Kaj so krmiljenje ventilov in kako delujejo

Zasnova štiritaktnega motorja, ki deluje na principu sproščanja energije med zgorevanjem mešanice goriva in goriva, vključuje en pomemben mehanizem, brez katerega enota ne more delovati. To je časovni mehanizem ali mehanizem za distribucijo plina.

V večini standardnih motorjev je nameščen v glavi valja. Podrobnosti o strukturi mehanizma so opisane v ločen članek... Zdaj se bomo osredotočili na to, kakšen je čas ventilov, pa tudi na to, kako njegovo delo vpliva na kazalnike moči motorja in njegovo učinkovitost.

Kaj je krmiljenje ventilov motorja

Na kratko o samem časovnem mehanizmu. Ročična gred je preko jermenskega pogona (v mnogih sodobnih motorjih z notranjim zgorevanjem namesto gumiranega jermena nameščena veriga) priključena na odmična gred. Ko voznik zažene motor, zaganja vztrajnik. Obe gredi se začneta sinhrono vrteti, vendar z različnimi hitrostmi (v bistvu v enem obratu odmične gredi ročična gred naredi dva obrata).

Na odmični gredi so posebne odmikače v obliki kapljic. Ko se konstrukcija vrti, se odmikač potiska proti vzmetnemu steblu ventila. Ventil se odpre, tako da mešanica zraka in goriva vstopi v valj ali izpuh v izpušni kolektor.

Faza distribucije plina je ravno trenutek, ko začne ventil odpreti dovod / izstop pred trenutkom, ko se popolnoma zapre. Vsak inženir, ki se ukvarja z razvojem pogonske enote, izračuna, kakšna naj bo višina odpiranja ventila, pa tudi, kako dolgo bo ostal odprt.

Vpliv krmiljenja ventilov na delovanje motorja

Glede na način delovanja motorja se mora distribucija plina začeti prej ali pozneje. To vpliva na učinkovitost enote, njeno ekonomičnost in največji navor. To je zato, ker je pravočasno odpiranje / zapiranje sesalnega in izpušnega kolektorja ključnega pomena pri čim večji uporabi energije, ki se sprosti med zgorevanjem HVAC.

Če se sesalni ventil začne odpirati v drugačnem trenutku, ko bat izvede sesalni hod, potem pride do neenakomernega polnjenja votline cilindra s svežim delom zraka in gorivo se bo slabše mešalo, kar bo privedlo do nepopolnega zgorevanja mešanice.

Kar zadeva izpušni ventil, se mora prav tako odpreti šele, ko bat doseže spodnjo mrtvo točko, vendar najpozneje po začetku gibanja navzgor. V prvem primeru bo kompresija padla in z njo bo motor izgubil moč. V drugem bodo produkti zgorevanja z zaprtim ventilom ustvarili odpornost bata, ki je začel naraščati. To je dodatna obremenitev ročičnega mehanizma, ki lahko poškoduje nekatere njegove dele.

Za pravilno delovanje pogonske enote je potreben drugačen čas ventilov. Za en način je potrebno, da se ventili odprejo prej in pozneje zaprejo, za druge pa obratno. Parameter prekrivanja je prav tako zelo pomemben - ali se bosta oba ventila hkrati odprla.

Večina standardnih motorjev ima določen čas. Takšen motor bo imel glede na vrsto odmične gredi največjo učinkovitost bodisi v športnem načinu bodisi pri izmerjeni vožnji pri nizkih hitrostih.

Danes so številni avtomobili srednjega in premium razreda opremljeni z motorji, katerih sistem za distribucijo plina lahko spremeni nekatere parametre odprtine ventila, zaradi česar se kakovostno polnjenje in prezračevanje jeklenk pojavlja pri različnih hitrostih ročične gredi.

Evo, kako je treba določiti čas pri različnih vrtljajih motorja:

1. Prosti tek zahteva tako imenovane ozke faze. To pomeni, da se ventili začnejo odpirati pozneje, čas njihovega zapiranja pa je, nasprotno, zgodaj. V tem načinu ni hkratnega odprtega stanja (oba ventila ne bosta hkrati odprta). Ko je vrtenje ročične gredi malo pomembno, lahko med prekrivanjem faz izpušni plini vstopijo v sesalni kolektor in nekaj prostornine VTS v izpuh.
2. Najmočnejši način - zahteva široke faze. To je način, v katerem imajo ventili zaradi visoke hitrosti krajši odprt položaj. To vodi do dejstva, da se med športno vožnjo polnjenje in prezračevanje valjev izvaja slabo. Da bi odpravili situacijo, je treba spremeniti krmiljenje ventilov, to je, da je treba ventile odpreti prej, in njihovo trajanje v tem položaju se mora povečati.

Pri razvoju zasnove motorjev s spremenljivim krmiljenjem ventilov inženirji upoštevajo odvisnost momenta odpiranja ventila od hitrosti motorne gredi. Ti izpopolnjeni sistemi omogočajo, da je motor čim bolj vsestranski za različne sloge vožnje. Zahvaljujoč temu razvoju enota kaže široko paleto možnosti:

• Pri nizkih vrtljajih mora biti motor žilav;
• Ko se vrtljaji povečajo, ta ne sme izgubiti moči;
• Ne glede na način delovanja motorja z notranjim zgorevanjem mora imeti ekonomičnost porabe goriva in s tem tudi okolju prijaznost prevoza najvišjo možno raven za določeno enoto.

Vse te parametre je mogoče spremeniti s spreminjanjem zasnove odmičnih gredi. Vendar bo v tem primeru izkoristek motorja omejen le v enem načinu. Kaj pa motor, ki lahko sam spremeni profil, odvisno od števila vrtljajev ročične gredi?

Spremenljiv čas ventilov

Sama ideja spreminjanja časa odpiranja ventila med delovanjem pogonske enote ni nova. Ta ideja se je občasno pojavljala v glavah inženirjev, ki so še razvijali parne stroje.

Torej, eden od teh dogodkov se je imenoval Stevensonovo orodje. Mehanizem je spremenil čas vstopa pare v delovni valj. Režim se je imenoval "parni rez". Ko se je mehanizem sprožil, je bil tlak preusmerjen glede na zasnovo vozila. Zaradi tega so stare parne lokomotive poleg dima oddajale tudi vdihe pare, ko je vlak miroval.

Delo s spreminjanjem krmiljenja ventilov je potekalo tudi z letalskimi enotami. Torej bi lahko poskusni model motorja V-8 podjetja Clerget-Blin z zmogljivostjo 200 konjskih moči spremenil ta parameter zaradi dejstva, da je zasnova mehanizma vključevala drsno odmično gred.

In na motor Lycoming XR-7755 so bile nameščene odmične gredi, v katerih sta bili za vsak ventil dve različni odmiki. Naprava je imela mehanski pogon, aktiviral pa jo je pilot sam. Izbral je lahko eno od dveh možnosti, odvisno od tega, ali mora letalo vzeti v nebo, se umakniti od preganjanja ali preprosto leteti varčno.

Kar zadeva avtomobilsko industrijo, so inženirji začeli razmišljati o uporabi te ideje že v dvajsetih letih prejšnjega stoletja. Razlog je bil pojav hitrih motorjev, ki so bili nameščeni na športnih avtomobilih. Povečanje moči v takih enotah je imelo določeno mejo, čeprav bi enoto lahko še bolj odvili. Da bi vozilo imelo več moči, je bila najprej prostornina motorja le povečana.

Prvi, ki je uvedel spremenljiv čas krmiljenja ventilov, je bil Lawrence Pomeroy, ki je delal kot glavni oblikovalec avtomobilske družbe Vauxhall. Ustvaril je motor, v katerem je bila v mehanizmu za distribucijo plina nameščena posebna odmična gred. Številne njegove kamere so imele več nizov profilov.

4.4-litrski H-Type bi lahko, odvisno od hitrosti ročične gredi in obremenitve, premaknil odmično gred vzdolž vzdolžne osi. Zaradi tega sta bila spremenjena čas in višina ventilov. Ker je imel ta del omejitve v gibanju, je imel tudi nadzor faz svoje meje.

Pri podobni zamisli je bil vpleten tudi Porsche. Leta 1959 je bil izdan patent za "nihajne odmike" odmične gredi. Ta razvoj naj bi spremenil dvig ventila in hkrati odpiralni čas. Razvoj je ostal v fazi projekta.

Prvi uporabni mehanizem za krmiljenje krmiljenja ventilov je razvil Fiat. Izum je razvil Giovanni Torazza v poznih 60. letih. Mehanizem je uporabil hidravlične potiskače, ki so spremenili vrtilno točko ventila. Naprava je delovala glede na to, kakšna je bila hitrost motorja in tlak v sesalnem razdelilniku.

Vendar pa je bil prvi serijski avtomobil z variabilnimi fazami GR iz znamke Alfa Romeo. Model Spider iz leta 1980 je prejel elektronski mehanizem, ki spreminja faze glede na načine delovanja motorja z notranjim zgorevanjem.

Načini spreminjanja trajanja in širine krmiljenja ventilov

Danes obstaja več vrst mehanizmov, ki spreminjajo trenutek, čas in višino odpiranja ventila:

1. V svoji najpreprostejši obliki je to posebna sklopka, ki je nameščena na pogonu krmilnega mehanizma (fazni menjalnik). Krmiljenje se izvaja zaradi hidravličnega učinka na izvršilni mehanizem, krmiljenje pa izvaja elektronika. Ko je motor v prostem teku, je odmična gred v prvotnem položaju. Takoj, ko se vrtljaji povečajo, elektronika reagira na ta parameter in aktivira hidravliko, ki odmično gred nekoliko zavrti glede na začetni položaj. Zahvaljujoč temu se ventili odprejo nekoliko prej, kar omogoča hitro polnjenje jeklenk s svežim delom BTC.
2. Spreminjanje profila odmikača. To je razvoj, ki ga avtomobilisti uporabljajo že dolgo. Z namestitvijo odmične gredi z nestandardnimi odmikači lahko enota deluje učinkoviteje pri višjih vrtljajih. Takšne nadgradnje pa mora izvesti usposobljen mehanik, kar vodi do velikih odpadkov. V motorjih s sistemom VVTL-i imajo odmične gredi več sklopov odmikačev z različnimi profili. Ko motor z notranjim zgorevanjem deluje v prostem teku, standardni elementi opravljajo svojo funkcijo. Takoj, ko se število vrtljajev motorne gredi premakne čez mejo 6 tisoč, se odmična gred nekoliko premakne, zaradi česar začne delovati še en niz odmikalnih gredi. Podoben postopek se zgodi, ko se motor zavrti do 8.5 tisoč in začne delovati tretji niz odmikačev, zaradi česar so faze še širše.
3. Sprememba višine odpiranja ventila. Ta razvoj vam omogoča hkratno spreminjanje načinov krmiljenja in izključitev dušilnega ventila. Pri takih mehanizmih s pritiskom na stopalko za plin aktiviramo mehansko napravo, ki vpliva na silo odpiranja sesalnih ventilov. Ta sistem zmanjša porabo goriva za približno 15 odstotkov in za enako količino poveča moč agregata. V sodobnejših motorjih se ne uporablja mehanski, temveč elektromagnetni analog. Prednost druge možnosti je, da lahko elektronika učinkoviteje in gladkeje spreminja načine odpiranja ventila. Višina dvigala je lahko skoraj idealna, čas odpiranja pa lahko daljši kot pri prejšnjih različicah. Tak razvoj zaradi varčevanja z gorivom lahko nekatere cilindre celo izklopi (nekaterih ventilov ne odpirajte). Ti motorji aktivirajo sistem, ko se avto ustavi, vendar motorja z notranjim zgorevanjem ni treba ugasniti (na primer na semaforju) ali ko voznik upočasni avto z motorjem z notranjim zgorevanjem.

Zakaj spremeniti čas ventila

Uporaba mehanizmov, ki spreminjajo krmiljenje ventilov, omogoča:

• Učinkoviteje je uporabljati vir pogonske enote v različnih načinih njenega delovanja;
• Povečajte moč brez potrebe po namestitvi odmične gredi po meri;
• Naredite vozilo varčnejše;
• Zagotovite učinkovito polnjenje in prezračevanje jeklenk pri visokih hitrostih;
• Povečajte okolju prijaznost prevoza zaradi učinkovitejšega izgorevanja mešanice zrak-gorivo.

Ker različni načini delovanja motorja z notranjim zgorevanjem zahtevajo lastne parametre krmiljenja ventilov, lahko stroj z mehanizmi za spreminjanje FGR ustreza idealnim parametrom moči, navora, prijaznosti do okolja in gospodarnosti. Edina težava, ki je do zdaj noben proizvajalec ne more rešiti, so visoki stroški naprave. V primerjavi s standardnim motorjem bo analog, opremljen s podobnim mehanizmom, stal skoraj dvakrat dražje.

Nekateri vozniki uporabljajo spremenljive sisteme krmiljenja ventilov za povečanje moči avtomobila. Vendar s pomočjo spremenjenega zobatega jermena ni mogoče iz enote iztisniti maksimuma. Preberite o drugih možnostih tukaj.

Za zaključek ponujamo majhen vizualni pripomoček o delovanju spremenljivega sistema krmiljenja ventilov:

Sistem spremenljivega krmiljenja ventilov na primeru CVVT

Vprašanja in odgovori:

Kakšen je krmiljenje ventilov? To je trenutek, ko se ventil (vhodni ali izstopni) odpre/zapre. Ta izraz je izražen v stopinjah vrtenja ročične gredi motorja.

ЧKaj vpliva na krmiljenje ventilov? Na krmiljenje ventilov vpliva način delovanja motorja. Če v času ni faznega premikalnika, je največji učinek dosežen le v določenem območju vrtljajev motorja.

Za kaj je časovni diagram ventilov? Ta diagram prikazuje, kako učinkovito poteka polnjenje, zgorevanje in čiščenje v jeklenkah pri določenem območju vrtljajev. Omogoča vam pravilno izbiro krmiljenja ventilov.