Зачем нужно перекрытие клапанов

Содержание:
Когда впускной клапан открывается раньше, а выпускной клапан закрывается чуть позднее, имеется период времени, когда оба клапана открыты. Этот период перекрытия клапанов происходит, когда поршень находится в ВМТ.





Открывание обоих клапанов одновременно может не показаться хорошей идеей, однако, такая технология помогает лучшему наполнению цилиндров на средних и высоких оборотах, а происходит это за счет того, что отработавшие газы при движении в выпускном коллекторе оставляют за собой разряжение, следовательно свежей топливно-воздушной смеси будет легче заполнить цилиндр. И чем больше перекрытие и выше обороты, тем большее разряжение создается в цилиндре и свежая смесь заполняет весь объем цилиндра и даже больше, то есть с избытком.

Этот процесс называется продувкой, и он улучшает наполнение цилиндра и увеличивает мощность, особенно на высоких оборотах. Тогда как чрезмерное перекрытие клапанов уменьшает крутящий момент на низких оборотах. Распределительные валы с короткой продолжительностью тактов, разработанные для работы при низких оборотах двигателя, почти всегда имеют короткие периоды перекрытия клапанов. Эти распределительные валы обеспечивают хорошие значения мощности двигателя на низких оборотах, так как фазы работы клапанов не слишком удалены от фаз ВМТ/НМТ.





Однако, если вы проводите исследования по получению большей мощности двигателя, не увеличивая число оборотов, вы обнаружите, что двигатель быстро достигнет предела, вызываемого ограничениями по впуску из-за фаз газораспределения распредвала. Когда в двигателе есть баланс между эффективностью впуска и фазами работы распредвала, за исключением использования турбонаддува или впрыска окиси азота, единственный путь увеличения мощности - увеличение оборотов двигателя, при которых достигается максимальная мощность. Эти обороты могут быть достигнуты тогда, когда фазы газораспределения распредвала изменяются для оптимизации эффективности двигателя при этих высоких оборотах. Это неизбежно означает увеличение продолжительности тактов и перекрытия клапанов, сопровождаемое уменьшением крутящего момента на низких оборотах.



Когда фазы работы распредвала включают длительные такты, высокий подъем и большие периоды перекрытия клапанов, что является обычным у распредвалов гоночных двигателей, двигатель может работать очень плохо при полностью открытой дроссельной заслонке в области ниже 4000 об/ мин или даже выше. Эта нестабильность происходит из-за большого перекрытия между началом такта впуска и концом такта выпуска в сочетании с недостаточной скоростью выхлопных газов и, следовательно, энергией при низких оборотах для поддержания правильного направления потока. В таких ситуациях остаточные выхлопные газы проходят через впускной клапан в систему впуска и "разбавляют" поступающую смесь, результатом чего становится неустойчивая работа и сильное уменьшение мощности на низких оборотах.

Однако на высоких оборотах увеличенные такты работы клапанов являются как раз тем, что надо. Увеличенная длительность такта впуска позволяет лучше наполнять цилиндр, а увеличенная длительность такта выпуска эффективнее удаляет выхлопные газы. Вдобавок к этому, увеличенное перекрытие клапанов может добавить легкий эффект наддува путем втягивания большего количества свежей смеси в цилиндр, чем поступало бы в цилиндр при работе одного только поршня. К сожалению, при высоких оборотах двигателя очень раннее открывание впускного клапана и большое перекрытие клапанов может привести к другой неприятности. Если выпускная система настроена правильно и "всасывание" от продувки высоко, то у потока может быть настолько высокая энергия, что свежая поступающая рабочая смесь может прорываться в цилиндре поперек камеры сгорания и выходить наружу через выпускной канал. Это попусту расходует топливо и серьезно влияет на длительность пробега гоночного автомобиля на одной заправке, хотя и не уменьшает мощность. Широкая кривая мощности необходима для работы двигателя при трогании с места, особенно у автомобиля с автоматической трансмиссией. Так как большинство распредвалов, разработанных для этих применений, практически не имеет нежелательных характеристик (большая продолжительность тактов и перекрытия клапанов), то вы застрахованы от плохого выбора в этой области, в крайнем случае, ошибка будет невелика.

Перекрытие клапанов соответствует углу поворота коленвала (в градусах), при котором и впускной и выпускной каналы открыты. Подобно продолжительности открывания, длительное перекрытие также увеличивает мощность на высоких оборотах, но ценой экономичности, ухудшения состава выхлопных газов и мощности на низких оборотах. Два фактора влияют на данные по перекрытию клапанов. Первый и очевидный - это величина продолжительности открывания клапанов. Второй - это угол между центральными линиями кулачков или смещение кулачков друг относительно друга на распредвалу.

Другие факторы

Угол между центрами кулачков опосредовано изменяется с перекрытием клапанов. Это означает, что при увеличении перекрытия клапанов угол между центрами кулачков уменьшается и наоборот. Увеличение угла обычно увеличивает крутящий момент на низких оборотах, а уменьшение угла улучшает мощность на высоких оборотах.

Другой областью конструкции, которая влияет на характеристики распредвала, является профиль кулачка. Скорость подъема клапана, ускорение при подъеме и скорость закрывания клапана определяются формой кулачков и влияют на работу двигателя. При более быстром открывании и закрывании клапанов может быть получен больший поток смеси при данной величине продолжительности открывания клапана.

