Когда происходит максимальное открытие клапана
Autoservice-ryazan.ru

Автомобильный портал

Когда происходит максимальное открытие клапана

Ritel › Блог › ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ. ЧТО ЭТО ТАКОЕ?

Работа двигателя зависит от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Объясним, что такое фазы газораспределения и их влияние на работу двигателя.

ЧТО ТАКОЕ ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ?

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.

ВЛИЯНИЕ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НА РАБОТУ ДВИГАТЕЛЯ

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.

Дальнейшее увеличение эффективности работы мотора за счёт ГРМ — невозможно. Выжать больше мощности и момента с того же объёма при меньшем расходе можно будет с применением иных средств. Например, комбинированного наддува или конструкций, изменяющих степень сжатия.

Моменты открытия и закрытия клапанов выражаются в углах поворота коленчатого вала относительно мертвых точек и называются фазами газораспределения

Клапанный механизм должен обеспечивать наилучшее наполнение цилиндров, надежное уплотнение внутрицилиндрового пространства и постоянную кинематическую связь между клапаном и профилем кулачка распределительного вала.

В зависимости от расположения клапанов в головке блока ГРМ делятся на:

· ГРМ с подвесными (верхними) клапанами

· ГРМ с боковыми (нижними) клапанами

Современные автомобильные двигатели имеют ГРМ с подвесными клапанами, расположенными в головке блока цилиндров.

При таком расположении клапанов улучшается процесс наполнения цилиндров и сгорания рабочей смеси, что позволяет повысить степень сжатия, мощность и экономичность двигателя.

В зависимости от расположения распределительного вала ГРМ делятся на:

· ГРМ с нижним расположение распределительного вала

· ГРМ с верхним расположением распределительного вала

Распределительный вал, расположенный в верхней части головки блока, упрощает привод клапанов, позволяет исключить из него толкатели и штанги, но требует применения цепного привода самого вала.

Распределительный вал должен иметь высокую прочность и жесткость, поэтому его изготовляют ковкой из углеродистых или легированных сталей, а также отливкой из серых или специальных чугунов.

К элементам вала относятся опорные шейки, кулачки, фланец для крепления приводной звездочки или шейка для установки приводной шестерни.

Опорные шейки и кулачки стального вала подвергаются закалке ТВЧ с последующим шлифованием. Диаметры опорных шеек могут быть одинаковыми или разными. Последнее конструктивное решение позволяет существенно упростить укладку вала при сборке двигателя.

Нижний распределительный вал имеет эксцентрик привода б/насоса, шестерню привода масляного насоса и прерывателя-распределителя.

Шейки вала двигателей ВАЗ опираются на поверхность гнезд корпуса, отлитого из алюминиевого сплава и установленного на г/блока, у других двигателей опорные шейки требуют применения подшипников, представляющих сталебаббитовые втулки, запрессованные в гнезда блока.

Привод распределительного вала

Верхний распределительный вал (двигатели ВАЗ и УМЗ) получает вращение благодаря звездочке на его переднем фланце от звездочки к/в с помощью цепи или зубчатого ремня. Эта передача приводит во вращение звездочку валика привода вспомогательных механизмов: масляного насоса, прерывателя-распределителя, бензонасоса.

Нижний распределительный вал приводится во вращение через пару косозубых шестерен. Ведущая стальная шестерня установлена на коленчатом валу, ведомая шестерня распределительного вала изготавливается из текстолита (ЗМЗ) или серого чугуна.

Клапаны предназначены для открытия или закрытия впускного или выпускного отверстия.

· Обеспечивать достаточно и герметичную посадку;

· Иметь обтекаемую форму.

В конструкцию клапана входят цилиндрический стержень и тарелка. Стержень клапана точно шлифуется и служит для направления движения клапана при его подъеме и опускании. Для улучшения обтекаемости у впускных клапанов часто делают тюльпанообразную головку.

Тарелка клапана имеет конусную рабочую поверхность – фаску, которая шлифуется и притирается к рабочей поверхности седла, обеспечивая герметичность цилиндрового пространства.

Угол конуса фаски клапана и седла у большинства двигателей принят равным 45 0 .

Чтобы улучшить наполнение цилиндров, у всех двигателей диаметр тарелки впускного клапана больше, чем выпускного на величину от 4 до 11 мм. Высота подъема клапана у различных двигателей находится в пределах от 9 до 12 мм.

Стержень клапана на конце имеет кольцевую канавку, в которую входят буртики сухарей, удерживающие клапанные пружины.

Температура выпускного клапана достигает 800 0 , поэтому он изготавливается из жаропрочных сталей с высоким содержанием хрома, кремния, никеля.

Для улучшения охлаждения тарелки выпускных клапанов некоторых двигателей делают полыми и заполняют натрием. У некоторых двигателей применяются специальные механизмы принудительного поворота выпускных клапанов (ЗИЛ-130), что уменьшает односторонний износ тарелки и седла клапана и обеспечивает их приработку во время работы.

Поверхность отверстия направляющей втулки обуславливает прямолинейность перемещения клапанов. Втулки изготавливают из чугуна или металлокерамики, которые лучше удерживают смазку, обладают высокой износостойкостью.

Для уменьшения попадания масла через зазор между стержнем клапана и его втулкой в камеру сгорания на стержни клапанов надеваются резиновые колпачки.

Чтобы повысить долговечность седла клапана, поверхности и торца стержня клапана, а также направляющей втулки, обеспечивается проворачивание клапана при работе. Принудительное вращение клапана предотвращает образование нагара на его рабочей фаске, который может вызвать прорыв газов под клапан и его прогорание.

