Как влияет перекрытие клапанов (8 видео)

У меня на сайте большое количество полезного материала касательно системы ГРМ двигателя, начиная от ремня или цепи ГРМ, заканчивая — зачем нужно регулировать клапана. Статьи действительно полезные почитайте. НО недавно мне задали такой вопрос – а что такое перекрытие клапанов? Как оно регулируется и можно ли самому как-то все это выставить? Как я считаю очень интересная тема. Как обычно будет текстовая версия + видео в конце (для тех, кто не хочет читать) …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

Про перекрытие клапанов я говорил много, хотя вот в этой статье и видео про фазорегуляторы. Да и по сути это понятие очень простое.

Содержание

Что такое перекрытие клапанов?
Баланс фаз газораспределения
Цикл ОТТО – МИЛЛЕРА
А что же с нашими ВАЗ?
Похожие новости
Добавить комментарий Отменить ответ
Влияние перекрытия фаз газораспределения на неравномерность работы двигателя на холостом ходу
🎥 Видео

Видео:Фазы Газораспределения! Перекрытие Клапанов! Атмо и Турбо!Скачать

Что такое перекрытие клапанов?

Это процесс, когда оба клапана открыты, на очень короткий промежуток времени. Впускной открывается раньше, а выпускной закрывается позже. Обычно такое происходит, когда поршень находится в ВМТ (верхней мертвой точке).

В основном это делается для того чтобы цилиндры двигателя лучше наполнялись на средних и высоких оборотах (на низких этот эффект не так сильно выражен). Когда обороты высокие тогда и поток воздушно топливной смеси намного больше, его как-то нужно запихнуть в цилиндры, но и отводить отработанные газы нужно также быстрее.

Для этого и сделано перекрытие — когда отработанные газы выходят в выпускной коллектор (то есть выпускные клапана открыты), создается сильное разряжение в цилиндрах, ближе к верхней мертвой точке (ВМТ) начинает немного приоткрываться впускной клапан. Разряжение, которое есть в цилиндрах, начинает «засасывать» свежую воздушно-топливную смесь. Таким образом, наполнение происходит намного лучше, то есть воздушно-топливной смеси в двигатель поступает больше, что лучше сказывается на мощности.

Видео:Перекрытие клапанов. Говорят + 10 мощности?Скачать

Баланс фаз газораспределения

Сейчас многие могут сказать — ну круто, нужно дольше делать перекрытие клапанов. Почему короткий промежуток? Ведь продувка лучше, наполняемость больше, мощность растет.

Но не все так просто. Если взять рядовые автомобили, со старыми технологиями, где нет фазорегуляторов, то здесь делают усредненные значения – как для высоких, так и для низких оборотов.

Смотрите в чем смысл:

Если сделать большое перекрытие клапанов. То есть впускные клапана будут открываться намного больше и раньше, как собственно и выпускные. То на низких оборотах такой двигатель будет работать нестабильно или даже вообще будет глохнуть. НО почему? Да все просто — отработанные газы смогут выходить во впуск и там смешиваться с новой топливной смесью, обедняя ее, ведь большого потока нет! Таким образом работать мотор на низах будет хуже. Однако на высоких оборотах продувка будет действительно лучше.

Однако если у вас есть фазовращатели, либо один (обычно на впуске), либо два (впуск и выпуск). Тогда вы можете менять фазы исходя из ваших потребностей.

Простыми словами:

Когда обороты низкие. То перекрытие вообще нет, либо оно минимально, ибо нет потребности — переваривать большое количество воздушно-топливной смеси
Когда обороты средние или тем более высокие. Тогда «фазовращатели» могут менять угол, делая фазы больше, и перекрытие также больше. Тогда продувка и наполняемость будут лучше.

Как видите все очень просто.

Сейчас современные иномарки идут как минимум с одной фазокрутилкой (на впуске). Этот мотор при высоких оборотах получается мощнее и зачастую экономичнее.

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

Цикл ОТТО – МИЛЛЕРА

Сейчас мои внимательные читатели могут сказать – да фазовращатели, нужно только для того чтобы менять циклы ОТТО и МИЛЛЕРА (на высоких оборотах и на низких).

