С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Регулировка фаз газораспределения

Регулировка фаз газораспределения


«Проверка и регулировка фаз газораспределения четырёхтактного двигателя»

Лабораторная работа №1.

I. Описание работы.

1.1. Цель работы.

Приобретение навыков по:

- определению положения поршня в точках отсчёта – в верхней мёртвой точке (ВМТ) и в нижней мертвой точке (НМТ);

- измерению и регулировке тепловых зазоров в механизме привода клапанов;

- определению моментов начала открытия и конца закрытия клапанов;

- построению круговых диаграмм газораспределения четырёхтактного дизеля.

1.2 Обоснование работы

Фазы газораспределения – это процессы, происходящие в цилиндре работающего двигателя в течение одного цикла (два оборота у четырёхтактного двигателя и один – у двухтактного). Там последовательно происходит смена рабочих процессов - фаз газораспределения. Переход от одного процесса к другому происходит в строгой зависимости от положения органов газораспределения. Открытия или закрытия клапанов (у четырёхтактного двигателя), выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала относительно ВМТ или НМТ. Моменты закрытия и открытия органов газораспределения принято изображать на круговых диаграммах (рис. 1.1).

Процессы газораспределения, происходящие в цилиндре у четырёхтактного двигателя, состоят из четырёх фаз:

1) всасывание и заполнение порцией свежего заряда увеличивающегося объёма цилиндра при ходе поршня вниз – от ВМТ к НМТ;

2) процесс сжатия свежего заряда при ходе поршня вверх и закрытых клапанах, от НМТ к ВМТ;

3) следующая фаза – рабочий ход (расширение) при ходе поршня вниз и закрытых клапанах, от ВМТ к НМТ;

4) процесс очистки от продуктов сгорания рабочего объёма цилиндров при ходе поршня от НМТ к ВМТ.

Тактом называется движение поршня от одной мёртвой точки к другой, его величина всегда составляет 180۫˚ угла поворота коленчатого вала.

Фазами газораспределения называются последовательно происходящие рабочие процессы у работающего двигателя в течение одного цикла. Величина каждой фазы газораспределения совпадает по направлению движения с тактом, но отличается от него углом поворота коленвала в большую или меньшую сторону. Величина каждой фазы зависит от характера изменения процесса в цилиндре, который определяется конструктивными особенностями двигателя и законами истечения газов. Так, для лабораторного двигателя 3NVD-24, фаза наполнения равна фазе выпуска и составляет 240 градусов п.к.в. Фаза сжатия равна по углу поворота фазе рабочего хода и составляет 140º. Чтобы правильно выставить величины фаз газораспределения необходимо уметь определять углы начала открытия и конца закрытия клапанов относительно верхней и нижней мёртвых точек, предварительно установив тепловые зазоры клапанов.

Циклом называется совокупность взаимосвязанных периодов (фаз), образующих законченный круг развития термодинамических процессов, где начальные и конечные состояния совпадают.

2. Перечень приборов, инструмента и устройств.

Работа выполняется на четырехтактном двигателе внутреннего сгорания 3 NVD-24.

Для выполнения работы требуется:

- набор инструмента для технического обслуживания двигателя;

- шток с индикаторной головкой или шток с линейкой;

- рулетка;

- мел;

- набор щупов в диапазоне 0,1-1,5 мм;

- паспортные данные периодов открытия и закрытия клапанов 3NVD-24.

Основными документами, имеющими приоритетное значение и юридически признанными, являются паспорта, выдаваемые на каждый двигатель заводом-строителем.

Паспортные данные двигателя 3 NVD - 24: .

- диаметр цилиндра – Dцил. = 17,5 см. (175 мм.);

- ход поршня – S = 24 см. (240 мм.);

- мощность эффективная – Nе = 65 э.л.с. (48 кВт);

- мощность одного цил. - Nц = 21, 67 э.л.с. (16 кВт.);

- число оборотов – n = 630 об/мин.;

- степень сжатия - ε = 14,85 (отношение Va / Vс);

- степень повышения давления - λ = 1,67 (отношение Рz / Рс);

- давление сжатия - Рс = 36 кгс/см.;

- максимальное давление сгорания - Рz = 60 кгс/см2;

- давление впрыска топлива - Рвпр = 280 кгс/см2;

- давление масла - Рм (min) = 1,0 кгс/см2;

- температура выхлопных газов - tвыхл. (max) = 380ºС;

- диаметр маховика - Dм = 830мм.;

- тепловой зазор клапана всасывания – - 0,40 мм.;

- тепловой зазор выпускного клапана- - 0.40 мм.;

- начало открытия клапана всасывания - 20° до ВМТ;

- закрытие клапана всасывания - 40° после НМТ;

- начало открытия выпускного клапана - 40° до НМТ;

- закрытие выпускного клапана - 20° после НМТ.

Назначение систем регулирования фаз — DRIVE2

Эффективность работы ДВС главным образом определяется организацией процесса газообмена, то есть качественным и своевременным наполнением и очисткой цилиндров. Эта задача возлагается на газораспределительный механизм и зависит от фаз газораспределения – моментов и продолжительности открытого состояния впускных и выпускных клапанов. Если клапаны открыты непродолжительное время, фазы называют «узкими». Чем дольше открыты клапаны – тем фазы «шире».

При низких оборотах коленвала объемы и скорость движения горючей смеси и отработанных газов невелики, поэтому фазы должны быть узкими, а перекрытие (время одновременного открытия впускных и выпускных клапанов – минимальным. В этом случае свежая смесь не вытесняется в выпускной коллектор через открытый выпускной клапан и, соответственно, отработанные газы не попадают во впускной. Если же «расширить» фазы на низких оборотах, отработанные газы смешаются с рабочей смесью, снизив тем самым ее качество и вызвав падение мощности и неустойчивую работу двигателя.

С ростом оборотов пропорционально увеличиваются объемы и скорость движения перекачиваемой смеси и отработанных газов в единицу времени, поэтому необходимы «широкие» фазы и большее время перекрытия для лучшей продувки цилиндров. Продувка – вытеснение выхлопных газов из цилиндра движущейся с большой скоростью топливовоздушной смесью.

Ширина фаз определяется формой кулачков распределительного вала. Чем больше высота кулачка – тем выше высота подъема клапана. Чем «тупее» его конец – тем больше время максимального подъема клапана. Таким образом, подбирая форму кулачков, конструкторы могут настроить двигатель на работу только в определенном диапазоне оборотов. При проектировании обычного дорожного автомобиля разрабатывается усредненный распредвал для компромиссного баланса между мощностью и экономичностью. При отклонении от этого диапазона, как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения, эффективность ДВС будет снижаться. Например, «узкофазный» мотор не позволит развить высокую мощность, а «широкофазный» будет неустойчиво работать на малых оборотах, что вынудит увеличивать частоту оборотов холостого хода. Следовательно, идеальным решением было бы изменять ширину фаз в зависимости от оборотов двигателя. Так появились системы регулирования фаз газораспределения.

Для технической реализации идеи регулирования фаз было создано множество конструкций. Для их описания потребуется не одна страница. Поэтому ознакомимся с устройством только нескольких — как простых, проверенных временем систем, так и самых современных.

Поворот распредвала

Одним из способов регулирования фаз газораспределения является изменение положения распределительного вала относительно его первоначального положения в зависимости от режимов работы двигателя. Для примера рассмотрим систему Variable Valve Timing (VVT), применяемую на автомобилях Фольксваген. Она предназначается для оптимизации фаз при работе двигателя на режимах холостого хода, максимальной мощности и максимального крутящего момента.