Пружина клапана должна обеспечивать его плотную посадку в седло во время закрытия и невозможность самопроизвольного открытия впускного клапана при впуске, осуществлять постоянную кинематическую связь между клапаном и профилем кулачка р/в. Кроме этого, конфигурация пружины не должна вызывать ее вибраций на рабочих режимах.

Если частота собственных колебаний пружины совпадет с частотой открытия клапана, может возникнуть явление резонанса, способное вызвать поломку пружины и падение клапана в цилиндр. Чтобы предотвратить это явление клапаны снабжены двумя пружинами – наружной и внутренней.

Толкатель воспринимает усилие от кулачка распределительного вала и передает его стержню клапана через штангу на коромысло.

Плунжерные толкатели имеют полусферическое углубление внутреннего торца для упора наконечника штанги, снаружи находятся два отверстия для выхода масла из внутренней полости. Равномерность износа торца обеспечивается благодаря вращению толкателя вследствие небольшого продольного наклона линии вершины кулачка.

Штанга передает усилие кулачка от толкателя к коромыслу. Нижним концом штанга входит во внутренне углубление толкателя, верхним – в полусферическое углубление регулировочного винта.

Материалы штанг – дюралюминиевый пруток, с напрессованными стальными наконечниками или стальной пруток.

Коромысла и рычаги

Коромысло служит для передачи усилия от штанги к стержню клапана. Оно представляет собой двуплечий рычаг, установленный на неподвижной оси и одним плечом опирающийся на торец стержня клапана, а другим – на верхний наконечник штанги.

Коромысла изготавливаются литьем из чугуна или стали, и может быть откованы из стали. Для повышения износостойкости в отверстие для оси запрессовывается бронзовая втулка.

Носок коромысла подвергается закалке для повышения износостойкости, короткое плечо имеет резьбовое отверстие, в которое ввертывается регулировочный винт.

Коромысла опираются на пустотелую ось, поверхность которой под каждым коромыслом закалена и имеет отверстия для выхода смазки.

Местоположение коромысел определяется распорными втулками и пружинами на оси между опорами.

Рычаги клапанов двигателей ВАЗ откованы из стали, и каждый упирается на шаровую головку регулировочного болта.

Постоянный контакт рычага с кулачком обеспечивается с помощью шпилечной пружины.

Регулировочный болт с контргайкой ввертывается во втулку, которая плотно завернута в головку блока и законтрена.

Тема 1.4.2 Взаимодействие деталей ГРМ. Фазы газораспределения

Взаимодействие деталей газораспределительного механизма рассмотрим на примере двигателя ВАЗ-2105.

Рис 19 Принципиальная схема

1 – зубчатый приводной ремень;

2 – натяжной ролик;

4 – шкив распределительного вала;

6 – регулировочный болт;

8 – натяжное устройство;

9-10 – зубчатые шкивы;

От зубчатого шкива 10 коленчатого вала ремнем 1 вращение передается на зубчатый шкив 4 распределительного вала. При вращении распределительного вала его кулачок 5 набегает на рычаг 3, который, поворачиваясь на сферической опоре регулировочного болта 6, другим концом нажимает на стержень клапана и открывает отверстие, сообщающее камеру сгорания цилиндра с впускным (впускной клапан) или выпускным (выпускной клапан) трубопроводом. При дальнейшем повороте вала кулачок сходит выпуклой частью с рычага, который при помощи шпилечной пружины возвращается в исходное положение, а клапан под действием пружины 7 закрывается.

Преимущества и недостатки верхнего расположения клапанов

· Компактная камера сгорания с более коротким путем горения рабочей смеси препятствует возникновению детонации и позволяет повысить степень сжатия

· Отношение поверхности камеры сгорания к ее объему на 30-35% меньше, что сокращает потери тепла в охлаждающую жидкость и повышает экономичность двигателя

· Возможно увеличение размеров и высоты подъема впускных клапанов, а, следовательно, увеличение наполнения цилиндров

· Легко выполнять регулировку клапанного механизма

Использование дополнительных деталей, т.е. усложнение конструкции, следовательно, возрастает стоимость, вероятность поломки и трудоемкость при обслуживании и ремонте.

Тепловой зазор в клапанном механизме

При нагревании в работающем двигателе клапаны удлиняются, и если в этих условиях торец стержня закрытого клапана (3) упрется в носок коромысла (7), то между рабочей фаской тарелки клапана и его седлом останется зазор.

Такая неплотная посадка клапана в седло вызывает утечку газов и как следствие – падение мощности двигателя и быстрое прогорание клапанов.

Чтобы обеспечить плотную посадку клапана, между торцом его стержня или между рычагом и затылком кулачка на холодном двигателе устанавливается определенный зазор.

Слишком большие зазоры вызывают стук и износ клапанного механизма, а также позднее и неполное открытие и раннее закрытие клапанов, что ухудшает наполнение и очистку цилиндров, снижает мощность двигателя.

При рассмотрении принципа работы четырехтактного двигателя предполагалось, что впускной и выпускной клапаны открывались и закрывались мгновенно и точно в ВМТ и НМТ. Реально же для открытия – закрытия клапанов нужно некоторое время, в связи с чем клапаны начинают открываться несколько ранее нужного момента и закрываются несколько позже.

Читать еще:  Как проверить обмотку стартера

Для лучшего наполнения и очистки цилиндров, получения необходимой мощности и числа оборотов двигателя его клапаны открываются и закрываются не при положениях поршня в М.Т., а с некоторым опережением или запаздыванием.

Моменты начала открытия и закрытия клапанов могут изображаться в виде круговой диаграммы или в виде таблицы.

Показатель Модель двигателя
ВАЗ-2108 ВАЗ-2105-06 УЗАМ-331 и 412 МеМЗ-245
Начало открытия впускного клапана до ВМТ такта выпуска с опережением
Закрытие впускного клапана после НМТ такта сжатия с запаздыванием
Начало открытия выпускного клапана до НМТ рабочего хода с опережением
Закрытие выпускного клапана после ВМТ такта впуска с запаздыванием
Перекрытие клапанов

Их величина подбирается опытным путем для каждой модели двигателя исходя из указанных условий.

Впускнойклапан открывается с опережением прихода в В.М.Т. на 10-30 0 , что обеспечивает с самого начала такта впуска наличие определенного проходного сечения для горючей смеси.

Закрывается впускной клапан с запаздыванием на 40-90 0 после перехода поршнем Н.М.Т., позволяя использовать инерционный напор всасываемой смеси. Эти условия обеспечивают увеличение времени открытия впускного клапана и процесса впуска, повышают наполнение цилиндров и мощность двигателя.

Выпускнойклапан открывается с опережением прихода поршня в Н.М.Т. на 40-70 0 , т.е. в конце рабочего хода, когда давление газов в цилиндре составляет 3-4 кг/см 2 . Отработавшие газы под этим давлением с большой скоростью выбрасываются в атмосферу, их давление и температура в цилиндре быстро понижаются, и это значительно уменьшает сопротивление движению поршня при выпуске, а также предотвращает перегрев двигателя.

Закрытие выпускного клапана происходит с запаздыванием на 10-15 0 после перехода поршнем В.М.Т., в это время выхлопные газы по инерции продолжают выходить из цилиндра, значительно улучшая очистку.

Запаздывание закрытия выпускного клапана в начале впуска после В.М.Т. и опережение открытия впускного клапана в конце выпуска до В.М.Т. создают перекрытие клапанов, когда в течение времени поворота коленчатого вала на определенный угол оба клапана остаются открытыми.

Малое проходное сечение впускного клапана при этом и кратковременность перекрытия не позволяют выхлопным газам проникнуть во впускной трубопровод. Наоборот, за счет значительной скорости потока выхлопных газов, идущего в выпускную трубу, происходит подсасывание горючей смеси в цилиндр и улучшение наполнения.

Правильная установка фаз газораспределения при сборке двигателя определяется положением или зацеплением приводных звездочек или шестерен в соответствии с имеющимися на них метками.

Значение фаз газораспределения даются заводом-изготовителем в технической характеристике двигателя для зазоров между клапанами и коромыслами (рычагами) и кулачками.

| следующая лекция ==>
При установке маслосъемных колец замки дисков развернуть под углом 1800 друг к другу и на 900 по отношению к стыкам компрессионных колец | СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ

Дата добавления: 2014-01-06 ; Просмотров: 6715 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Тестовые задания по МДК 1. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей (стр. 3 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8

33.Какой технологической операции из перечисленных, подвергают коленчатый вал в сборе с маховиком?

а)взвешиванию для определения центра тяжести б)окраске и лакировке для уменьшения коррозии в)статической и динамической балансировке г)проводят все операции указанные в пунктах а и б.

34.Сколько точек крепления двигателя к раме или кузову современного автомобиля?

а)двигатель крепится в одной точке опираясь на поддон б)имеет 2 точки крепления на блок-картере в)3,4,5 точек крепления к раме в зависимости от модели автомобиля.

Тема 3: Газораспределительный механизм

1. Какие типы газораспределительных механизмов получили наибольшее распространение на автомобильных двигателях?

в)оба типа механизмов

2.Газораспределительные механизмы в зависимости от места установки клапана разделяются на механизмы с нижним и верхним расположением клапанов. Какой механизм имеет меньшее количество деталей?

а)с нижним расположением клапанов

б)с верхним расположением клапанов

в)имеют одинаковое количество деталей.

3.Каким способом осуществляется привод газораспределительного механизма?

а) зубчатыми колесами

б) цепным или зубчатым ремнем

в)в зависимости от типа и модели двигателя способом указанным в пункте а или б.

4.Для чего предназначен толкатель ГРМ?

а) для передачи усилия от распределительного вала

б) для передачи усилия от поршня

в) для поворота клапана вокруг своей оси.

5 . В каком ответе перечислены только детали ГРМ?

а)распределительный вал, штанга толкателя, коромысло, поршневой палец, клапан выпускной

б)толкатель, седло клапана, сухари, тарелка пружины клапана, направляющая толкателя в)направляющая втулка клапана, ось коромысел, головка цилиндров, пружина клапана.

6.Как крепится тарелка пружины клапана к стержню клапана?

б)при помощи резьбы

7.При работе двигателя у некоторых моделей клапан вращается вокруг своей оси для равномерного износа направляющей, стержня клапана, седла и тарелки клапана. За счет чего это достигается?

а) за счет специального устройства

б)за счет вибрации пружин клапана

в) за счет выпуклой формы коромысла.

г)за счет давления газов

8.Как отличить впускной клапан от выпускного одного двигателя?

а) по длине стержня клапана

б) по диаметру тарелки клапана

в) по маркировке.

9.Какой клапан при работе двигателя нагревается до более высокой температуры?

в) клапана одного цилиндра нагреваются до одинаковой температуры.

10.Какие детали ГРМ заставляют клапана открываться и закрываться?

а) открывает и закрывает распределительный вал

б) открывает кулачек распредвала, закрывает пружина

в)открывает пружина, закрывает кулачек распредвала.

11.Какова частота вращения распределительного вала по сравнению с коленчатым валом на четырехтактном двигателе?

а) вращается в 2 раза быстрее коленвала

б) вращается с такой же скоростью как коленвал

в)вращается в 2 раза медленнее коленвала

г)вращается независимо от коленвала.

12.Штанга передает усилие от толкателя к коромыслу. Может ли конструкция ГРМ обходиться без штанг?

а) не могут, так как такой механизм не сможет работать

б) может, в ГРМ с нижним расположением клапанов

в) могут в ГРМ с верхним расположением клапанов и распределительного вала.

13.Какие детали входят в клапанный узел ГРМ?

а) впускной клапан, седло клапана, пружина клапана, направляющая втулка клапана, компрессионное кольцо

б) впускной клапан, тарелка пружины клапана, маслосъемное кольцо, сухари, механизм вращения клапана

в) впускные и выпускные клапана, опорная шайба пружины клапана, седло клапана, сухари.

14.На каком из двигателей привод распределительного вала осуществляется зубчатым ремнем?

15.Механизм газораспределения служит для своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов двигателя, обеспечивая качественное наполнение цилиндра свежим зарядом, его очистку от отработавших газов и герметизацию цилиндра при сжатии и рабочем ходе. Все ли эти функции выполняет ГРМ?

а)закрытие и открытие клапанов выполняет КШМ

б)наполнение цилиндров свежим зарядом выполняет система очистки

в)все перечисленные функции выполняет ГРМ.

16.Каким термином называют моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выражая в градусах поворота коленчатого вала?

в)порядком работы цилиндров.

г)угол опережения зажигания

17.Какие клапана выполняют полыми и полость заполняют металлическим натрием?

а)только впускные клапаны

б)только выпускные клапаны

в)впускные и выпускные клапана.

18.Сколько опорных шеек имеет распределительный вал двигателя?

а) в 2 раза меньше коренных шеек коленчатого вала

б) в2 раза меньше шатунных шеек коленчатого вала

в) такое же количество, как и шатунных шеек коленчатого вала

г) такое же количество, как и коренных шеек коленчатого вала.

19.В какой последовательности передается усилие в приводе клапанов?

а) распредвал, толкатель, штанга толкателя, регулировочный винт, коромысло, клапан б)распредвал, толкатель, регулировочный винт, штанга толкателя, коромысло, клапан в)распредвал, толкатель, штанга толкателя, клапан, коромысло, регулировочный винт.

20.Укажите место проверки теплового зазора в ГРМ?

а) между штангой толкателя и регулировочным винтом

б) между толкателем и кулачком распредвала

в) между носком коромысла и торцом стержня клапана.

21.Что обеспечивает герметичность сопряжений клапан-седло клапана?

а) их шлифовка и притирка по месту пастами

б)подгонка по месту с применением уплотнителей в)установка самоподжимных манжет.

22.Какое количество клапанов установлено на двигателе КамАЗ-740.10?

а) 6 впускных и 6 выпускных клапанов

б) 8 впускных и 8 выпускных клапанов

в) 12 впускных и 12 выпускных клапанов

г) 16 впускных и 16 выпускных клапанов.

23.На каком двигателе распределительный вал не имеет шестерни привода масляного насоса и прерывателя –распределителя, а также эксцентрика топливного насоса?

24.Когда происходит максимальное открытие клапана?

а) когда толкатель находится на противоположной стороне от вершины кулачка

б) когда толкатель находится на вершине кулачка в)когда пружина имеет максимальную длину.

25.Для чего предусмотрены тепловые зазоры в ГРМ?

а) для предотвращения разрушения коромысел и толкателей

б) для исключения неплотного закрытия клапанов в)для уменьшения износа направляющих клапанов и толкателей.

26.В какую часть коромысла вворачивают регулировочный винт?

а) в конец коромысла, обращенный к штанге

б) в конец коромысла, обращенный к стержню клапана

в) в отверстие оси коромысла.

27.Какое количество сухарей необходимо для крепления тарелки пружины со стержнем клапана?

28.Как влияет наличие нагара на фасках клапанов на их охлаждение?

29.В приводе распределительного вала зубчатыми колесами их изготавливают из разных материалов. Каких?

а)колесо распредвала стальное, коленвала чугунное

б)колесо распредвала чугунное, коленвала стальное в)колесо распредвала текстолитовое со стальной втулкой, коленвала стальное.

г) варианты указанные в ответах а, б

Тема 4: Система охлаждения двигателя

1. Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального теплового режима путем отвода части теплоты от нагретых деталей двигателя и передачи этой теплоты окружающей среде. Правильная ли эта формулировка?

б) неправильная, отводится 100% тепла сгоревшего топлива

в) неправильная, все тепло идет на совершение полезной работы

2. Как называется прибор жидкостной системы охлаждения двигателя для отвода теплоты окружающей среде.

а) рубашка блок-картера

3. Что такое антифриз?

а) жидкость, замерзающая при очень низкой температуре

б) жидкость уменьшающая трение

в) жидкость, применяемая в тормозной системе

4. Какое устройство системы охлаждения обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в двигателе?

в) центробежный насос

5.На каком двигателе из перечисленных устанавливается вентилятор с электроприводом?

6. Предпусковой подогреватель предназначен для …..

