Фазы и механизм газораспределения – как это работает и на что влияет

Регулятор фаз газораспределения

В начале 90-х годов 20-го века стали выпускаться первые двигатели с автоматическим изменением фаз ГРМ, но здесь уже не датчик контролировал положение коленвала, а непосредственно сдвигались сами фазы. Принцип работы такой системы следующий:

  • распределительный вал соединяется с гидравлической муфтой;
  • также с этой муфтой имеет соединение и распредшестерня;
  • на холостых и малых оборотах распредшестерня с распредвалом зафиксированы в стандартном положении, как была установлены по меткам;
  • при увеличении оборотов под воздействием гидравлики муфта поворачивает распредвал относительно звездочки (распредшестерни), и фазы ГРМ смещаются – кулачки распредвала раньше открывают клапана.

Одна из первых подобных разработок (VANOS) была применена на моторах M50 компании BMW, первые двигатели с регулятором фаз газораспределения появились в 1992 году. Следует отметить, что сначала VANOS устанавливался только на впускном распредвалу (у моторов M50 двухвальная система ГРМ), a c 1996-го стала использоваться система Double VANOS, с помощью которой уже регулировалось положение выпускного и впускного р/валов.Датчик фаз газораспределения

Какое преимущество дает регулятор фаз ГРМ? На холостом ходу перекрытие фаз газораспределения практически не требуется, и оно в данном случае даже вредит двигателю, так как при сдвиге распредвалов выхлопные газы могут попасть во впускной коллектор, а часть топлива будет попадать в выхлопную систему, полностью не сгорая. Но когда движок работает на максимальной мощности, фазы должны быть максимально широкими, и чем выше обороты, тем больше необходимо перекрытие клапанов. Муфта изменения фаз ГРМ дает возможность эффективно наполнять цилиндры рабочей смесью, а значит, повысить КПД мотора, увеличить его мощность. В тоже время на холостом ходу р/валы с муфтой находятся в исходном состоянии, и сгорание смеси идет в полном объеме. Получается, что регулятор фаз повышает динамику и мощность ДВС, при этом достаточно экономично расходуется топливо.

Приспособления для установки фаз газораспределения

Чтобы двигатель работал без перебоев, важно правильно выставить фазы ГРМ, установить в нужном положении распределительные валы относительно коленвала. На всех движках валы выставляются по меткам, и от точности установки зависит очень многое. Если валы выставляются неправильно, возникают различные проблемы:

  • мотор неустойчиво работает на холостых оборотах;
  • ДВС не развивает мощности;
  • происходят выстрелы в глушитель и хлопки во впускном коллекторе.

Если в метках ошибиться на несколько зубьев, не исключено, что могут согнуться клапана, и движок при этом не запустится.

На некоторых моделях силовых агрегатов разработаны специальные приспособления для установки фаз газораспределения. В частности, для двигателей семейства ЗМЗ-406/ 406/ 409 есть специальный шаблон, с помощью которого измеряются углы положения распредвалов. Шаблоном можно проверить существующие углы, и если они выставлены неправильно, валы следует переустановить. Приспособление для 406-х моторов представляет собой набор, состоящий из трех элементов:

  • двух угломеров (для правого и левого вала, они разные);
  • транспортира.

Когда коленчатый вал выставлен в ВМТ 1-го цилиндра, кулачки распредвалов должны выступать над верхней плоскостью ГБЦ под углом 19-20º с погрешностью ± 2,4°, причем, кулачок впускного валика должен быть чуть выше кулачка выпускного распредвала.Клапан системы изменения фаз газораспределения

Также есть специальные приспособления для установления распредвалов на моторах BMW моделей M56/ M54/ M52. В комплект установки фаз газораспределения ДВС БВМ входит:

  • ключ динамометрический с удлинителем;
  • регулировочная пластина для двойной системы VANOS;
  • штифты для фиксации маховика;
  • гильза со шпинделем для натяжки первичной цепи;
  • приспособление для натяжки вторичной цепи, а также для блокировки плунжера натяжителя;
  • фиксатор распредвалов.Клапан системы изменения фаз газораспределения

В чем причина ошибки P0011?

  • Загрязнение моторного масла.
  • Низкий уровень моторного масла.
  • Моторное масло неправильной вязкости.
  • Неисправность клапана регулировки фаз газораспределения распредвала.
  • Фазовращатель заклинил в переднем положении.
  • Заклинивание распредвала из-за отсутствия смазки.

Насколько серьёзен код P0011?

Этот код неисправности серьезно влияет на управляемость вашего автомобиля. Наиболее распространенными являются увеличение оборотов двигателя, неровный холостой ход, увеличение расхода топлива и шумы из двигателя. Продолжение вождения в таком состоянии может привести к серьезному повреждению внутренних деталей двигателя.

Инструменты, необходимые для диагностики

  • Адаптер или сканер OBD2.
  • Цифровой мультиметр.
  • Набор инструментов.
  • Перемычки (куски провода).
  • Очиститель электрических контактов.
  • Манометр измерения давления масла.
  • Руководство по обслуживанию автомобиля.

Коды, связанные с P0011

P0171, P0174, P0014, P0021, P0024.

Коды типа B — сотрутся без сканера.

Код типа А означает, что есть ещё какая-то неисправность.

P0016, P0017, P0018, P0019, P0335, P0336, P0338, P0341, P0342, P0343, P0346, P0347, P0348, P0366, P0367, P068, P091, P092, P093, P0521, P0522, P0523.

Эти коды говорят о том, что вряд ли проблема в клапане.

В большинстве случаев ошибка P0011 почти всегда является результатом несвоевременной замены масла и отсутствия технического обслуживания автомобиля в отношении смазки двигателя.

Устройство газораспределительного механизма

Газораспределительный механизм состоит из следующих элементов:

  1. Распределительный вал — изготовляется из чугуна или стали — в задачу которого входит открывание/закрывание клапанов газораспределительного механизма при работе цилиндров. Он монтируется в картере, который перекрывает крышка газораспределительного механизма, или в головке блока цилиндра. При вращении вала на цилиндрических шейках происходит воздействие на клапан. На него воздействуют кулачки, расположенные на распределительном валу. На каждый клапан воздействует свой кулачек.
  2. Толкатели, изготовленные также из чугуна или стали. В их задачу входит передача усилия от кулачков на клапаны.
  3. Клапаны впускные и выпускные. В их задачу входит подача топливно-воздушное смеси в камеру сгорания и удаления отработочных газов. Клапан представляет из себя стержень с плоской головкой. Основным отличием впускных и выпускных клапанов является диаметр головки. Впускной состоит из стали с хромированным покрытием, а выпускной — из жаропрочной стали. Клапанный стержень изготавливается в виде цилиндра с канавкой, необходимой для фиксирования пружины. Клапана двигаются только по направлению ко втулкам. Чтоб масло не попадало в камеру сгорания цилиндра, производят установку уплотнительного колпачка. Его изготавливают из маслостойкой резины. На каждый клапан крепятся внутренняя и наружная пружина, для крепления используют шайбы, тарелки.
  4. Штанги. Они необходимы для передачи усилия от толкателей к коромыслу.
  5. Привод газораспределительного механизма. Он передает вращение коленвала на распредвал и тем самым приводит его в движения, причем движется он со скоростью в 2 раза меньше, чем скорость коленвала. На 2 вращения коленвала распредвал делает 1 вращение — это и называется рабочим циклом, при котором происходит 1 открытие клапанов.
Схема устройства ГРМ

Схема устройства ГРМ

Таково устройство ГРМ и общая схема газораспределительного механизма. Теперь следует разобраться, каков принцип работы газораспределительного механизма.

Устройство ГРМ

Работа газораспределительного механизма

Работа системы газораспределения поделена на четыре фазы:

  1. Впрыск топлива в камеру сгорания цилиндра.
  2. Сжатие.
  3. Рабочий ход.
  4. Удаления газов из камеры сгорания цилиндра.

Рассмотрим подробнее принцип действия газораспределительного механизма.

