Самостоятельно выставляем метки грм на ниве шевроле. Системы управления фазами газораспределения

Силовая установка автомобиля представляет собой довольно сложное устройство, состоящее из механизмов и систем. Работоспособность двигателя обусловлена точным взаимодействием этих механизмов и систем между собой. Нарушение же взаимодействия приводит либо к неисправностям, причем серьезным, либо к невозможности запуска силовой установки.

За своевременную подачу топлива и отвод продуктов горения в двигателе отвечает газораспределительный механизм (ГРМ). Этот механизм производит открытые тех или иных окон, прикрытых клапанами, обеспечивая подачу топлива или отвод отработанных газов с цилиндров.

Очень важно, чтобы открытие и закрытие клапанов происходило в строго определенные моменты, иначе силовая установка не сможет полноценно работать или вообще не запустится. Для того чтобы соблюдалась точность открытия и закрытия клапанов, газораспределительный механизм приводится в действие от кривошипно-шатунного механизма.

Сам механизм газораспределения конструктивно не сложный. Имеется распределительный вал, приводимый в движение от шестерни коленчатого вала. В зависимости от конструкции мотора, этот вал посредством толкателей с коромыслами, либо же через регулировочные шайбы или гидрокомпенсаторы, воздействует на клапана и те открывают впускное и выпускное окно.

Схема газораспределительного механизма

Приводов (ГРМ) на двигателях бывает несколько, и зависят они от конструктивных особенностей самой установки и данного механизма в частности.

Шестеренчатый привод. Использовался раньше на некоторых силовых установках автомобилей и тракторов. Надежный тип привода, но очень сложный в обслуживании. У такого механизма распределительный вал находится внизу блока цилиндров, чтобы обеспечить зацепление шестерни коленчатого вала с приводной шестерней распределительного вала. В случае повреждения данного привода ГРМ, требовалась практически полная разборка силовой установки.
Цепной привод. Этот привод был раньше очень распространенным, но используется и сейчас, в основном на дизельных установках. Распредвал в данном случае находится в головке блока и в движение приводиться от шестерни посредством цепи. Недостатком данного привода можно отметить сложность замены цепи, поскольку она размещается внутри самого мотора, чтобы обеспечивалась постоянная смазка цепи.
. Является самым популярным на бензиновых двигателях легковых авто. Привод распредвала, тоже находящегося в головке блока, осуществляется зубчатым ремнем.

Достоинства и недостатки ременного привода

Достоинств у ременного привода газораспределительного механизма достаточно, поэтому он является и распространенным.

Производство этих ремней хоть и сложное, но намного проще и дешевле цепи.
Ремень ГРМ не нуждается в смазке, поэтому появилась возможность вынести привод на внешнюю сторону двигателя. Это сказалось на простоте его замены и проверке его состояния.
Шумность двигателя с применением ремня значительно снизилась за счет отсутствия взаимодействия металла о металл, как в случае с цепным приводом.

Но у ременного привода есть и недостатки. По сравнению с цепью ремень служит значительно меньше. Ослабление натяжения цепи приводит максимум к повышению шума при работе силовой установки, перескакивание на шестерни и порыв ее практически исключен, чего не скажешь о ремне.

Последствия ослабления и обрыва ремня ГРМ

Последствия от ослабления или порыва ремня очень плачевны. Если ослабленный ремень ГРМ перескочит на один зуб на шестерни, то произойдет небольшое нарушение во взаимодействии механизмов и систем. Вылиться это может в затрудненный пуск мотора, падение мощности, повышенную вибрацию. А вот если ремень перескочил на несколько зубьев или вовсе прошел обрыв ремня, то последствия могут быть серьезнее.

Надрывы ремня ГРМ, нужно задуматься о замене ремея

К примеру, нарушение момента открытия клапана из-за перескакивания или порыва ремня приведет к тому, что при достижении поршня в ВМТ клапан будет еще открыт или останется в открытом положении (при обрыве) и произойдет их столкновение. Сила удара там достаточная, минимальным уроном будет изгиб клапана. К более серьезным последствиям от столкновения клапана с поршнем может быть разрушение поршня или изгиб шатуна. Конечно, сейчас на поршнях делают специальные проточки под клапана, чтобы в случае обрыва не происходило столкновение клапанов с поршнями, но как показывает практика, они не всегда спасают от этого.

Поэтому всегда важно следить за состоянием натяжения ремня. На разных авто периодичность проверки натяжения разная, но все же данная процедура входит в комплекс обслуживающих работ. Контроль натяжения ремня – операция не сложная, достаточно снять защитный чехол ремня и проверить его на скручивание. Нормально натянутый ремень ГРМ при скручивании не должен повернуться более чем 90 градусов. Если же он проворачивается больше, нужно его подтянуть натяжными механизмами.

Замену же приводного ремня производят в среднем после пробега в 60-70 тыс. км, или же при обнаружении трещин, сколов на нем или заметны следы расслоения.

Сложность замены ремня ГРМ зависит от типа применяемого механизма газораспределения на двигателе. Данных типов на автомобилях сейчас применяется два – с одним распредвалом (SOHC) и двумя распредвалами (DOHC).

Замена ремня ГРМ на механизме SOHC

Сначала рассмотрим, как производится замена ремня ГРМ с механизмом SOHC на примере ВАЗ-2108. Для выполнения замены потребуется набор ключей и отверток.

Итак, первым снимается защитный чехол ремня. У этого авто он закреплен болтами, у других могут быть обычные защелки. Сняв чехол, сразу получаем доступ к ремню. Поскольку ремень привода генератора установлен поверх ремня ГРМ, его нужно с автомобиля снять.

Видео:Замена ремня ГРМ ВАЗ

Перед ослаблением ремня нужно будет выставить и шестерне распределительного вала. На коленчатом валу метки находятся на маховике. За болт крепления шкива коленчатый вал проворачивается до тех пор, пока не совпадет метка на маховике с меткой, нанесенной на корпус. Затем следует проверить, совпала ли метка на шестерне распредвала со специальной выступающей меткой на двигателе. Если метки совпали можно приступать к послаблению и снятию приводного ремня.

У «восьмерки» натяжение производится направляющим роликом с эксцентриковым натяжителем. Для послабления ремня нужно ослабить фиксирующую гайку ролика и провернуть эксцентрик, тем самым убрав усилие, создаваемое им.

Для снятия ремня ГРМ с потребуется демонтаж шкива привода ГРМ. Для этого нужно будет авто поддомкратить и снять правое колесо, после чего появиться доступ к болту шкива. У некоторых шкивов имеются специальные отверстия, через которые производится фиксация колен. вала от проворачивания. Если же таких отверстий нет, зафиксировать его можно путем установки в венец маховика мощной отвертки с последующим ее упором в корпус. Зафиксировав колен. вал болт шкива откручивается и шкив снимается.

Теперь ничего не мешает снятию и замене ремня ГРМ. На его место устанавливается новый ремень. Сначала он одевается на шестерню коленвала, затем заводиться в зацепление в водяным насосом, после одевается на шестерню распредвала. В последнюю очередь он заводится за натяжной ролик. Далее все собирается на место и ремень ГРМ натягивается натяжителем.

Перед запуском двигателя нужно сделать несколько оборотов коленчатого вала вручную. Делается это для того, чтобы проверить, что метки совпадают и после проворота вала. После этого можно двигатель запускать. Если прошел успешно и двигатель работает хорошо ничего делать не нужно. Если же он не запустился или работает с перебоями, следует еще раз проверить совпадение меток и при надобности по новой их выставить.

Особенности замены ремня ГРМ на механизме DOHC

Немного о том, как производится замена ремня ГРМ на авто с механизмом DOHC. Примером выступит Лада «Приора». Принцип замены ремня идентичен вышеописанному. Но, доступ к ремню у данного авто несколько сложнее из-за наличия нескольких защитных чехлов, которые посажены на болты.

Видео: Замена ремня ГРМ на Лада Приора своими руками

Обычно подбор наиболее эффективных фаз газораспределения (ФГР) выполняется на стадии доводки двигателя предприятием-изготовителем. Как правило, ФГР подбираются такими, чтобы обеспечить экстремальное значение какого-либо одного наиболее важного с точки зрения настройщика параметра двигателя. Таким параметром может быть мощность (среднее эффективное давление ), крутящий момент , удельный эффективный расход топлива содержание токсичных компонентов в отработавших газах (ОГ) двигателя и др. При этом подбираются профили впускных и выпускных кулачков распределительного вала, определяющие ускорение и время-сечение открытия клапанов, а также взаимное положение распределительного (распределительных) и коленчатого валов, от которого зависит момент начала открытия клапанов. При подборе ФГР нельзя пренебрегать значениями ограничительных факторов, например, максимально допустимым значением температуры отработавших газов (ОГ).

Очевидно, что изменение профилей кулачков распределительного вала в процессе работы двигателя нецелесообразно из-за значительной громоздкости и недостаточной надежности соответствующего исполнительного механизма и снижения по этой причине надежности двигателя в целом. Поэтому при выбранных в процессе доводки профилях кулачков дальнейший подбор ФГР заключается обычно в установке такого момента начала открытия клапанов , при котором происходит более эффективное наполнение цилиндров свежим зарядом.

Другой подход к увеличению наполнения цилиндров заключается в замене имеющегося распределительного вала на нестандартный, с расширенными фазами газораспределения. Такой тюнинг карбюраторных и инжекторных двигателей ВАЗ-21083 с рабочим объемом 1,5 л и карбюраторных двигателей ВАЗ-21080 (1,3 л) выполняет петербургское предприятие "Автотрон". Устанавливаемый нестандартный распределительный вал с расширенными ФГР имеет увеличенную высоту профиля кулачков, что позволяет увеличить ход клапанов до 10,2 мм. Кроме установки нового распределительного вала, производится обработка по шаблону контуров отверстий впускных каналов у фланцев головки цилиндров и у фланцев впускного коллектора с последующей установкой коллектора на направляющие штифты. Для тонкой настройки ФГР на распределительный вал устанавливается разрезная шестерня привода, позволяющая изменять положение ее зубчатого венца относительно ступицы. На заключительной стадии работ выполняется регулировка клапанов, систем питания и зажигания, а также регулировка уровня эмиссии и . После выполнения всех работ подвергнутый тюнингу двигатель при 5900 1/мин развивает мощность 58,9 кВт (80 л.с.), кроме того, его максимальный крутящий момент в диапазоне средних частот вращения KB несколько увеличивается. Предприятие дает гарантию на все виды выполненных работ. Эффективность наполнения цилиндров характеризуется значением коэффициента наполнения . Коэффициент наполнения представляет собой отношение количества свежего заряда, поступившего в цилиндр к моменту действительного начала сжатия, к тому количеству заряда, которое теоретически могло бы поместиться в рабочем объеме цилиндра при неизменных условиях на впуске. За момент действительного начала сжатия заряда в цилиндре 4-тактного двигателя принимается момент закрытия впускных клапанов . Условия на впуске для двигателей без наддува характеризуются давлением и температурой , где - параметры окружающей среды. Для двигателей с наддувом условиями на впуске являются давление и температура после компрессора.

Следует заметить, что найденные для определенной частоты вращения KB наиболее эффективные фазы газораспределения при другой частоте вращения таковыми уже не являются, так как не обеспечивают соответствующего наполнения цилиндров. Поэтому в подавляющем большинстве случаев фактически производится регулировка момента начала открытия клапанов для наиболее характерного впроцессе эксплуатации скоростного режима работы двигателя. Общей тенденцией для впускных и выпускных клапанов, имеющей место с ростом частоты вращения KB, является более раннее начало и увеличение продолжительности их открытия по углу ПКВ.Обычно ФГР настраиваются или для скоростного режима, близкого к номинальной мощности двигателя (быстроходная регулировка), или для скоростного режима в зоне максимального крутящего момента (тихоходная регулировка). Качественные различия в изменении мощности и крутящего момента двигателя от частоты вращения KB при работе двигателя по внешней скоростной характеристике для быстроходной и тихоходной регулировки показаны на рис.

Рис. Внешняя скоростная характеристика двигателя при быстроходной (1) и тихоходной (2) регулировке: - эффективная мощность, - эффективный крутящий момент, - частота вращения KB

Более благоприятные условия для подбора эффективных фаз газораспределения имеются у двигателей, где управление впускными и выпускными клапанами осуществляется отдельными распределительными валами. При управлении клапанами с помощью одного распределительного вала можно вести речь о эффективной настройке ФГР или только для впускных, или только для выпускных клапанов. Настройка ФГР должна выполняться в условиях испытательного стенда, позволяющего производить нагрузку двигателя по внешней скоростной характеристике и контролировать все необходимые параметры.

В качестве примера рассмотрим последовательность настройки ФГР из условия обеспечения максимального среднего эффективного давления для карбюраторного двигателя во всем диапазоне частоты вращения КВ. Заметим, что развиваемая бензиновым двигателем мощность зависит не только от наполнения цилиндров, но и от качественного состава горючей смеси, который характеризуется коэффициентом избытка воздуха . Коэффициент избытка воздуха представляет собой отношение количества воздуха, действительно поступившего в цилиндр на момент закрытия впускных органов, к тому количеству воздуха, которое теоретически необходимо для полного сгорания поступившего в цилиндр топлива.

Сначала при неизменной регулировке карбюратора и неизменных фазах открытия и закрытия выпускного клапана, установленных заводом-изготовителем, получим зависимости коэффициента избытка воздуха от частоты вращения KB при разных значениях угла начала открытия впускного клапана . Скорее всего, окажется, что разброс значений при разных значениях будет неодинаковым, т.к. на , по крайней мере, будут влиять волновые процессы во впускном трубопроводе.

При значении , для которого имеет место максимальный разброс значений , экспериментально найдем зависимости , , , и построим соответствующие графики. Пример графической интерпретации полученных результатов показан на рис

Из рисунка видно, что с увеличением запаздывания угла начала открытия впускного клапана значения и монотонно уменьшаются. Поэтому, если характер изменения и связывать только с изменением значения , то это приведет к неправильным выводам. Дело в том, что в результате выталкивания поршнем заряда из цилиндра перед закрытием впускного клапана происходит падение , а это, в свою очередь, влечет за собой уменьшение .

Рис. Влияние фаз открытия и закрытия впускного клапана на параметры рабочего процесса при неизменной регулировке карбюратора Чтобы исключить в последующих опытах влияние на , карбюратор на каждом нагрузочном режиме путем регулировки главного жиклера должен настраиваться на значение , при котором в предыдущих опытах было достигнуто максимальное значение . Из рис. следует, что в данном случае для всех нагрузочных режимов должно быть выполнено условие .

Далее выполняются эксперименты, целью которых является определение зависимости сначала при различных значениях угла начала открытия впускного клапана и неизменном (заводском) значении угла начала открытия выпускного клапана , а затем наоборот, при различных значениях и . При проведении экспериментов для каждой постоянной частоты вращения KB необходимо определить интервал , в котором значение полученное при конкретном значении угла начала открытия клапана, оставалось бы неизменным.

Из полученных результатов очевидно, что при минимальной, средней и номинальной частоте вращения KB для получения максимального значения требуются разные фазы газораспределения.

Рис. Подбор эффективных фаз газораспределения для широкого диапазона частоты вращения KB

Поэтому для обобщения результатов строится диаграмма, у которой по оси абсцисс откладываются значения , а по оси ординат - значения . На эту диаграмму наносятся максимальные значения при минимальной, средней и номинальной частоте вращения KB, как это показано на рис. Затем вокруг этих значений строятся, например, линии . Если область, в которой линии всех максимумов пересекаются, отсутствует, то строят .

В результате таких построений определяется область значений углов начала открытия клапанов (на диаграмме эта область заштрихована), в которой на каждом скоростном режиме обеспечивается . Для получения желаемого результата остается выставить на двигателе такие значения и , чтобы соответствующие этим значениям линии пересекались на диаграмме в заштрихованной области.

Аналогично находится область ФГР, в которой обеспечивается минимальное значение . В пределах найденных областей ФГР для и значения и следует выставить такими, чтобы они, по возможности, обеспечивали получение во всем скоростном диапазоне как , так и .

Заметим, что приведенную выше задачу можно решить с минимальными затратами времени и материальных ресурсов, если для оптимизации ФГР воспользоваться методом градиента, известным из теории планирования эксперимента.

В качестве отправного момента в первом приближении для автомобильных двигателей можно принять ФГР, приведенные в табл. 2.1.

Таблица

Фазы газораспределения автомобильных двигателей, ° ПКВ
Впускной клапан		Выпускной клапан
Угол начала открытия	Угол закрытия	Угол начала открытия	Угол закрытия
Бензиновые двигатели
10...20 до ВМТ	35...45 после НМТ	45 ...55 до НМТ	5...15 после ВМТ
Дизельные двигатели
0...30 до ВМТ	30...50 после НМТ	30 ...55 до НМТ	5...40 после ВМТ

Следует заметить, что точно выставить фазы газораспределения можно лишь в случае, когда указывается, при каком значении зазора в приводе клапанов эти фазы имеют место.

Применительно к карбюраторным двигателям необходимо также учитывать, что слишком раннее открытие впускных клапанов при работе на частичных нагрузках ведет к забросу отработавших газов во впускной трубопровод, что ухудшает воспламеняемость горючей смеси.

Для расширения скоростного диапазона устойчивой работы наиболее высокооборотных бензиновых двигателей в отдельных случаях применяется автоматическая регулировка фаз газораспределения во всем диапазоне частоты вращения KB непосредственно во время работы двигателя. В качестве примера можно сослаться на устанавливаемый на автомобили BMW 320i и 325i однорядный 6-цилиндровый бензиновый двигатель М-50, который (начиная с сентября 1992 г.) оснащен механизмом динамической регулировки фаз газораспределения, получившим сокращенное обозначение VANOS (от немецкого словосочетания variable Nockenwellensteuerung). Исполнительный механизм включает в себя расположенный в корпусе поршень, переходящий в шток с винтовыми шлицами. Эти шлицы входят в зацепление с соответствующими шлицами, выполненными в зубчатом колесе для привода распределительного вала, управляющего впускными клапанами. Перемещение поршня и его штока в направлении оси распределительного вала приводит к изменению взаимного положения зубчатого колеса и вала. При этом ход поршня и обусловленное им изменение положения распределительного вала зависят от давления масла, подводимого к корпусу исполнительного механизма по отдельному маслопроводу. Блок управления двигателем с помощью электромагнитного клапана, расположенного в корпусе исполнительного механизма, регулирует давление масла в зависимости от частоты вращения КВ.

Клапаны обратные! Есть всё! 16кг9п, 19ч21бр, межфланцевый, стальной!

«импульса».

Именно благодаря этому процессу мощность двигателя начинает зависеть от конструкции распредвала, так как этот импульс влияет на частоту вращения, что и приводит к увеличению мощности. Выпуск Выпускной кулачок должен открывать клапан достаточно рано, чтобы цилиндр успел очиститься от продуктов сгорания. При позднем открытии оставшиеся в цилиндре несгоревшие газы будут смешиваться с поступающей свежей смесью; раннее открытие может существенно снизить мощность рабочего хода, так как давление, толкающее поршень вниз, будет сбрасываться через выпускной канал. Тоже и при закрытии: если закрыть клапан слишком рано, то отработанные газы не успеют выйти, а если слишком поздно, то входящая порция смеси будет вытолкнута в выхлоп вместе со сгоревшими газами.

Такое может происходить потому, что в момент прохода поршня через ВМТ при переходе от такта выпуска к такту впуска впускной и выпускной клапаны открыты одновременно. Это называется «перекрытием клапанов». Этот «перелив» из впускного канала в выпускной может дать двигателю несколько преимуществ. Во-первых, выхлопные газы, выходящие из цилиндра могут быть использованы для создания вакуума - нечто подобное происходит при выдергивании пробки из бутылки. Это будет помогать опускающемуся поршню втягивать в цилиндр свежую смесь. Во-вторых, выхлопную систему можно настроить так, что свежая смесь, переливающаяся в выпускной канал, будут втягиваться обратно в камеру сгорания перед самым закрытием выпускного клапана. Решающим обстоятельством является здесь не продолжительность перекрытия (выражаемая в градусах поворота коленчатого вала), а то, насколько высоко поднимаются клапаны в верхней мертвой точке.

При стандартном распредвале высота подъема обоих клапанов в верхней мертвой точке может доходить до 0,76 мм, в то время, как для гоночных автомобилей эта величина достигает 5 мм. В целом, чем больше подъем клапанов при перекрытии, тем при больших оборотах двигатель достигает максимальной мощности, и тем хуже распределение мощности. Здесь уже возникает проблема зазора между клапанами и поршнем. При чрезмерно больших кулачках, дающих высокий подъем клапанов в фазе перекрытия, приходится делать в поршнях специальные углубления - «карманы», чтобы исключить столкновение поршня с клапанами к верхней мертвой точке. Синхронизация распредвала Может оказаться, что при одинаковом подъеме обоих клапанов в момент перекрытия модифицированный распредвал не дает максимальной эффективности. С помощью специального регулировочного шкива (его часто называют шкивом Верньера) можно выставить распредвал на «опережение», тогда в верхней мертвой точке впускной клапан будет подниматься больше, чем выпускной.Установка распредвала на «запаздывание» даст нам больший подъем выпускного клапана, чем впускного. Именно соотношение между подъемом двух клапанов в верхней мертвой точке и определяет эффективность работы распредвала. Теоретически, опережение распредвала будет смещать пик мощности вниз по диапазону оборотов, а отставание будет давать противоположный эффект. У некоторых двигателей, например Rover Мini и Ford, наилучшие результаты достигаются с опережающим распредвалом.

Степень опережения выражается в градусах поворота коленвала, которое необходимо для полного открытия впускного клапана. Продолжительность перекрытия в значительной степени определяется углом между выступами «впускного» и «выпускного» кулачков (этот угол называется «центральным углом кулачков»). Для распредвала с одинаковым подъемом клапанов в верхней мертвой точке этот угол составляет 110 градусов.

Если вы выставите такой распредвал так, чтобы на 110 градусах он обеспечивал полное открытие впускного клапана, то обнаружите, что в момент перекрытия в верхней мертвой точке оба клапана открыты одинаково. Для обеспечения «опережающей» работы этого распредвала необходимо добиться полного открытия раньше, например, на 105 градусах. Из вышеизложенного следует, что опережение распредвала можно регулировать, измеряя подъем клапанов в момент перекрытия в верхней мертвой точке. Независимо от того, какой это распредвал и на каком двигателе он стоит, одинаковый подъем клапанов в ВМТ будет иметь место при том угле поворота, на который развернуты друг относительно друга (в результате шлифовки) кулачки распредвала - обычно, 110 градусов. Можно выставить распредвал на опережение, но не следует его доводить до того, чтобы подъем

выпускного клапана составлял меньше 66 процентов (⅔) от подъема впускного клапана.

Например, если подъем впускного клапана - 3.8 мм, то подъем выпускного клапана - 2.5 мм. Распредвалы и их синхронизация - это очень сложная тема, доверять ее можно только профессионалам.

Качество работы двигателя внутреннего сгорания автомобиля зависит от многих факторов, таких как мощность, коэффициент полезного действия, объем цилиндров.

Большое значение в моторе имеют фазы газораспределения, и от того, как происходит перекрытие клапанов, зависит экономичность ДВС, его приемистость, стабильность работы на холостых оборотах.
В стандартных простых двигателях изменение фаз ГРМ не предусматривается, и такие моторы не отличаются высокой эффективностью. Но в последнее время все чаще на автомашинах передовых компаний, таких как Хонда, Мерседес, Тойота, Ауди все чаще стали применяться силовые агрегаты с возможностью изменения смещения распределительных валов по мере изменения количества оборотов в ДВС.

Диаграмма фаз газораспределения двухтактного двигателя

Двухтактный двигатель отличается от четырехтактного тем, что рабочий цикл у него проходит за один оборот коленвала, в то же время на 4-тактных ДВС он происходит за два оборота. Фазы газораспределения в ДВС определяются продолжительностью открытия клапанов – выпускных и впускных, угол перекрытия клапанов обозначается в градусах положения к/в.

В 4-тактных моторах цикл наполнения рабочей смеси происходит за 10-20 градусов до того, как поршень придет в верхнюю мертвую точку, и заканчивается через 45-65º, а в некоторых ДВС и позднее (до ста градусов), после того как поршень пройдет нижнюю точку. Общая продолжительность впуска в 4-тактных моторах может длиться 240-300 градусов, что обеспечивает хорошую наполняемость цилиндров рабочей смесью.

В 2-тактных движках продолжительность впуска топливовоздушной смеси длится на повороте коленвала приблизительно 120-150º, также меньше длится и продувка, поэтому наполнение рабочей смесью и очистка выхлопных газов у двухтактных ДВС всегда хуже, чем у 4-тактных силовых агрегатов. На рисунке ниже показана диаграмма фаз газораспределения двухтактного мотоциклетного двигателя движка К-175.

Двухтактные движки применяются на автомобилях нечасто, так как они обладают более низким КПД, худшей экономичностью и плохой очисткой выхлопных газов от вредных примесей. Особенно актуален последний фактор – в связи с ужесточением норм экологии важно, чтобы в выхлопе двигателя содержалось минимальное количество CO.

Но все же у 2-хтактных ДВС есть и свои преимущества, особенно у дизельных моделей:

силовые агрегаты компактнее и легче;
они дешевле стоят;
двухтактный мотор быстрее разгоняется.

На многих автомобилях в 70-х и 80-х годах прошлого столетия в основном устанавливались карбюраторные двигатели с «траблерной» системой зажигания, но многие передовые компании по производству автомашин уже тогда начали оснащать моторы электронной системой управления двигателем, в которой всеми основными процессами управлял единый блок (ЭБУ). Сейчас практически все современные авто имеют ЭСУД – электронная система применяется не только в бензиновых, но и в дизельных ДВС.

В современной электронике присутствуют различные датчики, контролирующие работу двигателя, посылающие сигналы блоку о состоянии силового агрегата. На основании всех данных от датчиков ЭБУ принимает решение – сколько необходимо подавать топлива в цилиндры на тех или иных нагрузках (оборотах), какой установить угол опережения зажигания.

Датчик фаз газораспределения имеет еще одно название – датчик положения распредвала (ДПРВ), он определяет положение ГРМ относительно коленвала. От его показаний зависит, в какой пропорции будет подаваться топливо в цилиндры в зависимости от количества оборотов и угла опережения зажигания. Если ДПРВ не работает, значит, фазами ГРМ не контролируются, и ЭБУ не «знает», в какой последовательности необходимо подавать топливо в цилиндры. В результате возрастает расход топлива, так как бензин (солярка) одновременно подается во все цилиндры, двигатель работает вразнобой, на некоторых моделях авто ДВС вовсе не запускается.

Регулятор фаз газораспределения

В начале 90-х годов 20-го века стали выпускаться первые двигатели с автоматическим изменением фаз ГРМ, но здесь уже не датчик контролировал положение коленвала, а непосредственно сдвигались сами фазы. Принцип работы такой системы следующий:

распределительный вал соединяется с гидравлической муфтой;
также с этой муфтой имеет соединение и распредшестерня;
на холостых и малых оборотах распредшестерня с распредвалом зафиксированы в стандартном положении, как была установлены по меткам;
при увеличении оборотов под воздействием гидравлики муфта поворачивает распредвал относительно звездочки (распредшестерни), и фазы ГРМ смещаются – кулачки распредвала раньше открывают клапана.

Одна из первых подобных разработок (VANOS) была применена на моторах M50 компании BMW, первые двигатели с регулятором фаз газораспределения появились в 1992 году. Следует отметить, что сначала VANOS устанавливался только на впускном распредвалу (у моторов M50 двухвальная система ГРМ), a c 1996-го стала использоваться система Double VANOS, с помощью которой уже регулировалось положение выпускного и впускного р/валов.

Какое преимущество дает регулятор фаз ГРМ? На холостом ходу перекрытие фаз газораспределения практически не требуется, и оно в данном случае даже вредит двигателю, так как при сдвиге распредвалов выхлопные газы могут попасть во впускной коллектор, а часть топлива будет попадать в выхлопную систему, полностью не сгорая. Но когда движок работает на максимальной мощности, фазы должны быть максимально широкими, и чем выше обороты, тем больше необходимо перекрытие клапанов. Муфта изменения фаз ГРМ дает возможность эффективно наполнять цилиндры рабочей смесью, а значит, повысить КПД мотора, увеличить его мощность. В тоже время на холостом ходу р/валы с муфтой находятся в исходном состоянии, и сгорание смеси идет в полном объеме. Получается, что регулятор фаз повышает динамику и мощность ДВС, при этом достаточно экономично расходуется топливо.

Система изменения фаз газораспределения (СИФГ) обеспечивает более низкий расход топлива, снижает уровень CO в выхлопных газах, позволяет более эффективно использовать мощность ДВС. У разных мировых автопроизводителей разработана своя СИФГ, применяется не только изменение положения распредвалов, но и уровень поднятия клапанов в ГБЦ. Например, компания Nissan применяет систему CVTCS, которой управляет клапан регулировки фаз газораспределения (электромагнитный клапан). На холостых оборотах этот клапан открыт, и не создает давление, поэтому распредвалы находятся в исходном состоянии. Открывающийся клапан увеличивает давление в системе, и чем оно выше, тем на больший угол сдвигаются распредвалы.

Следует отметить, что СИФГ в основном используются на двигателях с двумя распределительными валами, где в цилиндрах устанавливается по 4 клапана – по 2 впускных и 2 выпускных.

Приспособления для установки фаз газораспределения

Чтобы двигатель работал без перебоев, важно правильно выставить фазы ГРМ, установить в нужном положении распределительные валы относительно коленвала. На всех движках валы выставляются по меткам, и от точности установки зависит очень многое. Если валы выставляются неправильно, возникают различные проблемы:

мотор неустойчиво работает на холостых оборотах;
ДВС не развивает мощности;
происходят выстрелы в глушитель и хлопки во впускном коллекторе.

Если в метках ошибиться на несколько зубьев, не исключено, что могут согнуться клапана, и движок при этом не запустится.

На некоторых моделях силовых агрегатов разработаны специальные приспособления для установки фаз газораспределения. В частности, для двигателей семейства ЗМЗ-406/ 406/ 409 есть специальный шаблон, с помощью которого измеряются углы положения распредвалов. Шаблоном можно проверить существующие углы, и если они выставлены неправильно, валы следует переустановить. Приспособление для 406-х моторов представляет собой набор, состоящий из трех элементов:

двух угломеров (для правого и левого вала, они разные);
транспортира.

Когда коленчатый вал выставлен в ВМТ 1-го цилиндра, кулачки распредвалов должны выступать над верхней плоскостью ГБЦ под углом 19-20º с погрешностью ± 2,4°, причем, кулачок впускного валика должен быть чуть выше кулачка выпускного распредвала.

Также есть специальные приспособления для установления распредвалов на моторах BMW моделей M56/ M54/ M52. В комплект установки фаз газораспределения ДВС БВМ входит:

Неисправности системы изменения фаз газораспределения

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

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

Часто при возникающих неисправностях в этой системе:

снижаются холостые обороты, в некоторых случаях ДВС глохнет;
значительно увеличивается расход топлива;
двигатель не развивает обороты, машина порой не разгоняется даже до 100 км/ч;
мотор плохо запускается, его приходится гонять стартером несколько раз;
слышен стрекот, идущий из муфты СИФГ.

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

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

К сожалению, на двигатели российского производства СИФГ не устанавливается, но многие автомобилисты занимаются тюнингом ДВС, стараясь улучшить характеристики силового агрегата. Классический вариант модернизации мотора – это установка «спортивного» распредвала, у которого смещены кулачки, изменен их профиль.

У такого р/вала есть свои преимущества:

мотор становится приемистым, четко реагирует на нажатие педали газа;
улучшаются динамические характеристики автомобиля, машина буквально рвет из-под себя.

Но в таком тюнинге есть и свои минусы:

холостые обороты становится неустойчивыми, приходится их выставлять в пределах 1100-1200 об/мин;
увеличивается расход топлива;
достаточно сложно отрегулировать клапана, ДВС требует тщательной настройки.

Достаточно часто тюнингу подвергаются вазовские двигатели моделей 21213, 21214, 2106. Проблема движков ВАЗ с цепным приводом – появление «дизельного» шума, и часто он возникает из-за вышедшего из строя натяжителя. Модернизация ДВС ВАЗ заключается в установке автоматического натяжителя вместо штатного заводского.

Нередко на модели двигателей ВАЗ-2101-07 и 21213-21214 устанавливают однорядную цепь: мотор с ней работает тише, к тому же цепочка меньше изнашивается – ее ресурс составляет в среднем 150 тыс. км.

Работоспособность авто во многом зависит от того, как водитель относится к его обслуживанию. Нужно вовремя менять масло, следить за состоянием кондиционера и время от времени осуществлять профилактику.

Обычно рекомендуется посещать сервисный центр не реже одного раза в 2—3 месяца. К сожалению, после окончания гарантийного обслуживания многие автомобилисты начинают меньше внимания уделять своему транспортному средству. А это крайне неверный подход.

После ста тысяч километров жизнь автомобиля только начинается. Но нужно позаботиться о своевременной замене важных деталей и комплектующих, таких как ремень ГРМ. Если вы не сделаете это вовремя, то рискуете сильно повредить двигатель и даже попасть в ДТП.

Ремень ГРМ желательно заменить через 100 тысяч километров пробега. Хотя бывают, конечно, и исключения. К примеру, если у вас Ford Focus, то замену можно сделать через 160 000 км. При условии, что до этого она не проводилась.

Важно! После замены шлейка может прослужить порядка 50—70 тысяч километров, потом нужно сделать замену. Срок эксплуатации неоригинальных деталей составляет 10—15 тыс.

Что собой представляет ремень ГРМ

Чтобы понять, насколько важна своевременная замена ремня ГРМ, необходимо для начала разобраться, что это за деталь, и для чего она нужна в конструкции автомобиля. По факту это связующее звено между распредвалом и коленвалом. Без него не обходится ни одна современная машина.

Замена ГРМ строго регламентирована в инструкции авто. Мало того, для каждой модели алгоритм немного отличается. Тем не менее есть некоторый общий перечень пунктов. Но чтобы процесс замены прошёл без каких-либо эксцессов нужно немного больше узнать о самой детали.

Лучше всё познавать на практике. Откройте капот и найдите резиновый ремень с зубчатой внутренней поверхностью. Главной особенностью ГРМ является то, что он синхронизирует сразу несколько шкивов.

Если вам нужно совершить замену, просто посмотрите на картинку сверху. Именно так выглядит стандартный ремень ГРМ.

Внимание! Шлейка проходит мимо вспомогательных устройств, поэтому будьте осторожны, снимая её.

Особенности конструкции

Ремень ГРМ представляет собой замкнутое резиновое кольцо. Его диаметр зависит от модификации двигателя и особенностей авто. Резина обеспечивает полную бесшумность во время работы. К тому же она не поддаётся коррозии.

К сожалению, в данной конструкции есть свои недостатки. Сила трения о шкивы довольно высока. Особенно это заметно на высоких оборотах, Неудивительно, что ремень ГРМ требует замены.

Осуществляем замену

Подготовка и общий алгоритм

Замена ремня ГРМ начинается с подготовительных работ. Заглушите мотор и подождите, пока он остынет. Уберите всё что может помешать рабочему процессу. В первую очередь демонтируйте коленвал. Первый верхний цилиндр должен занять мёртвую точку. Чтобы достигнуть данной позиции используйте рукоятку.

Важно! Метки на коленвале и шкиве должны совпасть. Тоже касается и маркировки.

Во время плановой замены ремня ГРМ также нужно уделить дополнительное внимание другим элементам двигателя. Осмотрите такие запчасти:

сальники,
водяную помпу,
натяжной ролик (нятяжитель).

Ролик, кстати говоря, отвечает за натяжку ремня ГРМ. Поэтому его осмотр является обязательным. Износ шлейки можно легко определить невооружённым глазом. Ремень будет провисать. В таком случае необходимо в кратчайшие сроки произвести замену.

Замена на примере автомобилей ВА

В действительности замена ремня ГРМ — это несложный процесс, чем-то напоминающий замену велосипедной цепи. Но со своими нюансами, конечно. Главное, правильно натянуть шлейку. От параметра натяжения зависит стабильность работы всей системы.

Рассмотрим пример замены ремня ГРМ на моделях ВАЗ. Процесс состоит из следующих этапов:

Снимите минусовые клеммы.
Открутите болт натяжного ролика.
Снимите ремень со шкивов.
Проверьте состояние всех шкивов и очистите их от загрязнения. Для этого лучше всего использовать растворитель. Уайт-спирит и бензин также подойдут.
Произведите замену ремня ГРМ.
Осуществите обратную сборку.