а) поддержания оптимального теплового режима двигателя

б)для подогрева охлаждающей жидкости и масла перед пуском двигателя при низких температурах

в)для подогрева двигателя с воздушным охлаждением при работе его в северных районах

7. Для изменения интенсивности охлаждения радиатора применяют жалюзи и на некоторых двигателях автоматическое отключение ……

8. В двигателе внутреннего сгорания только 30-42% тепла полученного при сгорании топлива превращаются в полезную работу. На что расходуется остальное тепло?

а) все остальное тепло отводится системой охлаждения в окружающую среду

б) уносится в окружающую среду отработанными газами

в) уносится отработанными газами, отводится системой охлаждения, затрачивается на трение и нагрев масла

9. Какие наполнители применяют в термостатах системы охлаждения двигателей?

а)с жидкостным и газообразным наполнителем

б)с твердым и газообразным наполнителем

в)с жидким и твердым наполнителем

10.Для чего на пробке радиатора устанавливается паровоздушный клапан?

а)для предохранения водителя от ожогов при закипании жидкости в системе охлаждения б)для выпуска пара при кипении жидкости и впуска воздуха в систему при ее охлаждении в)для автоматического поддержания заданного уровня жидкости в системе охлаждения

Зачем менять фазы газораспределения

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.

Качество работы двигателя — его КПД, мощность, крутящий момент и экономичность зависят от многих факторов, в том числе и от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.
В обычном четырёхтактном двигателе внутреннего сгорания клапаны приводятся в действие кулачками распределительного вала. Профиль этих кулачков определяет момент и продолжительность открытия (то есть ширину фаз), а также величину хода клапанов.

В большинстве современных двигателей фазы меняться не могут. И работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Дело в том, что характер поведения газов (горючей смеси и выхлопа) в цилиндре, а также во впускном и выпускном трактах меняется в зависимости от режимов работы двигателя. Постоянно изменяется скорость течения, возникают различного рода колебания упругой газовой среды, которые приводят к полезным резонансным или, наоборот, паразитным застойным явлениям. этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы.

Фазы газораспределения в поршневых двигателях внутреннего сгорания — это моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов (окон). Фазы газораспределения обычно выражаются в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным или конечным моментам соответствующих тактов.

Так, например, 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.

Читать еще:  Почему машина свистит

Тюнеры часто мудрят со сдвигом фаз при помощи таких сборных звёздочек. Заменив штатный распредвал на «спортивный» с другими фазами, можно добиться существенной прибавки мощности.

При работе на максимальной мощности ситуация сильно меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов закономерно сокращается, но для обеспечения высоких крутящего момента и мощности через цилиндры необходимо прогнать куда больший объём газов, нежели на холостом ходу. Как решить столь непростую задачу? Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать продолжительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими. При этом для лучшей продувки цилиндров фазу перекрытия обычно делают тем шире, чем выше обороты.

Хондовская VTEC (Variable Valve Timing and Electronic Control) так же, как и тойотовская (Variable Valve Timing with intelligence), позволяет плавно изменять фазы газораспределения фазовращателем с гидравлическим управлением. Это достигается путём поворота распределительного вала впускных клапанов относительно вала выпускных клапанов в диапазоне ° (по углу поворота коленчатого вала).

Так что при разработке и доводке двигателей конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований и идти на сложные компромиссы. Посудите сами. С одними и теми же фиксированными 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. Вот так задачка!

Но конструкторы такие задачи уже давно щёлкают как семечки и способны при помощи сдвига и изменения ширины фаз газораспределения менять характеристики двигателя до неузнаваемости. Поднять момент? Пожалуйста. Повысить мощность? Не вопрос. Снизить расход? Не проблема. Правда, подчас получается так, что при улучшении одних показателей приходится жертвовать другими.

Doppel-VANOS (Doppel Variable Nockenwellen Steuerung) от BMW умеет двигать фазы плавно от начального до конечного значения. При помощи гидравлики система заведует как процессами впуска, так и выпуска.

А что если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя? Запросто. Благо способов для этого придумана масса. Один из них — применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. Наиболее часто такая система устанавливается на впуске. 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.

Механизм газораспределения «шестёрки» FSI от Audi приводится цепями со стороны маховика. У каждого распределительного вала свой фазовращатель.

Но неуёмные 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 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 об/мин у двигателя словно открывается второе дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и мощный подхват при ускорении.

Система Valvetronic позволила отказаться от дроссельной заслонки, система меняет и степень открытия клапанов и фазы. Применяется она на моторах BMW с 2001 года. Ход клапана меняется при помощи электродвигателя и сложной кинематической схемы и пределах мм.

Изменять момент и продолжительность открытия — это замечательно. А что если попробовать изменять высоту подъёма? Ведь такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм (ГРМ).

Аналогичная система от немецкой компании Mahle.

Чем вредна заслонка? Она ухудшает наполнение цилиндров на низких и средних оборотах. Ведь во впускном тракте под прикрытым дросселем при работе двигателя создаётся сильное разрежение. К чему оно приводит? К большой инертности разреженной газовой среды (топливовоздушной смеси), ухудшению качества наполнения цилиндра свежим зарядом, снижению отдачи и уменьшению скорости отклика на нажатие педали газа.

Система Variable Valve Event and Lift System (VEL), разработанная Ниссаном, напоминает баварский Valvetronic. Специальный эксцентрик, который приводится от электродвигателя, смещает точку опоры коромысла, и за счёт этого изменяет ход клапана. Высота подъёма варьируется в пределах мм.

Поэтому идеальным вариантом было бы открывать впускной клапан только на время, необходимое для достижения нужного наполнения цилиндра горючей смесью. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и, соответственно, продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. По разным данным, экономия от применения системы бездроссельного управления может составлять от 8% до 15%, прирост мощности и момента в пределах %. Но и это не последний рубеж.

Так работает «трёхступенчатый» (Intelligent Variable Valve Timing and Lift Electronic Control). На низкой частоте вращения топливо экономится благодаря тому, что половина впускных клапанов практически дезактивирована. При переходе на средние обороты ранее «дремавшие» клапаны включаются в работу, но их амплитуда не максимальна. На мощностных режимах впускные клапаны начинают работать от единственного центрального кулачка. Он обеспечивает максимальный подъём клапанов, кроме того, его профиль специально заточен под мощностные режимы. Управление режимами осуществляется гидравликой и электроникой.

Несмотря на то что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать ещё выше. За счёт чего? За счёт скорости открытия клапанов. Правда, механический привод здесь сдаёт позиции электромагнитному.

Осенью 2007 года Toyota запустит в производство моторы с газораспределительным механизмом Valvematic, который будет изменять не только фазы газораспределения, но и высоту подъёма впускных клапанов. Не секрет, что многие производители достаточно давно применяют подобные системы. Но Toyota в серию такую систему запускает впервые. Мощность двухлитрового атмосферника , благодаря новому газораспределительному механизму, удалось поднять со 152 до 158 сил, а момент — с 194 до 196 Нм.

В чём ещё плюс электромагнитного привода? В том, что закон (ускорение в каждый момент времени) подъёма клапана можно довести до идеала, а продолжительность открытия клапанов позволяется менять в очень широких пределах. Электроника согласно прописанной программе время от времени ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе. Зачем? В целях экономии, например, на холостом ходу, при движении в установившемся режиме или при торможении двигателем. Да что режимы — прямо во время работы электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный. Интересно, скоро ли появятся такие системы на конвейере?

А это схема работы механизма , предложенная компанией Toyota. Здесь высота подъёма и продолжительность открытия обоих впускных клапанов изменяются скачкообразно. При работе двигателя на частотах вращения коленчатого вала до 6000 об/мин высота подъёма и продолжительность открытия обоих клапанов задаются кулачком (1), который через рокер (5) воздействует на оба клапана. На оборотах выше 6000 закон движения клапанов задаётся более высоким кулачком (2). Чтобы ввести его в строй, нужно переместить сухарь (3) вправо (сухарь перемещается под давлением масла, которое в нужный момент повышается в управляющей магистрали). После того как сухарь переместился вправо, кулачок (2) через шток (4), который до этого времени свободно качался, начинает воздействовать на клапаны через рокер.

Опытный образец четырёхцилиндрового мотора с электромагнитным приводом клапанов и непосредственным впрыском был создан компанией BMW. Здесь количество воздуха, поступающего в цилиндр, регулируется продолжительностью открытия клапана, ход при этом не регулируется. Якорь подпружиненного клапана помещён между двумя мощными электромагнитами, которые призваны удерживать его только в крайних положениях. Чтобы предотвратить ударные нагрузки, каждый раз при приближении к крайнему положению клапан тормозится. Положение и скорость перемещения клапана фиксируются специальным датчиком.

Пожалуй, дальнейшее увеличение эффективности работы мотора за счёт ГРМ уже невозможно. Выжать ещё больше мощности и момента с того же объёма при меньшем расходе можно будет только с применением иных средств. Например, комбинированного наддува или конструкций, изменяющих степень сжатия, других видов топлива. Но это — уже совсем другой разговор.

Фазы газораспределения их влияние на работу двигателя

Работа двигателя зависит от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Объясним, что такое фазы газораспределения и их влияние на работу двигателя.

ЧТО ТАКОЕ ФАЗЫ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ?

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.

ВЛИЯНИЕ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НА РАБОТУ ДВИГАТЕЛЯ

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.

Дальнейшее увеличение эффективности работы мотора за счёт ГРМ — невозможно. Выжать больше мощности и момента с того же объёма при меньшем расходе можно будет с применением иных средств. Например, комбинированного наддува или конструкций, изменяющих степень сжатия.

Как известно работа двигателя внутреннего сгорания состоит из рабочих циклов. Рабочий цикл – это четыре такта (четыре перемещения вверх – вниз, от ВМТ к НМТ поршня в цилиндре). Существуют такты: впуск горючей смеси, сжатие, рабочий ход, выпуск отработавших газов. Каждый такт происходит за пол оборота коленчатого вала двигателя (180º), а весь рабочий цикл – это два оборота коленчатого вала.

Читать еще:  Новая делика 2017

Фазы газораспределения по тактам работы двигателя

Впуск

Поршень движется вниз, засасывая горючую смесь, от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ), коленчатый вал при этом поворачивается на 180º. Выпускной клапан закрывается. Впускной открывается с некоторым опережением (12º), еще до прихода поршня в ВМТ, для улучшения наполнения цилиндра горючей смесью. И будет открыт на протяжении всего такта впуска, пока поршень идет вниз.

Сжатие

Поршень движется вверх, сжимая горючую смесь, от НМТ к ВМТ, коленчатый вал поворачивается еще на 180º. Выпускной клапан по прежнему закрыт. Впускной будет открыт еще на протяжении 40º вращения коленчатого вала, несмотря на движение поршня вверх. За счет инерции, через него в цилиндр еще поступит определенная порция горючей смеси. После чего впускной клапан закроется.

Рабочий ход

Поршень движется вниз от ВМТ к НМТ за счет энергии воспламенившейся в конце такта сжатия топливной смеси. При этом впускной клапан закрыт. Выпускной клапан начинает открываться еще до прихода поршня вниз, в НМТ и окончания рабочего хода (42º из 180º поворота коленчатого вала). Таким образом достигается лучшее удаление отработавших газов за счет имеющегося в цилиндре во время рабочего хода большого давления. Давление снижается, снижается и температура в цилиндре, двигатель не перегревается.

Выпуск

Поршень движется вверх от НМТ к ВМТ, выталкивая из цилиндра отработавшие газы, коленчатый вал поворачивается еще на 180º. Впускной клапан закрыт. Выпускной клапан открыт, при чем это открытие продолжается и после достижения поршнем ВМТ, еще 10º поворота коленчатого вала.

Синхронизация перемещения поршня (вращения коленчатого вала) и открытия-закрытия клапанов (вращение распределительного вала) происходит за счет выставления их положения относительно друг друга по установочным меткам. При их совмещении наступает окончание такта сжатия в четвертом цилиндре двигателя (поршень вверху) Установочные метки помимо определения фаз газораспределения используются при выставлении момента опережения зажигания (2105, 2107 и 2108, 2109, 21099).

Установочные метки в приводе ГРМ двигателя 21083

Установочные метки в приводе ГРМ двигателя 2103

Имеющиеся на распределительном валу расположенные в определенном порядке кулачки при его вращении нажимают на имеющиеся в приводе клапанов рычаги или опорные стаканы (в зависимости от устройства двигателя) заставляя клапана открываться или закрываться.

В случае смещения этих меток (после ремонта, перескочил ремень, вытянулась цепь ГРМ) правильное взаиморасположение валов относительно друг друга изменяется, и двигатель перестает нормально работать. Смещение фаз газораспределения служит причиной таких неисправностей как невозможность запуска или затрудненный пуск двигателя, неустойчивые обороты холостого хода двигателя, падение мощности и приемистости двигателя, «стрельба» в глушитель или карбюратор и т.п.

Примечания и дополнения

— Существует такой момент в работе двигателя автомобиля, когда при достижении поршнем ВМТ открыты и впускной и выпускной клапан. Это так называемое перекрытие клапанов. Длится оно не долго и существенного влияния на работу двигателя не оказывает. При перекрытии отработавшие газы не проникают во впускной коллектор, наоборот их поток вызывает подсасывание дополнительного объема топливной смеси в цилиндр, улучшая его наполнение.

— Впуск топливной смеси растягивается по времени на несколько тактов и длится 232º поворота коленчатого вала. Выпуск также захватывает несколько тактов и длится 232º.

Еще статьи по автомобильным двигателям

Правильный выбор фаз газораспределения оказывает значи­тельное влияние на целый ряд показателей работы двигателей: качество очистки и наполнения цилиндра, работу, затрачиваемую на газообмен, температурный уровень горячих деталей, условия работы выпускной тур­бины и компрессора, эффективность использования выпускных газов и др.

Как известно, для получения оптимальных условий газообмена целе­сообразно осуществлять начало открытия и конец закрытия газораспре­делительных органов с некоторым предварением открытия и запаздыва­нием закрытия, являющимися оптимальными для данного типа двигателя и условий его работы.

Предварение открытия выпускного органа (клапана или окна) до н. м. т. способствует эффективной очистке цилиндра от продуктов сгорания, достижению наибольших проходных сечений при положении поршня у н. м. т., снижению динамических нагрузок на кла­пан в начальной стадии его открытия, уменьшению затраты энергии на выталкивание продуктов сгорания и др.

Запаздыванием закрытия выпускного органа (за в.м.т.) обеспечи­вается: дополнительное удаление части остаточных газов за в.м.т. за счет эжектирующего действия потока выпускных газов; достаточное время — сечение для удаления газов в конце процесса выталкивания про­дуктов, сгорания; настройка характера импульсов в газовыпускной си­стеме и др.

Предварение открытия впускного клапана (до в.м.т.) создает условия для получения наибольших проходных сечений в клапанах к моменту на­чала наполнения (у в.м.т.) и осуществления продувки камеры сгорания (КС) за счет перекрытия клапанов.

Запаздывание закрытия впускного клапана (за н. м. т.) дает возмож­ность продлить процесс наполнения за н. м. т., использовать газодинами­ческий напор воздуха для дозарядки и осуществить продувку КС.

С увеличением степени быстроходности двигателей время действия клапана уменьшается; в связи с этим начало предварения и запаздывания впуска и выпуска следует соответственно увеличить.

Рис.1 Перекрытие впускных и выпускных клапанов

1 – свободный выпуск;2-принудительный выпуск;3 –продувка;

У большей части двигателей ( особенно с надувом) в результате запаздывания закрытия выпускных клапанов и предварения открытия впускных происходит перекрытие клапанов, т.е. одновременное открытие впускного и выпускного клапанов при положении поршня около в.м.т.(рис.1). Это способствует более совершенной очистке КС, интенсификации продувки КС и заполнению ее воздухом повышенного давления ( вдизелях с ГТН), а также снижению температуры горячих деталей КС

Фазы газораспределения зависят от типа двигателя, особенностей его конструкции, степени быстроходности и других факторов. Оптимальные фазы газораспределения устанавливают экспериментальным путем.

Рис.2. Влияние установки фаз выпуска Рис.3. Влияние фаз газораспределения на ηн

на ηн при переменной частоте вращения

Влияние неправильной установки фаз газораспределения, например для процесса выпуска газов, схематически показано на рис. 2. При слишком раннем открытии клапана (точка 2) уменьшается площадь индикаторной диаграммы, а следовательно, и мощность дизеля. К потери площади приводит и слишком позднее открытие клапана (точка 1). Правильная установка момента предварения выпуска (точка 3) обеспечивает наименьшие потери полезной части диаграммы ( сплошная кривая вправо от точки 3).