Однако не совсем это так. Действительно «ФАЗИКИ» регулируют различные циклы сейчас это нормально, почти на всех современных моторах. Когда на низких оборотах идет цикл МИЛЛЕРА, а на высоких цикл ОТТО (пройдите сверху по ссылке и почитайте статью, а также посмотрите видео – все станет понятно)

Но и для перекрытия клапанов «ВРАЩАТЕЛИ» это просто необходимая вещь, причем автоматическая, которая работает очень хорошо.

Видео:Что такое перекрытие клапановСкачать

А что же с нашими ВАЗ?

Как я уже писал сверху, старые моторы (и ВАЗ тут не исключение), имели просто обычную звездочку, на которую одевалась либо цепь, либо ремень ГРМ. Сейчас речь не про новые, а именно про старые.

Как вы догадываетесь, у них были усредненные значения фаз (ну и соответственно перекрытия).

Заводским методом фазы практически никак не настраивались, я сейчас молчу о регулировки клапанов. Также здесь не будет затрагивать спортивные распределительные валы (это уже немного другая тема).

Однако наши умельцы, в гараж и различных тюнинг ателье, ставили так называемые «разрезные шестерни распредвалов». Что это такое? Это шестерня, которая стоит как бы из двух частей: Внутренней части – соединена с распределительным валом.

Внешней части — которая соединяется с цепью – ремнем ГРМ.

Друг с другом они стягиваются болтами, отверстия для этих болтов имеют небольшой ход. То есть эти части могут немного вращаться (на небольшой угол) относительно друг друга. Таким образом можно было изменять угол и методом подбора установить нужную мощность, расход и работу мотора.

НО это скорее исключение из правил, и сейчас современные моторы скажем, на ЛАДА ВЕСТА уже имеют фазовращатели (так что с правильным перекрытием клапанов нет проблем).

Сейчас смотрим видео версию

На этом заканчиваю, думаю, мои материалы были вам полезны. Подписывайтесь на канал, читайте наш АВТОСАЙТ

Читайте также: Втулки направляющие клапанов 2101 метели

(7 голосов, средний: 3,29 из 5)

Добавить комментарий Отменить ответ

Скоро праздники, а это значит — большая часть нашей страны будет употреблять алкоголь. Легкий: —…

Напряжение аккумулятора транспортного средства, как и его емкость – самые важные показатели этого автомобильного узла,…

Меня часто спрашивают о выхлопе автомобиля. Зачастую новичкам, да и водителем со стажем не нравится,…

Видео:Перекрытие клапанов - так ли все просто!?Скачать

Влияние перекрытия фаз газораспределения на неравномерность работы двигателя на холостом ходу

Холостой ход, несмотря на кажущуюся простоту его реализации в бензиновых двигателях, является весьма «неудобным» режимом. На этом режиме двигатель задросселирован настолько, что производимой работы хватает только на то, чтобы обеспечить вращение коленчатого вала с минимальной устойчивой скоростью, привод механизма газораспределения с осуществлением процессов газообмена и привод вспомогательных агрегатов. Индикаторный КПД на режиме холостого хода минимален. Как оценить работу двигателя на холостом ходу? Если два одинаковых двигателя работают на холостом ходу с одинаковой дополнительной нагрузкой, то индикаторный КПД выше у того двигателя, у которого ниже цикловое наполнение воздухом и топливом (меньше подведенная теплота). Для удобства рассмотрения мы принимаем, что оба рассматриваемых двигателя работают по лямбда-регулированию и с одинаковым УОЗ. На цикловое наполнение цилиндра воздухом влияет давление во впускном трубопроводе, поэтому в дальнейшем ходе рассуждений давление во впускном трубопроводе будет одним из важных диагностических показателей работы двигателя. Рабочий процесс в двигателе, работающем на холостом ходу, происходит при весьма неблагоприятном сочетании условий:

Низкая скорость топливно-воздушной смеси в тактах впуска и сжатия не способствует хорошему смесеобразованию;
Продолжительное время рабочего цикла способствует интенсивному теплообмену рабочего тела с деталями двигателя;
Низкое давление во впускном трубопроводе является причиной низкой концентрации реагирующих веществ (углеводородов и кислорода), и, как следствие, процесс сгорания происходит медленно и нестабильно;
Перепад давлений между впускным и выпускным трубопроводами, в сочетании с большой продолжительностью всех процессов, приводит к обратному забросу отработавших газов в камеру сгорания, и далее во впускной трубопровод, в момент перекрытия фаз газораспределения, что еще больше снижает концентрации реагирующих веществ в камере сгорания.

На пункты 1 и 2 влияют исключительно конструктивные особенности двигателя. Поговорим теперь о пунктах 3 и 4 и их взаимном влиянии.

При работе над этим текстом была проведена серия экспериментов на двух шестицилиндровых рядных двигателях концерна BMW: 1) одновальном двигателе М30 с двумя клапанами на цилиндр и регулируемым тепловым зазором в приводе клапанов и 2) двухвальном двигателе М50 с четырьмя клапанами на цилиндр и гидравлическими толкателями в приводе клапанов. На двигателе М50, с индивидуальными валами впускных и выпускных клапанов, имеется весьма широкий диапазон возможной установки фаз газораспределения путем поворота распределительных валов вперед или назад относительно коленчатого вала. В указанной серии испытаний распределительные валы поворачивались вперед и назад на угол до 10 градусов ПКВ. На одновальном двигателе с регулируемым тепловым зазором в приводе клапанов ширина фаз газораспределения и их взаимное перекрытие зависит от величины тепловых зазоров в приводе клапанов. В проведенной серии испытаний зазор в приводе клапанов изменялся от 0,1 мм до 0,5 мм (при норме 0,3 мм).

На рисунке представлен фрагмент работы двигателя М50 с увеличенной шириной перекрытия фаз газораспределения – впускной вал повернут вперед на 10° ПКВ, выпускной – назад на 10° ПКВ.

На обоих двигателях, при уходе от заводских установок в сторону увеличения угла взаимного перекрытия фаз газораспределения, наблюдалась схожая картина: неравномерность работы двигателя резко возрастала.

На втором рисунке представлен фрагмент работы того же двигателя при заводской установке распределительных валов. Можно отметить, что помимо выравнивания эффективности работы цилиндров, уменьшилось давление во впускном коллекторе и сократилось время активации форсунок, то есть уменьшилось наполнение цилиндров ТВС. Также снизились пульсации давления в коллекторе, уменьшилась амплитуда напряжения на расходомере воздуха.

При дальнейшем уменьшении угла перекрытия фаз газораспределения наблюдалось незначительное снижение неравномерности частоты вращения.

Как уже упоминалось выше, давление во впускном трубопроводе двигателя, при работе его на холостом ходу, является весьма важным параметром, связанным с неравномерностью его работы. От этого параметра во многом зависит, какое количество рабочей смеси попадет в цилиндр. Величина давления во впускном коллекторе оказывает существенное влияние на обратный заброс газов: чем ниже давление во впускном коллекторе, тем большим будет перепад давлений между впускным и выпускным коллектором, то есть перепад, под действием которого происходит обратный заброс. Если мы начинаем увеличивать угол перекрытия фаз газораспределения (время-сечение, когда открыты оба клапана), то тем самым мы резко увеличиваем обратный заброс. Отработавшие газы из выпускного трубопровода попадают через открытые клапана и камеру сгорания во впускной трубопровод. Во время впуска в цилиндр сначала поступают попавшие из выпускного трубопровода отработавшие газы, а затем только свежая смесь. При неизменном давлении во впускном трубопроводе это приведёт к замещению части свежего заряда отработавшими газами (снижение циклового наполнения свежей смесью) и снижению концентрации реагирующих веществ. Оба этих фактора ведут к снижению эффективности рабочего цикла. Компенсационной мерой для поддержания заданной частоты вращения двигателя является увеличение расхода воздуха (и топлива). Это приводит к росту давления во впускном коллекторе (снижению перепада давлений между впускным и выпускным трубопроводами) и, как следствие, частичному сокращению обратного заброса отработавших газов. Соответственно, каждому взаиморасположению фаз газораспределения соответствует свой расход воздуха и топлива и свое давление во впускном коллекторе, обеспечивающие работу двигателя на заданных оборотах холостого хода.

Читайте также: Рабочий цилиндр сцепления ларгус 16 клапанов артикул

Теперь, рассмотрев влияние фаз газораспределения на работу двигателя, постараемся понять, почему незначительное увеличение перекрытия фаз газораспределения (10 – 20 градусов поворота коленчатого вала) приводит к столь ощутимому увеличению уровня неравномерности частоты вращения? При работе на холостом ходу средняя частота вращения коленчатого вала поддерживается блоком управления двигателем на заданной величине. Поршневой двигатель – машина дискретного типа, и эффективность работы серии рабочих тактов не может быть абсолютно одинаковой. Это особенно относится к холостому ходу, неблагоприятность режима которого была отмечена выше. И, даже если значения средней эффективности, посчитанные по всем цилиндрам двигателя, за какой-либо промежуток времени работы двигателя (5 – 10 секунд) близки к нулю, при рассмотрении серии последовательных рабочих циклов в одном цилиндре наблюдается чередование циклов с положительной и отрицательной эффективностью. Под эффективностью понимается изменение скорости вращения коленчатого вала на промежутке между ВМТ двух последовательно работающих цилиндров. Если частота вращения возросла – эффективность положительная, снизилась – отрицательная. При работе двигателя с увеличенным углом перекрытия фаз газораспределения рабочие такты с положительной и отрицательной эффективностью могут следовать в самых различных комбинациях. Но, если проследить последовательно эффективности работы каждого цилиндра на выбранном промежутке времени работы двигателя, то обнаруживается интересный факт: в каждом цилиндре рабочие такты с положительной и отрицательной эффективностью следуют со строгим чередованием. То есть, если в одном цикле, например, пятый цилиндр имеет положительную эффективность то в следующем – отрицательную, затем – вновь положительную и так далее. При этом каждый цикл состоит из комбинации рабочих тактов с положительной и отрицательной эффективностью, двигатель сильно раскачивается на опорах, а средняя эффективность рабочих тактов равна нулю. Попробуем разобраться, чем вызвана такая работа двигателя? Как уже упоминалось, при увеличении угла перекрытия фаз, в цилиндр попадает значительно большее количество продуктов сгорания от предыдущего рабочего такта, ранее выброшенных в выпускной тракт. Эти продукты снижают концентрацию реагирующих веществ, и процесс сгорания в очередном рабочем цикле идёт плохо и неполно. Соответственно, продукты горения этого рабочего такта содержат много кислорода и углеводородов, и когда этими продуктами разбавляется свежая смесь последующего рабочего такта, то итоговая концентрация реагирующих веществ в нём оказывается выше, чем у двигателя с нормальным углом перекрытия фаз (этому способствует более высокое давление во впускном коллекторе). В результате получается рабочий такт с высокой эффективностью и, соответственно, с хорошей полнотой сгорания. Продукты этого, эффективного рабочего такта, содержат мало кислорода и углеводородов и, разбавляя собой свежую смесь очередного рабочего такта, приводят к его низкой эффективности. Таким образом, этот процесс повторяется и происходит во всех цилиндрах двигателя.

Из этого следует вывод – если повышенная неравномерность работы двигателя обусловлена чередованием эффективных и неэффективных циклов в каждом цилиндре, то причиной этого, скорее всего, являются слишком широкие фазы газораспределения.

Детально пронаблюдать эту картину можно только после обработки зарегистрированного фрагмента работы ДВС. Диагностический сканер такой возможности не дает. Следующий вывод – незначительное уменьшение угла перекрытия клапанов может значительно снизить неравномерность вращения коленчатого вала, это будет показано в следующем обзоре.

На рисунке представлены два фрагмента работы продолжительностью около 5 секунд одного и того же двигателя М60 (V8) на холостом ходу. Первый фрагмент – работа двигателя до ремонтного воздействия, второй после корректировки фаз и промывки форсунок. До ремонтного воздействия можно отметить высокую нестабильность частоты вращения коленчатого вала (красный график). Видно как ЭБУ пытается стабилизировать частоту вращения путем увеличения УОЗ и открытием РДВ. Как только частота вращения начинает снижаться, из-за низкой эффективности рабочего процесса в каком-нибудь цилиндре, ЭБУ стремится увеличить эффективность в последующих циклах путем увеличения УОЗ и подачей большого количества воздуха. Эти действия ЭБУ хорошо видны на графике. Следствием открытия РДВ являются бросок на графике расхода воздуха, увеличение давления во впускном коллекторе и увеличение цикловой подачи топлива. При сравнении цветных графиков (до ремонтного воздействия) и черных (после промывки форсунок и корректировки фаз газораспределения) видно существенное снижение амплитуды колебания, как графика частоты вращения, так и стабилизирующих воздействий ЭБУ. Разброс значений УОЗ и скважности РДВ являются косвенными показателями стабильности работы ДВС и нахождении всех его систем вблизи расчетных характеристик.

Совместный анализ графиков работы ДВС до ремонтного воздействия позволяет сделать важные выводы о причинах нестабильной работы двигателя. Неодинаковость протекания рабочего процесса различных цилиндров вызывает отклонение частоты вращения от заданной, а воздействие ЭБУ направленно на стабилизацию частоты вращения. Следовательно, причину нестабильности следует искать в механизмах двигателя (компрессия, фазы ГРМ) или в его исполнительных органах (форсунки, свечи).

На следующем рисунке (большее разрешение, время около 0,5 секунд) хорошо видна эта причинно-следственная связь.

Ситуация могла быть иной, если бы из-за неисправности какого-либо датчика. ЭБУ выдавал бы воздействия, которые приводили бы к дестабилизации скорости вращения коленчатого вала.

Рассмотрим более подробно причины повышенной неравномерности работы двигателя М60 на холостом ходу. Анализируя большое количество зарегистрированных фрагментов, относящихся к работе двигателей М60, можно сделать вывод, что его нестабильная работа вызвана рядом факторов, при неудачном сочетании которых двигатель работает очень неравномерно. Результат неблагоприятного сочетания факторов представлен на следующем рисунке.

Рассмотрим по порядку эти факторы.

Читайте также: Navien ace трехходовой клапан замена

Клапан вентиляции картера расположен на задней части впускного коллектора и картерные газы (прорвавшиеся отработавшие газы) поступают в 8-й (примерно 55%) и 4-й (примерно 30%) цилиндры. Фактически, в 8-й и 4-й цилиндры вводится рециркуляция отработавших газов, что снижает эффективность их работы. Для двигателя с малым износом и малым объемом прорывающихся газов это не значимо, но по мере увеличения прорыва, это становится значимым.
Теперь посмотрим на порядок работы двигателя М60: 1-5-4-8-6-3-7-2. 4-й и 8-й цилиндры, обладающие меньшей эффективностью из-за рециркуляции картерных газов, работают друг за другом. После 8-го следует рабочий процесс в 6-м цилиндре, имеющий также пониженную эффективность. Это приводит к тому, что провал (снижение частоты вращения) становится более ощутимым, как бы «тяжелым».
Первый и второй полублоки имеют независимую обратную связь по лямбда-регулированию. Это значит, что не происходит усреднения: разные условия протекания рабочего процесса по полублокам (разная эффективность работы цилиндров первого и второго полублоков) поддерживаются блоком управления, как бы «узакониваются». Как уже отмечалось, в 8-й цилиндр поступает больше всего картерных газов. Эти картерные газы не содержат кислород и замещают собой часть свежего воздуха и в 8-й цилиндр, в результате, поступает меньше кислорода. Во все цилиндры одного полублока подается одинаковое количество топлива, и, в результате, в 8-м цилиндре смесь оказывается обогащенная. Лямбда зонд второго полублока усредняет результат работы 5, 6, 7, 8 цилиндров, и, если в 8-м цилиндре смесь обогащенная, то в 5, 6, 7 цилиндрах несколько обедненная. Возможно, это причина, почему второй полублок у М60 на холостом ходу имеет в среднем более низкую эффективность, чем первый.

