистого заряда воздушно-топливной смеси. Пока поршень движется к верхней части цилиндра, выпускной клапан быстро открывается, проходит максимальный подъем и начинает закрываться.
Теперь начинает происходить что-то совершенно уникальное.
Непосредственно перед тем, как поршень достигает вершины, впускной клапан начинает открываться, а выпускной клапан еще не полностью закрыт. Это звучит неправильно, не так ли? Попробуем разобраться, что происходит.
Такт выпуска поршня вытолкнул почти весь израсходованный заряд, и когда поршень приближается к верхней части и впускной клапан начинает медленно открываться, в камере начинается эффект сифона или «продувки». Стремление газов к выпускному отверстию приведет к началу всасывания. Так двигатель вымывает весь использованный заряд. Даже некоторые из новых газов выходят в выхлоп. Как только поршень проходит через верхнюю мертвую точку и начинает опускаться, всасываемый заряд быстро втягивается, поэтому выпускной клапан должен закрыться точно в нужной точке после верхней мертвой точки, чтобы предотвратить повторное попадание сгоревших газов. Эта область вокруг верхней мертвой точки с обоими открытыми клапанами называется «перекрытием». Это один из самых критических моментов в рабочем цикле, и все точки должны быть правильно совмещены с верхней мертвой точкой поршня.
Мы рассмотрим это более подробно позже.
Теперь мы прошли перекрытие. Выпускной клапан закрылся сразу после того, как поршень начал опускаться, а впускной клапан открывается очень быстро. Это называется тактом впуска (рис. 3), когда двигатель «дышит» и наполняется новой порцией смеси свежего воздуха и топлива. Впускной клапан достигает своего максимального подъема в определенной точке (обычно около 106 градусов) после верхней мертвой точки. Это называется центральной линией впуска, которая относится к тому месту, где кулачок был установлен в двигателе по отношению к коленчатому валу. Обычно это называется «степенью». Об этом мы также поговорим позже.
Поршень снова идет до упора и по мере его запуска впускной клапан устремляется к седлу. Точка закрытия впускного клапана будет определять, где цилиндр фактически начинает создавать давление, поскольку сейчас мы находимся в такте сжатия (рис. 4). Когда вся смесь заполнена и оба клапана закрыты, поршень начинает сжимать смесь.
Вот где двигатель действительно может набрать мощность. Затем, непосредственно перед вершиной, срабатывает свеча зажигания, и мы готовы начать все сначала.
Цикл двигателя, который мы только что наблюдали, типичен для всех четырехтактных двигателей. Есть несколько вещей, которые мы не обсуждали, такие как подъемная сила, продолжительность, точки открытия и закрытия, перекрытие, центральная линия всасывания и угол разделения лепестков. Если вы будете ссылаться на диаграмму фаз газораспределения, когда мы будем обсуждать эти термины, это может значительно упростить понимание.
Большинство кулачков оцениваются по длительности в определенной точке подъема. Как бы медленно ни открывался и закрывался клапан в самом начале и в конце своего цикла, было бы невозможно точно определить, где он начинает движение. В проиллюстрированном случае номинальная продолжительность составляет 0,006 дюйма подъема толкателя. На нашем графике мы используем подъем клапана, поэтому мы должны умножить на коэффициент коромысла, чтобы найти этот подъем.
Например: 0,006 дюйма x 1,5 = 0,009″. Вместо первоначального подъема толкателя 0,006″ мы теперь используем подъем клапана 0,009″. Эти точки открытия и закрытия обведены кружком, чтобы вы могли их видеть. Если вы посчитаете количество градусов между этими точками, вы получите заявленная продолжительность, в данном случае 270 градусов вращения коленчатого вала. На этой иллюстрации это одинаково для впускного и выпускного кулачков, что делает это кулачком с одним рисунком. Некоторые производители кулачков оценивают свои кулачки с подъемом 0,050 дюйма. Если мы снова умножим это на передаточное отношение коромысла, мы получим 0,075 дюйма. Мы можем отметить диаграмму и прочитать продолжительность при подъеме 0,050 дюйма. Этот кулачок показывает около 224 градусов, что является стандартным для этого кулачка 270H. Подъем определить очень просто. Вы можете просто прочитать его от оси, идущей вверх. Это подъем на клапане, как мы сказали ранее. Иногда вы услышите подъем, называемый «подъемом лепестка».
Это означает подъем на лепестке или подъем клапана, деленный на передаточное число коромысла. В этом случае это будет 0,470 дюйма, деленное на 1,5 или 0,313 дюйма подъема кулачка. Подъем — это просто прямое измерение подъема клапана или подъемника.