Распределительные валы и детали механизма привода клапанов должны подбираться друг к другу для правильной совместной работы. Вдобавок к этому нужно тщательно подбирать распредвал/детали клапанного механизма к другим деталям, используемым в двигателе и в автомобиле, особенно деталям впускной и выпускной системы, а также трансмиссии.



Распредвал является механическим "мозгом" двигателя. Он определяет, когда и как быстро клапаны будут открываться и закрываться, а также как долго они остаются открытыми под действием толкателей клапанов и эллиптических кулачков распредвала при его вращении.

Распредвал, более чем любая другая деталь определяет рабочие характеристики (или индивидуальность) двигателя. Простая конструкция коленвала не может обеспечивать максимальную мощность двигателя от холостого хода до предельных оборотов. Как и все другие детали автомобиля, конструкция распредвала является компромиссом. Если распредвал не предназначен для эффективного крутящего момента на низких оборотах, приемистости и экономичности, то, в противовес этому, он должен дать высокую мощность на высоких оборотах. И наоборот, распредвалы предназначенные для работы на низких оборотах, плохо работают на высоких оборотах.

Напомним еще раз: перед обработкой впускных каналов машинкой примите практическое решение относительно подъема клапанов, а затем конструируйте каналы, чтобы обеспечить как можно больший поток смеси при данном подъеме. Точное решение того, как добиться этой цели, часто требует дополнительных затрат времени для проведения стендовых испытаний или постоянных консультаций со специалистами по приготовлению и доводке головок блока цилиндров.

В практических пределах, как указано выше, подберите распределительный вал, который открывает клапаны на величину достаточную для того, чтобы впускной канал пропускал поток как можно лучше.

Например, если канал хорошо пропускает поток при подъеме клапана 14 мм, но поток спадает при более высоких значениях подъема, не устанавливайте распределительный вал, который открывает клапаны более чем на 16,5мм. Клапаны затрачивают очень малое время, находясь около точки, соответствующей оптимальному потоку, а направляющие втулки и пружины клапанов и коромысла будут изнашиваться быстрее.

У большинства фирм-производителей распредвалов имеются технические отделы, которые помогают конструкторам определить наилучший распредвал и другие детали для каждого конкретного применения. Если у вас тяжелый автомобиль с относительно небольшим двигателем, то нужно быть осторожным при подборе распредвала и других деталей. Следуйте рекомендациям производителей распредвалов; они имеют большой опыт исследований и испытаний.

Изменение фаз газораспределения ВАЗ 2112 на распредвале может привести к взаимным помехам в работе клапанов и поршней.

Установка перекрытия и регулировка фаз газораспределения на ВАЗ 16 клапанов

1. Сначала меняем штатные распредвалы на новые спортивные вместе с разрезными шестернями.

2. Затем путём сравнения стандартных шестеренок и разрезных, наносим метки на новые шестерни (в тех же местах, где и на стандартных). По этим меткам выставляем перекрытие клапанов (пусть и немного неточное). Поршни первого и четвертого цилиндра поднимаем в верхнюю мертвую точку, в момент, когда цилиндр буквально через полградуса начнет свое движение вниз, и затем ставим ремень ГРМ.

3. Устанавливаем планку для индикаторов часового типа. Всего должно быть три индикатора. Один для того, чтобы определить перемещение впускного клапана, второй - для выпускного, и третий - для определения ВМТ. Конструкция планки такова: по центру крепится индикатор, который через отверстие свечи будет показывать положение поршня. Индикаторы открытия впускного и выпускного клапана крепятся на планке под углом. Один под углом 25 градусов, другой под углом 335 градусов относительно индикатора ВМТ. Так как длины ножек индикаторов не хватит, то необходимо изготовить удлинители с резьбой для фиксации в индикаторах. Индикатор ВМТ отображает положение поршня (удлинитель должна упираться в поршень). Индикаторы клапанов отображают положение клапана (удлинитель должен упираться в толкатель).



4. Ищем положения, в которых впускные и выпускные клапана находятся в закрытом состоянии (то есть нулевые). Эти действия проделываем с четвертым цилиндром, также находим положение его верхней мертвой точки. Далее выставляем нужные перекрытия, производя регулировки с помощью разрезных шестерней.

5. Следующим шагом полностью производим затяжку болтов разрезных шестерёнок. Делаем полный оборот коленчатого вала, смотрим на настройки и если они не сбились - переходим к следующему шагу.

6. Производим сборку мотора и запускаем его.

7. Если после регулировки под значения производителя распредвалов мы видим, что режим работы ДВС не оптимальный, то дополнительные настройки придётся делать путём практических контрольно- измерительных заездов.

8. Помните о том, что рекомендуемые перекрытия производителя в наибольшей степени являются оптимальными и мало зависят от принципа впуска (атмо/турбо/etc). В случае, если распредвалы выставлены по рекомендуемым перекрытиям, мотор полностью исправен, но работа мотора неудовлетворительна – вероятнее всего конфигурация мотора неверна на стадии проектирования, и распределительные валы рекомендуется заменить (не подходят для данного мотора). Настоятельно не рекомендуем использовать распределительные валы, перекрытия которых не известны даже самому производителю, т.к. это с максимальной долей вероятности не приведет к успешному результату.



Перекрытие клапанов - видео



Фазы на распредвалах, какое перекрытие выставить? Что такое "фаза распредвала"? - видео