Як працюють системи змінного фазування (VVT) і їх вплив на економію палива

Багато десятиліть тому конструктори двигунів прагнули досягти головного — створити двигун, який видає максимальну потужність, коли це потрібно, і мінімізує споживання палива та викиди в інших режимах. Головна проблема? Фіксоване фазування клапанів у традиційних двигунах — це компроміс між низьким обертальним моментом і потужністю на високих обертах. На допомогу приходить технологія змінного фазування клапанів (VVT) — революційна технологія, яка динамічно оптимізує дихання двигуна. Отже, давайте розглянемо деталі, як вона працює, і які значні переваги забезпечує.

Що таке змінне фазування клапанів і як воно підвищує ефективність двигуна?

Простіше кажучи, VVT дозволяє двигуну частково керувати часом відкриття та закриття впускних і/або випускних клапанів протягом циклу згоряння. Системи VVT можуть зміщувати фазу газорозподільного валу відносно колінчастого валу вперед (випередження) або назад (затримка), замість того, щоб бути зафіксованими в одному положенні, яке визначається фіксованим кутом розташування газорозподільного валу відносно колінчастого.

У чому полягає потужність цього? Оптимальний час відкриття клапанів суттєво змінюється в залежності від обертів двигуна та навантаження:

• На низьких обертах: Має бути можливим хоча б частково усунути проблеми з якістю холостого ходу та низьким обертовим моментом, запізнюючи впускний розподільний вал (закриваючи клапан пізніше).
• На високих обертах: Збільшення потужності на високих обертах досягається шляхом ранішого відкриття клапана за допомогою випередження впускного розподільного валу.
• Ефективність: Під час роботи на легких режимах ковзання, втрати від перекачування можна зменшити, а також знизити температуру згоряння шляхом утримання інертних відпрацьованих газів (внутрішнє ЕГР) під час певного перекриття (обидва впускні та випускні клапани трохи відкриваються), що безпосередньо підвищує паливну ефективність.

VVT також забезпечує оптимальне дихання двигуна в будь-який момент, змінюючи фази газорозподілу в реальному часі відповідно до потреб двигуна, що означає, що кожна крапля палива використовується з максимальною користю.

Ключові компоненти VVT Система: Соленоїди, тиск мастила та фазорегулятори

Чудові властивості VVT досягаються завдяки синергії основних компонентів:

1. Фазорегулятор: Це місце, де починається рух, і це та частина, яка кріпиться до кінця розподільного валу. Вона подібна до гідравлічної муфти і здатна трохи нахилити розподільний вал вперед (випередження) або назад (затримка) відносно його основної позиції порівняно зі шестернею ланцюга/ременя ГРМ. Всередині розташовані камери, які містять моторне масло, що регулює рух рідини.

2. Тиск моторного масла: Він необхідний для створення гідравлічної потужності, щоб привести у дію фазорегулятор розподільного валу. Чисте масло під потрібним тиском є основою системи, що забезпечує її точність і надійність. Підтримання належного рівня змащення та якості масла має дуже важливе значення для терміну служби системи змінної фазової синхронізації (VVT).

3. Соленоїдний(і) клапан(и): Це електронно керовані клапани, які є регулюючими елементами. Вони використовують під тиском моторне масло, щоб подавати його в певні канали фазорегулятора відповідно до вказівок блоку керування двигуном (ECU). Соленоїд вибирає, в яку камеру подавати тиск масла, виконуючи це для випередження або запізнення фази розподільного валу.

Блок керування двигуном постійно зчитує оберти двигуна, навантаження, положення дросельної заслінки, температуру тощо. Він визначає найкращу можливу фазу розподільного валу відповідно до поточних умов руху, використовуючи складні алгоритми, і відправляє команди соленоїдам для її досягнення.

Реальний світ Переваги: Як VVT підвищує економію палива та зменшує викиди

Динамічна оптимізація, яку забезпечує VVT, перетворюється на практичні переваги у реальних умовах:

• Суттєво покращена економія палива: Це є головною перевагою. Системи VVT мають потенціал суттєво підвищити паливну ефективність за рахунок зменшення насосних втрат (особливо завдяки внутрішньому ЕGR при частковому відкритті дросельної заслінки), оптимізації наповнення циліндрів у ширшому діапазоні обертів та підвищення допустимих ступенів стиснення. Рівень цього поліпшення зазвичай оцінюється від 5 до 10 відсотків або більше порівняно з аналогічним двигуном без VVT.
• Зменшення викидів: Температури піку спалювання значно знижуються, застосовується оптимізоване згоряння та внутрішній EGR. Це безпосередньо зменшує виробництво шкідливих оксидів азоту (NOx). Більш повне та ефективне згоряння також призводить до зменшення викидів вуглеводнів (HC) та чадного газу (CO), що допомагає двигунам відповідати суворим екологічним стандартам.
• Підвищені потужність та обертовий момент: VVT розширює діапазон крутного моменту двигуна, забезпечуючи більшу потужність на низьких обертах, кращу тягу та простоту керування, разом з більш відповідальною потужністю у вищому діапазоні обертів, що забезпечує більш ефективне та зручне для водія використання як на дорозі, так і поза нею.
• Покращена якість холостого ходу: Краща регулювання перекриття клапанів на холостому ходу сприяє підвищенню плавності та стабільності роботи двигуна.

Точне інженерне виконання для Пік Продуктивність

Технологія VVT є свідченням неймовірної складності у проектуванні сучасних двигунів. Вона також підкреслює важливість використання високоякісних та перевірених компонентів для системи газорозподілу, адже ця технологія суттєво залежить від точно регульованої гідравліки, чутливих соленоїдів та зносоcтійких фазерів розподільного валу. Це забезпечує плавне узгодження цих факторів, дозволяючи двигунам «дихати» ефективно, щоб забезпечити необхідну водіям потужність, разом із суттєвим економічним ефектом споживання палива та зменшенням шкідливого впливу на навколишнє середовище. Це є базовою технологією у створенні чистіших, потужніших та більш економічно ефективних двигунів. Точне інженерне виробництво ключових компонентів системи газорозподілу з максимально допустимою точністю є центральним аспектом у виготовленні складних систем, здатних забезпечити повну реалізацію свого потенціалу та надійність протягом усього терміну служби двигуна. Компанії, які спеціалізуються на виробництві основних частин двигунів, мають бути надійними партнерами у цій високотехнологічній сфері, забезпечуючи якість своїх продуктів та їх експлуатаційні характеристики.