ИЗМЕНЕНИЕ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ И СТЕПЕНИ ОТКРЫТИЯ КЛАПАНОВ

Выбор фаз газораспределения — один из инженерных компромиссов. Для того чтобы полу­ чить максимальную мощность при высокой частоте вращения коленчатого вала, необходи­ мо обеспечить существенное перекрытие клапанов в районе ВМТ, потому что мощность в наибольшей степени зависит от максимально возможного количества горючей смеси, по­ падающей в цилиндр за короткое время, но чем выше частота вращения коленчатого вала, тем меньше отводимое на это время. С другой стороны, при малых оборотах, когда не требу­ ется максимальная мощность, лучше, когда угол перекрытия близок к нулю. Небольшое или нулевое перекрытие клапанов заставляет

двигатель более чутко реагировать на изме­ нение положения педали «газа», что очень важно при движении автомобиля в транс­ портном потоке.

В начале 1990-х гг. появились двигатели с автоматическими устройствами для измене­ ния фаз газораспределения. Обычно в привод­ ном шкиве (или звездочке) распределитель­ ного вала впускных клапанов размещается специальное устройство, которое имеет гид­ равлический привод от смазочной системы двигателя и может поворачивать распреде­

лительный вал относительно приводной звездочки (шкива) и, следовательно, отно­ сительно коленчатого вала (рис. 2.34).

Рис. 2.34. Схема работы механизма изме­ нения фаз газораспределения:и." — диа­ пазон изменения фаз газораспределения

3. Заказ № 1031. 65

Рис. 2.35. Механизм изменения фаз газораспределения проворачивает распредели тельный вал относительно звездочки привода

При этом впускные клапаны могли открываться и закрываться раньше или позже. Изме­ нение фаз открытия и закрытия впускных клапанов оказывает больший эффект, чем изменение аналогичных фаз выпускных клапанов. Первые устройства обеспечивали простое переклю­ чение в два положения, обеспечивая один угол перекрытия для малых оборотов двигателя, а другой — для высоких оборотов и нагрузки. Этого было достаточно для того, чтобы обеспе­ чить хороший пуск, достаточный крутящий момент при сравнительно малых оборотах и на­ грузках двигателя и возможность достижения большой мощности при высоких оборотах. Постепенно были разработаны устройства (рис. 2.35), которые могли изменять фазы газо­ распределения во всем диапазоне оборотов двигателя, а некоторые производители, такие как BMW, начали изменять фазы открытия-закрытия выпускных клапанов, в основном для того, чтобы снизить выбросы вредных веществ. Сегодня изменяемые фазы газораспределе­ ния VIVT (Variable Inlet Valve Timing) стали общепринятыми и появился целый ряд двигателей, оборудованных системой изменения фаз газораспределения во всем диапазоне.

В некоторых ГРМ имеется возможность отключать один из впускных клапанов в каждом цилиндре. Такое устройство используется компанией Honda в высокофорсированном двига­ теле CVT. Здесь не обеспечивается полное отключение клапана, а происходит его открытие на небольшую величину в целях исключения возможности его прихвата к седлу.

Альтернативной разработкой, впервые использовавшейся фирмой Toyota, а сейчас широ­ ко применяемой в двигателях с двумя впускными клапанами на цилиндр, стало простое за­ крытие одного из впускных патрубков с помощью автоматически управляемой заслонки. Обычно два впускных патрубка имеют разную форму: один, который всегда остается откры­ тым, имеет форму, которая обеспечивает турбулизацию горючей смеси в камере сгорания, чтобы создать хорошо перемешанный поток, необходимый работе двигателя на малых оборо-

тах, и другой, короткий прямой патрубок, от­ крывающийся при высоких оборотах и на­ грузке обеспечивает максимально возмож­ ное наполнение цилиндров (рис. 2.36). Двига­ тели, имеющие устройства такого типа, полу­ чили название двигателей с изменяемой длиной впускных трубопроводов. Более сложные системы могут постоянно и плавно изменять длину впускных трубопроводов. Такую систему применяют на некоторых дви­ гателях BMW (рис. 2.37).

Перспективными конструкциями ГРМ являются механизмы без распределитель­ ного вала, в которых клапаны управляются индивидуальными устройствами с помощью электромагнитных соленоидов. Использо­ вание такой техники дает возможность индивидуального контроля за работой каж­ дого клапана. При этом можно не только оптимально управлять временем открытия каждого клапана и обеспечивать получение максимальных мощности или крутящего мо­ мента, но и отключать некоторые цилиндры полностью или переводить их на малую на­

Рис. 2.36. Схема механизма постоянного изменения длины впускного трубопрово­ да двигателя Mercedes

грузку для более эффективной работы остальных цилиндров. Можно переводить двигатель в режим компрессора, разгружая, таким образом, тормоза, и, возможно, запасая часть энергии при спуске с возвышенности (рекуперация). Но главное преимущество этой систе­ мы заключается в том, что время и степень открытия клапанов в любой момент времени могут быть оптимальными для работы двигателя при данных условиях движения. Сегодня уже созданы такие экспериментальные системы (рис. 2.38) с хорошей эффективностью действия (уменьшено потребление топлива до 20 %). Кроме того, конструкция самого дви­ гателя может быть упрощена, потому что обычный привод — цепи, зубчатые ремни, меха­ низм натяжения, шестерни и кулачковые валы — становятся ненужными.

Рис. 2.37. Устройство постоянного изме­ нения длины впускного трубопровода двигателя V8 BMW

Рис. 2.38. Привод клапанов газораспреде­ лительного механизма с помощью солено­ идов-электромагнитов (Renault)

З- 67

Препятствием на пути к широкому применению таких «бескулачковых» клапанных меха­ низмов является большое потребление электроэнергии и большие габариты приводных уст­ ройств, получаемые при существующем 12-вольтовом электрооборудовании. Эти проблемы значительно уменьшаются в случае перехода к 36-вольтовому электрооборудованию.

§10

СМАЗОЧНАЯ СИСТЕМА

Для того чтобы двигатель внутреннего сгорания работал надежно, его трущиеся детали долж­ ны быть разделены масляной пленкой. Смазочная система двигателя подводит масло к тру­ щимся поверхностям, охлаждает нагретые детали, удаляет нагар и продукты изнашивания и способствует защите деталей от коррозии. При работе ДВС его детали подвергаются раз­ личным нагрузкам и находятся в различных тепловых условиях. Наибольшим нагрузкам под­ вергаются подшипники коленчатого вала, а детали поршневой группы работают при наиболее высокой температуре. В современных ДВС применяют комбинированные смазочные систе­ мы, в которых некоторые детали смазываются под давлением, создаваемым масляным на­ сосом, а другие разбрызгиванием или самотеком.

ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАСЛА

Масла, применяемые в смазочной системе ДВС, называются моторными. Моторному маслу приходится работать в очень сложных условиях, и поэтому к нему предъявляются жесткие требования, часто противоречащие друг другу. Масло не должно быть очень густым, чтобы не создавать большого сопротивления движущимся деталям. С другой стороны, оно не должно становиться очень жидким и терять смазывающие свойства при нагревании. Масло, работа­ ющее в двигателе, подвергается воздействию агрессивных веществ, содержащихся в продук­ тах сгорания топлива, вспенивается и т. п.

Современные моторные масла изготавливаются на нефтяной или синтетической основе и содержат большое число добавок: улучшающих антифрикционные свойства, смывающих нагар, антиокислительных, антипенных, антикоррозионных и т. п. Моторные масла при дли­ тельной работе в смазочной системе ДВС теряют свои свойства и подлежат замене после определенного пробега автомобиля. Тип применяемого масла и сроки его замены указыва­ ются в инструкции по эксплуатации автомобиля. Качество моторных масел и конструкция двигателей улучшаются с каждым годом, поэтому в современных двигателях замена масла производится, как правило, реже, чем раньше.