Качество работы мотора — его КПД, мощность, вращающий момент и экономичность зависят от многих причин, в том числе и от фаз газораспределения, другими словами от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

В обыкновенном четырёхтактном бензиновом двигателе клапаны приводятся в действие кулачками распределительного вала. Профиль этих кулачков определяет момент и длительность открытия (другими словами ширину фаз), также величину хода клапанов.

В большинстве современных движков фазы изменяться не могут. И работа таких движков не отличается высочайшей эффективностью. Дело в том, что нрав поведения газов (горючей консистенции и выхлопа) в цилиндре, также во впускном и выпускном трактах изменяется зависимо от режимов работы мотора. Повсевременно меняется скорость течения, появляются различного рода колебания упругой газовой среды, которые приводят к полезным резонансным либо, напротив, паразитным застойным явлениям. Из-за этого скорость и эффективность заполнения цилиндров при разных режимах работы мотора неодинаковы.

Так, к примеру, для работы на холостом ходу уместны узенькие фазы газораспределения с поздним открытием и ранешным закрытием клапанов без перекрытия фаз (время, когда впускной и выпускной клапаны открыты сразу). Почему? Так как так удаётся исключить заброс выхлопных газов во впускной коллектор и выброс части горючей консистенции в выхлопную трубу.

При работе на наибольшей мощности ситуация очень изменяется. С увеличением оборотов время открытия клапанов закономерно сокращается, но для обеспечения больших вращающего момента и мощности через цилиндры нужно изгнать куда больший объём газов, ежели на холостом ходу. Как решить настолько непростую задачку? Открывать клапаны некоторое время назад и наращивать длительность их открытия, другими словами, сделать фазы очень широкими. При всем этом для наилучшей продувки цилиндров фазу перекрытия обычно делают тем обширнее, чем выше обороты.

Так что при разработке и доводке движков конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований и идти на сложные компромиссы. Посудите сами. С одними и теми же фиксированными фазами движок должен владеть хороший тягой на низких и средних оборотах, применимой мощностью — на больших. И плюс ко всему стабильно работать на холостом ходу, быть очень экономным и экологичным. Вот так задача!

Но конструкторы такие задачки уже издавна щёлкают как семена и способны с помощью сдвига и конфигурации ширины фаз газораспределения поменять свойства мотора до неузнаваемости. Поднять момент? Пожалуйста. Повысить мощность? Не вопрос. Понизить расход? Не неувязка. Правда, тотчас выходит так, что при улучшении одних характеристик приходится жертвовать другими.

А что если обучить газораспределительный механизм подстраиваться под разные режимы работы мотора? Просто. Благо методов для этого выдумана масса. Какой-то из них — применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его начального положения. Более нередко такая система устанавливается на впуске. С увеличением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более преждевременное открытие впускных клапанов и как следствие — наилучшее заполнение цилиндров на больших оборотах.

Но неуёмные инженеры не тормознули на этом и разработали ряд систем, способных не только лишь двигать фазы, да и расширять либо сузивать их. Зависимо от конструкции это может достигаться несколькими методами. К примеру, в тойотовской системе VVTL-i после достижении определённых оборотов (6000 об/мин) заместо обыденного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт другой закон движения клапана, более широкие фазы и, кстати, обеспечивает больший ход. При раскрутке коленчатого вала до наибольших оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в 6000—6500 об/мин у мотора как будто раскрывается 2-ое дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и мощнейший подхват при ускорении.

Изменять момент и длительность открытия — это замечательно. А что если испытать изменять высоту подъёма? Ведь таковой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы движком на газораспределительный механизм (ГРМ).

Чем вредоносна заслонка? Она усугубляет заполнение цилиндров на низких и средних оборотах. Ведь во впускном тракте под прикрытым дросселем при работе мотора создаётся сильное разрежение. К чему оно приводит? К большой инертности разреженной газовой среды (топливовоздушной консистенции), ухудшению свойства заполнения цилиндра свежайшим зарядом, понижению отдачи и уменьшению скорости отклика на нажатие педали акселератора.

Потому безупречным вариантом было бы открывать впускной клапан лишь на время, нужное для заслуги подходящего заполнения цилиндра горючей консистенцией. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и, соответственно, длительность фазы впуска меняются зависимо от нажатия на педаль акселератора. По различным данным, экономия от внедрения системы бездроссельного управления может составлять от 8% до 15%, прирост мощности и момента в границах 5—15 %. Да и это не последний предел.

Невзирая на то что количество и размеры клапанов приблизились к очень вероятным, эффективность заполнения и очищения цилиндров можно сделать ещё выше. За счёт чего? За счёт скорости открытия клапанов. Правда, механический привод тут сдаёт позиции электрическому.

В чём ещё плюс электрического привода? В том, что закон (ускорение в каждый момент времени) подъёма клапана можно довести до эталона, а длительность открытия клапанов позволяется поменять в очень широких границах. Электроника согласно прописанной программке временами ненадобные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать совсем. Для чего? В целях экономии, к примеру, на холостом ходу, при движении в установившемся режиме либо при торможении движком. Да что режимы — прямо во время работы электрический ГРМ способен перевоплотить обыденный четырёхтактный мотор в шеститактный. Любопытно, скоро ли появятся такие системы на конвейере?

Пожалуй, предстоящее повышение эффективности работы мотора за счёт ГРМ уже нереально. Выдавить ещё больше мощности и момента с такого же объёма при наименьшем расходе можно будет только с применением других средств. К примеру, комбинированного наддува либо конструкций, изменяющих степень сжатия, других видов горючего. Но это — уже совершенно другой разговор.