РАСПРЕДВАЛ - НА ПЕНСИЮ?
РАСПРЕДВАЛ - НА ПЕНСИЮ?
ТЕХНИКА
БЛИЗКОЕ ЗАВТРА
РАСПРЕДВАЛ - НА ПЕНСИЮ?
Система газораспределения - одна из более стремительно изменяющихся в современном движке.
Анатолий ФОМИН, Алексей ВОРОБЬЕВ-ОБУХОВ
Поначалу распределительный вал "переехал" в головку цилиндров, позже появились многоклапанные моторы, и вот уже наступила пора изменяемых фаз газораспределения. Вобщем, от распределительного вала пока никуда не деться. Пока...
Для чего необходимы все эти ухищрения? Ответ прост: требования к экономичности, токсичности, приспособляемости моторов год от года вырастают. Удовлетворить запросы тяжело, так что замудренные технические решения - осознанная необходимость. Уже разумеется, что будущее - за движками с конкретным впрыском горючего, как дизельными, в чьих перспективах не достаточно кто колеблется, так и бензиновыми, эра которых только началась. Меж тем, задачка системы газораспределения не поменялась - обеспечивать лучшее заполнение цилиндра, продувку камеры сгорания и высочайший вращающий момент в широком спектре оборотов. Последнего удалось достигнуть регулированием фаз - или поворотом распределительного вала, или при помощи дополнительных кулачков с модифицированным профилем. Но даже такие сложные системы эффективны в достаточно узеньких границах. Согласитесь, что идея об личном приводе каждого клапана просто должна была придти кому-нибудь в голову.
"ВРЕДНАЯ" ДРОССЕЛЬНАЯ ЗАСЛОНКА
Одной из самых совершенных конструкций газораспределительного механизма признана система Double VANOS, используемая компанией БМВ на рядных шестицилиндровых моторах машин новейшей третьей серии и Подвескаивных М3. Тут оба распределительных вала, управляющие соответственно впускными и выпускными клапанами, могут поворачиваться относительно исходного положения, изменяя моменты начала впуска и выпуска (длина фаз, определяемая профилем вала, постоянна), также длительность перекрытия клапанов (фаза, когда впускной и выпускной клапаны открыты сразу). Но даже она делает рациональные условия работы мотора лишь на полном дросселе. В других режимах поток воздуха ограничивает дроссельная заслонка - конкретно она определяет количество воздуха, поступающее в движок, на основании которого электроника управления впрыском и зажиганием рассчитывает количество бензина и другие характеристики.
При работе мотора на режимах частичной нагрузки от дроссельной заслонки один убыток - она делает во впускном трубопроводе разрежение, которое усугубляет заполнение цилиндров. Безупречным вариантом было бы открывать впускной клапан лишь на время, нужное, чтоб достигнуть подходящего заполнения цилиндра горючей консистенцией.
В итоге появилась механическая система управления не только лишь фазами, да и подъемом впускных клапанов. К уже стандартному Double VANOS добавился механизм, изменяющий высоту подъема впускных клапанов (рис. 1). Меж распределительным валом 1 и каждой парой впускных клапанов 4 расположили дополнительный рычаг 3: зависимо от положения его оси вращения меняется закон движения клапанов. Положение оси, в свою очередь, задается при вращении эксцентрикового вала 2. Таким макаром, и высота подъема клапанов, и, соответственно, длительность фазы впуска меняются зависимо от нажатия на педаль акселератора и дроссельная заслонка становится ненадобной.
Проведенные тесты проявили, что средний расход горючего движком без дроссельной заслонки, измеренный по методике EU 93/116, ниже на 10% по сопоставлению с обыденным мотором, снаряженным только Double VANOS. Если в реальной эксплуатации велика толика режимов с отчасти открытой дроссельной заслонкой, то экономия может достигать даже 18%.
По утверждению профессионалов компании, схожая система - вероятный предел усовершенствования двигателя внутреннего сгорания с впрыском во впускной трубопровод. Предстоящее повышение эффективности может быть только при помощи очень экзотичных конструкций, изменяющих, казалось бы, незыблемое - степень сжатия и рабочий объем мотора.
ОТ МЕХАНИЧЕСКОГО К Электрическому
Можно ли сделать лучше заполнение цилиндров, не увеличивая число и размер клапанов, не удлиняя фазу впуска и не увеличивая подъем? Можно - если приводить клапаны не при помощи кулачков, а электрическим либо гидравлическим приводом. При тех же времени открытия и высоте подъема определяющий параметр "время-сечение" будет больше, так как клапан раскрывается и запирается существенно резвее. Только благодаря этому можно прирастить вращающий момент мотора приблизительно на 5%.