Очень часто в моделях ВАЗ кроме ремня ГРМ выходит из строя и натяжной ролик. Мало того, в процессе длительной эксплуатации подшипник превращается в стальную труху.

Важно! О проблеме с роликом свидетельствует шум при работе и люфт.

Если вы наблюдаете хотя бы один из вышеописанных признаков, значит, нужно заменить и натяжитель.

Осуществляем замену ремня ГРМ на иномарке

Алгоритм замены ремня ГРМ на отечественной машине не представляет особой сложности. Другое дело иномарка. Иногда чтобы добраться до устройства приходится разобрать половину мотора. Процедура состоит из таких основных этапов:

Снимается клапанная крышка.
Останавливается маховик.
Снимается шкив.

Часто в иностранных моделях используется несколько ремней связанных между собою. Единственное, что упрощает работу — это наличие меток. По ним можно легко определить правильно ли прошла установка.

Меняем ремень на Ford Focus

Это авто является одним из самых популярных на отечественном рынке. Сотни автомобилистов, полюбили Ford Focus за его надёжность и хорошие аэродинамические свойства. Тем не менее даже ему необходимо обслуживание. Мало того, замена Ремня ГРМ здесь имеет свои особенности, о которых нужно знать.

Необходимые для замены инструменты

Перед тем как начать работу, по замене данной детали, необходимо позаботиться о наличии нужных инструментов. В комплект входит:

комплект фиксаторов для автомобилей «Форд»,
динамометрический ключ,
комплект обычных ключей,
набор головок,
устройство для фиксации шкивов,
метровая труба.

Список не очень длинный, но наличие каждого инструмента оправдано. Без комплекта ключей или динамометрического ключа вам не удастся провести качественную замену.

Поэтапная замена

Чтобы замена ГРМ прошла как нужно, и вы получили отличный результат, в точности следуйте таким этапам:

Новый ремень ГРМ устанавливается по часовой стрелке. После чего осуществляется обратная сборка.

Важно! В бензиновых моделях Ford Focus на 1.8 и 2.0 литра установлена цепь вместо ремня. Алгоритм замены для неё аналогичен.

А что будет, если порвётся

Некоторые автомобили имеют специальные предохранительные системы, которые позволяют минимизировать вред обрыва ремня ГРМ. Если же в вашей машине такой системы нет, то обрыв грозит серьёзными последствиями.

Главное, чтобы ремень ГРМ не порвался на дороге. Это может не только привести к серьёзной поломке двигателя, но и поставить под угрозу жизнь водителя и ближайших участников движения. Именно поэтому очень важно произвести своевременную замену.

Очень многое зависит от того, какой тип ремня ГРМ используется в вашей машине. В первом случае устройство обеспечивает синхронную работу клапанов и поршней, таким образом, чтобы они не встречались друг с другом.

В такой конструкции ремень ГРМ предотвращает столкновение клапана и поршня. Клапаны опускаются в камеру сгорания, а поршни уходят в другую сторону. Проще говоря, они находятся в одном и том же месте, но в разное время.

Когда ремень ГРМ рвётся в такой системе, то синхронизация теряется. Результат более чем плачевный. Поршни просто сгибаются под силой воздействия клапанов. Огромный ущерб наносится распредвалу. Естественно, ремонт подобных повреждений будет очень дорогостоящим. Именно поэтому так важно вовремя осуществить замену.

Правда, в некоторых случаях водителям везет, и поршни сохраняют свою целостность. Дело в том, что в теории, если элементы системы будут находиться в крайних точках друг от друга, то силы инерции не хватит для их столкновения.

К сожалению, на практике такое огромная редкость. Поэтому лучше проявить немного внимания к своему автомобилю и вовремя заменить ремень ГРМ без каких-либо последствий. К тому же его цена более чем доступная.

Второй тип конструкции, в которой используется ремень ГРМ, базируется совершенно на другом принципе работы. Здесь поршни и клапаны не встретятся друг с другом, даже если произойдёт обрыв. Внутри цилиндра гораздо больше пространства. Поэтому столкновение и не происходит.

Тем не менее это не значит, что про замену ремня ГРМ можно забыть. Во-первых, заглохнуть посреди дороги — это крайне сомнительное удовольствие. Во-вторых, подобная поломка на большой скорости может привести к потере управляемости и аварии.

Итоги

Ремень ГРМ — это важная деталь автомобиля. Несмотря на свою небольшую стоимость, его хорошее состояние напрямую влияет на работоспособность всей системы. Стоит шлейке порваться и урон для двигателя может быть огромным. Поэтому своевременная замена очень важна.

Эффективность работы любого , КПД двигателя, показатель мощности, моментная характеристика и топливная экономичность напрямую зависят от ряда факторов. Одной из важных составляющих в списке являются фазы газораспределения. Ответить на вопрос, что такое фазы газораспределения двигателя, можно следующим образом. Под такими фазами стоит понимать своевременное открытие и закрытие .

Большинство современных ДВС все более активно получают систему изменения фаз газораспределения, хотя еще около 20 лет назад массово доступный четырехтактный двигатель данной системы не имел. В обычном моторе клапаны открываются благодаря воздействию на них кулачков . Форма профиля кулачка распредвала определяет момент и продолжительность открытия клапана.

Указанные параметры составляют так называемую ширину фазы газораспределения. Дополнительным параметром также является величина хода клапана (высота его подъема). Стоит учитывать, что топливно-воздушная смесь и отработавшие газы во впуске, в цилиндре ДВС и на выпуске ведут себя не одинаково, что зависит от различных режимов его работы. Скорость течения динамично изменяется, появляются колебания газовых сред, которые приводят к резонансам или застою. Все это влияет на эффективность наполнения цилиндров и их продувки на разных режимах работы силового агрегата.

Фиксированные фазы газораспределения заставляют конструкторов ДВС проектировать мотор так, чтобы присутствовала уверенная тяга в диапазоне низких и средних оборотов, но при этом оставался запас мощности для поддержания набранной скорости и дальнейшего ускорения автомобиля при выходе ДВС на режимы около зоны максимальных оборотов. Дополнительно необходимо обеспечить устойчивую работу силового агрегата на холостом ходу, эластичность на переходных режимах, а также экономичность и экологичность силовой установки. Если фазы газораспределения фиксированы, то улучшение одних параметров закономерно повлечет ухудшение других. Для решения этой задачи была разработана система изменения фаз газораспределения, которая гибко и динамично изменяет основные параметры работы зависимо от того режима, в котором работает двигатель в определенный момент.

Система изменения фаз газораспределения VVT (англ. Variable Valve Timing) создана для динамичной корректировки рабочих параметров . Данное управление осуществляется с учетом различных режимов работы силового агрегата. Использование указанной системы регулировки фаз газораспределения позволяет добиться повышения мощности мотора и моментной характеристики. Система VVT обеспечивает экономию горючего, а также снижает токсичность выхлопных газов в процессе работы двигателя.

Система изменения фаз газораспределения влияет на основные параметры работы газораспределительного механизма. К таким параметрам относят моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, длительность времени открытия клапана и высоту его подъема. Указанные параметры представляют собой в итоге фазы газораспределения, так как от них зависит продолжительность такта впуска и выпуска, что выражается тем углом, на который повернут двигателя по отношению к мертвым точкам (ВМТ и НМТ) во время движения в цилиндре. Форма кулачка распределительного вала определяет фазу газораспределения, так как указанный кулачок оказывает прямое воздействие на или клапан ГРМ.

Для чего необходима система изменения фаз газораспределения

Для достижения наибольшей эффективности применительно к динамично изменяющимся режимам работы ДВС необходима различная величина фаз газораспределения. В режиме холостого хода наиболее рациональными становятся «узкие» фазы газораспределения, под которыми понимается позднее открытие и ранее закрытие клапанов. При этом исключается перекрытие фаз, под которым понимается время одновременного открытия впускного и выпускного клапана. Это необходимо для того, чтобы исключить попадание выхлопных газов во впуск и выброс топливно-воздушной смеси в выпускной коллектор.

Выход мотора на режим максимальной мощности означает повышение оборотов, так как распредвал крутится быстрее и время открытия клапанов сокращается. Для того чтобы не терялась мощность и крутящий момент на высоких оборотах сохранялся, в двигатель должно поступать намного больше топливно-воздушной смеси, а выпуск отработавших газов должен быть реализован максимально эффективно. Задача решается путем раннего открытия клапанов и увеличения времени их открытия, делая фазу «широкой». Фаза перекрытия также расширяется до максимума с ростом оборотов, что необходимо для качественной продувки цилиндров.

Если мотор работает на низких оборотах, нужны максимально короткие фазы газораспределения. Это означает, что время открытия клапанов должно быть минимальным по продолжительности, обеспечивая так называемые «узкие» фазы. Высокие обороты двигателя требуют полной противоположности в виде «широких» фаз газораспределения. Время открытия клапана должно быть увеличено до максимума, параллельно обеспечивая такты впуска и выпуска, а также эффективное перекрытие.

Сам кулачок распредвала имеет форму, которая способна обеспечить как реализацию узкой, так и широкой фазы. Проблема заключается в том, что фиксированная форма кулачка не позволяет одновременно добиться узких и широких фаз газораспределения. Получается, форма кулачка подобрана с расчетом на возможный оптимальный баланс между высоким показателем крутящего момента на низких оборотах ДВС и максимальной мощностью агрегата в режиме высокой частоты вращения коленчатого вала. Система изменения фаз газораспределения позволяет намного более гибко изменять эти параметры, буквально «подстраивая» ГРМ под конкретный режим работы двигателя для достижения лучшей отдачи от мотора и топливной экономичности.

Системы изменения фаз газораспределения представлены несколькими видами. Главные отличия заключаются в тех и или иных параметрах регулировки ГРМ в процессе его работы. Сегодня используются следующие решения для управления фазами газораспределения:

система поворота распредвала;
кулачки распредвала с различным профилем;
система изменения высоты подъема клапанов;

Система на основе гидроуправляемой муфты

Широкое распространение получили системы изменения фаз газораспределения, принцип работы которых основан на осуществлении поворота распредвала. К таким схемам управления фазами газораспределения относят: японскую систему VVT-i, Dual VVT-i, решение немецкого концерна BMW под названием VANOS, Double VANOS, схему VVT от Volkswagen, управление фазами газораспределения VTEC от Honda, систему CVVT брендов Hyundai, Kia и концерна GM, регулировку фаз VCP от Renault и т.д.

Работа указанных выше систем основывается на небольшом повороте распредвала по ходу его вращения. Такой способ позволяет добиться раннего открытия клапанов сравнительно с их базовым начальным положением. Данный тип систем изменения фаз газораспределения конструктивно состоит из специальной муфты, которая управляется гидравлическим способом, а также дополнительной системы управления указанной муфтой. Гидроуправляемая муфта среди автомехаников получила название фазовращатель.

Поворот распредвала осуществляется при помощи электроники управления и гидравлики, а сама система чаще всего затрагивает только впускные клапаны. Рост оборотов ДВС приводит к тому, что фазовращатель осуществляет проворот распредвала по ходу его вращения, впускные клапана открываются раньше и цилиндры намного более эффективно наполняются рабочей смесью в режиме высоких оборотов.

Получается, гидроуправляемая муфта реализует поворот распредвала ГРМ. Данная муфта конструктивно включает в себя:

ротор, который соединен с распредвалом;
корпус, которым выступает шкив привода распредвала;

В определенные полости, которые расположены между ротором и корпусом-шкивом, попадает моторное масло из . Масло в муфту подается по особым каналам. Когда моторное масло заполняет одну или другую полость муфты, осуществляется поворот ротора по отношению к корпусу. Этот поворот ротора означает, что и распределительный вал будет повернут на необходимый угол.

Чаще всего местом установки гидроуправляемой муфты становится привод того распределительного вала, который отвечает за работу впускных клапанов. Встречаются также конструкции ДВС, когда подобные муфты-фазовращатели стоят как на впускном распредвале, так и на выпускном. Данное решение позволяет шире и эффективнее регулировать параметры работы ГРМ на впуске и выпуске, но усложняет механизм.

Электронное управление автоматически регулирует работу гидроуправляемой муфты. Система такого управления включает в себя:

группу входных датчиков;
электронный блок управления;
список исполнительных устройств;

Система управления получает показания от датчика Холла, который производит оценку положения распредвалов. Дополнительно задействованы и другие датчики, которые используются для управления работой всего двигателя.

К таковым относят датчик, измеряющий частоту вращения коленвала, температурный датчик охлаждающей жидкости (ОЖ), датчик расхода воздуха и другие. Сигналы от этих датчиков подаются в ЭБУ, который после отправляет соответствующий сигнал на специальное управляющее (исполнительное) устройство.

Таким устройством, на которое воздействует электронный блок управления двигателем, является электромагнитный клапан (электрогидравлический распределитель). Клапан представляет собой распределитель, который при необходимости открывает доступ потоку моторного масла к гидроуправляемой муфте, а также реализует отвод масла от фазовращателя. Это зависит от того, в каком режиме работает силовой агрегат.

Данная схема изменения фаз газораспределения с использованием муфты задействуется в момент работы двигателя на холостом ходу, (мотор работает на самых низких оборотах), в режиме максимальной мощности на высоких оборотах, а также в том режиме, когда осуществлен выход ДВС на максимум крутящего момента.

Система ступенчатого изменения фаз газораспределения

Эволюция систем изменения фаз газораспределения позволила инженерам не только осуществлять сдвиг фаз, но и эффективно выполнять их расширение и сужение. Следующим типом систем изменения фаз газораспределения являются решения, основанные на использовании кулачков распредвала разной формы. Благодаря такому способу удается достичь ступенчатого изменения момента времени, на который открывается клапан, а также изменить саму высоту подъема клапанов. В списке подобных систем находится VVTL-i от автогиганта Toyotа, VTEC японской Honda и MIVEC от Mitsubishi, решение от Audi под названием Valvelift System и другие.

Указанные системы похожи друг на друга как конструктивно, так и по принципу действия. Немного отличается только немецкая Valvelift System. Наибольшую известность получила системаVVTL-i, VTEC и MIVEC. В основе таких систем изменения фаз газораспределения находятся кулачки с различным профилем, а также система управления. Распределительный вал в таких системах управления фазами газораспределения выполнен так, что имеет сразу два кулачка малого размера, а также один кулачок большего размера. Меньшие кулачки при помощи специального рокера (коромысла) соединяются с впускными клапанами. Большой кулачок отвечает за перемещение одного незадействованного коромысла.

Такая система изменения фаз газораспределения позволяет переключаться с малых кулачков на большой зависимо от режима работы ДВС. Переход между режимами достигается благодаря тому, что происходит срабатывание специального механизма блокировки. Указанный блокирующий механизм основан на гидравлическом приводе.

