Как определить высоту подъема клапана кулачком распределительного вала (7 видео)

Существует три важных характеристики конструкции распредвала, которые управляют кривой мощности двигателя: величина подъема клапанов, продолжительность открывания клапана и фазы газораспределителя распредвала. Подъем клапана измеряется в миллиметрах и представляет собой максимальное расстояние, на которое клапан отходит от седла. Продолжительность открывания клапанов — это отрезок времени, измеряемый в градусах поворота коленчатого вала.

Продолжительность можно измерить несколькими различными путями, но из-за того, что поток минимален при малом подъеме клапана, продолжительность обычно измеряется после того, как клапан поднялся от седла на малую величину, часто составляющую 0,5 или 1,2 мм. К примеру, конкретный распредвал может иметь продолжительность открывания в 250 град. поворота при подъеме в 1,27 мм. Таким образом, при использовании подъема толкателя в 1,27 мм в качестве точек начала и остановки подъема клапана, распредвал будет удерживать клапан открытым в течение 250 град. поворота коленчатого вала. Если продолжительность открывания клапана измеряется при нулевом подъеме (когда он находится у седла или только отходит от него), то продолжительность будет составлять 330 град. или более положения коленчатого вала в моменты, когда определенные клапаны открываются или закрываются, часто называются фазами газораспределения распределительного вала. К примеру, распредвал может открывать впускной клапан при 30 град. до ВМТ и закрывать его при 70 град. после НМТ.

Каждый из этих критериев конструкции связан с другими и модификация одного повлияет на то, как другие улучшат или ухудшат работу двигателя. Но, вообще говоря, увеличение подъема клапана и продолжительности его открывания или оптимизация фаз газораспределения увеличивают мощность. После небольшого увеличения типичных данных стандартного агрегата кривая мощности смещается выше в область оборотов. Когда продолжительность открывания и, в меньшей степени подъем увеличиваются еще больше, двигатель может быть даже неспособен работать на низких оборотах. «Гоночные » распредвалы с большой продолжительностью открывания часто имеют низкооборотный. предел «холостого хода» 2.000 об/мин или даже выше, Распредвалы с большой продолжительностью открывания можно сделать более «гражданскими » путем изменения времени открывания и закрывания клапанов, но жертвой компромисса станет максимальная мощность. Из трех главных характеристик, регулируемых распредвалом — продолжительности открывания клапанов, высоты подъема клапанов и фаз газораспределения — именно продолжительность открывания наиболее хорошо известна конструкторам форсированных двигателей. Это является следствием прямого влияния продолжительности открывания клапанов на мощность двигателя. Из общих соображений можно сказать, что чем дольше удерживаются открытыми клапаны (особенно впускной клапан), тем большая максимальная мощность двигателя будет в результате получена. Если продолжительность открывания клапана увеличивается более определенной величины, дополнительная максимальная мощность будет получена ценой качества работы двигателя на низких оборотах. Для гоночных двигателей максимальная мощность является практически единственной целью, но для «обычных » автомобилей с форсированными двигателями очень важными являются приемистость и крутящий момент на низких оборотах.

Увеличение высоты подъема клапана может быть полезным вкладом в увеличение мощности, т. к. оно может добавить мощность без существенного влияния на характеристики двигателя на низких оборотах. В теории решение может показаться простым: конструкция распредвала с короткой продолжительностью открывания клапанов для увеличения максимальной мощности. Теоретически это будет работать. Однако, механизмы привода клапанов не такие простые. В этом случае, высокие скорости движения клапанов, существенно уменьшают надежность двигателя.

Когда продолжительность открывания клапана уменьшается, то на перемещение клапана из закрытого положения (у седла) до полного подъема и возвращения обратно остается меньше времени. Когда продолжительность становиться еще короче, потребуются клапанные пружины с увеличенным усилием, и часто становится механически невозможным приводить в движение клапаны даже при относительно низких оборотах.

Таким образом, какое всё-таки значение высоты максимального подъема клапана является практичным и надежным? Распредвалы с величиной подъема, большей 12,7 мм, находятся в той области, которая непрактична для обычных двигателей (как минимум для двигателей со штангами в приводе клапанов). Распредвалы с продолжительностью такта впуска менее 2.850, сочетающейся с величиной подъема клапана более 12,7 мм, обеспечивают очень высокие скорости открывания и закрывания клапанов. Это создает нагрузки на механизм привода клапанов, что заметно уменьшает надежность кулачков распредвала, клапанных пружин, стержней клапанов, направляющих втулок клапанов. Хотя вал с высокими скоростями подъема клапанов может хорошо работать в начале эксплуатации, срок службы его и направляющих втулок клапанов может не превышать 20.000 км. К счастью, большинство фирм-производителей распредвалов конструируют валы так, что обеспечивается хороший компромисс между значениями подъема и продолжительности открывания клапанов, при значительном сроке службы и надежности.

