Как работают системы изменения фаз газораспределения (VVT) и их влияние на расход топлива

Много лет назад конструкторы двигателей стремились к идеалу — создать двигатель, который выдавал бы максимальную мощность тогда, когда она нужна, и минимизировал расход топлива и выбросы в остальное время. Основная проблема заключалась в том, что установка фаз газораспределения в традиционных двигателях была фиксированной — это компромисс между крутящим моментом на низких оборотах и мощностью на высоких. На сцену вышла технология переменного газораспределения (VVT) — революционная технология, которая динамически оптимизирует работу двигателя. Так что давайте разберемся в деталях, как она работает и какие огромные преимущества приносит.

Что такое переменное газораспределение и как оно повышает эффективность двигателя?

Проще говоря, VVT позволяет двигателю частично регулировать время открытия и закрытия впускных и/или выпускных клапанов в течение цикла сгорания. Системы VVT могут изменять фазы газораспределения, смещая положение распределительного вала относительно коленчатого вала вперед (опережение) или назад (запаздывание), вместо фиксированного положения, определяемого постоянным углом распределительного вала относительно коленчатого вала.

В чем сила этого решения? Оптимальное время открытия клапанов сильно различается в зависимости от оборотов двигателя и нагрузки:

• На низких оборотах: Качество холостого хода и проблема крутящего момента на низких оборотах могут быть уменьшены за счет запаздывания впускного распределительного вала (более позднее закрытие клапана).
• На высоких оборотах: Повышается мощность на высоких оборотах за счет более раннего открытия клапана благодаря опережению впускного распределительного вала.
• Эффективность: Работая при небольших нагрузках на крейсерской скорости, можно снизить потери на перекачку и уменьшить температуру сгорания за счёт удержания инертных выхлопных газов в цилиндре (внутренняя система EGR) во время определённого перекрытия (впускные и выпускные клапаны слегка открываются одновременно), что напрямую улучшает топливную эффективность.

Система VVT также обеспечивает максимально возможное дыхание двигателя в любых условиях, изменяя в реальном времени фазы газораспределения в соответствии с потребностями двигателя, что позволяет использовать каждую каплю топлива для выполнения максимально полезной работы.

Ключевые компоненты Vvt Система: Соленоиды, давление масла и фазовращатели

Магия VVT происходит благодаря синергии основных компонентов:

1. Фазовращатель: Вот здесь и начинается процесс, и эта часть крепится к концу распределительного вала. Она похожа на гидравлическую муфту и позволяет немного поворачивать распределительный вал вперед (опережение) или назад (запаздывание) относительно его базовой позиции по сравнению со звездочкой цепи/ремня ГРМ. Внутри находятся камеры, содержащие моторное масло, которое регулирует движение жидкости.

2. Давление моторного масла: Оно необходимо для создания гидравлической мощности, приводящей в движение фазовращатель распределительного вала. Чистое масло под нужным давлением является основой системы и обеспечивает ее точность и надежность. Очень важно поддерживать надлежащее качество смазки и моторного масла для долговечности системы VVT.

3. Соленоидный(е) клапан(ы): Это электронные регулируемые клапаны, которые служат воротами. Они используют масло под давлением от двигателя, чтобы подавать его в определенные каналы фазовращателя в соответствии с указаниями блока управления двигателем (ECU). Соленоид выбирает, в какую камеру подавать давление масла, чтобы соответственно регулировать опережение или запаздывание фаз газораспределения.

Блок управления двигателем (ECU) постоянно считывает данные о скорости вращения двигателя, нагрузке, положении дроссельной заслонки, температуре и т. д. На основе сложных алгоритмов он определяет оптимальное фазовое положение распределительного вала в соответствии с текущими дорожными условиями и отправляет команды соленоидам для его достижения.

Реальный мир Преимущества: Как VVT улучшает топливную экономичность и снижает выбросы

Динамическая оптимизация, обеспечиваемая системой VVT, превращается в практические преимущества в реальных условиях:

• Значительно улучшенная топливная экономичность: Это преимущество заголовка. Системы VVT имеют потенциал для значительного повышения топливной эффективности за счет уменьшения насосных потерь (особенно вследствие внутренной рециркуляции отработавших газов при частичном открытии дроссельной заслонки), оптимизации наполнения цилиндров в более широком диапазоне оборотов и увеличения допустимых значений степени сжатия. Уровень улучшения обычно оценивается в 5-10 процентов или более по сравнению с аналогичным двигателем без VVT.
• Снижение выбросов: Пиковые температуры сгорания значительно снижаются, благодаря оптимизированному сгоранию и применению внутренней рециркуляции отработавших газов. Это приводит к прямому сокращению образования вредных оксидов азота (NOx). Более полное и эффективное сгорание также способствует снижению выбросов углеводородов (HC) и окиси углерода (CO), что помогает двигателям соответствовать строгим экологическим стандартам.
• Увеличенная мощность и крутящий момент: VVT расширяет диапазон крутящего момента двигателя, обеспечивая большую мощность на низких оборотах, улучшенную способность к тяге и удобство управления, а также более отзывчивую мощность в диапазоне высоких оборотов, что дает более практичное и удобное для водителя ощущение как на дороге, так и вне ее.
• Улучшенное качество холостого хода: Точная регулировка перекрытия клапанов на холостом ходу способствует повышению плавности и стабильности работы двигателя.

Точная инженерия для Пик Производительность

Технология VVT является свидетельством удивительной сложности в конструкции современных двигателей. Она также подчеркивает важность использования высококачественных и надежных компонентов для системы газораспределения, поскольку эта технология сильно зависит от тщательно управляемой гидравлики, чувствительных соленоидов и долговечных фазовращателей. Это обеспечивает плавную синхронизацию всех этих факторов, позволяя двигателям «дышать» более эффективно, обеспечивая необходимую водителям мощность, а также важный выигрыш в экономии топлива и экологичности. Это фундаментальная технология для создания более чистых, мощных и экономически эффективных двигателей. Проектирование и производство критически важных компонентов системы газораспределения с предельной точностью допусков имеет ключевое значение для изготовления сложных систем, способных в полной мере обеспечивать надежность на протяжении всего срока службы двигателя. Компании, которые специализируются на производстве ключевых деталей двигателей, должны вносить свой вклад в развитие этой высокотехнологичной отрасли, гарантируя высокое качество продукции и стабильные эксплуатационные характеристики.