Слайд 1ПМ.01. Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта
МДК 01.01 Устройство автомобилей
Раздел 2.
Конструкция двигателя и рабочие процессы
Тема 2.8. Механизм газораспределения
Урок № 26
Система
изменение фаз газораспределительного механизма
Учебник АВТОМОБИЛИ . Устройство автотранспортных средств А.Г. Пузанков , Глава 3 Механизм газораспределения, стр. 58 – 75.
Учебник АВТОМОБИЛИ .ТЕОРИЯ И КОНСТРУКЦИЯ АВТОМОБИЛЯ И ДВИГАТЕЛЯ В.К. ВАХЛАМОВ, М.Г. ШАТРОВ, А.А. ЮРЧЕВСКИЙ. Глава 14, Механизм газораспределения, стр. 193 - 209.
Учебник «Основные конструкции автомобиля» Иванов A.M., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. Глава 2 Двигатель, Параграф 9, Газораспределительный механизм, стр. 60 - 68
http://ustroistvo-avtomobilya.ru/dvigatel/sistemy-izmeneniya-faz-gazoraspredeleniya/
http://www.kuzov-media.ru/articles/sistemy_izmeneniya_faz_grm_i_osnovnye_neispravnosti.html
http://avto-master.info/ustrojstvo-i-printsip-dejstviya/sistema-izmeneniya-faz-gazoraspredeleniya.html
Слайд 2Газораспределительный механизм (ГРМ) служит для обеспечения своевременной подачи в цилиндры
двигателя воздуха или горючей смеси (в зависимости от типа двигателя)
и выпуска отработавших газов из цилиндров.
Слайд 3Фазами газораспределения принято считать момент с начала открытия и до
конца закрытия впускного или выпускного клапана, относительно положения поршня (верхняя
или нижняя мертвая точка), выраженного в градусах угла поворота коленчатого вала.
Слайд 4В большинстве двигателей внутреннего сгорания установленных на автомобилях, фазы газораспределения
одинаковы на всех режимах работы двигателя, то есть они остаются
неизменными, будь это холостой ход или режим полной нагрузки на высокой частоте вращения коленчатого вала
Слайд 5В результате все это сказывается на малой эффективности работы двигателя
и снижению его КПД, так как на разных режимах работы
требуется разная величина фаз газораспределения
Слайд 6Например, для низких оборотов требуются короткие фазы, имеющие минимальную продолжительность,
для высоких оборотов наоборот, необходимы широкие фазы, которые будут перекрывать
такт впуска и выпуска
Слайд 7Мы знаем, что работой впускных и выпускных клапанов управляет распределительный
вал, точнее его кулачки. Так вот, чтобы на двигателях с
постоянными фазами газораспределения, добиться оптимальной работы, как на низких, так и на высоких оборотах, особое внимание инженеры конструкторы уделяют форме и размерам кулачков распредвала, ведь именно от них зависит продолжительность фазы газораспределения.
Слайд 8В обычном двигателе фазы газораспределения определяются формой кулачка распределительного вала
и остаются неизменными во всех диапазонах работы двигателя. Однако постоянные
фазы газораспределения не позволяют создавать оптимальные процессы смесеобразования
Слайд 9В поисках компромиссов чему больше отдать предпочтение высокому крутящему моменту
на низких оборотах или повышенной мощности на высоких оборотах, инженеры
потихоньку пришли к решению создать систему с изменяемыми фазами газораспределения. В которой для каждого режима работы двигателя фазы газораспределения будут индивидуальны.
Слайд 10Чтобы варьировать фазами газораспределения необходимо изменять положение распределительного вала относительно
коленчатого
Слайд 11Впервые система изменения фаз газораспределения была применена в 1983 на
легендарной марке автомобилей Альфа Ромео. После удачного опыта, применение данной
системы, она стало появляться и на других известных марках, таких как Mercedes-Benz, Porsche, BMW, Honda и др.
Слайд 12Основными положительными качества данной системы являлось то, что получилось добиться:
Заметного
улучшения работы двигателя на холостом ходу.
Снижение расхода топлива.
Увеличение мощности.
Оптимального крутящего
момента на различных оборотах.
Естественной рециркуляции отработавших газов, а с ней и уменьшение выбросов оксида азота в атмосферу.
Слайд 13Холостой ход. На этом режиме работы следует устанавливать такой угол
поворота распределительного вала, который соответствует самому позднему началу открытия впускных
клапанов (максимальный угол задержки, при минимальном перекрытии клапанов). Этим обеспечивается минимальное поступление отработавших газов во впускной трубопровод, что улучшает стабильность работы двигателя и снижение расхода топлива.
Слайд 14Режим низких нагрузок. Перекрытие клапанов уменьшается для минимизации поступления отработавших
газов во впускной трубопровод, что улучшает стабильность работы двигателя.
Слайд 15Режим средних нагрузок. Перекрытие клапанов увеличивается, что позволяет снизить «насосные»
потери, при этом часть отработавших газов поступает во впускной трубопровод,
что позволяет снизить температуру рабочего цикла и вследствие этого содержание оксидов азота в отработавших газах
Слайд 16Режим высоких нагрузок при низкой частоте вращения коленчатого вала
На этом
режиме обеспечивается раннее закрытие впускных клапанов, что обеспечивает увеличение крутящего
момента. Небольшое или нулевое перекрытие клапанов заставляет двигатель более четко реагировать на изменение положения дроссельной заслонки, что, например, очень важно в транспортном потоке
Слайд 17Режим высоких нагрузок при высокой частоте вращения коленчатого вала.
Для
того чтобы получить максимальную мощность при высокой частоте вращения коленчатого
вала, необходимо перекрытие клапанов около ВМТ с большим углом поворота коленчатого вала. Это связано с тем, что мощность в наибольшей степени зависит от максимально возможного количества топливно-воздушной смеси, попадающей в цилиндр за короткое время, но, чем выше частота вращения, тем меньше время, отводимое на заполнение цилиндра
Слайд 18
Главными задачами системы изменения фаз газораспределения являются:
улучшение качества работы двигателя
на холостом ходу
снижение расхода топлива
оптимизация крутящего момента в области средних
и высоких частот вращения коленчатого вала
увеличение внутренней рециркуляции отработавших газов с сопутствующим ей снижением температуры газов при сгорании и уменьшением выброса оксидов азота
увеличение мощности в области высоких частот вращения коленчатого вала
Слайд 19Для всех режимов работы двигателя есть свои оптимальные значения по
продолжительности открытия и закрытия клапанов.
Слайд 20В 90-е годы все больше и больше двигателей стали оборудоваться
системами изменения фаз газораспределения таким образом, что угол перекрытия клапанов
мог изменяться в соответствии с режимами работы двигателя
Слайд 21В этих системах, применяемых на двигателях DOHC (с двумя распределительными
валами), монтировалось специальное устройство в приводную шестерню распределительного вала впускных
клапанов. Такие устройства называют изменяемыми фазами газораспределения
VIVT (Variable inlet valve timing).
Слайд 23Как правило, изменение фаз газораспределения применяется в двигателях с двумя
распределительными валами, один из которых служит для открытия впускных клапанов,
другой – выпускных
Слайд 24Добиться изменения фаз газораспределения можно несколькими способами, на данный момент
их три:
с помощью поворота распредвала.
применение кулачков разной формы.
изменением высоты подъема
клапанов.
Слайд 25Изменения фаз газораспределения с помощью поворота распредвала
Слайд 26Изменения фаз газораспределения с помощью применение кулачков разной формы
Слайд 27Изменения фаз газораспределения с помощью изменением высоты подъема клапанов
Слайд 28Система автоматического изменения фаз газораспределения с помощью поворота распределительного вала
Слайд 29Данный способ изменения фаз нашли применение на следующих марках автомобилей:
Toyota
- VVT-i (Dual VVT-i);
Volkswagen - VVT;
Honda - VTC;
Volvo, Hyundai, Kia
- CVVT;
Renault - VCP;
BMW VANOS;
General Motors;
Слайд 30На впускном (аналогично и на выпускном) распределительном валу расположена гидромуфта,
которая под контролем блока управления поворачивает его на заданный угол,
тем самым, изменяя фазу газораспределения
Слайд 31Весь механизм установлен на головке блока цилиндров, снизу к нему
подходят масляные каналы системы смазки двигателя для управления обоими гидромуфтами.
На корпусе механизма установлены два электрогидравлических распределителя, которые и обеспечивают подвод масла к муфте.
Слайд 32Гидравлическая муфта состоит из ротора, жестко закрепленного на распределительном валу
и корпуса муфты в роли, которой выступает шкив газораспределения.
Слайд 33В роторе расположены масляные каналы, по которым масло заполняет камеры
образованные между ротором и корпусом
Слайд 34Заполнение той или иной части камеры приводит к повороту ротора
относительно корпуса, что в итоге обеспечивает поворот распределительного вала на
необходимый в данный момент угол
Слайд 35Сама система устроена таким образом, что в блок управления поступают
основные сигналы параметров двигателя: частота вращения двигателя, расход воздуха и
его температура, температура охлаждающей жидкости, данные с датчиков Холла установленных на механизме газораспределения
Слайд 36На основании этих данных блок управления посылает сигналы электрогидравлическим распределителям,
которые в свою очередь управляют самой гидромуфтой, под действием давления
масла в системе смазки автомобиля.
Слайд 37Система автоматического изменения фаз газораспределения с разной формой кулачков
Слайд 38Эту технологию себе на вооружения взяли следующие марки:
В первую
очередь снова выступает Honda со своей известной системой – VTEC;
Toyota
- VVTL-i;
Mitsubishi - MIVEC;
Audi - Valvelift System;
Слайд 39Данный вид системы изменения фаз газораспределения разберем на примере системы
VTEC
Слайд 40Система устроена следующим образом: На каждый цилиндр имеется два впускных
клапана 1, три коромысла 2 и три кулачка на распределительном
валу. Два крайних одного размера 3, а третий по середине большего 5
Слайд 41А.
На малых оборотах под воздействием малых кулачков усилие на впускные
клапана передаются через крайние коромысла, обеспечивая их открытие в данном
режиме. Среднее коромысла в этом режиме работы двигателя не участвует, что в итоге обеспечивает короткие фазы газораспределения
Слайд 42В.
При переходе двигателя в режим высоких оборотов автоматически срабатывает гидравлический
блокирующий механизм 4, который соединяет все коромысла между собой вместе
Слайд 43
С.
Теперь на коромысла воздействует только средний, кулачок большего размера, что
приводит к удлинению фаз газораспределения.
Слайд 44В другой модификации системы VTEC, в отличие от предыдущей, присутствуют
три режима регулировки, на малых, на средних и на высоких
оборотах. В этой системе три кулачка разного размера.
Слайд 45На малых оборотах в работе участвует один малый кулачок, открывающий
только один впускной клапан. На средних оборотах два малых кулачка
открывающие оба клапана. На высоких оборотах, так же как и в предыдущем случае, один большой открывающий оба клапана
Слайд 46На современных двигателях Honda использует результат двух объединенных систем VTEC
и VTC, такая система получила название I-VTEC
Слайд 47Она более сложная, нежели ее предшественники, но в то же
время благодаря объединению этих двух систем в единое целое I-VTEC
получила возможность расширить параметры регулирования
Слайд 48Система автоматического изменения фаз газораспределения изменением высоты подъема клапанов
Слайд 49Первый успех в применении системы регулировки высоты подъема впускного клапана
добилась BMW, представив в 2001 году на Женевском автосалоне своей
BMW 316ti Compact с системой Valvetronic
Слайд 50
После успеха BMW в освоение данной системы, добились подобного результата
и следующие марки: Nissan - VEL;
Toyota – Valvematic;
Fiat – MultiAir;
Peugeot
- VTI;
Слайд 51Данную систему можно считать наиболее совершенной, так как при использовании
этой системы можно полностью отказаться от дроссельной заслонки, не слишком
совершенного узла участвующего в регулировании подачи топливной смеси
Слайд 521) Электродвигатель (сервопривод). 2) Червячный вал. 3) Пружина возвратная. 4)
Впускной распредвал. 5) Выпускной распредвал. 6) Червячная шестерня. 7) Эксцентриковый
вал. 8) Промежуточный рычаг. 9) Коромысло впускного клапана. 10) Гидрокомпенсатор выпускного клапана. 11) Коромысло выпускного клапана. 12) Выпускной клапан. 13) Гидрокомпенсатор впускного клапана. 14) Впускной клапан
Слайд 53В системе изменения высоты подъема клапанов помимо классической связки распределительный
вал – коромысло – клапан, присутствует еще эксцентриковый вал и
промежуточный рычаг.
Слайд 54Так же как и в предыдущих системах всем управляет блок
управления, получающий сигналы с датчиков установленных на двигатели. Сопоставляя все
поступившие сигналы, он посылает сигнал управления сервоприводу 1, который через червячный вал 2, вращает эксцентриковый вал 9.
Слайд 55Эксцентриковый вал 9 в свою очередь изменяет положение промежуточного рычага
10, а он через коромысло 11 высоту подъема впускного клапана
16 регулируя фазы газораспределения. Таким образом, данная система может очень точно подобрать необходимую фазу газораспределения на любых оборотах
Слайд 56Благодаря автоматическому управлению механизмом газораспределения можно увеличить мощность и крутящий
момент практически на всех режимах работы двигателя и уменьшить токсичность
отработавших газов без применения других конструктивных решений