Мы затронули точки открытия и закрытия чуть ранее, но теперь хотим рассмотреть их еще подробнее. Мы говорили о том, когда возникают эти точки и как они измеряются. Как вы можете видеть на рисунке 1, клапан начинает двигаться очень медленно, а затем набирает скорость по мере приближения к вершине. Он делает то же самое закрывание, быстро опускаясь, а затем плавно останавливаясь. Это как водить машину. Если бы вы разгонялись от 0 до 60 миль в час за доли секунды и мгновенно останавливались, вы можете себе представить, что это сделало бы с автомобилем, не говоря уже о водителе. Это было бы слишком серьезно для любой системы клапанов. Вы бы погнули толкатели, изнашивали кулачки, ломали пружины и коромысла и теряли весь динамический дизайн. Кулачок не будет работать на желаемом уровне оборотов, так как все эти части будут сталкиваться друг с другом. Когда клапан приближается к седлу, вы также должны замедлить его движение, чтобы клапанный механизм не издавал громких шумов. Если вы хлопнете клапаном по седлу, вы можете ожидать сильного шума и большого количества изношенных и сломанных деталей. Таким образом, легко увидеть, что вы можете ускорить клапан только на определенную величину, прежде чем у вас возникнут проблемы. Это то, чему компания COMP Cams® научилась на протяжении многих лет: насколько далеко вы можете безопасно зайти в этом вопросе.
Если посмотреть немного дальше на точки синхронизации, первая точка, которую мы видим на диаграмме, — это точка открытия выхлопной трубы. Мы все замечали разные звуки рабочих камер, с отчетливыми скачками или неровным холостым ходом. Это происходит, когда выпускной клапан открывается раньше и позволяет звуку сгорания выйти в выхлопные трубы. На самом деле он может еще немного гореть, когда выходит из двигателя, так что это может быть очень выраженный звук.
Следующая точка на графике – впускное отверстие. Это начинается фаза перекрытия, которая очень важна для вакуума, реакции дроссельной заслонки, выбросов и особенно расхода бензина. Величина перекрытия или площадь между впускным отверстием и закрытием выпускного отверстия, а также место, где оно происходит, является одним из наиболее критических моментов в цикле двигателя. Если впускной клапан откроется слишком рано, новый заряд попадет во впускной коллектор. Если это произойдет слишком поздно, это приведет к обеднению цилиндра и значительно ухудшит работу двигателя. Если выпускной клапан закроется слишком рано, он задержит часть отработавших газов в камере сгорания, а если он закроется слишком поздно, он переполнит камеру; вынимая слишком много заряда, снова создавая искусственно обедненное состояние. Если фаза перекрытия происходит слишком рано, это создаст чрезмерно богатую среду в выпускном отверстии, что серьезно повлияет на расход бензина. Итак, как видите, все, что касается перекрытия, имеет решающее значение для производительности двигателя.
Последняя точка цикла — закрытие впуска. Это происходит немного позже нижней мертвой точки, и чем быстрее она закрывается, тем большее давление в цилиндре будет развивать двигатель. Однако вы должны быть очень осторожны, чтобы убедиться, что вы держите клапан открытым достаточно долго, чтобы должным образом заполнить камеру, но закрыть его достаточно быстро, чтобы создать максимальное давление в цилиндре. Это очень сложный момент в цикле распредвала.
Последнее, что мы обсудим, это разница между осевой линией впуска и углом разделения лепестков. Эти два термина часто путают. Несмотря на то, что у них очень похожие имена, они очень разные и управляют разными событиями в движке. Угол разделения лепестков просто то, что он говорит. Это число градусов, разделяющее пиковую точку подъема выпускного лепестка и пиковую точку впускного лепестка. Его иногда называют «центром лепестка» кулачка, но мы предпочитаем называть его углом разделения кулачка. Это можно изменить только тогда, когда кулачок отшлифован.
Неважно, как вы градуируете кулачок в двигателе, угол разделения лепестков отшлифован в кулачке. Осевая линия впуска, с другой стороны, представляет собой положение центральной линии или точки пикового подъема впускного лепестка по отношению к верхней мертвой точке поршня. Это можно изменить, «установив» кулачок в двигатель. На рис. 1 показан обычный 270-градусный кулачок. Он имеет разделение лепестков 110 °. Мы показываем его установленным в двигателе на 4° вперед или на 106° по центральной линии впуска. Светло-серые кривые показывают тот же распределительный вал, установленный еще на четыре градуса вперед, или на 102 градуса от центральной линии впуска. Вы можете видеть, насколько раньше происходит перекрытие и как впускной клапан открывается задолго до того, как поршень начинает опускаться. Обычно это рассматривается как способ увеличить мощность на низах, но, как вы можете видеть, большая часть заряда выбрасывается из выхлопных газов, что делает двигатель менее эффективным. На каждой карте кулачка есть рекомендуемая точка установки осевой линии впуска, и важно установить кулачок в этой точке.