Когда мотор работает на низких оборотах и при незначительной нагрузке, впускные клапаны приводятся в действие малыми кулачками распределительного вала, фазы газораспределения в таком режиме имеют небольшую продолжительность (узкая фаза).

Если двигатель раскручивается до определенных оборотов, система управления активирует механизм блокировки. В результате происходит соединение коромысел малых и большого кулачков, что обеспечивает жесткость конструкции. Соединение происходит при помощи особого стопорного штифта, а усилие на впускные клапаны начинает поступать от единственного большого кулачка. Малые кулачки распредвала на высоких оборотах двигателя становятся неактивными.

Существующие разновидности систем VTEC могут иметь сразу три режима регулирования ГРМ. В данной модификации на низких оборотах ДВС работает один малый кулачок распредвала, который осуществляет открытие только одного впускного клапана. Два маленьких кулачка задействуются в режиме средних нагрузок и оборотов двигателя, обеспечивая открытие двух впускных клапанов. Большой кулачок вступает в действие при выходе силовой установки на режим оборотов, приближенных к максимальным.

Система изменения фаз газораспределения I-VTEC, которая представлена производителем Honda, объединила в себе главные преимущества решений как VTC, так и VTEC. Регулирование по трем ступеням обеспечивает существенную экономию топлива. При низкой частоте вращения половина впускных клапанов практически не имеет активности. Увеличение частоты вращения до уровня средних оборотов подключает дезактивированные клапаны, но высота их подъема не подразумевает полного открытия.

Выход на режим максимальных оборотов заставляет впускные клапаны работать от центрального кулачка большого размера. Указанный кулачок имеет особый профиль, который специально подобран для достижения максимального подъема клапанов, что означает повышение отдачи от ДВС на мощностных режимах работы агрегата. Такой подход значительно расширил возможности управления параметрами ГРМ для эффективного регулирования работы двигателя на различных режимах.

Если рассмотреть пример с системой VVTL-i от Toyota, то после выхода мотора с таким решением на обороты около 6000 об/мин стандартный кулачек распредвала исключается из работы и замещается кулачком с измененным профилем. Указанный кулачек обеспечивает дугой алгоритм работы клапана, сдвигает (расширяет) фазу и увеличивает высоту его подъема. На практике это будет означать, что при выходе мотора на режим высоких оборотов у двигателя появится резкий прирост тяги, необходимый для обеспечения дальнейшего уверенного разгона.

Схема работы системы VVTL-i строится на следующем алгоритме. Время открытия и высота подъема впускных клапанов регулируется аналогично другим решениям. Когда мотор работает в режиме оборотов до 6000 об/мин, тогда воздействие на клапан осуществляет меньший кулачок распредвала, который оказывает нажатие на рокер и таким образом открывает клапана. После набора оборотов выше заданной отметки управлять открытием клапанов начинает высокий кулачок с особым профилем. Для его активации специальный сухарь под давлением масла перемещается.

За своевременную подачу моторного масла по специальной магистрали в точно необходимый момент отвечает система управления. Давление масла и перемещение сухаря позволяет кулачку распредвала через специальный шток, который до этого находился в свободном положении, начать воздействовать на клапан посредством коромысла.

Система регулирования высоты подъема клапана

Дальнейшее развитие систем изменения фаз газораспределения привело к появлению сложных решений, которые основаны на управлении высотой подъема клапанов. Новатором в данной области стала компания BMW, представившая систему под названием Valvetronic на своих моторах в 2001 году.

Регулирование высоты подъема клапана дополнительно позволило исключить из схемы дроссельную заслонку применительно к основным режимам работы ДВС. Наличие заслонки заметно снижает эффективность наполнения цилиндров топливно-воздушной смесью в режиме низких и средних оборотов. Причина кроется в том, что во впускном коллекторе (в области дросселя) в процессе работы ДВС возникает разрежение. Топливно-воздушная смесь в таких условиях разрежения становится инертной, цилиндры наполняются менее эффективно, реакция на нажатие педали газа теряет остроту и становится замедленной.

Лучшим решением данной проблемы становится механическое открытие впускного клапана на такой момент времени, который необходим для эффективного наполнения цилиндра рабочей топливно-воздушной горючей смесью. Продолжительность фазы впуска (впускной фазы) в системах регулирования высоты подъема клапана изменяется зависимо от того, как сильно была нажата педаль газа. Система бездроссельного управления позволяет заметно экономить топливо (до 15% сравнительно с другими решениями), а также повышает мощностную характеристику на 10 % и более.

Конструктивно ГРМ в таких системах способен управлять работой силовой установки на разных режимах. На похожем принципе основываются также решения Valvematic от Toyota, решение VEL компании Nissan, VTI от Peugeot и другие. Что касается системы изменения высоты подъема клапана Valvetronic, возможность управления данным параметром реализована благодаря специальной кинематической схеме. Решение Valvetronic ставится на впускные клапаны. Традиционная конструкция, которая включает в себя кулачок распредвала, рокер (коромысло) и клапан, получила развитие в виде установки дополнительных элементов.

Система имеет эксцентриковый вал, а также промежуточный рычаг. Указанный эксцентриковый вал начинает вращаться при помощи усилия, которое создает электродвигатель посредством червячной передачи.

Такое вращение эксцентрикового вала оказывает воздействие на промежуточный рычаг, в результате чего изменяется его положение (происходит смещение точки опоры). Смена положения заставляет коромысло двигаться так, чтобы переместить (открыть) клапан точно на необходимую величину.

Система изменения высоты подъема клапана работает постоянно, а высота подъема клапанов напрямую зависит от того или иного режима работы силового агрегата. Клапана могут подниматься в переделах от 0,2 до 12 мм. Система VEL от компании Ниссан обеспечивает высоту подъема клапана в рамках от 0,5 до 2 мм.

Электромагнитный привод клапана

Сегодня конструкторы ДВС практически полностью используют потенциал ГРМ. Проектируется максимально возможное количество клапанов на цилиндр, а сами размеры клапана достигли своего предела. Но эволюция двигателя на данном этапе продолжается. Улучшить наполняемость и продувку цилиндров двигателя можно также за счет скорости, с которой возможно реализовать открытие и закрытие клапанов. Речь идет о ГРМ, в котором клапана имеют электромагнитный (электромеханический) привод, который заменяет механический с электронным управлением. Более того, распределительный вал в таком ГРМ полностью отсутствует.

Электромагнитный получил название EVA (англ. Electromagnetic Valve Actuator) и позволяет изменять фазы газораспределения максимально широко. Система с электромагнитным приводом может открывать только нужные клапана (что аналогично управляемому отключению цилиндров), причем делать это в точно определенный момент зависимо от режима работы ДВС. Решение способно экономить топливо на холостом ходу, в момент торможения двигателем и т.п. Количество попадающего в цилиндр двигателя воздуха регулируется временем открытия впускного клапана.

Сама длина хода клапана не является регулируемым параметром. Клапан крепится за счет пружины, а также имеет якорь. Такой якорь электромагнитного клапана размещен между двумя электромагнитами определенной мощности. Задачей таких электромагнитов становится удержание клапана в том или ином крайнем положении.

Точность положения, в котором необходимо осуществить фиксацию клапана, определяется предназначенным для этого отдельным датчиком. Снижение разрушительных нагрузок на электромагнитный ГРМ в момент приближения клапана к его крайней точке (особенно в момент посадки клапана в седло) осуществляется благодаря «торможению» клапана.