Опытнейший эталон четырехцилиндрового мотора БМВ с электрическими клапанами и конкретным впрыском бензина уже испытывают на щитах в Мюнхене. Привод клапанов смотрится последующим образом: подпружиненный клапан помещен меж 2-мя электромагнитами, которые задерживают его в последних положениях: закрытом либо стопроцентно открытом. Особый датчик выдает блоку управления информацию о текущем положении клапана. Это нужно, чтоб понизить до малой его скорость в момент касания седла. Количество воздуха, поступающего в цилиндр, определяется длительностью открытия клапана - высота подъема не регулируется.
Способности системы фактически ничем не ограничены: довольно поменять программку управления клапанами, чтоб мотор с 4-мя клапанами на цилиндр в толики секунды стал двух- либо трехклапанным; можно выборочно отключать цилиндры, отлично тормозить движком при всех оборотах, на ходу изменять рабочий процесс и превращать четырехтактный мотор в двухтактный либо шести-, даже в восьмитактный (на режимах с частичной нагрузкой) - такового роскошного инструмента для самых различных исследовательских работ у двигателистов еще не было.
"ДАЙМЛЕР-БЕНЦ" ИГРАЕТ НА ДИЗЕЛЕ
Ведет исследования в области личного управления клапанами и компания "Даймлер-Бенц". Движок в лаборатории Ульриха Летше оборудован гидравлическим приводом клапанов (рис. 2). "Но многие сначала некорректно понимают его работу, - гласит г-н Летше. - Они считают, что клапаны приводятся только гидравлически".
По сути привод припоминает пружинный маятник - гидравлика служит только "спусковым крючком", после которого движением клапана управляет пружина. Для дизельного мотора нужны большая мощность и усилие привода, так как в момент открытия выпускного клапана в цилиндре еще довольно огромное давление.
Опытнейший движок Летше - одноцилиндровый, рабочим объемом около 2 л - собран на базе поршневой группы мотора "Мерседес-Бенц-Актрос". Наибольшее число оборотов не превосходит 2000 об/мин, но достоинства нового газораспределительного механизма явны. Фазы открытия впускных и выпускных клапанов оптимальны во всем спектре частот вращения и нагрузок, что позволяет сберегать до 10% горючего и приблизительно на столько же уменьшить токсичность выхлопа. И хотя для дизельных движков грузовиков высочайшие обороты не необходимы, гидропривод сохраняет работоспособность до 6000 об/мин, что делает вероятным его применение и на легковых автомобилях.
В особенности симпатичным для грузовых автомобилей смотрится управление процессом торможения движком за счет варьирования ширины фазы выпуска, также конфигурации рабочего объема многоцилиндровых моторов методом отключения цилиндров.
Далековато ЛИ ДО РЫНКА?
Очевидно, на этот вопрос никто из профессионалов не отдал прямого ответа - подобные сведения всегда держат в тайне до последнего денька. Если идет речь о моторе с электрическим приводом клапанов, то поклонников баварской компании можно огорчить: хотя экспериментальный движок снаружи очень похож на серийный, до начала производства, по самым оптимистичным прогнозам, не меньше 5 лет. Другое дело мотор без дроссельной заслонки с механическим управлением подъемом клапанов - он может показаться на конвейере уже через несколько лет.
"Мерседесовский" мотор - еще пока только лабораторная "морская свинка", но если улучшение экономических характеристик оправдает усложнение конструкции, то ожидать придется не так длительно.
Но самое главное впереди - варьирование черт поршневых моторов в неописуемо широких границах становится легкодоступным человеку с компом, а экипаж XXI века совсем преобразуется в ЭВМ на колесах. А наш старенькый знакомый - распределительный вал... уходит на пенсию, да не один, а совместно с дроссельной заслонкой.
Рис. 1. Разрез головки блока мотора БМВ без дроссельной заслонки с изменяемым подъемом впускных клапанов: 1 - распредвал; 2 - эксцентриковый вал; 3 - дополнительный рычаг;
4 - впускной клапан.
Сообщение о движке БМВ с бесступенчатым регулированием в первый раз было изготовлено на научной конференции компании.
Рис. 2. Гидравлические импульсы только запускают процессы открытия (а) и закрытия (б) клапана в движке Летше, а далее работают массивные пружины.
Электрический привод клапана.
ТЕХНИКА
БЛИЗКОЕ ЗАВТРА
РАСПРЕДВАЛ - НА ПЕНСИЮ?
Система газораспределения - одна из более стремительно изменяющихся в современном движке.
Анатолий ФОМИН, Алексей ВОРОБЬЕВ-ОБУХОВ
Поначалу распределительный вал "переехал" в головку цилиндров, позже появились многоклапанные моторы, и вот уже наступила пора изменяемых фаз газораспределения. Вобщем, от распределительного вала пока никуда не деться. Пока...
Для чего необходимы все эти ухищрения? Ответ прост: требования к экономичности, токсичности, приспособляемости моторов год от года вырастают. Удовлетворить запросы тяжело, так что замудренные технические решения - осознанная необходимость. Уже разумеется, что будущее - за движками с конкретным впрыском горючего, как дизельными, в чьих перспективах не достаточно кто колеблется, так и бензиновыми, эра которых только началась. Меж тем, задачка системы газораспределения не поменялась - обеспечивать лучшее заполнение цилиндра, продувку камеры сгорания и высочайший вращающий момент в широком спектре оборотов. Последнего удалось достигнуть регулированием фаз - или поворотом распределительного вала, или при помощи дополнительных кулачков с модифицированным профилем. Но даже такие сложные системы эффективны в достаточно узеньких границах. Согласитесь, что идея об личном приводе каждого клапана просто должна была придти кому-нибудь в голову.
"ВРЕДНАЯ" ДРОССЕЛЬНАЯ ЗАСЛОНКА
Одной из самых совершенных конструкций газораспределительного механизма признана система Double VANOS, используемая компанией БМВ на рядных шестицилиндровых моторах машин новейшей третьей серии и Подвескаивных М3. Тут оба распределительных вала, управляющие соответственно впускными и выпускными клапанами, могут поворачиваться относительно исходного положения, изменяя моменты начала впуска и выпуска (длина фаз, определяемая профилем вала, постоянна), также длительность перекрытия клапанов (фаза, когда впускной и выпускной клапаны открыты сразу). Но даже она делает рациональные условия работы мотора лишь на полном дросселе. В других режимах поток воздуха ограничивает дроссельная заслонка - конкретно она определяет количество воздуха, поступающее в движок, на основании которого электроника управления впрыском и зажиганием рассчитывает количество бензина и другие характеристики.
При работе мотора на режимах частичной нагрузки от дроссельной заслонки один убыток - она делает во впускном трубопроводе разрежение, которое усугубляет заполнение цилиндров. Безупречным вариантом было бы открывать впускной клапан лишь на время, нужное, чтоб достигнуть подходящего заполнения цилиндра горючей консистенцией.
В итоге появилась механическая система управления не только лишь фазами, да и подъемом впускных клапанов. К уже стандартному Double VANOS добавился механизм, изменяющий высоту подъема впускных клапанов (рис. 1). Меж распределительным валом 1 и каждой парой впускных клапанов 4 расположили дополнительный рычаг 3: зависимо от положения его оси вращения меняется закон движения клапанов. Положение оси, в свою очередь, задается при вращении эксцентрикового вала 2. Таким макаром, и высота подъема клапанов, и, соответственно, длительность фазы впуска меняются зависимо от нажатия на педаль акселератора и дроссельная заслонка становится ненадобной.
Проведенные тесты проявили, что средний расход горючего движком без дроссельной заслонки, измеренный по методике EU 93/116, ниже на 10% по сопоставлению с обыденным мотором, снаряженным только Double VANOS. Если в реальной эксплуатации велика толика режимов с отчасти открытой дроссельной заслонкой, то экономия может достигать даже 18%.
По утверждению профессионалов компании, схожая система - вероятный предел усовершенствования двигателя внутреннего сгорания с впрыском во впускной трубопровод. Предстоящее повышение эффективности может быть только при помощи очень экзотичных конструкций, изменяющих, казалось бы, незыблемое - степень сжатия и рабочий объем мотора.
ОТ МЕХАНИЧЕСКОГО К Электрическому
Можно ли сделать лучше заполнение цилиндров, не увеличивая число и размер клапанов, не удлиняя фазу впуска и не увеличивая подъем? Можно - если приводить клапаны не при помощи кулачков, а электрическим либо гидравлическим приводом. При тех же времени открытия и высоте подъема определяющий параметр "время-сечение" будет больше, так как клапан раскрывается и запирается существенно резвее. Только благодаря этому можно прирастить вращающий момент мотора приблизительно на 5%.
Опытнейший эталон четырехцилиндрового мотора БМВ с электрическими клапанами и конкретным впрыском бензина уже испытывают на щитах в Мюнхене. Привод клапанов смотрится последующим образом: подпружиненный клапан помещен меж 2-мя электромагнитами, которые задерживают его в последних положениях: закрытом либо стопроцентно открытом. Особый датчик выдает блоку управления информацию о текущем положении клапана. Это нужно, чтоб понизить до малой его скорость в момент касания седла. Количество воздуха, поступающего в цилиндр, определяется длительностью открытия клапана - высота подъема не регулируется.
Способности системы фактически ничем не ограничены: довольно поменять программку управления клапанами, чтоб мотор с 4-мя клапанами на цилиндр в толики секунды стал двух- либо трехклапанным; можно выборочно отключать цилиндры, отлично тормозить движком при всех оборотах, на ходу изменять рабочий процесс и превращать четырехтактный мотор в двухтактный либо шести-, даже в восьмитактный (на режимах с частичной нагрузкой) - такового роскошного инструмента для самых различных исследовательских работ у двигателистов еще не было.
"ДАЙМЛЕР-БЕНЦ" ИГРАЕТ НА ДИЗЕЛЕ
Ведет исследования в области личного управления клапанами и компания "Даймлер-Бенц". Движок в лаборатории Ульриха Летше оборудован гидравлическим приводом клапанов (рис. 2). "Но многие сначала некорректно понимают его работу, - гласит г-н Летше. - Они считают, что клапаны приводятся только гидравлически".
По сути привод припоминает пружинный маятник - гидравлика служит только "спусковым крючком", после которого движением клапана управляет пружина. Для дизельного мотора нужны большая мощность и усилие привода, так как в момент открытия выпускного клапана в цилиндре еще довольно огромное давление.
Опытнейший движок Летше - одноцилиндровый, рабочим объемом около 2 л - собран на базе поршневой группы мотора "Мерседес-Бенц-Актрос". Наибольшее число оборотов не превосходит 2000 об/мин, но достоинства нового газораспределительного механизма явны. Фазы открытия впускных и выпускных клапанов оптимальны во всем спектре частот вращения и нагрузок, что позволяет сберегать до 10% горючего и приблизительно на столько же уменьшить токсичность выхлопа. И хотя для дизельных движков грузовиков высочайшие обороты не необходимы, гидропривод сохраняет работоспособность до 6000 об/мин, что делает вероятным его применение и на легковых автомобилях.
В особенности симпатичным для грузовых автомобилей смотрится управление процессом торможения движком за счет варьирования ширины фазы выпуска, также конфигурации рабочего объема многоцилиндровых моторов методом отключения цилиндров.
Далековато ЛИ ДО РЫНКА?
Очевидно, на этот вопрос никто из профессионалов не отдал прямого ответа - подобные сведения всегда держат в тайне до последнего денька. Если идет речь о моторе с электрическим приводом клапанов, то поклонников баварской компании можно огорчить: хотя экспериментальный движок снаружи очень похож на серийный, до начала производства, по самым оптимистичным прогнозам, не меньше 5 лет. Другое дело мотор без дроссельной заслонки с механическим управлением подъемом клапанов - он может показаться на конвейере уже через несколько лет.
"Мерседесовский" мотор - еще пока только лабораторная "морская свинка", но если улучшение экономических характеристик оправдает усложнение конструкции, то ожидать придется не так длительно.
Но самое главное впереди - варьирование черт поршневых моторов в неописуемо широких границах становится легкодоступным человеку с компом, а экипаж XXI века совсем преобразуется в ЭВМ на колесах. А наш старенькый знакомый - распределительный вал... уходит на пенсию, да не один, а совместно с дроссельной заслонкой.
Рис. 1. Разрез головки блока мотора БМВ без дроссельной заслонки с изменяемым подъемом впускных клапанов: 1 - распредвал; 2 - эксцентриковый вал; 3 - дополнительный рычаг;
4 - впускной клапан.
Сообщение о движке БМВ с бесступенчатым регулированием в первый раз было изготовлено на научной конференции компании.
Рис. 2. Гидравлические импульсы только запускают процессы открытия (а) и закрытия (б) клапана в движке Летше, а далее работают массивные пружины.
Электрический привод клапана.