Mis on klapi ajastus ja kuidas need töötavad

Neljataktilise mootori disain, mis töötab kütuse ja kütuse segu põlemisel energia eraldumise põhimõttel, sisaldab ühte olulist mehhanismi, ilma milleta seade ei saa töötada. See on ajastus või gaasi jaotamise mehhanism.

Enamikus standardsetes mootorites on see paigaldatud silindripeale. Lisateavet mehhanismi struktuuri kohta on kirjeldatud eraldi artikkel... Nüüd keskendume sellele, mis on klapi ajastus, ning sellele, kuidas selle töö mõjutab mootori võimsusnäitajaid ja efektiivsust.

Mis on mootori klapi ajastus

Lühidalt ajamehhanismi enda kohta. Rihmülekande kaudu olev väntvõll (paljudes kaasaegsetes sisepõlemismootorites on kummeeritud rihma asemel paigaldatud kett) ühendatud nukkvõll. Kui juht käivitab mootori, väntab starter hooratast. Mõlemad võllid hakkavad sünkroonselt pöörlema, kuid erineva kiirusega (põhimõtteliselt teeb nukkvõlli ühe pöörde juures väntvõll kaks pööret).

Nukkvõllil on spetsiaalsed tilgakujulised nukid. Konstruktsiooni pöörlemisel surub nukk vastu vedruga klapi tüve. Ventiil avaneb, võimaldades õhu ja kütuse segul silindrisse või heitgaasi väljalaskekollektorisse.

Gaasijaotuse faas on täpselt hetk, mil klapp hakkab sisselaske / väljalaskeava avama enne selle täielikku sulgemist. Iga jõuallika väljatöötamisega tegelev insener arvutab välja, milline peaks olema klapi avanemiskõrgus ja kui kaua see lahti jääb.

Ventiili ajastuse mõju mootori tööle

Sõltuvalt mootori töörežiimist peaks gaasijaotus algama kas varem või hiljem. See mõjutab seadme efektiivsust, ökonoomsust ja maksimaalset pöördemomenti. Seda seetõttu, et sisselaske- ja väljalaskekollektorite õigeaegne avamine / sulgemine on võti HVAC-i põlemisel eralduva energia maksimaalseks kasutamiseks.

Kui sisselaskeklapp hakkab avanema teisel hetkel, kui kolb sooritab sisselaskeava, tekib silindri õõnsuse ebaühtlane täitumine värske õhukogusega ja kütus seguneb halvemini, mis viib segu mittetäieliku põlemiseni.

Mis puutub väljalaskeklappi, siis peaks see avanema ka mitte varem kui kolb jõuab alumisse surnud punkti, kuid mitte hiljem kui pärast ülespoole liikumise alustamist. Esimesel juhul kompressioon langeb ja koos sellega kaotab mootor võimsuse. Teises osas tekitavad suletud klapiga põlemisproduktid kolvi, mis on hakanud tõusma. See on väntmehhanismi lisakoormus, mis võib kahjustada selle mõnda osa.

Toiteseadme piisavaks tööks on vaja erinevat klapi ajastust. Ühe režiimi jaoks on vajalik, et klapid avaneksid varem ja sulguksid hiljem, teistel aga vastupidi. Suur tähtsus on ka kattuvuse parameetril - kas mõlemad klapid avatakse samaaegselt.

Enamikul standardsetest mootoritest on fikseeritud ajastus. Sellisel mootoril on olenevalt nukkvõlli tüübist maksimaalne efektiivsus kas sportrežiimis või mõõdetud madalatel pööretel sõitmisel.

Tänapäeval on paljud keskmise ja kõrgema segmendi autod varustatud mootoritega, mille gaasijaotussüsteem võib muuta klapi avanemise mõningaid parameetreid, mille tõttu toimub silindrite kvaliteetne täitmine ja ventilatsioon erineva väntvõlli kiirusega.

Siit saate teada, kuidas ajastamine peaks toimuma erinevatel mootori pöörlemiskiirustel:

1. Tühikäigul on vaja nn kitsaid faase. See tähendab, et klapid hakkavad hiljem avanema ja nende sulgemise aeg on vastupidi varajane. Selles režiimis pole samaaegselt avatud olekut (mõlemad klapid ei ole korraga avatud). Kui väntvõlli pöörlemisel on vähe tähtsust, siis faaside kattumisel võivad heitgaasid siseneda sisselaskekollektorisse ja teatud maht VTS-i võib heitgaasi.
2. Kõige võimsam režiim - see nõuab laia faase. See on režiim, kus suure kiiruse tõttu on klappidel lühem avatud asend. See toob kaasa asjaolu, et sportliku sõidu ajal täidetakse silindreid halvasti. Olukorra parandamiseks tuleb muuta klapi ajastust, see tähendab, et klapid tuleb varem avada ja nende kestus selles asendis peab suurenema.

