НОУ   Русская Техническая Школа  
 

Главная

+7(499)-262-3400; 628-5150

     
 

Профессия: Слесарь по ремонту автомобилей 

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

НЕКОММЕРЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "РУССКАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ШКОЛА"

"ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ"


«МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ»

 

Система регулирования фаз газораспределения посредством поворота распределительного вала.
(на примере двигателей R5, V6, W8 и W12 концерна Volkswagen)

Одним из способов приведения рабочих характеристик двигателя к оптимальным на различных режимах работы (на холостом ходе, режиме максимальной мощности и максимального крутящего момента), является автоматическое (в зависимости от частоты вращения КВ, и степени открытия дроссельной заслонки) изменение фаз газораспределения.
У разных автопроизводителей системы регулирования могут конструктивно отличаться.
На рядных пятицилиндровых двигателях, двухрядных шестицилиндрованных двигателях, а также на трёхрядных W - образных двигателях W8 и W12 фирмы Volkswagen регулирование осуществляется за счет поворота впускного и выпускного распределительных валов по фазе в зависимости от текущей нагрузки. Поворот валов обеспечивают гидроуправляемые муфты, работающие по команде ЭБУ (электронного блока управления) системы управления двигателем.

Фазы газораспределения каждого конкретного двигателя подбираются в соответствии с его конструкцией. Общие положения фаз для основных режимов работы указанных двигателей сформулированы ниже и показаны на рисунке phase_one, позиция I.
На режиме холостого хода количество остаточных газов в топливовоздушной смеси должно быть минимальным для обеспечения устойчивой работы двигателя.
Распределительный вал, управляющий впускными клапанами должен поворачиваться таким образом, чтобы обеспечить достаточно позднее открытие и позднее закрытие впускных клапанов. Выпускной вал должен поворачивается так, чтобы выпускной клапан закрывался «рано» т.е., задолго до прихода поршня в ВМТ.
В режиме максимальной мощности при полностью (или, почти полностью) открытой дроссельной заслонке и высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя, для достижения наибольших мощностных характеристик, необходимо обеспечить высокое давление газов на поршень и большую продолжительность такта рабочего хода (продолжительность давления газов на поршень).
Распределительные валы поворачиваются таким образом, чтобы выпускной клапан открывался с относительной задержкой, а впускной клапан открывался с относительным запаздыванием после ВМТ и закрывался с относительным запаздыванием после НМТ.
Для получения высокого крутящего момента необходимо обеспечить максимально возможное наполнение цилиндров топливовоздушной смесью (наибольший коэффициент наполнения). При сгорании бoльшего количества смеси на поршень действует бoльшее давление газов и крутящий момент увеличивается.
Распределительные валы необходимо повернуть таким образом, чтобы впускные клапаны раньше открывались и раньше закрывались, а выпускные клапаны закрывались с небольшим опережением до ВМТ.
Рециркуляция отработавших газов осуществляется с целью снижения выбросов в атмосферу окислов азота. Следует различать внутреннюю и внешнюю рециркуляцию. Посредством регулирования фазами газораспределения управляют внутренней рециркуляцией, которая осуществляется за счёт поступления части отработавших газов из цилиндра двигателя во впускные каналы при такте выпуска в период перекрытия клапанов (т.е., в период одновременного открытия впускного и выпускного клапанов). При этом количество рециркулируемых газов зависит, главным образом, от продолжительности перекрытия фаз. Перекрытие фаз достигается при открытии впускных клапанов задолго до ВМТ и закрытии выпускных клапанов непосредственно перед ВМТ.

Внешняя рециркуляция подразумевает принудительный возврат части отработавших газов из выпускного коллектора во впускной коллектор. Отбор и перераспределение газов осуществляется системой рециркуляции. Отработавшие газы, поступившие во впускной трубопровод, участвуют в процессе смесеобразования и попадают в цилиндры двигателя в составе топливовоздушной смеси.

К преимуществам внутренней рециркуляции относятся ускоренная реакция системы и лучшее распределение рециркулируемых газов по цилиндрам.

Система регулирования фаз газораспределения показана на рисунке phase_one, позиция - II и имеет следующие компоненты: гидроуправляемую поворотную муфту, корпус механизма газораспределения, электрогидравлический распределитель.
Гидроуправляемая поворотная муфта устанавливается непосредственно на распределительный вал (впускной и выпускной) двигателя и, по сигналу с электронного блока управления, поворачивает его (вал) на определённый угол.
Муфта является гидравлическим устройством, подключённым через корпус механизма газораспределения и электрогидравлический распределитель к системе смазки двигателя.
Муфта (см. рисунок phase_two, позиция – I) состоит из корпуса, выполненного заодно со звёздочкой цепного привода распределительного (впускного или выпускного) вала, и ротора, помещённого внутрь корпуса муфты и жёстко закреплённого на переднем конце вала. Ротор муфты имеет лопасти, которые размещаются в пазах корпуса муфты (статора). Пазы формируют масляные камеры.
В зависимости от положения клапана электрогидравлического распределителя масло в масляную камеру может поступать с той или другой стороны лопасти статора.
Корпус механизма газораспределения  установлен на головке цилиндров двигателя. Внутри корпуса выполнены каналы для подвода масла к деталям системы.
Электрогидравлические распределители  размещаются на корпусе механизма газораспределения и служат для подвода масла из системы смазки двигателя к муфтам распределительных валов.

Управление системой изменения фаз газораспределения осуществляется электронным блоком управления двигателя. Общая схема системы управления показана на рисунке phase_three.
Блок управления получает и обрабатывает сигналы датчиков о частоте вращения и мгновенном положении валов двигателя, нагрузке двигателя и его температуре. Моментальное положение распределительных валов определяется ЭБУ по сигналам с датчиков Холла. После сравнения данных о текущем положении вала с многопараметровыми характеристиками, записанными в памяти ЭБУ, блоком управления выдается команда (управляющий сигнал) исполнительному механизму (электрогидравлическому клапану) на изменение текущего положения. В соответствии с этой командой производится перемещение золотникового клапана электрогидравлического распределителя. При этом распределитель соединяет масляные камеры корпуса муфты с одним из каналов – нагнетательным или сливным. Нагнетательный канал находится под давлением системы смазки двигателя. Сливной канал является частью контура слива системы смазки.
Подаваемое по нагнетательному каналу масло поступает в масляные камеры гидроуправляемой муфты и, воздействуя на лопатки ротора муфты, вызывает поворот распределительного вала в требуемом направлении (например, раннего открытия).
Объём масляной камеры по другую сторону лопастей ротора автоматически соединяется со сливной магистралью.
Когда распределительный вал повернётся на требуемый угол, золотник распределителя фиксируется в положении, при котором по обе стороны каждой из лопастей ротора муфты будет поддерживаться одинаковое давление масла.
Если требуется поворот распределительного вала в обратную сторону (более позднего открытия клапанов), процесс регулирования производится с подачей масла в обратном направлении.

Регулирование обеспечивает плавное изменение угла установки впускного распределительного вала в диапазоне 52° по углу поворота кривошипа КВ и  выпускного вала – до 22°.

Управление впускным распределительным валом.

I. Установка распределительного вала в положение "ранних" фаз газораспределения.

Для обеспечения внутренней рециркуляции отработавших газов и для повышения крутящего момента двигателя впускные клапаны должны открываться до прихода поршня в ВМТ в конце такта выпуска. Блок управления двигателем подает управляющий импульс на электрогидравлический распределитель золотник которого перемещается и открывает расположенный в корпусе механизма газораспределения масляный канал. Масло из системы смазки двигателя поступает под давлением в кольцевую проточку на распределительном вале. Далее оно подается через 5 торцевых отверстий в 5 камер гидроуправляемой поворотной муфты. Поворот распределительного вала осуществляется под давлением масла, действующего на лопасти соединенного с ним ротора муфты. Так как распределительный вал поворачивается в направлении вращения коленчатого вала двигателя, впускные клапаны открываются раньше.
Работу системы поясняет рисунок phase_two, позиция – II.
При выходе системы регулирования фаз газораспределения из строя,
гидроуправляемая муфта возвращается под давлением масла в исходное положение, при котором впускные клапаны открываются через 25° после ВМТ.

II. Перестановка распреределительного вала в положение "поздних" фаз газораспределения.

При работе двигателя на режиме холостого хода, а также при работе в режиме максимальной мощности впускной распределительный вал поворачивается в сторону "поздних" фаз, обеспечивая открытие впускных клапанов после ВМТ. Для переустановки вала блок управления двигателем подает на электрогидравлический распределитель управляющий сигнал. Золотник распределителя перемещается и открывает масляный канал в корпусе газораспределительного механизма, через который масло подается в кольцевую проточку на распределительном вале и далее: в отверстия в распределительном вале – в одностороннее отверстие в болте крепления гидроуправляемой муфты – в пять отверстий, выполненных в роторе – в полости лопастных камер. Под давлением масла, действующего на лопасти ротора муфты, ротор и соединенный с ним распределительный вал поворачиваются против направления вращения коленчатого вала, что приводит к более позднему открытию клапанов.
Одновременно с открытием канала, обеспечивающего поступление масла к ротору для поворота распределительного вала в сторону "поздних" фаз газораспределения, электрогидравлический распределитель открывает также канал для слива масла из полостей муфты, используемых для поворота распределительного вала в сторону «опережения».
Работу системы поясняет рисунок phase_two, позиция – III.

Управление выпускным распределительным валом.

В противоположность впускному валу выпускной распределительный вал может быть
установлен только в двух положениях: 1) в исходном положении и 2) в положении, соответствующем оборотам холостого хода двигателя.
Конструкция гидроуправляемой поворотной муфты выпускного вала аналогична конструкции муфты впускного вала, но имеет более широкие лопасти в силу того, что вал должен поворачиваться на меньший угол (максимум на 22° по коленчатому валу).
Принцип действия системы регулирования аналогичен описанному выше для впускного вала и поясняется рисунками phase_one и phase_two.

I. Установка распределительного вала в «исходное» положение.

Выпускной распределительный вал находится в «исходном» положении при пуске двигателя и работе двигателя на режимах, когда мощность и крутящий момент близки к максимальному значению, а также на режимах, когда необходимо увеличение рециркуляции отработавших газов.
При нахождении вала в «исходном» положении выпускные клапаны закрываются незадолго до прихода поршня в ВМТ.
Для установки вала в исходное положение электрогидравлический распределитель  обесточивается ЭБУ. При этом золотниковый клапан распределителя также занимает «исходное» положение и открывает масляный канал, через который моторное масло подается в камеры гидроуправляемой муфты и, воздействуя на лопасти ротора, поворачивает распределительный вал в сторону запаздывания до упора (т.е. в крайнее – «исходное» положение).

II. Переустановка распределительного вала в положение «холостой ход».

На режимах холостого хода и при частотах вращения коленчатого вала двигателя не превышающих 1200 об/мин выпускной вал поворачивается по ходу вращения КВ в сторону "ранних" фаз газораспределения.
Для установки вала на режим холостого хода ЭБУ подает управляющий сигнал на электрогидравлический распределитель. Золотниковый клапан распределителя перемещается в положение, при котором открывается масляный канал, через который моторное масло под давлением поступает в кольцевую канавку распределительного вала и далее через сверления в нем – в камеры муфты. Из объёма, находящегося с противоположной стороны лопастей, масло сливается через сверление в болте крепления, кольцевую проточку на вале золотника распределителя и далее в полость под крышкой привода механизма газораспределения. Под давлением масла, действующего на лопасти ротора, ротор вместе с выпускным валом поворачиваются в направлении вращения, что приводит к более раннему открытию и закрытию выпускных клапанов.

Курсы автослесарей, автоэлектриков, автожестянщиков, диагностов НОУ "Русская Техническая Школа". Пройти обучение.
 
 
Rambler's Top100     Яндекс.Метрика