Фази газорозподілу: що це таке, діаграми чотиритактного двигуна, система вимірювання та регулятор фаз

Сучасний чотиритактний двигун має велике число електронних систем, які впливають на його роботу. Однією з таких складових є система ГРМ, завдяки якій можна змінювати як режим функціонування самого ДВС, так і його характеристики. Сьогодні ми розповімо про те, що таке фази газорозподілу, яку роль вони відіграють в сучасних чотиритактних ДВС, і чому так важливо виробляти їх своєчасну настройку.

схематичний опис

Щоб більш повно усвідомити, для чого враховуються фази газорозподілу і навіщо вони потрібні, коротко викладемо функціональну схему сучасного двигуна внутрішнього згоряння і перерахуємо його основні складові.

Як відомо, основу ДВС становить поршнева група, яка складається з декількох циліндрів. У кожному з циліндрів пересувається поршень, який за допомогою крівошатунного механізму з’єднується з колінчастим валом. Так як поршень рухається лише у вертикальному напрямку, за допомогою шатунів це рух перетворюється в обертовий, і вал приводиться в рух.

Щоб поршні рухалися, в них впорскується топливовоздушная суміш, яка завчасно готується в камері карбюратора або впорскується безпосередньо за допомогою інжектора. Впорскування суміші виробляється через клапани, які мають пружинний привід і можуть приводитися в рух за допомогою штовхачів.

Штовхачі активуються в строго певні моменти часу за допомогою розподільного вала, що має на своєму корпусі кулачки, кількість яких відповідає кількості клапанів в двигуні. Таким чином, вали повинні обертатися синхронно. Колінчастий вал забезпечує рух поршнів по строго певною схемою: поки перший і четвертий циліндри опускаються, другий і третій починають свій підйом. Розподільчий же вал забезпечує своєчасне відкриття та закриття клапанів, згідно заданої робочої схемою.

На даному етапі виникає закономірне питання: що ж таке механізм ГРМ чотиритактного двигуна і які функції він виконує? Виявляється, ГРМ представлений розподільним валом і клапанами, які забезпечують уприскування і випуск робочої паливної суміші. Основне завдання ГРМ — забезпечити такі фази газорозподілу, щоб мотор працював максимально ефективно.

трохи теорії

Механізм ГРМ помітно впливає на роботу двигуна внутрішнього згоряння. Невірна настройка ГРМ може призвести не просто до підвищення витрат палива і різкої втрати потужності, але і до прискореного зносу і необхідності вдатися до дорогого капітального ремонту двигуна.

За допомогою регулювання ГРМ можна задавати різні фази газорозподілу. За рахунок цього можна зробити двигун більш потужним і ефективним, що дозволить машині стати більш передбачуваною і керованою.

Але залишається відкритим питання: що ж таке фази і чому так важливо звертати на них належну увагу? За визначенням, фазою називається величина, що характеризує відмінність в положеннях розподільного і колінчастого валів. Іншими словами, фаза означає, наскільки нульове положення колінчастого вала, коли одні циліндри знаходяться в нижній мертвій точці, а інші у верхній, відрізняється від початкового положення розподільного.

Якщо фаза негативна, то робоча суміш буде присутній в циліндрі раніше, ніж поршень звільнить максимальний його обсяг. Це призведе до недостатньої кількості суміші в циліндрі і низькою компресії, але при цьому скоротиться витрата палива. Якщо ж фаза виявиться позитивною, то витрата палива буде високим, але навантаження на поршневу групу багаторазово зросте.

Сучасні технології

Таке поняття, як діаграма фаз газорозподілу, з’явилося порівняно недавно. Воно відноситься до таких систем, які здатні за допомогою датчиків автоматично змінювати фази, в залежності від режиму функціонування двигуна і його характеристик. Так, в системі присутній датчик оборотів, датчик температури охолоджуючої рідини, а також датчик тиску і рівня масла. Головною перевагою, яким володіють системи зміни фаз газорозподілу, є відсутність необхідності самостійно регулювати фази і ризикувати застосувати до ДВС невірні настройки, здатні привести до виходу його з ладу.

Система зміни фаз газорозподілу встановлюється на більшість двигунів сучасних автомобілів як іноземного, так і вітчизняного виробництва. Надійність систем, що функціонують за рахунок датчиків, давно підтверджена досвідом самих власників, а поява все більш складних і досконалих механізмів дозволяє досягти ще більш відчутного ефекту.

Основною складовою механізму є регулятор фаз газорозподілу, який бере на себе роль приводу і мікроконтролера, здатного строго певним чином змінювати положення валів на підставі показань датчиків.

Для чого ж потрібен регулятор фаз газорозподілу? Чому без нього не обходиться жоден сучасний ДВС? Справа в тому, що в залежності від показань датчиків, фаза, яка забезпечить найбільшу ефективність, може бути різною.

Наприклад, коли автомобіль ще тільки завели, і він почав прогріватися, важливо, щоб прогрів ішов максимально швидко, а робоча температура досягалася за максимально короткий термін. У цьому випадку на підставі показань датчиків фаза підбирається таким чином, щоб уприскування палива був якомога більш пізнім: витрата при цьому підвищиться, але і грітися мотор буде відчутно швидше.

Коли датчик визначає, що мотор уже досяг робочої температури, а його обороти відносно невеликі, це означає, що оптимальним на даний момент є режим максимальної економії палива. При цьому частина потужності двигуна втрачається, але замість цього падає і кількість споживаного бензину.

Для того щоб досягти такого режиму, варто трохи змістити фазу газорозподілу. Колінчастий вал буде повернений щодо розподільного таким чином, що паливо почне впорскуватися дещо раніше, ніж поршень досягне своєї верхньої мертвої точки. За рахунок цього палива буде введено менше, але такт буде здійснений.

резюме

Система активного розподілу фаз знаходить застосування у всіх типах сучасних двигунів. Завдяки її застосуванню, виробникові вдалося досягти більш високої потужності поряд з економічністю і надійністю, що є основними факторами для покупця.