В систему VVT входят следующие компоненты:

• Две гидроуправляемые муфты (другое название — фазовращатели), установленные на впускном и выпускном распределительных валах. Обе муфты подключены через корпус механизма газораспределения к системе смазки двигателя. Муфты состоят из встроенного в звездочку вала наружного корпуса и неподвижно соединенного с валом ротора.Корпус и ротор могут смещаться относительно друг друга• Корпус механизма газораспределения, установленный на головке блока цилиндров двигателя. Внутри корпуса проходят каналы для подвода и отвода масла к обеим муфтам поворота распределительных валов.

• Два электрогидравлических распределителя. Эти распределители установлены на корпусе механизма газораспределения. Они служат для регулирования подвода масла из системы смазки двигателя к обоим фазовращателям.

Управление системой VVT осуществляется блоком управления двигателя. Получая данные с датчиков о частоте вращения коленвала, нагрузке двигателя, температуре охлаждающей жидкости, а также о мгновенном положении коленчатого и распределительных валов, ЭБУ выдает сигнал на электрогидравлические распределители. Распределители открывают соответствующие каналы подвода масла, расположенные в корпусе механизма газораспределения. Масло из системы смазки двигателя поступает в гидроуправляемые муфты, которые поворачивают распределительные валы.

На режиме холостого хода впускной вал поворачивается таким образом, чтобы обеспечить более позднее открытие и соответственно более позднее закрытие впускных клапанов, а выпускной вал поворачивается так, что выпускной клапан закрывается задолго до прихода поршня в ВМТ. В результате количество отработанных газов в смеси снижается до минимума, что благоприятствует стабилизации сгорания в цилиндрах двигателя и повышению равномерности его работы на данном режиме.

Для достижения максимальной мощности при высокой частоте вращения вала двигателя производится задержка открытия выпускных клапанов. Благодаря этому увеличивается продолжительность давления газов на поршень на такте рабочего хода. Впускной клапан открывается после ВМТ и закрывается относительно поздно после НМТ. При этом динамические процессы во впускной системе используются для получения эффекта дозарядки цилиндров и соответствующего увеличения мощности двигателя.

Для получения максимального крутящего момента необходимо обеспечить возможно больший коэффициент наполнения цилиндров. Для этого необходимо раньше открывать и соответственно закрывать впускные клапаны, чтобы не допустить обратный выброс смеси из цилиндров во впускной трубопровод. При этом выпускные клапаны закрываются с небольшим опережением до ВМТ. Более подробно с работой системы VVT можно ознакомиться [avtonov.svoi.info/vw_vvt.pdf|здесь] (формат PDF).

Подобные системы устанавливают в своих двигателях Renault (VCP), BMW (VANOS/Double VANOS), Toyota (VVT-i), Honda (VTC). Некоторые из них используют фазовращатели только на впускном распредвалу, некоторые, как и VVT – на обоих. Недостатком подобных систем является то, что они способны только сдвигать фазы в ту или другую сторону, но не могут «сужать» или «расширять» их.

Переключение фаз

Такими возможностями обладает, например, Variable Valve Timing and Lift Electronic Control (VTEC), созданная инженерами Honda. Она способна расширять фазы на высоких оборотах путем изменения высоты подъема клапана. Со времени своего создания система претерпела несколько модернизаций. Здесь рассмотрим ее третью версию – систему DOHC i-VTEC. Она представляет собой симбиоз системы VTEC с системой VTC (Variable Timing Control). Именно наличие VTC добавило в обозначение системы букву «i».

Основой VTEC любого поколения является использование трех кулачков на каждую пару клапанов. Коромысел, соответственно, тоже три. Два крайних коромысла расположены непосредственно над клапанами, третье – между ними. Два крайних кулачка низкопрофильные и предназначены для обеспечения оптимальной работы на низких и средних оборотах. Усилие от среднего высокопрофильного кулачка передается на клапана только на высоких оборотах.

Как это происходит? Примерно до 5500 об/мин газораспределение обеспечивается крайними кулачками через свои коромысла. Среднее коромысло хоть и приводится в действие кулачком, но на клапана никакого воздействия не оказывает – система VTEC отключена. При дальнейшем увеличении частоты вращения включается система VTEC. Блок управления отдает команду и управляемый давлением масла штифт, сдвигаясь, замыкает между собой все три коромысла. Таким образом, они составляют единое среднее коромысло, на которое воздействует только средний кулачок. В результате высота подъема клапанов, а вместе с ней и ширина фаз возрастает, обеспечивая лучшее наполнение и очистку цилиндров. Система VTEC устанавливается и на впускной, и на выпускной распредвалы.

Для тех, кто не изучал английский😊At low engine speeds — При низких оборотах двигателяAt higher engine speeds — При высоких оборотах двигателяLow valve lift — Низкий подъем клапановHigh valve lift — Высокий подъем клапановDisengaged — Отключено

Synchronizing pin — Синхронизирующий штифт

А что же система VTC? Она, в отличие от VTEC, работает во всем диапазоне оборотов, регулируя момент открытия впускных клапанов в зависимости от нагрузки на двигатель. Конструктивно она аналогична описанной выше системе VVT, то есть представляет собой фазовращатель, установленный на впускном распредвалу. VTC позволяет дополнительно увеличить мощность, крутящий момент, снизить расход топлива и вредные выхлопы, изменяя фазы газораспределения путем доворачивания распредвала в нужную сторону.

Системы, подобные VTEC, выпускаются и другими производителями, например Toyota (VVTL-i), Mitsubishi (MIVEC). Их недостатком является ступенчатое переключение фаз между узкими и широкими. А в идеале хотелось бы достичь плавного регулирования, позволяющего более точно подстроиться под режим работы двигателя.

Плавное регулирование

И такие системы были созданы! Первой появилась Valvetronic от BMW, в которой фазы регулируются плавным изменением высоты подъема впускных клапанов. Благодаря этой системе впервые удалось создать бензиновый ДВС без дроссельной заслонки. Вскоре аналогичные технологии освоили Nissan (VVEL) и Toyota (Valvematic). Последнюю революционную разработку представил Фиат под названием MultiAir. Мотор 1,4 Turbo, оснащенный этой системой, завоевал престижное звание «Двигатель года» в 2010 году.

В системе MultiAir используется один распредвал, который приводит и впускные, и выпускные клапана. Но если выпускные клапана механически управляются кулачками, то на впускные воздействие от кулачков передается через специальную электрогидравлическую систему. Именно в ней и состоит новизна. Впускные кулачки нажимают на поршни, а те через электромагнитный клапан передают усилие на рабочие гидроцилиндры, которые уже воздействуют на впускные клапана. Главный узел – именно клапан, регулирующий давление в системе. Он имеет только два положения: открыт-закрыт. Если он открыт, давление в системе отсутствует, и усилие на клапан не передается. Поэтому, управляя моментом и длительностью открытия электромагнитного клапана за то время, пока кулачок воздействует на поршенек, можно добиться любого алгоритма открытия впускных клапанов. А значит, ширину фаз можно плавно регулировать от 0 до 100%. Максимальная ширина фазы определяется профилем впускного кулачка распредвала.

При движении с полной нагрузкой электромагнитный клапан закрыт, и впускные клапаны имеют жесткую связь с распредвалом – фазы максимальные. В режиме же частичных нагрузок, наполнив цилиндр необходимым объемом воздуха, электромагнитный клапан отключается, закрывая тем самым впускной клапан. Управление поступлением воздуха посредством впускных клапанов позволило отказаться от применения дроссельной заслонки – главного источника насосных потерь. А уменьшение потерь автоматически приводит к экономии топлива, повышению мощности, крутящего момента и снижению вредных выбросов.

Преимущества Multiair перед другими аналогичными системами состоят в простоте, надежности и низкой стоимости производства. В перспективе ожидается применение Multiair и для выпускных клапанов, что еще больше расширит ее возможности. Например, при малых нагрузках вспышки в цилиндрах можно производить через цикл, что даст ощутимую экономию. А если в каком-то цилиндре произойдет пропуск вспышки, то неиспользованная смесь не уйдет на выхлоп, так как клапан не откроется, а сгорит в следующем цикле. На очереди у конструкторов – ГРМ без распредвала.

©

Регулировка фаз газораспределения (N40 / N45)

Необходимые приспособления для настройки фаз ГРМ:

  •  00 9 250
  •  11 7 251
  •  11 7 252
  •  11 7 253
  •  11 7 260
  •  11 9 190
  •  11 9 340

Необходимые подготовительные операции:

  •  Проверить фазы газораспределения распредвалов.

Распредвал впускных клапанов: Примечание: Лыска для фиксирования распределительного вала на верхней стороне имеет закругление, а на нижней стороне — прямая. При положении поршня 1-го цилиндра в ВМТ конца такта сжатия лыска с закруглением

показывает вверх по направлению оси цилиндра.

Распредвал выпускных клапанов: Примечание: Лыска для фиксирования распределительного вала на верхней стороне имеет закругление, а на нижней стороне — прямая. При положении поршня 1-го цилиндра в ВМТ конца такта сжатия лыска с закруглением показывает вверх по направлению оси цилиндра. Дополнительное отличие:

При положении поршня 1-го цилиндра в ВМТ конца такта сжатия пазы (1) показывают в

сторону выпуска.

Примечание: Отверстие для фиксирования в положении в ВМТ находится на стороне впуска ниже стартера. Для облегчения доступа: Освободить провод в районе отверстия для фиксирования из зажимов и оттянуть в сторону. Зафиксировать двигатель с помощью приспособления 11 9 190 при положении

поршня 1-го цилиндра в ВМТ конца такта сжатия.

Только АКПП На рисунке показано без АКПП.

Предупреждение!

У двигателей с АКПП рядом с отверстием (1) для фиксирования в положении в ВМТ имеется большое отверстие (2), которое можно перепутать с отверстием для фиксирования. Если маховик зафиксирован в правильном отверстии (1) с помощью приспособления 11 9 190, двигатель больше не проворачивается за центральный болт

Ослабить болты крепления исполнительных узлов выпуска и впуска и затем снова завернуть до прилегания.

Установить приспособление 11 7 252 на распредвал впускных клапанов и выставить распредвал впускных клапанов так, чтобы приспособление 11 7 252 без зазоров легло

на головку блока цилиндров.

Установить приспособление 11 7 251 на распредвал выпускных клапанов. Вывернуть приспособление 11 7 253. Удерживать распредвал впускных клапанов с помощью приспособления 11 7 251 так, чтобы

оно без зазоров легло на головку блока цилиндров.

Вставить болты крепления приспособления 11 7 251 и затянуть на головке блока цилиндров.

Затянуть от руки приспособление 11 7 253 так, чтобы оно оперлось на приспособление 11 7 252. Вставить болт крепления приспособления 11 7 252 и затянуть на головке блока

цилиндров.

Снять плунжер натяжителя цепи.

Вставить приспособление 11 9 340 в отверстие в головке блока цилиндров и от руки ввернуть регулировочный болт до прилегания, не натягивая при этом приводную цепь.

Примечание: Заменить болты крепления исполнительных узлов впуска и выпуска. Вставить новые болты крепления исполнительных узлов впуска и выпуска и

завернуть до прилегания.

Установить приспособление 11 7 260, как показано на рисунке. Выставить фиксирующие отверстия колес датчиков относительно центрирующих штифтов

на приспособлении 11 7 260.

Зафиксировать колеса датчиков с помощью приспособления 11 7 260. Закрепить болтами приспособление 11 7 260 на головке блока цилиндров.

Ослабить болт (1) исполнительного узла выпуска на пол-оборота. Ослабить болт (2) исполнительного узла впуска на пол-оборота. Надеть торцевую головку на болты (1 и 2) и от руки завернуть их до прилегания.

Создать предварительный натяг планки натяжителя вращением регулировочного болта с помощью приспособления 00 9 250 или обычным динамометрическим ключом с

моментом 0,6 Нм.

Затянуть болт (1) крепления исполнительного узла выпуска. Момент затяжки 11 36 16AZ.

Затянуть болт (2) крепления исполнительного узла впуска. Момент затяжки 11 36 16AZ.

Снять приспособление 11 7 260.

Ослабить и снять приспособление 11 9 340.

Примечание: Для описанной далее проверки фаз газораспределения должен быть установлен фирменный натяжитель цепи.

Установить плунжер натяжителя цепи.

Примечание: Фазы газораспределения отрегулированы правильно, если приспособление 11 7 252 прилегает к головке блока цилиндров без зазоров, или приподнято относительно стороны выпуска максимум на 0,5 мм.

Примечание:

Фазы газораспределения отрегулированы правильно, если приспособление 11 7 251 прилегает к головке блока цилиндров без зазоров, или приподнято относительно стороны выпуска максимум на 1,0 мм. Снять все приспособления.

Собрать двигатель.

Система регулировки фаз газораспределения

Система, которая изменяет фазы газораспределения, была разработана для процесса регулировка показателей функционирования ГРМ в зависимости от вида,  работы ДВС. Функционирование данной системы повышает рабочую мощность, а также крутящий момент мотора, улучшается  характеристика топливной экономичности, а также происходит снижение  вредных выбросов.

Регулируемые характеристики работы ГРМ:

- Моменты открытия и закрытия клапанов- Время открытия клапана;

- Высота подъема;

Вместе эти параметры называют фазами газораспределения. Фаза газораспределения указывается формой кулачка распред. вала, воздействующего на клапана.

Разные режимы работы двигателя требует разную величину фаз газораспределения. Например, при небольших оборотах колен. вала фазы газораспределения необходимо чтобы имели небольшую продолжительность по времени, а на повышенных оборотах, они должны, наоборот,иметь длительное время, чтобы обеспечивать максимально естественную рециркуляцию ОГ.

Кулачок распределительного вала был разработан с учетом, того что он не может одновременно обеспечивать различные фазы газораспределения (идеального кулачка пока не существует). На самом же деле форма кулачка явяляется нечто среднее. Данное противоречие и решает система регулировки фаз газораспределения.

Различные системы изменяют фазы несколькими способами. Например:

- Поворотом распред. вала;- Применением кулачков различного сечения;

- Изменением высоты поднятия клапанов;

На данный момент самыми распространёнными системами такого типа являются системы, которые проворачивают распределительный вал по ходу  вращения. Такое положение дел позволяет произвести ранее открытие клапанов сравнительно с исходным положением.

Устройство системы автоматизированного изменения процесса фаз газораспределения:

Гидромуфта непосредственно проворачивает распределительный вал. Муфта представляет собой ротор, который соединен с распред. валом, и корпус – шкив  вала. Между ротором и корпусом располагаются полости, к которым имеется подвод моторнога масла. Заполнение разных полостей дает возможность поворачивать ротор относительно корпуса, тем самым проворачивая распред. вал на необходимый угол.

Во многих случаях гидромуфту устанавливают на распред. вал впускных клапанов. Для расширения показателей регулировки возможен также вариант установки и на распред. вал выпускных клапанов.

ЭБУ дает возможность функционировать всей системе в целом. Также в данную систему входят датчики, собственно сам ЭБУ, а также исполнительные уст-ва. Датчик Холла оценивает положение распредел. валов.  Стоит заметить что в системе сравниваются показания скорости вращения колен. вала, температуры охлажд. жидкости. ЭБУ анализирует поступающие сигналы от датчиков и дает команду воздействия на управляющее уст-во, которое представляет собой электрогидро распределитель . Данный элемент – электромагнитный клапан, обеспечивающий подвод масла к гидромуфте.

Система регулировки фаз газораспределения работает в таких режимах

- Холостой ход;-  Макс. Крутящий момент;

-  Макс. мощность

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости