Vad är ventiltiming och hur de fungerar

Fyrtaktsmotorn, som fungerar på principen om frigöring av energi under förbränningen av en blandning av bränsle och bränsle, innehåller en viktig mekanism, utan vilken enheten inte kan fungera. Detta är en timing eller gasdistributionsmekanism.

I de flesta standardmotorer är den installerad i topplocket. Mer information om mekanismens struktur beskrivs i separat artikel... Nu kommer vi att fokusera på vad ventiltimingen är, samt hur dess arbete påverkar motorns effektindikatorer och dess effektivitet.

Vad är timing för motorventil

Kort om själva timingmekanismen. Vevaxeln genom en remdrift (i många moderna förbränningsmotorer är en kedja installerad istället för ett gummibält) är ansluten till kamaxel. När föraren startar motorn vevar startmotorn svänghjulet. Båda axlarna börjar rotera synkront, men med olika hastigheter (i grund och botten, i en varv på kamaxeln, gör vevaxeln två varv).

Det finns speciella droppformade kammar på kamaxeln. När strukturen roterar trycker kammen mot den fjäderbelastade ventilspindeln. Ventilen öppnas så att bränsle / luftblandningen kan tränga in i cylindern eller avgas i avgasgrenröret.

Gasfördelningsfasen är exakt det ögonblick då ventilen börjar öppna inloppet / utloppet tills det stänger helt. Varje ingenjör som arbetar med att utveckla en kraftenhet beräknar vad ventilens öppningshöjd ska vara och hur länge den kommer att vara öppen.

Påverkan av ventiltid på motorns drift

Beroende på i vilket läge motorn körs bör gasdistributionen starta antingen tidigare eller senare. Detta påverkar enhetens effektivitet, dess ekonomi och maximala vridmoment. Detta beror på att den snabba öppningen / stängningen av insugnings- och avgasgrenrör är nyckeln till att få ut det mesta av den energi som frigörs under förbränningen av HVAC.

Om insugningsventilen börjar öppnas vid ett annat tillfälle när kolven utför insugningsslaget, kommer en ojämn fyllning av cylinderhålan med en ny del av luft att inträffa och bränslet blandas sämre, vilket leder till ofullständig förbränning av blandningen.

När det gäller avgasventilen ska den också öppnas tidigast när kolven når botten dödpunkt, men inte senare än efter att den startar sitt uppåtgående slag. I det första fallet kommer kompressionen att sjunka, och med den tappar motorn kraften. För det andra kommer förbränningsprodukterna med en stängd ventil att skapa motstånd för kolven, som har börjat stiga. Detta är en extra belastning på vevmekanismen, vilket kan skada några av dess delar.

För adekvat drift av kraftenheten krävs olika ventiltider. För ett läge är det nödvändigt att ventilerna öppnas tidigare och stängs senare, och för andra, tvärtom. Överlappningsparametern är också av stor betydelse - om båda ventilerna öppnas samtidigt.

De flesta standardmotorer har en fast timing. En sådan motor, beroende på typ av kamaxel, har maximal verkningsgrad antingen i sportläge eller med uppmätt körning vid låga varvtal.

Idag är många bilar i mellansegmentet och premiumsegmentet utrustade med motorer, vars gasdistributionssystem kan ändra vissa parametrar för ventilöppning, på grund av vilken högkvalitativ fyllning och ventilation av cylindrarna sker vid olika vevaxelhastigheter.

Så här ska tidpunkten göras vid olika motorvarvtal:

1. Tomgång kräver så kallade smala faser. Detta innebär att ventilerna öppnas senare och att tiden för stängning tvärtom är tidig. Det finns inget öppet tillstånd samtidigt i detta läge (båda ventilerna kommer inte att vara öppna samtidigt). När vevaxelns rotation är av liten betydelse, när faserna överlappar varandra, kan avgaserna komma in i insugningsröret och en viss volym VTS i avgaserna.
2. Det mest kraftfulla läget - det kräver breda faser. Detta är ett läge där ventilerna på grund av den höga hastigheten har ett kortare öppet läge. Detta leder till att cylindrarna fyller och ventilerar dåligt under sportkörning. För att avhjälpa situationen måste ventiltimingen ändras, det vill säga ventilerna måste öppnas tidigare och deras varaktighet i detta läge måste öka.

När man utvecklar designen av motorer med variabel ventiltiming tar ingenjörerna hänsyn till ventilöppningens ögonblicks beroende av vevaxelns hastighet. Dessa sofistikerade system gör att motorn kan vara så mångsidig som möjligt för olika körstilar. Tack vare denna utveckling visar enheten ett brett spektrum av möjligheter:

• Vid låga varvtal bör motorn vara sträng;
• När varvtalet ökar bör det inte förlora kraften;
• Oavsett i vilket läge förbränningsmotorn är i drift, bör bränsleekonomi och därmed transportens miljövänlighet ha högsta möjliga nivå för en viss enhet.

Alla dessa parametrar kan ändras genom att ändra utformningen av kamaxlarna. I detta fall kommer emellertid motoreffektiviteten att ha sin gräns endast i ett läge. Vad sägs om motorn kan ändra profilen på egen hand beroende på antalet varv på vevaxeln?

Variabel ventiltid

Tanken i sig att ändra ventilens öppningstid under drift av kraftenheten är inte ny. Denna idé uppträdde regelbundet hos ingenjörer som fortfarande utvecklade ångmotorer.

Så en av dessa utvecklingar kallades ett Stevenson-redskap. Mekanismen ändrade tiden för ånga som kom in i arbetscylindern. Regimen kallades "ångavstängning". När mekanismen utlöstes omdirigerades trycket beroende på fordonets design. Av denna anledning avgav gamla ånglok förutom rök även ångpustar när tåget stod stilla.

Arbetet med att ändra ventiltimingen utfördes också med flygplansenheter. Så en experimentell modell av V-8-motorn från Clerget-Blin-företaget med en kapacitet på 200 hästkrafter kunde ändra denna parameter på grund av att mekanismens design inkluderade en glidande kamaxel.

Och på Lycoming XR-7755-motorn installerades kamaxlar, där det fanns två olika kammar för varje ventil. Enheten hade en mekanisk enhet och aktiverades av piloten själv. Han kunde välja ett av två alternativ beroende på om han behövde ta planet till himlen, komma bort från jakten eller helt enkelt flyga ekonomiskt.

När det gäller fordonsindustrin började ingenjörer tänka på tillämpningen av denna idé redan på 20-talet av förra seklet. Anledningen var framväxten av höghastighetsmotorer som installerades på sportbilar. Effektökningen i sådana enheter hade en viss gräns, även om enheten kunde rullas upp ännu mer. För att fordonet skulle få mer kraft ökade först endast motorvolymen.

Den första som introducerade variabel ventiltiming var Lawrence Pomeroy, som arbetade som chefsdesigner för bilföretaget Vauxhall. Han skapade en motor där en speciell kamaxel installerades i gasfördelningsmekanismen. Ett antal av hans kameror hade flera uppsättningar profiler.

4.4-liters H-typ, beroende på vevaxelns hastighet och belastning den upplevde, kunde flytta kamaxeln längs längdaxeln. På grund av detta ändrades ventilernas tid och höjd. Eftersom denna del hade begränsningar i rörelse hade fasstyrning också sina gränser.

Porsche var också involverad i en liknande idé. 1959 utfärdades patent på kamaxelns "oscillerande kammar". Denna utveckling var tänkt att ändra ventillyften, och samtidigt öppningstiden. Utvecklingen förblev på projektstadiet.

Den allra första användbara ventiltimingkontrollmekanismen utvecklades av Fiat. Uppfinningen utvecklades av Giovanni Torazza i slutet av 60 -talet. Mekanismen använde hydrauliska pushers, som ändrade ventiltappens vridpunkt. Enheten fungerade beroende på vad motorvarvtalet och trycket i insugningsröret var.

Den första produktionsbilen med varierande faser av GR var dock från Alfa Romeo. 1980 Spider -modellen fick en elektronisk mekanism som ändrar faser beroende på förbränningsmotorns driftsätt.

Sätt att ändra varaktigheten och bredden på ventiltimingen

Idag finns det flera typer av mekanismer som ändrar ögonblicket, tiden och höjden på ventilöppningen:

1. I sin enklaste form är detta en speciell koppling som är installerad på drivenheten för gasfördelningsmekanismen (fasväxlare). Kontrollen utförs tack vare den hydrauliska effekten på styrmekanismen, och kontrollen utförs av elektroniken. När motorn går på tomgång är kamaxeln i sitt ursprungliga läge. Så snart varvtalet ökar reagerar elektroniken på denna parameter och aktiverar hydrauliken som roterar kamaxeln något i förhållande till utgångsläget. Tack vare detta öppnas ventilerna lite tidigare, vilket gör det möjligt att snabbt fylla cylindrarna med en ny del av BTC.
2. Ändra kamprofilen. Detta är en utveckling som bilister har använt under lång tid. Att montera en kamaxel med icke-standardkammar kan göra att enheten fungerar mer effektivt vid högre varvtal. Sådana uppgraderingar måste dock utföras av en kunnig mekaniker, vilket leder till mycket avfall. I motorer med VVTL-i-systemet har kamaxlarna flera uppsättningar kammar med olika profiler. När förbränningsmotorn går på tomgång utför standardelementen sin funktion. Så snart vevaxelhastighetsindikatorn rör sig förbi 6 tusen markeringen växlar kamaxeln något, varigenom en annan uppsättning kammar tas i drift. En liknande process inträffar när motorn snurrar upp till 8.5 tusen och den tredje uppsättningen kammar börjar fungera, vilket gör faserna ännu bredare.
3. Ändring av ventilens öppningshöjd. Denna utveckling gör det möjligt för dig att samtidigt ändra driftlägena för tidsinställningen, samt utesluta gasventilen. I sådana mekanismer aktiveras en mekanisk anordning som påverkar insugningsventilernas öppningskraft genom att trycka på gaspedalen. Detta system minskar bränsleförbrukningen med cirka 15 procent och ökar enhetens effekt med samma mängd. I modernare motorer används inte en mekanisk utan en elektromagnetisk analog. Fördelen med det andra alternativet är att elektroniken kan förändra ventilöppningslägen mer effektivt och smidigt. Lyfthöjden kan vara nära perfekt och öppettiderna kan vara bredare än med tidigare versioner. En sådan utveckling för att spara bränsle kan till och med stänga av vissa cylindrar (öppna inte några ventiler). Dessa motorer aktiverar systemet när bilen stannar, men förbränningsmotorn behöver inte stängas av (till exempel vid ett trafikljus) eller när föraren saktar ner bilen med förbränningsmotorn.

Varför ändra ventiltimingen

Användningen av mekanismer som ändrar ventiltimingen tillåter:

• Det är effektivare att använda kraftenhetens resurser i olika driftsätt;
• Öka effekten utan att behöva installera en anpassad kamaxel;
• Gör fordonet mer ekonomiskt;
• Ge effektiv fyllning och ventilation av cylindrar vid höga hastigheter;
• Öka transportens miljövänlighet på grund av effektivare förbränning av luft-bränsleblandningen.

Eftersom olika driftsätt för förbränningsmotorn kräver sina egna parametrar för ventiltimingen, med hjälp av mekanismerna för att ändra FGR, kan maskinen motsvara de perfekta parametrarna för effekt, vridmoment, miljövänlighet och effektivitet. Det enda problemet som ingen tillverkare kan lösa hittills är enhetens höga kostnad. Jämfört med en standardmotor kostar en analog utrustad med en liknande mekanism nästan dubbelt så mycket.

Vissa bilister använder variabla ventiltidsystem för att öka kraften i bilen. Men med hjälp av ett modifierat kuggrem är det omöjligt att pressa ut det maximala ur enheten. Läs om andra möjligheter här.

Sammanfattningsvis erbjuder vi ett litet visuellt hjälpmedel för driften av det variabla ventiltidsystemet:

Variabelt ventiltidsystem med exempel på CVVT

Frågor och svar:

Vad är ventiltiden? Detta är det ögonblick då ventilen (inlopp eller utlopp) öppnar/stänger. Denna term uttrycks i grader av motorns vevaxelrotation.

ЧVad påverkar ventiltiden? Ventiltiden påverkas av motorns driftläge. Om det inte finns någon fasskiftare i timingen, uppnås den maximala effekten endast i ett visst område av motorvarv.

Vad är ventiltidsdiagrammet till för? Detta diagram visar hur effektivt fyllning, förbränning och rengöring i cylindrar sker vid ett specifikt varvtalsområde. Det låter dig välja korrekt ventiltid.