Качественное соблюдение газораспределительных фаз является залогом правильного функционирования двигателя автомашины. Стандартный бензиновый движок в этом смысле подразумевает наличие своевременности открывания и закрывания клапанов впуска и выпуска, которые двигаются благодаря кулачкам распредвала. Сегодня мы расскажем о том, что представляет собой газораспределение, а также выясним влияние его фаз на мотор автомобиля.
Что такое система фаз газораспределения двигателя автомобиля?
Фазами газораспределения называют изменение угла коленвала силового агрегата транспортного средства, которое совершается за время между одним циклом открытия и закрытия клапанов ГБЦ. Данная величина измеряется в градусах и отмечается отношением между начальным и конечным рабочим тактом.
Основная функция газораспределительного механизма заключается в обеспечении наивысшей эффективности заполнения и опустошения камеры цилиндра при работе мотора. Это оказывает прямое влияние на качество работы ДВС, её бесперебойность, выходные динамические характеристики, величину крутящего момента и, разумеется, экономичность.
Механизм фаз газораспределения двигателя
Примерно половина современных силовых агрегатов не имеет возможности изменения газораспределительных фаз. Это проявляется в том, что наполняемость камер цилиндров происходит неравномерно в зависимости от режима работы мотора, величины оборотов и силовой нагрузки. Такие двигатели, увы, не могут похвастаться высокопродуктивной работой.
Для функционирования с высоким уровнем эффективности величина газораспределительных фаз не может находиться на одинаковом уровне. Например, в режиме холостых оборотов требуется наличие узких фаз, характеризующихся ранними периодами открытия и закрытия и исключающие возникновение перекрывания — ситуаций, при которых впускные и выпускные клапаны имеют одновременное открытое положение.
Работа движка на высоких оборотах значительно изменяет описанную ситуацию. Во время такого режима открытие клапанов происходит значительно быстрее. Оно укладывается в минимальный временной промежуток, однако для того, чтобы обеспечить наличие высокого крутящего момента и достаточной выходной мощности, через камеры сгорания требуется провести гораздо больший объем топливно-воздушной смеси, нежели при работе на холостых оборотах. Чтобы это было возможным, двигатель настраивается таким образом, чтобы клапаны совершали более раннее и продолжительное открытие, как бы расширяя газораспределительную фазу. Для улучшенного газообмена цилиндров должна чётко выдерживаться прямая связь — чем выше нагрузка на силовой агрегат, тем ширина фаз должна быть больше.
Инженерам требуется осуществить такую настройку мотора, при которой его тяговые характеристики будут одинаково качественными при любом количестве оборотов, холостые обороты сохранят стабильность, а экономичность будет выдерживаться на приемлемом уровне. Все это должно осуществляться с фиксированной цикличностью фаз.
Автоматически изменяемые фазы ДВС
Определенным решением, позволяющим значительно улучшить продуктивность работы мотора, стала установка систем автоматического регулирования фаз газораспределения. В качестве такого средства инженерами была применена специальная муфта, на основании показаний автомобильной электроники проворачивающая распредвал на определенное количество градусов относительно изначального положения. С ростом количества оборотов, муфта начинает вращает распределительный вал вперед, что приводит к более раннему открытию системы впускных клапанов, улучшая качество заполнения цилиндров.
За время своего существования такие вариативные функции были дополнены возможностью расширения и сужения фаз. Так система «VVTL-I», применяемая в автомобилях «Тойота», способна подключать к работе дополнительный кулачок, имеющий изменения в профиле. Это происходит автоматически, когда количество оборотов движка достигает отметки в 6000. Измененный кулачок задает иной алгоритм функционирования клапана, увеличивая фазы и обеспечивая его увеличенный ход. Этот процесс напоминает появление «второго дыхания» у агрегата, позволяющего осуществить значительный динамический рост и улучшить «подхват».
Некоторые компании дорабатывали систему газораспределения методом изменения высоты подъема клапанов. Это позволило отказаться от дроссельной заслонки, а регулирование рабочим процессом полностью отдать механизму газораспределения. Для этого было применено механическое управление клапанами впуска, зависящее от силы нажатия на акселератор. Бездроссельная схема позволила повысить экономичность агрегатов до 15% с одновременным мощностным приростом, варьирующимся от 5 до 15%.
Конструкторы не остановились и на этом. Они улучшили эту систему, заменив в ней механический привод электромагнитным. Доработка расширила пределы изменения продолжительности открытия клапанов, сделав алгоритм функционирования идеальным. Наличие электроники позволило задействовать такие программы работы, при которых на определенных этапах движения некоторые клапаны стало возможным не открывать и даже отключать некоторые цилиндры. Электромагнитный механизм оказался способен превращать стандартный четырехтактный двигатель в шеститактный.
Что в итоге?
Возьмем на себя смелость предположить, что дальнейшее улучшение продуктивности ДВС за счет механизма газораспределения, уже невозможно. Система, выстроенная на основе электромагнитного блока, сделала его работу идеальной. Однако мы не говорим, что эффективность мотора нельзя повысить за счет других средств. Это вполне возможно сделать применением комбинированных решений.