Kas ir vārstu laiks un kā tie darbojas

Četrtaktu motora dizains, kas darbojas pēc enerģijas izdalīšanās principa degot degvielas un degvielas maisījumam, ietver vienu svarīgu mehānismu, bez kura iekārta nevar darboties. Tas ir laika vai gāzes sadales mehānisms.

Lielākajā daļā standarta dzinēju tas ir uzstādīts cilindra galvā. Sīkāka informācija par mehānisma struktūru ir aprakstīta atsevišķs raksts... Tagad mēs pievērsīsimies tam, kāds ir vārsta laiks, kā arī tam, kā tā darbs ietekmē motora jaudas rādītājus un tā efektivitāti.

Kas ir motora vārstu laiks

Īsumā par pašu laika mehānismu. Kloķvārpsta caur siksnas piedziņu (daudzos mūsdienu iekšdedzes motoros gumijotas siksnas vietā ir uzstādīta ķēde) izciļņu vārpsta. Kad vadītājs iedarbina motoru, starteris kloķē spararatu. Abas vārpstas sāk griezties sinhroni, bet ar dažādu ātrumu (būtībā vienā sadales vārpstas apgriezienā kloķvārpsta veic divus apgriezienus).

Uz sadales vārpstas ir īpašas pilienu formas izciļņi. Kamēr konstrukcija griežas, izciļņa spiež pret atsperes vārsta kātu. Vārsts atveras, ļaujot degvielas / gaisa maisījumam iekļūt cilindrā vai izplūdes gāzēs izplūdes kolektorā.

Gāzes sadales fāze ir tieši brīdis, kad vārsts sāk atvērt ieplūdi / izeju līdz brīdim, kad tas pilnībā aizveras. Katrs inženieris, kas strādā pie spēka agregāta izstrādes, aprēķina, kādam jābūt vārsta atvēruma augstumam, kā arī to, cik ilgi tas paliks atvērts.

Vārsta laika ietekme uz motora darbību

Atkarībā no motora darbības režīma gāzes sadalei jāsākas vai nu agrāk, vai vēlāk. Tas ietekmē vienības efektivitāti, ekonomiju un maksimālo griezes momentu. Tas ir tāpēc, ka savlaicīga ieplūdes un izplūdes kolektoru atvēršana / aizvēršana ir atslēga, lai maksimāli izmantotu HVAC sadegšanas laikā izdalīto enerģiju.

Ja ieplūdes vārsts sāk atvērties citā brīdī, kad virzulis veic ieplūdes gājienu, tad notiks nevienmērīga cilindra dobuma piepildīšana ar svaigu gaisa daļu un degvielas sajaukšanās, kas novedīs pie nepilnīgas maisījuma sadegšanas.

Kas attiecas uz izplūdes vārstu, tam vajadzētu arī atvērties ne agrāk kā virzulis aizņem apakšējo mirušo punktu, bet ne vēlāk kā pēc tam, kad tas sāk virzīties uz augšu. Pirmajā gadījumā saspiešana samazināsies, un līdz ar to motors zaudēs jaudu. Otrajā sadegšanas produkti ar slēgtu vārstu radīs virzuļa pretestību, kas ir sākusi pieaugt. Šī ir papildu slodze kloķa mehānismam, kas var sabojāt dažas tā daļas.

Lai strāvas bloks darbotos atbilstoši, nepieciešams atšķirīgs vārsta laiks. Vienam režīmam ir nepieciešams, lai vārsti atvērtos agrāk un vēlāk aizvērtos, bet citiem - otrādi. Liela nozīme ir arī pārklāšanās parametram - vai abi vārsti tiks atvērti vienlaikus.

Lielākajai daļai standarta motoru ir noteikts laiks. Šādam motoram, atkarībā no sadales vārpstas veida, būs maksimāla efektivitāte vai nu sporta režīmā, vai arī ar izmērītu braukšanu ar zemiem apgriezieniem.

Mūsdienās daudzi vidējā un augstākā līmeņa segmenta automobiļi ir aprīkoti ar motoriem, kuru gāzes sadales sistēma var mainīt dažus vārstu atvēršanas parametrus, kuru dēļ augstas kvalitātes cilindru piepildīšana un ventilācija notiek ar dažādu kloķvārpstas ātrumu.

Lūk, kā laiks jādara pie dažādiem motora apgriezieniem:

1. Tukšgaitā nepieciešamas tā sauktās šaurās fāzes. Tas nozīmē, ka vārsti sāk atvērties vēlāk, un to aizvēršanas laiks, gluži pretēji, ir agrs. Šajā režīmā vienlaikus nav atvērta stāvokļa (abi vārsti vienlaikus nebūs atvērti). Ja kloķvārpstas rotācijai ir maza nozīme, fāzes pārklāšanās laikā izplūdes gāzes var iekļūt ieplūdes kolektorā un nedaudz VTS tilpuma izplūdes gāzēs.
2. Visspēcīgākais režīms - tam nepieciešamas plašas fāzes. Tas ir režīms, kurā lielā ātruma dēļ vārstiem ir īsāka atvērta pozīcija. Tas noved pie tā, ka sporta braukšanas laikā cilindru piepildīšana un ventilācija tiek veikta slikti. Lai labotu situāciju, ir jāmaina vārsta laiks, tas ir, vārsti jāatver agrāk, un to ilgumam šajā pozīcijā jāpalielinās.

Izstrādājot dzinēju ar mainīgu vārsta laiku dizainu, inženieri ņem vērā vārsta atvēršanas momenta atkarību no kloķvārpstas ātruma. Šīs sarežģītās sistēmas ļauj motoram būt pēc iespējas daudzveidīgākam dažādiem braukšanas stiliem. Pateicoties šai attīstībai, vienība parāda plašas iespējas:

• Pie zemiem apgriezieniem motoram jābūt auklainam;
• Kad apgriezieni palielinās, tam nevajadzētu zaudēt jaudu;
• Neatkarīgi no tā, kādā režīmā darbojas iekšdedzes dzinējs, degvielas ekonomijai un līdz ar to transporta videi draudzīgumam vajadzētu būt pēc iespējas augstākam noteiktai vienībai.

Visus šos parametrus var mainīt, mainot sadales vārpstu dizainu. Tomēr šajā gadījumā motora efektivitātei būs ierobežojums tikai vienā režīmā. Kā būtu ar to, ka motors var pats mainīt profilu atkarībā no kloķvārpstas apgriezienu skaita?

Maināms vārsta laiks

Pati ideja mainīt vārsta atvēršanas laiku barošanas bloka darbības laikā nav jauna. Šī ideja periodiski parādījās inženieru prātos, kuri joprojām izstrādāja tvaika dzinējus.

Tātad vienu no šiem notikumiem sauca par Stīvensona pārnesumu. Mehānisms mainīja tvaika ievadīšanas laiku darba cilindrā. Režīmu sauca par "tvaika atslēgšanu". Kad iedarbināja mehānismu, spiediens tika novirzīts atkarībā no transportlīdzekļa konstrukcijas. Šī iemesla dēļ, bez dūmiem, arī vecās tvaika lokomotīves, kad vilciens stāvēja uz vietas, izdeva tvaika pūtīšus.

Darbs ar vārstu laika maiņu tika veikts arī ar lidmašīnu vienībām. Tātad, eksperimentāls V-8 dzinēja modelis no Clerget-Blin uzņēmuma ar jaudu 200 zirgspēkus, varēja mainīt šo parametru, jo mehānisma konstrukcijā bija iekļauta bīdāma sadales vārpsta.

Un uz Lycoming XR-7755 dzinēja tika uzstādīti sadales vārpstas, kurās katram vārstam bija divas dažādas izciļņi. Ierīcei bija mehāniska piedziņa, un to iedarbināja pats pilots. Viņš varēja izvēlēties vienu no diviem variantiem atkarībā no tā, vai viņam vajadzēja pacelt lidmašīnu debesīs, atbrīvoties no vajāšanas vai vienkārši ekonomiski lidot.

Kas attiecas uz automobiļu rūpniecību, inženieri sāka domāt par šīs idejas pielietošanu vēl pagājušā gadsimta 20. gados. Iemesls bija ātrgaitas motoru parādīšanās, kas tika uzstādīti sporta automašīnām. Jaudas pieaugumam šādās vienībās bija noteikta robeža, lai gan vienību varēja atritināt vēl vairāk. Lai transportlīdzeklim būtu lielāka jauda, ​​sākumā tika palielināts tikai motora tilpums.

Pirmais mainīgo vārstu laiku ieviesa Lorenss Pomerojs, kurš strādāja par auto dizaina uzņēmuma Vauxhall galveno dizaineri. Viņš izveidoja motoru, kurā gāzes sadales mehānismā tika uzstādīta īpaša sadales vārpsta. Vairākiem viņa izciļņiem bija vairāki profilu komplekti.

4.4 litru H-Type atkarībā no kloķvārpstas ātruma un piedzīvotās slodzes varētu pārvietot sadales vārpstu gar garenvirziena asi. Sakarā ar to mainījās vārstu laiks un augstums. Tā kā šai daļai bija kustības ierobežojumi, fāzes kontrolei bija arī savas robežas.

Šajā idejā bija iesaistīts arī Porsche. 1959. gadā tika izdots patents sadales vārpstas "svārstīgajiem izciļņiem". Šai attīstībai vajadzēja mainīt vārsta pacelšanu un tajā pašā laikā atvēršanas laiku. Attīstība palika projekta stadijā.

Pati pirmo funkcionējošo vārsta laika kontroles mehānismu izstrādāja Fiat. Izgudrojumu 60. gadu beigās izstrādāja Džovanni Torazza. Mehānismā tika izmantoti hidrauliskie stūmēji, kas mainīja vārsta krāna pagrieziena punktu. Ierīce darbojās atkarībā no motora apgriezienu skaita un spiediena ieplūdes kolektorā.

Tomēr pirmā sērijveida automašīna ar mainīgām GR fāzēm bija no Alfa Romeo. 1980. gada Spider modelis saņēma elektronisku mehānismu, kas maina fāzes atkarībā no iekšdedzes dzinēja darbības režīmiem.

Veidi, kā mainīt vārsta laika ilgumu un platumu

Šodien ir vairāku veidu mehānismi, kas maina vārsta atvēršanas brīdi, laiku un augstumu:

1. Vienkāršākajā formā tas ir īpašs sajūgs, kas uzstādīts uz gāzes sadales mehānisma piedziņu (fāzes pārslēdzējs). Vadība tiek veikta, pateicoties hidrauliskajai iedarbībai uz izpildmehānismu, un vadību veic elektronika. Kad motors darbojas brīvgaitā, sadales vārpsta atrodas sākotnējā stāvoklī. Tiklīdz apgriezieni palielinās, elektronika reaģē uz šo parametru un aktivizē hidrauliku, kas sadala vārpstu nedaudz pagriež attiecībā pret sākotnējo stāvokli. Pateicoties tam, vārsti tiek atvērti nedaudz agrāk, kas ļauj ātri piepildīt cilindrus ar svaigu BTC daļu.
2. Izciļņa profila maiņa. Tā ir attīstība, kuru autobraucēji izmanto jau ilgu laiku. Sadales vārpstas uzstādīšana ar nestandarta izciļņiem var padarīt ierīci efektīvāku ar lielāku apgriezienu skaitu minūtē. Tomēr šādi uzlabojumi jāveic zinošam mehāniķim, kas rada daudz atkritumu. Dzinējos ar VVTL-i sistēmu sadales vārpstām ir vairāki dažādu profilu izciļņu komplekti. Kad iekšdedzes dzinējs darbojas brīvgaitā, standarta elementi veic savu funkciju. Tiklīdz kloķvārpstas ātruma indikators pārvietojas gar 6 tūkstošu atzīmi, sadales vārpsta nedaudz nobīdās, kā dēļ darbojas vēl viens izciļņu komplekts. Līdzīgs process notiek, kad motors griežas līdz 8.5 tūkstošiem, un sāk darboties trešais izciļņu komplekts, kas fāzes padara vēl plašākas.
3. Vārsta atvēruma augstuma maiņa. Šī attīstība ļauj vienlaikus mainīt laika režīmus, kā arī izslēgt droseļvārstu. Šādos mehānismos, nospiežot gāzes pedāli, tiek aktivizēta mehāniska ierīce, kas ietekmē ieplūdes vārstu atvēršanas spēku. Šī sistēma samazina degvielas patēriņu par aptuveni 15 procentiem un par tādu pašu daudzumu palielina vienības jaudu. Mūsdienīgākos motoros tiek izmantots nevis mehānisks, bet elektromagnētisks analogs. Otrās iespējas priekšrocība ir tā, ka elektronika spēj efektīvāk un vienmērīgāk mainīt vārstu atvēršanas režīmus. Pacelšanas augstums var būt gandrīz ideāls, un atvēršanas laiks var būt lielāks nekā ar iepriekšējām versijām. Šāda attīstība degvielas taupīšanas nolūkos var pat izslēgt dažus cilindrus (neatvērt dažus vārstus). Šie motori aktivizē sistēmu, kad automašīna apstājas, bet iekšdedzes dzinēju nav nepieciešams izslēgt (piemēram, pie luksofora) vai kad vadītājs palēnina automašīnas darbību, izmantojot iekšdedzes motoru.

Kāpēc mainīt vārsta laiku

Mehānismu izmantošana, kas maina vārsta laiku, ļauj:

• Efektīvāk ir izmantot enerģijas vienības resursu dažādos tā darbības režīmos;
• Palieliniet jaudu bez nepieciešamības uzstādīt pielāgotu sadales vārpstu;
• Padariet transportlīdzekli ekonomiskāku;
• Nodrošiniet efektīvu balonu piepildīšanu un ventilāciju ar lielu ātrumu;
• Palieliniet transporta videi draudzīgumu, pateicoties efektīvākai gaisa un degvielas maisījuma sadedzināšanai.

Tā kā dažādiem iekšdedzes dzinēja darbības režīmiem ir nepieciešami savi vārsta laika parametri, izmantojot FGR maiņas mehānismus, mašīna var atbilst ideālajiem jaudas, griezes momenta, videi draudzīguma un efektivitātes parametriem. Vienīgā problēma, kuru līdz šim neviens ražotājs nevar atrisināt, ir ierīces augstās izmaksas. Salīdzinot ar standarta motoru, analogs, kas aprīkots ar līdzīgu mehānismu, maksās gandrīz divreiz dārgāk.

Daži autobraucēji izmanto mainīgu vārstu laika regulēšanas sistēmas, lai palielinātu automašīnas jaudu. Tomēr ar modificētas zobsiksnas palīdzību no ierīces nav iespējams izspiest maksimumu. Lasiet par citām iespējām šeit.

Noslēgumā mēs piedāvājam nelielu vizuālo palīglīdzekli mainīgā vārsta laika sistēmas darbībai:

Mainīga vārstu laika regulēšanas sistēma, izmantojot CVVT piemēru

Jautājumi un atbildes:

Kāds ir vārsta laiks? Tas ir brīdis, kad vārsts (ieplūdes vai izplūdes atvere) atveras / aizveras. Šo terminu izsaka dzinēja kloķvārpstas griešanās grādos.

ЧKas ietekmē vārsta laiku? Vārsta laiku ietekmē dzinēja darbības režīms. Ja laika iestatījumos nav fāzes pārveidotāja, tad maksimālais efekts tiek sasniegts tikai noteiktā motora apgriezienu diapazonā.

Kam paredzēta vārsta laika diagramma? Šī diagramma parāda, cik efektīvi notiek uzpildīšana, sadedzināšana un tīrīšana cilindros noteiktā apgriezienu diapazonā. Tas ļauj pareizi izvēlēties vārsta laiku.