Muutuva klapi ajastusega mootorite disaini väljatöötamisel võtavad insenerid arvesse klapi avanemismomendi sõltuvust väntvõlli pöörlemiskiirusest. Need keerukad süsteemid võimaldavad mootoril olla võimalikult mitmekülgsed erinevate sõidustiilide jaoks. Tänu sellele arengule näitab üksus paljusid võimalusi:

• Madalatel pööretel peaks mootor olema nööriline;
• Kui pöörded suurenevad, ei tohiks see võimsust kaotada;
• Sõltumata sisepõlemismootori töörežiimist peaks kütusesääst ja sellega kaasnev transpordi keskkonnasõbralikkus olema konkreetse seadme jaoks võimalikult kõrge.

Kõiki neid parameetreid saab muuta nukkvõllide disaini muutmisega. Kuid sel juhul on mootori efektiivsusel piir ainult ühes režiimis. Kuidas oleks, kui mootor saaks profiili ise muuta, sõltuvalt väntvõlli pöörete arvust?

Muutuv klapi ajastus

Mõte klapi avamisaja muutmisest toiteploki töö ajal ei ole uus. See idee ilmus perioodiliselt inseneride peas, kes alles aurumasinaid arendasid.

Niisiis, ühte neist arengutest nimetati Stevensoni käiguks. Mehhanism muutis töösilindrisse siseneva auru aega. Režiimi nimetati "aurulõikeks". Kui mehhanism käivitati, suunati rõhk sõltuvalt sõiduki konstruktsioonist ümber. Sel põhjusel eritasid vanad auruvedurid lisaks suitsule ka auru, kui rong oli paigas.

Töö klapi ajastuse muutmisega tehti ka õhusõidukite üksustega. Niisiis, Clerget-Blini ettevõtte V-8 mootori eksperimentaalne mudel võimsusega 200 hobujõudu võib seda parameetrit muuta tänu sellele, et mehhanismi disain sisaldas libisevat nukkvõlli.

Ja Lycoming XR-7755 mootorile paigaldati nukkvõllid, milles iga klapi jaoks oli kaks erinevat nukki. Seadmel oli mehaaniline ajam ja selle käivitas piloot ise. Ta võis valida ühe kahest võimalusest sõltuvalt sellest, kas tal on vaja lennuk taevasse viia, tagaajamisest eemale saada või lihtsalt majanduslikult lennata.

Mis puutub autotööstusse, siis insenerid hakkasid selle idee rakendamise peale mõtlema juba eelmise sajandi 20. aastatel. Põhjuseks oli sportautodele paigaldatud kiirmootorite ilmumine. Selliste üksuste võimsuse suurenemisel oli teatud piir, kuigi seadet sai veelgi lahti kerida. Selleks, et sõidukil oleks rohkem võimsust, suurendati esialgu ainult mootori mahtu.

Esimesena tutvustas muutuva ventiili ajastust Lawrence Pomeroy, kes töötas autoettevõtte Vauxhall peakonstruktorina. Ta lõi mootori, milles gaasijaotusseadmesse paigaldati spetsiaalne nukkvõll. Mitmel tema nukil oli mitu profiilikomplekti.

4.4-liitrine H-Type, sõltuvalt väntvõlli kiirusest ja selle kogetud koormusest, võib nukkvõlli liikuda pikiteljel. Selle tõttu muudeti ventiilide aega ja kõrgust. Kuna sellel osal olid liikumispiirangud, olid ka faaside juhtimisel oma piirid.

Selle ideega oli seotud ka Porsche. 1959. aastal anti patent nukkvõlli "võnkuvate nukkide" kohta. See areng pidi muutma klapi tõstejõudu ja samal ajal ka avamisaega. Arendus jäi projekti staadiumisse.

Esimese toimiva klapiajastuse juhtimismehhanismi töötas välja Fiat. Leiutise töötas välja Giovanni Torazza 60ndate lõpus. Mehhanismis kasutati hüdraulilisi tõukureid, mis muutsid klapiklapi pöördepunkti. Seade töötas sõltuvalt sellest, milline oli mootori pöörlemiskiirus ja rõhk sisselaskekollektoris.

Esimene muutuva GR -faasiga seeriaauto oli aga Alfa Romeolt. 1980. aasta mudel Spider sai elektroonilise mehhanismi, mis muudab faase sõltuvalt sisepõlemismootori töörežiimidest.

Ventiili ajastuse kestuse ja laiuse muutmise viisid

Täna on mitut tüüpi mehhanisme, mis muudavad klapi avanemise hetke, aega ja kõrgust:

1. Lihtsamas vormis on see spetsiaalne sidur, mis on paigaldatud gaasijaotusseadme ajamile (faasinihuti). Juhtimine toimub tänu täitemehhanismi hüdraulilisele mõjule ja juhtimist teostab elektroonika. Kui mootor töötab tühikäigul, on nukkvõll oma algasendis. Niipea, kui pöörded suurenevad, reageerib elektroonika sellele parameetrile ja aktiveerib hüdraulika, mis pöörab nukkvõlli algasendi suhtes veidi. Tänu sellele avanevad klapid veidi varem, mis võimaldab silindreid kiiresti värske BTC-osaga täita.
2. Nukkprofiili muutmine. See on areng, mida autojuhid on pikka aega kasutanud. Nukkvõlli paigaldamine mittestandardsete nukkidega võib muuta seadme suurema pöörete juures efektiivsemaks. Selliseid täiendusi peab aga läbi viima asjatundlik mehaanik, mis toob kaasa palju jäätmeid. VVTL-i süsteemiga mootorites on nukkvõllidel mitu erineva profiiliga nukkide komplekti. Kui sisepõlemismootor töötab tühikäigul, täidavad standardelemendid oma ülesannet. Niipea, kui väntvõlli p / min liigub 6 8.5 piirist mööda, nihkub nukkvõll veidi, mille tõttu hakkab tööle veel üks nukkide komplekt. Sarnane protsess toimub siis, kui mootor pöörleb kuni XNUMX tuhandeni ja kolmas nukkide komplekt hakkab tööle, mis muudab faasid veelgi laiemaks.
3. Klapi avanemiskõrguse muutus. See areng võimaldab teil samaaegselt muuta ajastusrežiime ja välistada drosselklapi. Sellistes mehhanismides aktiveerib gaasipedaali vajutamine mehaanilise seadme, mis mõjutab sisselaskeklappide avanemisjõudu. See süsteem vähendab kütusekulu umbes 15 protsenti ja suurendab seadme võimsust sama palju. Moodsamates mootorites kasutatakse mitte mehaanilist, vaid elektromagnetilist analoogi. Teise võimaluse eeliseks on see, et elektroonika suudab tõhusamalt ja sujuvamalt muuta klapi avamise režiime. Tõstekõrgus võib olla ideaalse lähedal ja avamisaeg võib olla laiem kui eelmiste versioonide puhul. Selline areng võib kütuse kokkuhoiu huvides mõne silindri isegi välja lülitada (ärge avage mõnda ventiili). Need mootorid aktiveerivad süsteemi, kui auto peatub, kuid sisepõlemismootorit pole vaja välja lülitada (näiteks fooris) või kui juht aeglustab auto sisepõlemismootoriga.

Miks klapi ajastust muuta

Ventiili ajastust muutvate mehhanismide kasutamine võimaldab:

• Tõhusam on energiaploki ressursi kasutamine selle erinevates töörežiimides;
• Suurendage võimsust ilma kohandatud nukkvõlli paigaldamiseta;
• Muuda sõiduk ökonoomsemaks;
• Tagage balloonide tõhus täitmine ja ventilatsioon suurel kiirusel;
• Suurendage transpordi keskkonnasõbralikkust õhu ja kütuse segu tõhusama põlemise tõttu.

Kuna sisepõlemismootori erinevad töörežiimid vajavad klapi ajastuse jaoks oma parameetreid, saab FGR muutmise mehhanisme kasutades masin vastata võimsuse, pöördemomendi, keskkonnasõbralikkuse ja ökonoomsuse ideaalsetele parameetritele. Ainus probleem, mida ükski tootja pole siiani suutnud lahendada, on seadme kõrge hind. Tavalise mootoriga võrreldes maksab sarnase mehhanismiga varustatud analoog peaaegu kaks korda rohkem.

Mõned autojuhid kasutavad auto võimsuse suurendamiseks muutuva klapi ajastussüsteeme. Kuid modifitseeritud hammasrihma abil on võimatu seadmest maksimumi välja pigistada. Loe teiste võimaluste kohta siin.

Kokkuvõtteks pakume väikest visuaalset abi klapi muutuva ajastussüsteemi töö kohta:

Muutuv klapi ajastussüsteem CVVT näitel

Küsimused ja vastused:

Mis on klapi ajastus? See on hetk, mil klapp (sisse- või väljalaskeava) avaneb / sulgub. Seda terminit väljendatakse mootori väntvõlli pöörlemise kraadides.

ЧMis mõjutab klapi ajastust? Klapi ajastust mõjutab mootori töörežiim. Kui ajastuses faasinihutit pole, saavutatakse maksimaalne efekt ainult teatud mootori pöörete vahemikus.

Mille jaoks klapi ajastusskeem on ette nähtud? See diagramm näitab, kui tõhusalt toimub balloonide täitmine, põlemine ja puhastamine teatud pööretevahemikus. See võimaldab teil klapi ajastust õigesti valida.