В судовых ВОД, работающих при переменной частоте вращения, разным значениям n соответсвует различные оптимальные фазы распределения (рис. 3): кривая 1 для высоких n; кривая 2 – для низких n. В эом случае желательно сходить из оптимальных фаз распеделения, обеспечивающих наиболее высокие ηн на основних, наиболее частых и длительных режимах работы.

В таблице приведены данные по фазам газораспределения четырехтактных судових ДВС.

Что такое фазы газораспределения и как они работают

Отрезки времени от начала момента открытия клапанов двигателя до их полного закрытия относительно мертвых точек движения поршня получили наименование фазы газораспределения. Их влияние на работу двигателя очень велико. Так, от продолжительности фаз зависит эффективность заполнения и очистки цилиндров в процессе работы мотора. Это напрямую определяет экономичность расхода топлива, мощность и крутящий момент.

Сущность и роль фаз газораспределения

На данный момент существуют двигатели, в которых фазы не могут изменяться принудительно, и двигатели, оснащенные механизмами изменения фаз газораспределения (например, CVVT). Для первого типа двигателей фазы подбираются эксперементально при конструировании и расчете силового агрегата.

Нерегулируемые и регулируемые фазы газораспределения

Визуально все они отображаются на специальных диаграммах фаз газораспределения. Верхняя и нижняя мертвые точки (ВМТ и НМТ соответственно) представляют собой крайние позиции поршня, движущегося в цилиндре, которые соответствуют наибольшему и наименьшему расстоянию между произвольной точкой поршня и осью вращения коленвала мотора. Точки начала открытия и закрытия клапанов (длина фазы) показываются в градусах и рассматриваются относительно вращения коленчатого вала.

Управление фазами осуществляется при помощи газораспределительного механизма (ГРМ), который состоит из следующих элементов:

  • кулачковый распредвал (один или два);
  • клапанный механизм;
  • цепной или ременной привод от коленвала к распредвалу.

Газораспределительный механизм

Рабочий цикл двигателя всегда состоит из тактов, каждому из которых соответствует определенное положение клапанов на впуске и выпуске. Таким образом, начало и конец фазы зависят от угла положения коленвала, который связан с распределительным валом, управляющим положением клапанов.

За один оборот распредвала коленчатый вал выполняет два оборота и его суммарный угол поворота за рабочий цикл равен 720°.

Работу фаз газораспределения для четырехтактного двигателя рассмотрим на следующем примере (см. картинку):

  1. Впуск. На этом этапе поршень движется от ВМТ к НМТ, а коленвал поворачивается на 180º. Осуществляется закрытие выпускного клапана и последующее открытие впускного. Последние происходит с опережением на 12º.
  2. Сжатие. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, а коленвал совершает еще один поворот на 180º (360º от начального положения). Выпускной клапан остается в закрытом положении, а впускной остается открытым, пока коленвал не повернется на 40º.
  3. Рабочий ход. Поршень идет от ВМТ к НМТ под действием силы воспламенения топливовоздушной смеси. Впускной клапан находится в закрытом положении, а выпускной открывается с опережением, когда коленвал еще не дошел 42º до НМТ. На этом такте полный поворот коленвала составляет также 180º (540º от начального положения).
  4. Выпуск. Поршень идет от НМТ к ВМТ и при этом выталкивает отработавшие газы. В этот момент впускной клапан закрыт (откроется за 12º до ВМТ), а выпускной остается в открытом положении и после достижения коленвалом ВМТ еще на 10º. Общая величина поворота коленвала на этом такте также 180º (720º от начальной точки).

Фазы грм также зависят от профиля и позиции кулачков распредвала. Так, если они одинаковы на впуске и выпуске, то длительность открытия клапанов также будет одинакова.

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.

Углы опережения и запаздывания не являются общими для всех двигателей. Более мощные и быстроходные имеют большие значения этих интервалов. Таким образом, их фазы газораспределения будут шире.

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.

Особенности регулируемых фаз газораспределения

При высоких скоростях двигателю автомобиля необходимо больше объема воздуха. И поскольку в нерегулируемых ГРМ клапаны могут закрыться до того, как в камеру сгорания поступает его достаточное количество, работа мотора оказывается неэффективной. Для решения этой проблемы были разработаны различные способы регулировки фаз газораспределения.

Клапан регулировки фаз газораспределения

Первые моторы, имеющие подобную функцию, позволяли выполнять ступенчатую регулировку, которая позволяла менять длину фазы в зависимости от достижения двигателем определенных величин. Со временем появились бесступенчатые конструкции, позволяющие выполнить более плавную и оптимальную настройку.

Простейшим решением является система сдвига фаз (CVVT), реализуемая путем поворота распределительного вала относительно коленвала на определенный угол. Это позволяет изменить момент открытия и закрытия клапанов, но фактическая продолжительность фазы остается неизменной.

Чтобы изменить непосредственно длительность фазы, в ряде автомобилей используются несколько кулачковых механизмов, а также колеблющиеся кулачки. Для точной работы регуляторов применяются комплексы из датчиков, контроллера и исполнительных механизмов. Управление такими устройствами может быть электрическим или гидравлическим.

Одной из основных причин внедрения систем с регулировкой ГРМ является ужесточение экологических стандартов по уровню токсичности отработавших газов. Это означает, что для большинства производителей вопрос оптимизации фаз газораспределения остается одним из важнейших.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector