Ремонт и FAQ
Электрооборудование двигателя
Изменеяемые фазы
25.08.2006
В
серийные моторы даже недорогих моделей все чаще устанавливают
устройства, еще недавно считавшиеся экзотикой - например регуляторы
фаз газораспределения.
БОГАТОЕ
НАСЛЕДСТВО
Оказывается,
идея сдвига фаз в зависимости от параметров работы двигателя
внутреннего сгорания почти так же стара, как он сам. Первый патент
на подобное устройство получил Самуэль Хальтенбергер еще в сентябре
1918 года - более 85 лет назад. Правда, конструктор предназначал это
изобретение не автомобильному, а авиационному мотору, а управлял
им... по сути, барометр. По мере подъема самолета в более
разреженные слои атмосферы диафрагма под воздействием пружины
выгибалась наружу и смещала специальную муфту с косо нарезанными
зубьями. Ответные зубья были на кулачковом валу, который
поворачивался относительно своей ведущей шестерни. В результате на
высоте сохранялось хорошее наполнение цилиндров смесью, а мощность
мотора почти не падала.
Самое
удивительное в этой седой истории, что принцип работы механизма
оставался неизменным на долгие десятилетия, вплоть до конца ХХ века.
Именно такую муфту установили на кулачковом валу двигателя
"Альфа-Ромео" в 1983 году. Смещал ее специальный поршень под
воздействием давления масла. Аналогичные устройства стояли на
"фордах", "ягуарах", других автомобилях. Количество патентов
достигло 900.
Неудивительно:
конструкторы давно поняли, что с помощью механизма сдвига фаз можно
заметно экономить топливо, обеспечив оптимальное наполнение цилиндра
горючей смесью на любом режиме и при любой температуре. Конечно,
удельный расход топлива в граммах на киловатт-час произведенной
энергии (см. диаграмму) меняется не "в разы", но эффект заметен.
Кроме того, чище становится выхлоп, но самое главное - заметно
улучшается характеристика крутящего момента "на низах".
НОВЫЙ
СДВИГ
Устройство
Хальтенбергера имеет два серьезных недостатка. Во-первых, удлиняет
двигатель, что при нынешней плотной компоновке моторного отсека
весьма неудобно. Во-вторых, чтобы достичь лучших показателей, нужно
сдвигать фазы плавно - бесступенчато, чутко подстраиваясь к работе
мотора. Увы, механизм с косозубой муфтой четко работает лишь в двух
крайних положениях. Впрочем, бывают исключения, например VANOS у
БМВ.
Сегодня
на двигателях с регулируемыми фазами внутри ведущей звездочки на
кулачковом валу размещают своеобразный гидромотор с почти плоским
ротором. Масло, попадая в камеры этого мотора через электромагнитные
клапаны, поворачивает ротор на тот или иной угол, сдвигая связанный
с ним кулачковый вал. Такой механизм, как правило, называют
VaneCAM.
Механизм
удобен еще и тем, что представляет собой функционально законченный
узел, который можно изготовить отдельно на специализированном
предприятии. Монтаж на двигатель требует минимальных доработок.
Разумеется, необходимы управляющая гидравлика и электроника.
Сегодня
с фазами "играют" практически все ведущие мировые производители,
притом даже на "малобюджетных" моделях. Например, на 1,6-литровом
моторе К4М нового "Рено-Меган" установлен бесступенчатый VaneCAM,
сдвигающий кулачковый вал в пределах 22,5°. Отдельную "гидростанцию"
не ставили, давление обеспечивает штатный масляный насос. Управляют
этим "хозяйством" электронные "мозги", оценивающие скорость вращения
коленчатого вала, нагрузку и температуру мотора, задающие угол
установки кулачков впускных клапанов. В результате выигрыш в
мощности составил 3 кВт, в крутящем моменте - 8%. Важнее, однако,
что 90% от максимального крутящего мо-
мента
двигатель выдает в диапазоне от 2000 до 5750 об/мин. Переключать
передачи можно реже, а разгоняться резвее. Vane-CAM позволил сделать
в коробке передач дополнительную повышающую ступень, что снизило
расход топлива до 6,8 л/100 км.
ВЕЧНОЕ
ДВИЖЕНИЕ
Конструкторы
БМВ сделали следующий шаг, научившись регулировать не только фазы,
но и высоту подъема клапанов и избавившись от дроссельной заслонки,
съедавшей изрядную долю мощности.
Пока
этого добились с помощью хитроумной и суперточной механики, но в
перспективе - управление клапанами вовсе без кулачковых валов с
помощью электромагнитов. Нужно лишь подождать, когда появятся
недорогие мощные стартер-генераторы для бортовой сети напряжением 42
В, иначе не обеспечить обмотки соленоидов нужной электрической
мощностью. Зато компьютер сможет задать любой сдвиг по фазе,
отключить любой цилиндр и вообще получит над мотором почти
безраздельную власть.
Механизм
Double VANOS (по-немецки - Doppel VANOS) управляет не только
впускными, но и выпускными клапанами.
Чертеж
Самуэля Хальтенбергера к патенту № DE368775.
VaneCAM
на двигателе "Рено-К4М" и во взаимосвязи с остальными
узлами.
По материалам сайта www.zr.ru
Оставить комментарий: