Фазы газораспределения двигателя

Большинство двигателей внутреннего сгорания, которые используются в современных автомобилях — четырехтактные. Полный цикл состоит из четырех последовательных перемещений поршня от нижней точки к верхней и наоборот. Один поршневой ход называется тактом и подразумевает впуск горючей смеси, ее сжатие, рабочий ход и выпуск отработавших газов.

Помимо движения вверх и вниз также выполняется вращательное движение коленвала. За полный цикл он совершает два полных оборота, или по одному повороту на 180 градусов на каждый такт. За счет этих движений во время каждого из тактов клапаны впуска и выпуска попеременно открываются, либо закрываются. Этими действиями управляет газораспределительный механизм (ГРМ).

Эффективность мотора зависит от корректной и слаженной работы механизма, отвечающего за своевременное подведение топлива и воздуха, а также отвод уже отработавшей смеси. Правильная настройка фазовой ширины позволяет получить максимальный КПД от устройства.

Влияние фаз газораспределения на функционирование ДВС

Подавляющее большинство двигателей не предполагает такой функции, как настройка фаз. Из-за этого коэффициент полезного действия в таких устройствах имеет достаточно низкие показатели. Чтобы наиболее эффективно использовать конструкцию двигателя, необходимо настраивать его для каждого режима по-своему.

Для холостого хода входные и выходные клапаны попеременно должны открываться позже, а закрываться раньше, образуя узкую фазу. При этом нужно избегать перекрытия - одновременного раскрытия каналов, иначе отработавшая смесь попадет во впускной коллектор, а горючая смесь - в выхлопной канал.

Работа двигателя на максимальной мощности требует других условий. Здесь требуется значительно сократить время на открытие и закрытие клапанов - получить широкие фазовые промежутки. Однако при этом нужно обеспечить подвод и отведение больших объемов газов в цилиндре, что противоречит такой механике. Создание системы, которая удовлетворит все эти потребности - одна из главных задач инженеров-конструкторов, разрабатывающих и совершенствующих ДВС. Таким решением стал ГРМ, способный настраиваться для разных режимов работы.

Способы изменить продолжительность и ширину фаз газораспределения

Чтобы механизм мог совершать гибкое управление режимами, зачастую используется фазовращатель. В качестве него служит муфта, которая получает управляющий электрический или гидравлический сигнал. Под его воздействием она доворачивает распредвал на необходимый угол. При интенсивной работе это позволяет своевременно и полноценно наполнять цилиндр за счет постоянного проворачивания вала.

Еще один способ повысить эффективность ДВС - использование систем, которые могут сужать или расширять фазовые промежутки. В частности, это VVTL-i - комплекс с дополнительным кулачком специального профиля. Он включается при достижении порогового значения - 6000 об/мин. Кулачок обеспечивает более широкий шаг хода, что в конечном счете способствует быстрому резкому разгону.

Более простым решением считается применение системы, в которой регулируется высота подъема клапанов через газораспределительный механизм и управляющее воздействие - нажатие педали газа. В зависимости от продолжительности давления на нее меняется время впуска. А чтобы увеличить скорость открытия клапанов, используется электромагнитный привод. С его помощью продуктивность наполнения цилиндров повышается как минимум на треть. В связке с электроникой привод наиболее гибко изменяет продолжительность открытия, а также отключает ненужные элементы для экономии.

Дальнейшее совершенствование ГРМ не позволит существенно увеличить мощность мотора. Для этого необходимо использовать другие агрегаты - например, турбокомпрессор.