Переменные фазы газораспределения

Кроме использования дроссельной за­слонки для регулирования расхода посту­пающего в двигатель воздуха имеются также несколько других возможностей влияния на величину заряда цилиндров. На количес­тво свежего заряда и на долю остаточных газов можно также влиять путём примене­ния переменных фаз газораспределения. Большое значение для установки фаз газо­распределения имеет тот факт, что вели­чина заряда, поступающего в цилиндры двигателя, и выходящих из них отработав­ших газов существенно зависят от частоты вращения двигателя и открытия дроссель­ной заслонки. Следовательно, при неизмен­ных фазах газораспределения это означает, что цикл газообмена может быть оптималь­ным только для одного рабочего режима двигателя. Вто же время переменные фазы газораспределения позволяют адаптиро­вать наполнение цилиндров к различным значениям частоты вращения двигателя. Это даёт следующие преимущества:

• Увеличение мощности двигателя;

• Оптимальная характеристика крутящего момента в широком диапазоне скоростных режимов двигателя;

• Снижение эмиссии вредных веществ;

• Уменьшение расхода топлива;

• Снижение уровня шума двигателя. ­

Рис.3

1-Запаздывание фазы впуска 2-Нормальное положение

3- Опережение фазы впуска 4-Перекрытие клапанов

Регулирование фаз газораспределения поворотом распределительного вала. В обычных ДВС распределительный и коленчатый валы механически связаны зубчатым ремнём или цепью. Это соединение является неизменным. В двигателях с переменными фазами газораспределения, по крайней мере, распределительный вал впускных клапанов, но все чаще и распределительный вал выпускных клапанов, могут поворачиваться относительно коленчатого вала, в результате чего изменяется фаза перекрытия клапанов Период открытия и величина подъёма клапана во время регулирования положения распределительного вала не изменяются то есть фазы открытия и закрытия впуск­ных клапанов по отношению одна к другой остаются неизменными. Регулирование положения распредели­тельного вала осуществляется посредством электрических или электрогидравлических приводов. Простые устройства обеспечи­вают только два регулировочных положе­ния распределительного вала. В более сложных системах в пределах определён­ного диапазона осуществляется плавное регулирование положения распредели­тельного вала относительно коленчатого вала двигателя.

На рис. 3 показано изменение фазы подъ­ёма впускного клапана по отношению к ВМТ при регулировании положения рас­пределительного вала.

Запаздывание фазы впуска при регулиро­вании положения распределительного вала Запаздывание распределительного вала и, соответственно, более позднее открытие впускного клапана приводит к уменьше­нию фазы перекрытия клапанов или даже к полному её закрытию. При малых значе­ниях частоты вращения (меньше 2000 мин¹) результатом этого является только перете­кание небольшого количества отработав­ших газов через впускной клапан во впуск­ной коллектор. Таким образом, при малых значениях частоты вращения небольшое содержание остаточных газов в топливовоздушной смеси позволяет улучшить про­цесс сгорания и повысить плавность ра­боты двигателя на режиме минимального холостого хода. Это позволяет снизить час­тоту вращения холостого хода и, соот­ветственно, уменьшить расход топлива. При высоких значениях частоты вращения двигателя (больше 5000 мин¹) распредели­тельный вал также может устанавливаться в положение запаздывания. Значительно более позднее закрытие впускного клапана после НМТ приводит к лучшему наполне­нию цилиндров свежей смесью. Эффект дозаряда является результатом высокой скорости прохождения свежей смеси через впускной клапан, которое продолжается даже после того как поршень начинает дви­гаться вверх, сжимая топливовоздушную смесь. По этой причине впускной клапан закрывается значительно позднее времени прохождения НМТ.

Опережение фазы впуска при регулирова­нии положения распределительного вала В диапазоне средних скоростных режимов скорость прохождения потока свежей топливовоздушной смеси через впускной ка­нал значительно меньше, и поэтому эффект до заряда, имеющий место при больших скоростях, на этих режимах не происходит. Раннее закрытие впускного клапана на средних скоростных режимах, вскоре после НМТ, предотвращает выталкивание во­шедшей свежей смеси поднимающимся поршнем обратно во впускной коллектор. На таких скоростных режимах поворот распределительного вала в сторону опере­жения обеспечивает лучшее наполнение цилиндров и, следовательно, оптимальную характеристику крутящего момента. Поворот распределительного вала на опере­жение фазы впуска приводит к увеличению периода перекрытия клапанов. Раннее от­крытие впускного клапана, непосредственно перед ВМТ, означает, что остаточные отра­ботавшие газы, которые уже не вышли из цилиндра, выталкиваются поднимающимся поршнем через открытый впускной клапан во впускной коллектор. Эти отработавшие газы затем снова поступают в цилиндр и увеличивают долю содержания остаточных газов в свежем заряде. Повышенное содер­жание остаточных газов в свежем заряде топливовоздушной смеси, вызванное регу­лировкой распределительного вала на опе­режение впуска, влияет на протекание процесса сгорания, что приводит к снижению максимальной температуры сгорания и уменьшению образования оксидов азота. Более высокое содержание «инертного» газа в заряде цилиндра делает необходи­мым большее открытие дроссельной за­слонки, которое в свою очередь, приводит к уменьшению потерь при дросселирова­нии потока. Это означает, что при соответ­ствующем перекрытии клапанов может быть снижен расход топлива.

Регулирование положения распреде­лительного вала выпускных клапанов. В системах газораспределения с регулирова­нием положения распределительных валов впускных и выпускных клапанов для изме­нения содержания остаточных газов исполь­зуется соответствующий поворот обоих распределительных валов. В этом случае можно осуществлять независимое регули­рование как общего наполнения цилиндров (определяется закрытием впускного кла­пана), так и доли содержания остаточных газов (определяется открытием впускного и закрытием выпускного клапанов).

Перенастройка распределительного вала