Еще одной причиной, вызывающей неодинаковую работу полублоков, является наличие у М60 четырех распределительных валов, взаиморасположение которых между собой и относительно коленчатого вала не всегда является оптимальным. При увеличении угла перекрытия клапанов эффективность работы двигателя на холостом ходу снижается. Это объясняется повышением обратного заброса отработавших газов в цилиндр в момент перекрытия клапанов. Это происходит из-за того, что при работе на холостом ходу давление во впускном коллекторе около 0.4 бара, а в выпускном близко к атмосферному. В момент перекрытия, когда оба клапана приоткрыты, отработавшие газы перетекают из выпускного коллектора обратно в цилиндр. Нужно отметить нелинейную зависимость изменения эффективности работы двигателя от ширины перекрытия фаз газораспределения. При малом перекрытии двигатель ровно работает на холостом ходу, но под нагрузкой наполнение цилиндров свежим зарядом отличается от максимального. Нужно найти золотую середину, когда двигатель работает приемлемо и на холостом ходу, и под нагрузкой.

На предыдущем рисунке распределительные валы стоят строго по меткам. При этом можно отметить явно не одинаковую эффективность работы двух полублоков. Первый полублок работает значительно эффективнее. Теперь посмотрим на линию цикловой подачи топлива. В первый полублок топлива подается явно больше. Не будем забывать, что двигатель работает по лямбда-регулированию, следовательно, меньшая подача топлива во второй полублок вызвана поступлением меньшего количества воздуха. Давление перед впускными клапанами первого и второго полублока одинаково – общий впускной коллектор. Таким образом, мы неизбежно приходим к выводу, что меньшая подача топлива во второй полублок вызвана меньшим наполнением воздухом из-за обратного заброса отработавших газов из выпускного коллектора в момент перекрытия клапанов. Повернув вперед выпускной распределительный вал второго полублока, мы добились более раннего закрытия выпускных клапанов.

Угол перекрытия клапанов второго полублока уменьшился, снизился заброс отработавших газов, повысилась эффективность работы второго полублока. Это вызвало снижение цикловой подачи в целом по двигателю. Если раньше цикловая подача составляла для первого полублока 3.79 мс., для второго 3.41 мс., то теперь она выровнялась и составила для обоих полублоков 3.19 мс., что свидетельствует о сокращении расхода воздуха. Соответственно, на 0,05 бара снизилось давление во впускном коллекторе. Двигатель стал работать значительно ровнее. При анализе свободного разгона двигателя до и после коррекции положения выпускного распределительного вала второго полублока видимых различий не выявлено.

к.т.н. А.В. Александров, к.т.н. И.А. Долгов

Современный автомобиль отличается большим количеством подсистем, отвечающих за реализацию различных функций – управление двигателем, коробкой передач, динамической стабилизацией, светом, климатом и т.д. Микроконтроллеры этих подсистем, объединены шинами обмена данными и анализ их работы / диагностирование производится при помощи сканера, подключаемого к диагностическому разъему автомобиля.

В статье «Мобильный комплекс для регистрации и обработки параметров работы автомобильного двигателя», опубликованной в No 2 за 2017 год [1], сообщалось о разработке в лаборатории двигателей МАДИ датчиков для индицирования ДВС и о порядке обработки индикаторных диаграмм.

И.А. Долгов, к.т.н. / А.В. Александров, к.т.н., ст. преп. Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)

В статье рассматриваются проблемы индицирования автомобильного двигателя в движении и программно-аппаратный мобильный диагностический комплекс, позволяющий это осуществлять. Анализируются задачи, для решения которых актуально индицирование автомобиля в движении.

В предыдущей статье – «Актуальность индицирования ДВС» №5/2016 – сообщалось, что наше подразделение ведет работы по созданию комплекса для регистрации и обработки параметров работы ДВС. Так как процесс сгорания представляет особенный интерес, в состав комплекса должны входить датчики для индицирования, их разработкой мы сейчас также занимаемся. При подготовке к изданию первой статьи, высказывались пожелания поподробнее рассказать об оборудовании, которое использовалось для получения материала и его работе.

Индицирование – измерение давления газов в цилиндрах двигателя в процессе его работы – основной метод контроля протекания сгорания в двигателе. С развитием технических средств развивались и методы индицирования.