Кыймылдаткычтын иштеши — анын ичинде кубаттуулук, айлануу күчү (момент), отун үнөмдүүлүгү жана выбростор — так жөнгө салынган ондогон факторлорго көз каранды. Алардын эң маанилүү, бирок көп учурда көңүл бурулбай калгандарынын бири — клапан тайминги: ар бир кыймылдаткыч циклинде кириш жана чыгаруу клапандарынын ачылып-жабылуу так учуру. Өзгөрмөлүү клапан тайминги (VVT) системалары бул таймингди бардык айдоо шарттарында оптималдаштыруу үчүн иштелип чыккан жана алар заманбап кыймылдаткычтардын иштешин түп-тамырынан өзгөртүштү.
Салттуу кыймылдаткычта клапандар кантип башкарылат
Кадимки төрт тактылуу ички күйүү кыймылдаткычында кириш жана чыгаруу клапандары бөлүк валынын (камшафттын) кулакчалары менен иштетилет. Бул кулакчалардын формасы үч негизги мүнөздөмөнү аныктайт:
- Тайминг — клапан поршендин абалына салыштырмалуу качан ачылып-жабылары
- Узактык — клапандын канча убакыт ачык турары (фазанын туурасы)
- Көтөрүлүш — клапандын отургучунан канча алыс жылары
Көпчүлүк салттуу кыймылдаткычтарда бул фазалар туруктуу — сиз тыгында бош жүрсөңүз да же тездикте ылдамдатып баратсаңыз да, камшафттын профили эч качан өзгөрбөйт. Бул катаалдык негизги чектөө болуп саналат.
Туруктуу клапан тайминги эмне үчүн көйгөй жаратат
Цилиндрдин, кириш каналдарынын жана чыгаруу каналдарынын ичиндеги газдын аракети кыймылдаткычтын ылдамдыгына жана жүгүнө жараша олуттуу өзгөрөт. Агымдын ылдамдыгы дайыма өзгөрүп турат, ал эми кириш жана чыгаруу жолдорундагы басым толкундары таймингге жараша цилиндрдин толушуна жардам берет же зыян келтирет. Ушундан улам, бирдиктүү туруктуу клапан тайминги бардык иштөө шарттарында оптималдуу боло албайт.
Эки кеңири таралган сценарийде идеалдуу клапан таймингинин кандайча айырмаланарын төмөндө көрсөтөбүз:
- Бош жүрүштө: Тар клапан тайминг фазалары эң жакшы иштейт — кеч ачылуу жана эрте жабылуу, клапандардын кайчылашуусу (кириш жана чыгаруу клапандары бир убакта ачык турган кыска мезгил) минималдуу же таптакыр жок. Бул чыгаруу газдарынын кириш коллекторуна кайра түртүлүшүн же күйбөгөн аралашманын чыгаруу тарапка качып кетишин алдын алат.
- Максималдуу кубаттуулукта: Кеңири фазалар керек — цилиндрлерге аба-отун аралашмасынын максималдуу көлөмүн киргизүү үчүн клапандар эртерээк ачылып, узагыраак ачык турушу керек. Кеңири кайчылашуу фазасы дагы жогорку RPMде чыгаруу газдарын натыйжалуураак тазалоого жардам берет.
Ошондуктан кыймылдаткыч конструкторлору татаал компромисстерге барууга аргасыз. Бирдиктүү туруктуу камшафт профили бир убакта төмөнкүлөрдү камсыз кылууга тийиш:
- Төмөнкү жана орто диапазондо күчтүү айлануу күчү
- Кабыл алынуучу жогорку диапазондогу кубаттуулук
- Жылмакай, туруктуу бош жүрүш
- Жакшы отун үнөмдүүлүгү жана төмөн выбростор
Бул талаптардын баарын бир статикалык кам профили менен канааттандыруу дээрлик мүмкүн эмес — дал ушул себептен өзгөрмөлүү клапан тайминги ойлоп табылган.