  1. Подача топлива в камеру сгорания цилиндра происходит за счет движения коленвала, который передает свое усилие на поршень и он начинает движения из так называемой ВМТ (это точка, выше которой поршень не поднимается) в НМТ (это точка, соответственно, ниже которой поршень не опускается). При этом движении поршня одновременно открывается впускной клапан и топливно-воздушная смесь заполняет камеру сгорания цилиндра. Впрыснув положенное количество топливно-воздушной смеси клапан закрывается. При этом коленвал поворачивается на 180 градусов от своего начального положения.
  2. Сжатие. Дойдя до НМТ поршень продолжает свое движение. Меняя свое направление в ВМТ, в этот момент в цилиндре и происходит сжатие топливно-воздушной смеси. При подходе поршня к высшей точке фаза сжатия заканчивается. Коленчатый вал продолжает свое движения и поворачивается на 360 градусов. И на этом фаза сжатия закончена.
  3. Рабочий ход. Воздушно-топливная смесь воспламеняется свечей зажигания, когда поршень находится в высшей точке цилиндра. При этом достигается максимальный момент сжатия. Затем поршень начинает двигаться к нижней точке цилиндра, так как на поршень оказывают огромное давление газы, образовавшиеся при горении воздушно-топливной смеси. Это движение и есть рабочий ход. При опускании поршня до НМТ фаза рабочего хода считается завершенной.
  4. Удаления газов из камеры сгорания цилиндра. Поршень движется к высшей точке цилиндра, все это происходит при усилии, которое оказывает коленчатый вал газораспределительного механизма двигателя. При этом открывается выпускной клапан и поршень начинает избавлять камеру сгорания цилиндра от газов, которые образовались после сгорания топливно-воздушной смеси в камере сгорания цилиндра. После достижения высшей точки и освобождения ее от газов. Поршень начинает свое движение в низ. Когда поршень доходит да НМТ, то рабочая фаза удаления газов из камеры сгорания цилиндра считается законченной, а коленчатый вал совершает оборот на 720 градусов от своего начального положения.

Для точной работы клапанов газораспределительной системы происходит синхронизация с работой коленчатого вала двигателя.

Современные технологии

Такое понятие, как диаграмма фаз газораспределения, появилось сравнительно недавно. Оно относится к таким системам, которые способны при помощи датчиков автоматически изменять фазы, в зависимости от режима функционирования двигателя и его характеристик. Так, в системе присутствует датчик оборотов, датчик температуры охлаждающей жидкости, а также датчик давления и уровня масла. Главным преимуществом, которым обладают системы изменения фаз газораспределения, является отсутствие необходимости самостоятельно регулировать фазы и рисковать применить к ДВС неверные настройки, способные привести к выходу его из строя.

Система изменения фаз газораспределения устанавливается на большинство двигателей современных автомобилей как зарубежного, так и отечественного производства. Надежность систем, функционирующих за счет датчиков, давно подтверждена опытом самих владельцев, а появление все более сложных и совершенных механизмов позволяет достичь еще более ощутимого эффекта.

Автомобильный двигатель

Основной составляющей механизма является регулятор фаз газораспределения, который берет на себя роль привода и микроконтроллера, способного строго определенным образом изменять положение валов на основании показаний датчиков.

Для чего же нужен регулятор фаз газораспределения? Почему без него не обходится ни один современный ДВС? Дело в том, что в зависимости от показаний датчиков, фаза, которая обеспечит наибольшую эффективность, может быть различной.

К примеру, когда автомобиль еще только завели, и он начал прогреваться, важно, чтобы прогрев шел максимально быстро, а рабочая температура достигалась за максимально короткий срок. В этом случае на основании показаний датчиков фаза подбирается таким образом, чтобы впрыск топлива был как можно более поздним: расход при этом повысится, но и греться мотор будет ощутимо быстрее.

Когда датчик определяет, что мотор уже достиг рабочей температуры, а его обороты относительно невелики, это означает, что оптимальным на данный момент является режим максимальной экономии топлива. При этом часть мощности мотора теряется, но взамен этого падает и количество потребляемого бензина.

Для того чтобы достигнуть такого режима, стоит несколько сместить фазу газораспределения. Коленчатый вал будет повернут относительно распределительного таким образом, что топливо начнет впрыскиваться несколько раньше, чем поршень достигнет своей верхней мертвой точки. За счет этого топлива будет введено меньше, но такт будет совершен.

Двигатель Acura

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...