Hvad er ventiltiming, og hvordan de fungerer

Designet af firetaktsmotoren, der fungerer på princippet om frigivelse af energi under forbrændingen af ​​en blanding af brændstof og brændstof, inkluderer en vigtig mekanisme, uden hvilken enheden ikke kan fungere. Dette er en timing eller gasfordelingsmekanisme.

I de fleste standardmotorer er det installeret i topstykket. Flere detaljer om mekanismestrukturen er beskrevet i separat artikel... Nu vil vi fokusere på, hvad ventiltimingen er, samt hvordan dens arbejde påvirker motorens effektindikatorer og dens effektivitet.

Hvad er timing af motorventilen

Kort om selve timingmekanismen. Krumtapakslen gennem et remdrev (i mange moderne forbrændingsmotorer er der monteret en kæde i stedet for et gummieret rem) til knastaksel. Når føreren starter motoren, svinger starteren svinghjulet. Begge aksler begynder at rotere synkront, men ved forskellige hastigheder (dybest set i en omdrejning af kamakslen gør krumtapakslen to omdrejninger).

Der er specielle dråbeformede knaster på knastakslen. Når strukturen roterer, skubber kammen mod den fjederbelastede ventilspindel. Ventilen åbner, så brændstof / luftblandingen kan trænge ind i cylinderen eller udstøde udstødningen i udstødningsmanifolden.

Gasfordelingsfasen er netop det øjeblik, hvor ventilen begynder at åbne indløbet / udløbet inden det øjeblik, hvor den lukker helt. Hver ingeniør, der arbejder på udviklingen af ​​en kraftenhed, beregner, hvad ventilens åbningshøjde skal være, samt hvor længe den forbliver åben.

Indflydelse af ventiltiming på motordrift

Afhængig af den tilstand, hvor motoren kører, skal gasfordelingen starte enten tidligere eller senere. Dette påvirker enhedens effektivitet, dens økonomi og maksimale drejningsmoment. Dette skyldes, at rettidig åbning / lukning af indsugnings- og udstødningsmanifoldene er nøglen til at få mest muligt ud af den energi, der frigives under forbrændingen af ​​HVAC.

Hvis indsugningsventilen begynder at åbne et andet øjeblik, når stemplet udfører indsugningsslaget, vil der opstå en ujævn fyldning af cylinderhulrummet med en frisk portion luft, og brændstoffet vil blande sig dårligere, hvilket vil føre til ufuldstændig forbrænding af blandingen.

Hvad udstødningsventilen angår, skal den også åbnes tidligst, når stemplet når bundens dødpunkt, men ikke senere end efter at det starter sit opadgående slag. I det første tilfælde vil kompressionen falde, og med det mister motoren strøm. I det andet vil forbrændingsprodukterne med en lukket ventil skabe modstand mod stemplet, som er begyndt at stige. Dette er en ekstra belastning på krumtapmekanismen, som kan beskadige nogle af dens dele.

For tilstrækkelig drift af kraftenheden kræves forskellig ventiltiming. For en tilstand er det nødvendigt, at ventilerne åbnes tidligere og lukkes senere, og for andre, omvendt. Overlappende parameter er også af stor betydning - om begge ventiler åbnes samtidigt.

De fleste standardmotorer har en fast timing. En sådan motor vil, afhængigt af typen af ​​knastaksel, have maksimal effektivitet enten i sportstilstand eller med målt kørsel ved lave hastigheder.

I dag er mange biler i mellem- og premium-segmentet udstyret med motorer, hvis gasfordelingssystem kan ændre nogle parametre for ventilåbning, på grund af hvilken fyldning og ventilation af cylindrene i høj kvalitet forekommer ved forskellige krumtapakselhastigheder.

Her er hvordan timingen skal udføres ved forskellige motorhastigheder:

1. Tomgangskørsel kræver såkaldte smalle faser. Dette betyder, at ventilerne begynder at åbne senere, og tidspunktet for deres lukning tværtimod er tidligt. Der er ingen samtidig åben tilstand i denne tilstand (begge ventiler vil ikke være åbne på samme tid). Når krumtapakslens rotation er af ringe betydning under overlappende fase, kan udstødningsgasserne komme ind i indsugningsmanifolden og noget volumen af ​​VTS i udstødningen.
2. Den mest kraftfulde tilstand - den kræver brede faser. Dette er en tilstand, hvor ventilerne har en kortere åben position på grund af den høje hastighed. Dette fører til det faktum, at fyldning og ventilation af cylindrene under sportskørsel udføres dårligt. For at afhjælpe situationen skal ventiltimingen ændres, dvs. ventiler skal åbnes tidligere, og deres varighed i denne position skal øges.

Når man udvikler design af motorer med variabel ventiltiming, tager ingeniører højde for afhængigheden af ​​ventilåbningsmomentet på krumtapakselhastigheden. Disse sofistikerede systemer gør det muligt for motoren at være så alsidig som muligt til forskellige kørestiler. Takket være denne udvikling viser enheden en lang række muligheder:

• Ved lave omdrejninger skal motoren være streng;
• Når omdrejningstallet stiger, bør det ikke miste strøm;
• Uanset hvilken tilstand forbrændingsmotoren kører i, skal brændstoføkonomi og dermed miljøvenlighed ved transport have det højest mulige niveau for en bestemt enhed.

Alle disse parametre kan ændres ved at ændre designet på knastakslerne. I dette tilfælde vil motoreffektiviteten dog kun have sin grænse i en tilstand. Hvad med motoren kan ændre profilen på egen hånd afhængigt af antallet af omdrejninger på krumtapakslen?

Variabel ventiltiming

Selve ideen om at ændre ventilens åbningstid under drift af kraftenheden er ikke ny. Denne idé optrådte med jævne mellemrum hos ingeniører, der stadig udviklede dampmaskiner.

Så en af ​​disse udviklinger blev kaldt et Stevenson-gear. Mekanismen ændrede tidspunktet for damp ind i arbejdscylinderen. Regimet blev kaldt "steam cut". Da mekanismen blev udløst, blev trykket omdirigeret afhængigt af køretøjets design. Af den grund udsendte gamle damplokomotiver ud over røg også damppust, når toget stod stille.

Arbejde med skiftende ventiltiming blev også udført med flyenheder. Så en eksperimentel model af V-8-motoren fra Clerget-Blin-firmaet med en kapacitet på 200 hestekræfter kunne ændre denne parameter på grund af, at designet af mekanismen indeholdt en glidende knastaksel.

Og på Lyoming XR-7755-motoren blev der installeret knastaksler, hvor der var to forskellige knaster til hver ventil. Enheden havde et mekanisk drev og blev aktiveret af piloten selv. Han kunne vælge en af ​​to muligheder, afhængigt af om han havde brug for at tage flyet op i himlen, komme væk fra jagten eller simpelthen flyve økonomisk.

Hvad angår bilindustrien, begyndte ingeniører at tænke over anvendelsen af ​​denne idé tilbage i 20'erne af det sidste århundrede. Årsagen var fremkomsten af ​​højhastighedsmotorer, der blev installeret på sportsvogne. Effektforøgelsen i sådanne enheder havde en vis grænse, skønt enheden kunne vikles endnu mere ud. For at køretøjet skulle få mere kraft, blev kun motorvolumenet først øget.

Den første til at indføre variabel ventiltiming var Lawrence Pomeroy, der arbejdede som chefdesigner for bilfirmaet Vauxhall. Han oprettede en motor, hvor der blev installeret en speciel knastaksel i gasfordelingsmekanismen. Et antal af hans cams havde flere sæt profiler.

4.4-liters H-typen, afhængigt af krumtapakselens hastighed og den belastning, den oplevede, kunne bevæge knastakslen langs længdeaksen. På grund af dette blev ventilernes tid og højde ændret. Da denne del havde begrænsninger i bevægelse, havde fasekontrol også sine grænser.

Porsche var også involveret i denne idé. I 1959 dukkede et patent op for "oscillerende knaster" på knastakslen. Denne udvikling skulle ændre ventilløftet, og samtidig åbningstiden. Udviklingen forblev på projektfasen.

Den allerførste brugbare ventilstyringsmekanisme blev udviklet af Fiat. Opfindelsen blev udviklet af Giovanni Torazza i slutningen af ​​60'erne. Mekanismen brugte hydrauliske skubber, som ændrede ventiltappens drejepunkt. Enheden fungerede afhængigt af, hvad motorhastigheden og trykket i indsugningsmanifolden var.

Den første produktionsbil med variable GR -faser var dog fra Alfa Romeo. 1980 Spider -modellen modtog en elektronisk mekanisme, der ændrer faser afhængigt af forbrændingsmotorens driftstilstande.

Måder at ændre varigheden og bredden af ​​ventiltimingen

I dag er der flere typer mekanismer, der ændrer øjeblikket, tiden og højden af ​​ventilåbningen:

1. I sin enkleste form er dette en speciel kobling, der er installeret på tidsmekanismedrevet (faseskifter). Styringen udføres takket være den hydrauliske effekt på den udøvende mekanisme, og styringen udføres af elektronikken. Når motoren kører på tomgang, er knastakslen i sin oprindelige position. Så snart omdrejningerne øges, reagerer elektronikken på denne parameter og aktiverer hydraulikken, som roterer knastakslen lidt i forhold til startpositionen. Takket være dette åbnes ventilerne lidt tidligere, hvilket gør det muligt hurtigt at fylde cylindrene med en frisk del af BTC.
2. Ændring af kamprofilen. Dette er en udvikling, som bilister har brugt i lang tid. Installation af en knastaksel med ikke-standardiserede knaster kan få enheden til at arbejde mere effektivt ved højere omdrejninger pr. Minut. Sådanne opgraderinger skal dog udføres af en kyndig mekaniker, hvilket fører til stort spild. I motorer med VVTL-i-systemet har knastakslerne flere sæt kamme med forskellige profiler. Når forbrændingsmotoren kører på tomgang, udfører standardelementer deres funktion. Så snart omdrejningstallet på krumtapakslen bevæger sig forbi 6 tusind mærket, skifter knastakslen let, hvilket betyder, at et andet sæt knaster kommer i drift. En lignende proces opstår, når motoren spinder op til 8.5 tusind, og det tredje sæt kamme begynder at arbejde, hvilket gør faserne endnu bredere.
3. Ændring i ventilens åbningshøjde. Denne udvikling giver dig mulighed for samtidig at ændre driftstilstandene for timingen samt at udelukke gashåndtaget. I sådanne mekanismer aktiveres et tryk på speederpedalen en mekanisk enhed, der påvirker indgangsventilernes åbningskraft. Dette system reducerer brændstofforbruget med ca. 15 procent og øger enhedens effekt med samme mængde. I mere moderne motorer bruges ikke en mekanisk, men en elektromagnetisk analog. Fordelen ved den anden mulighed er, at elektronikken er i stand til mere effektivt og problemfrit at ændre ventilåbningstilstandene. Løftehøjde kan være næsten ideel, og åbningstiderne kan være bredere end med tidligere versioner. For at spare brændstof kan en sådan udvikling endda slukke for nogle cylindre (åbn ikke nogle ventiler). Disse motorer aktiverer systemet, når bilen stopper, men forbrændingsmotoren behøver ikke at blive slukket (for eksempel i et trafiklys), eller når føreren sænker bilen med forbrændingsmotoren.

Hvorfor ændre ventiltimingen

Brug af mekanismer, der ændrer ventiltimingen, tillader:

• Det er mere effektivt at bruge kraftenhedens ressource i forskellige driftsformer;
• Forøg strømmen uden behov for at installere en brugerdefineret knastaksel;
• Gør køretøjet mere økonomisk;
• Sørg for effektiv påfyldning og ventilation af cylindre ved høje hastigheder;
• Forøg transportens miljøvenlighed på grund af mere effektiv forbrænding af luft-brændstofblandingen.

Da forskellige driftsformer for forbrændingsmotoren kræver deres egne parametre for ventiltimingen, ved hjælp af mekanismerne til ændring af FGR, kan maskinen svare til de ideelle parametre for kraft, drejningsmoment, miljøvenlighed og økonomi. Det eneste problem, som ingen producenter hidtil kan løse, er de høje omkostninger ved enheden. Sammenlignet med en standardmotor koster en analog udstyret med en lignende mekanisme næsten dobbelt så meget.

Nogle bilister bruger variable ventiltimingssystemer til at øge bilens effekt. Men ved hjælp af et modificeret tandrem er det umuligt at presse det maksimale ud af enheden. Læs om andre muligheder her.

Afslutningsvis tilbyder vi et lille visuelt hjælpemiddel til driften af ​​det variable ventiltimingssystem:

Variabelt ventiltimingssystem ved hjælp af eksemplet på CVVT

Spørgsmål og svar:

Hvad er ventiltimingen? Dette er det øjeblik, hvor ventilen (indløb eller udløb) åbner/lukker. Dette udtryk er udtrykt i grader af motorens krumtapakselrotation.

ЧHvad påvirker ventiltimingen? Ventiltidspunktet påvirkes af motorens driftstilstand. Hvis der ikke er nogen faseskifter i timingen, opnås den maksimale effekt kun i et bestemt område af motoromdrejninger.

Hvad er ventiltidsdiagrammet til? Dette diagram viser, hvor effektivt påfyldning, forbrænding og rensning i cylindre foregår ved et specifikt omdrejningstal. Det giver dig mulighed for at vælge korrekt ventiltiming.