Видео:Система изменения фаз газораспределения на примере CVVTСкачать

Читайте также: 124 мотор почему не гнет клапана

Наиболее подробно обсуждаемые высота подъема клапанов и продолжительность такта впуска, не являются единственными характеристиками конструкции распредвала, которые влияют на выходную мощность двигателя. Моменты, в которые клапаны открываются и закрываются по отношению к положению распределительного вала, являются такими же важными параметрами для оптимизации характеристик двигателя. Эти фазы газораспределения распредвала указаны в таблице данных, прилагаемой к любому качественному распредвалу. Эта таблица данных числами и графически иллюстрирует угловые положения распредвала, когда впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются. Они определяются точно в градусах поворота коленчатого вала перед (или после) ВМТ или НМТ.

Продолжительность открывания клапанов можно легко рассчитать из данных по фазам газораспределения, имеющихся в таблице. К примеру, для определения продолжительности открывания впускного клапана сложите момент открывания (в градусах перед ВМТ), момент закрывания (в градусах после НМТ) и 180 град. (продолжительность всего такта впуска). Если распредвал открывает впускной клапан в 27 град.. до ВМТ и закрывает его в 63 град. после НМТ, то продолжительность открывания клапана будет составлять 27 + 63 + 180 = 270 град.

Теперь давайте глубже погрузимся в соотношения фаз газораспределения распредвала и мощностью. Предположим, что у нас есть два распредвала, валы А и В. Оба вала имеют одинаковую продолжительность открывания клапана в 270 град., и они оба имеют одинаковую форму впускных и выпускных кулачков. Распредвалы такого типа обычно относят к конструкциям с «одним профилем». Однако распредвалы такого типа А и В не идентичны. Вал А имеет кулачки, расположенные так, что впускной клапан открывается за 27 град. до ВМТ и закрывается в 63 град. после НМТ, а выпускной клапан открывается за 71 град. до НМТ и закрывается в 19 град. после ВМТ. Для облегчения чтения можно представить эти данные по фазам газораспределения впускных и выпускных клапанов как 27 — 63 — 71 — 19. Вал В, соответственно, имеет фазы газораспределения 23 — 67 — 75 — 15. Вопрос состоит в следующем: если установить эти распредвалы на наш испытываемый двигатель, как они повлияют на мощность? Ответ будет таким: вал А, вероятно обеспечит большую мощность, но двигатель будет иметь более узкую кривую мощности и худшие характеристики в режимах холостого хода/частичного открывания дроссельной заслонки, чем вал В. Почему? Изменения в работе этих двух распредвалов, очевидно, не связаны с продолжительностью открывания клапанов или величиной их подъема: оба эти параметра остаются одинаковыми. Различия в кривых мощности являются результатом изменений в фазах газораспределения или, что более обще, в углах между центрами кулачков для каждого распредвала.

Угол между центрами кулачков является угловым смещением между центральной линией кулачка впускного клапана (часто называемогo просто впускным кулачком) и центральной линией кулачка выпускного клапана, (называемого выпускным кулачком).

Угол соответствующего цилиндра обычно измеряется в углах поворота распределительного вала, так как мы обсуждаем смещение кулачков друг относительно друга, которое является одним из нескольких моментов, когда характеристика распредвала указывается в градусах поворота распредвала, а не в градусах поворота коленчатого вала. Это не касается двигателей, использующих два распредвала в головке блока цилиндрoв.

Угол непосредственно влияет на перекрытие клапанов, т. е. на период, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно. Перекрытие клапанов измеряется в углах поворота коленчатого вала. Когда угол между центрами кулачков уменьшается, то моменты закрывания выпускного клапана и открывания впускного клапана будут перекрываться больше. Следует помнить, что на перекрытие клапанов также влияет изменение продолжительности открывания: когда продолжительность открывания увеличивается, перекрытие клапанов тоже увеличивается.

Изменение фаз газоаспределения

Видео:Фазы на распредвалах, какое перекрытие выставить? Что такое "фаза распредвала"?Скачать

Хорошо или плохо, но Драйв 2 становится модным журналом (интернет версия). В рубрике самое интересное, мы видим красивые картинки в большинстве случаев, и не так уж и много полезной информации. Это, как комиксы смотреть, а не книги читать. Конечно, в этом нет вины руководства Драйва 2, они дают нам то, что мы хотим смотреть, читать – это зеркало.

Время такое, раньше были журналы Техника молодежи, Юный техник, Моделист конструктор, а для женской половины журнал Бурда и конечно их выкройки. Что сейчас в журналах

Читайте также: Прокладка крышки клапанов змз 511

В прошлом посте я начписал:

— практически Сам по себе подъем никоим образом не влияет на мощность, так как при подъеме клапана на 25% от его диаметра, воздуха больше не поступит.
Было несколько комментариев несогласных с этим утверждением. Эту информацию, я взял из фундаментальных трудов в этой области написанных специалистами компании SureFlow, а также, она подтверждается многими измерениями, и в этой замечательной книге — Design of Racing and High-Performance Engines 2004-201 .
ДАЛЕЕ хочу вам представить данные полученыe при продувке ГБЦ мотора дюратек 2.0 литра

Что мы видим, диаметр клапана на этом моторе 35 мм * 0.25 = 8.75 мм подъем клапана или 0.35 inch. Если посмотреть на таблицу или график, то видно, что при подъеме клапана на 0.35 in (Valve lift, in) – flow (поток воздуха) составляет 145.5 CFM @ 10 H2O. При максимальном подъеме 0.5 inch -149.4, разница всего 4 CFM.

Продолжим копать дальше информацию о распредвалах. Я остановился на:

Видео:Принцип работы ГРМ для "чайников" - фазы распредвала, высота и профиль кулачка, перекрытие клапановСкачать

Опережение и запаздывание распредвалов (cam advance and retard)

Это информация, наверное, будет полезна только владельцам машин, у которых в моторе всего один распредвал (2 клапана на цилиндр) т.к. у них при тюнинге распредвалов есть только эта возможность.

Основное, опережение работает приблизительно также, как и если мы сделаем более узкий развал кулачков LSA, но при это без увеличения перекрытия (overlap). Для примера, если распредвал сделан так, что у него 108* LSA и мы его установили с опережением 5* — тем самым мы улучшаем средний диапазон работы двигателя. Наверное, поэтому большинство тюнинговых распредвалов именно так и рекомендуются к установке, но это совсем не значит, что в вашем варианте это будет идеальное решение.

Теория гласит, что установка с запаздыванием (retard) ухудшит средний диапазон, но при этом будет получена прибавка на верху, это теория описанная в тюнинг журналах. На практике все немного не так, запаздывание ухудшает мощность во всем диапазоне.

Вот если у вас проблема с детонацией на моторе с 2 клапанами на цилиндр и вы уже не имеете возможности перейти на другой вид топлива, то в этом случае установка распредвала с запаздыванием верное решение.

Для многих тюнеров, первое, что приходит в голову при решении проблем с детонацией, когда у мотора слишком высокая степень сжатия, это обрезать, уменьшить угол опережения зажигания. НЕ СОВСЕМ ВЕРНОЕ РЕШЕНИЕ – вы тем самым убиваете мощность. Все что необходимо в ДАННОМ случае, так это уменьшить давление в цилиндре, а за это также отвечает – впускной клапан, чем он позже начинает закрываться, тем позже и начинается сам процесс сжатия.

Конечно, установка распредвала с запаздыванием немного понизит мощность, но это будет несравнимо с тем, если мы уменьшим ОПТИМАЛЬНЫЙ УГОЛ ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ. Здесь немного надо уточнить, что цель при постройке гоночного мотора – добиться как можно меньшего оптимального угла, за счет увеличения скорости горения смеси и тем самым уменьшения негативных сил возникающих при зажигании смеси до верхней мертвой точки ВМТ, когда поршень движется вверх. И вот если мы будем уменьшать минимальный оптимальный УОЗ, то мощность от этого сильно пострадает.

Теперь становится понятно почему на гоночных моторах всегда большая полная фаза открытия клапана (duration), это не только из-за высоких оборотов, большого перекрытия необходимого для увеличения наполняемости цилиндров при настроенной системе впуска и выпуска – а главное, что необходимо позже закрывать впускной клапан т.к. обычно на гоночных моторах высокая степень сжатия.

Видео:Как отличить впускной и выпускной распредвал | что будет если перепутать местами распредвалСкачать

Продолжим, если у вас 4 клапана на цилиндр, то возможностей с регулировкой, тюнингом валов намного больше т.к. у вас отдельно впускной и выпускной распредвал. Из опыта, мотор лучше всего работает (выдает мощность) когда — Lobe separation angle (LSA) — общий развал кулачков — 102* градуса (или исключение 110* у валов crane). ГОНОЧНЫЙ мотор любит ICA — Intake center angle или Intake Centerline – момент максимального подъема впускного клапана 100 – 102* градуса после ВМТ (наверное, есть и исключения).

Тюнинговые моторы используют меньшую полную фазу, топливо с меньшим октановым числом, поэтому, показатели мощности выдают наилучший результат при ICA – 104 – 107* градусах. Если получилось так, что ваш мотор при такой установке распредвала детонирует, и вы уже убрали 2-3* градуса УОЗ ОПТИМАЛЬНОГО (для примера, у меня на атмо моторе сток форд дюратек 2.0 литра с 4 дросселями и мощностью 220 сил на 7200 оборотах – оптимальный УОЗ на 7000 составляет 24 градуса, и это понятно эффективная наполняемость VE -123%) в таком случае необходимо впускной вал немного покрутить и установить, скажем ICA – 109*, но не больше, а то мотор станет вялым. Если не получается, то уменьшить степень сжатия или использовать топливо с более высоким октановым числом.

Читайте также: Клапан вариатора ниссан мурано z51

Часто бывает (у меня такое бывает), что мотор выдает лучшие характеристики при ICA 104-106*, а не при 100-102* (идеальный вариант). Вывод очень простой – впускной клапан просто хочет открываться позже и все. Решение простое – больше, шире полную фазу впускного клапана. 104-107* уменьшает давление в цилиндре и конечно отодвигает момент детонации. Многие наверное не могут понять какая к черту детонация на сток моторе дюратек при степени сжатия 10.8, да все просто, если раньше эффективная наполняемость была всего 95%, то сейчас стала 123%, это все равно, что вы установили надув и имеете избыточное давление 0.35 бара).

Необходимо отметить, что если вы готовите машину для гонок, не важно любительские или профи, то скорее всего датчик детонации придется отключить, ну не может гонка работать с ним (датчик детонации — это микрофон, а гоночная машина издает очень много звуков которые этот микрофон часто принимает за детонацию). Крайне важно, просто необходимо следить за тем, работает мотор с детонацией или нет.

Как это сделать? Смотрите свечи:

(где-то раньше я уже писал, как читать свечи)

Видео:разница распредвалов гбц ваз 16 клапанов 124, 126Скачать

Даже если на первый взгляд, вот эта свеча, которая идеально по всем параметрам (стрелки, линии указывают на главные индикаторы), то если взять увеличительное стекло и посмотреть более внимательно:

То можно заметить точки на фарфоре – это и есть следы детонации.

Также, вы можете воспользоваться обыкновенным borescope и внимательно посмотреть на поршня, особенно по краям. Искать следы, как от пескоструйки.

Конечно можно и просто скинуть головку мотора и посмотреть:

Вот такой скучный, без ярких картинок получился пост, но надеюсь полезный.

Видео:Неисправность датчика фаз: зачем нужен и как проверить (датчик положения распределительного вала)Скачать

Главное при подборе распредвалов это учитывать все – степень сжатия, планируемые рабозчий диапазон, обязательно под распредвал рассчитанная система выпуска и впуска. Важно – не полная фаза (duration) распредвала, а моменты закрытия впускного клапана и 50% силы (от закрытия впускного клапана) закрытие выпускного клапана.

Часто, фирмы производители распредвалов продают уже готовые комплекты (впускной и выпускной распредвалы) но не всегда они точно указывают их назначение, при этом эта пара имеет разные полные фазы на впускном и выпускном валах. Обычно впускная фаза шире чем на выпускном распредвале. Мое мнение, это не плохо если у вас все точно рассчитано, но если вы не совсем уверены, то лучше брать по отдельности впускной с меньшей фазой и выпускной наоборот с большей фазой, в таком случае у вас больше шансов для подгонки под вашу конфигурацию.

К примеру, на мотор дюратек фирма Kelford предлагает валы duration @0.05 in 240/232, LSA – 105, ICA – 103. ECA – 107. Что здесь главное – закрытие впускного клапана 43*, закрытие выпускного клапана 9* и перекрытие 26*. Но, если взять 236/241 валы, то у нас есть больше вариантов и с лучшем результатом. К примеру, для хорошего топлива можно установить с ICA – 104, ECA – 101 и мы получим закрытие впускного вала 42* и выпускного 19* с офигенным перекрытием (очень важно для мощности, но если хорошая система выпуска) 33*. При 42* закрытия впускного клапана может возникнуть детонация, в таком случае увеличиваем ICA до 107* (получаем 45* на впуске) – в результате избавимся от детонации, улучшим верха, но будет ухудшена серединка. Для этого, ровно в 2 раза больше сдвинем выпускной вал в другом направлении (выпуск имеет 50% от силы тюнинга закрытия впускного клапана) ECA 107* — уменьшим перекрытие, улучшим холостой ход (стабилизируем до нормы) и конечно выравниваем серединку. В итоге, тот же результат