Өзгөрмөлүү клапан тайминги эмне кылат
Өзгөрмөлүү клапан тайминги системалары кыймылдаткычтын клапан жүрүм-турумун өзгөрүп жаткан айдоо шарттарына реалдуу убакытта ыңгайлаштырууга мүмкүндүк берет. Фаза таймингин, узактыгын жана көтөрүлүшүн жөнгө салуу аркылуу инженерлер механикалык компромисссиз кыймылдаткычтын кубаттуулук ийри сызыгын кескин түрдө кайра калыптандыра алышат. Болжолдуу артыкчылыктарга төмөнкүлөр кирет:
- RPMдин кеңири диапазонунда айлануу күчүнүн жогорулашы
- Жогорку чыйыр (пик) кубаттуулук
- Жакшырган отун үнөмдүүлүгү
- Азайтылган чыгаруу выбростору
- Жылмакайыраак бош жүрүш жана газ басууга жооп берүү
Өзгөрмөлүү клапан тайминги системаларынын түрлөрү
Фаза жылдыргычтар (Камшафт фазерлери)
Эң кеңири таралган VVT ыкмасы фаза жылдыргычты колдонот — бул камшафтты иймек валга (коленвалга) салыштырмалуу буруп турган гидравликалык кысмач (муфта). Кыймылдаткычтын ылдамдыгы жогорулаган сайын система кириш камшафтын алдыга жылдырат, бул кириш клапандарын эртерээк ачылууга алып келет. Бул жогорку RPMде цилиндрдин толушун жакшыртат. Көпчүлүк ишке ашыруулар кириш камшафтында гана иштейт, бирок кош камшафттуу системалар (мисалы, BMWнин Double VANOS) кириш жана чыгаруу таймингин эки бөлөк башкарат.
Өзгөрмөлүү фаза туурасы системалары
Өркүндөтүлгөн системалар фазаны жөн гана жылдыруудан өйдө кетет — алар аны кеңейте же тарыта да алышат. Белгилүү мисал — Toyotanın VVTL-i системасы, ал бир валда эки кам профилин колдонот:
- 6 000 RPMден төмөн стандарттык кам кулакчасы клапан кыймылын башкарат
- 6 000 RPMден жогору агрессивдүү профилдеги кошумча кам ишке кирип, тайминг фазасын кеңейтип, клапан көтөрүлүшүн жогорулатат
- Кыймылдаткыч 8 500 RPM кызыл сызыгына (redline) жакындаганда, бул өтүү өзгөчө кубат толкунун берет — катуу ылдамдатуу учурунда байкаларлык “экинчи дем”
Өзгөрмөлүү клапан көтөрүлүшү системалары
Клапандардын качан ачыларын өзгөртүү — бул бир нерсе; алардын канча алыс ачыларын өзгөртүү — таптакыр башка нерсе. Көтөрүлүшү өзгөрмөлүү системалар, мисалы BMWнин Valvetronic же Nissandın VVEL, кириш клапанынын көтөрүлүшүн газ басуу абалына жараша үзгүлтүксүз жөнгө салууга мүмкүндүк берет.
Бул ыкма олуттуу артыкчылыкты сунуштайт: ал кадимки дроссель клапанынын зарылдыгын жок кыла алат. Бул эмне үчүн маанилүү экенин төмөндө түшүндүрөбүз:
- Салттуу дроссель төмөн жүктөрдө кириш жолунда жарым-жартылай вакуум жаратып, насос жоготууларын көбөйтөт
- Бул вакуум газ агымын жайлатат, цилиндрдин толуу сапатын начарлатат жана газ басууга жоопту мокотот
- Анын ордуна кыймылдаткычтын жүгүн клапан көтөрүлүшү аркылуу башкаруу менен кириш дээрлик чектелбей кала алат
Натыйжалар олуттуу. Дросселсиз өзгөрмөлүү көтөрүлүш системалары адатта төмөнкүлөрдү берет:
- Отун үнөмдүүлүгүндө 8–15% жакшырууну
- Чыйыр кубаттуулукта да, айлануу күчүндө да 5–15% өсүштү
- Газ басууга байкаларлык курчураак жоопту, өзгөчө төмөн ылдамдыктарда
Электромагниттик клапан иштетүү
Клапан башкаруудагы эң өркүндөтүлгөн концепция механикалык камшафттарды толугу менен электромагниттик жол менен иштетилген клапандар менен алмаштырат. Ар бир клапан электрондук соленоиддер аркылуу өз алдынча ачылып-жабылат, бул кыймылдаткычты башкаруу системасына ар бир циклде ар бир жеке клапан үчүн тайминг, көтөрүлүш жана узактык үстүнөн толук эркиндик берет.
Бул ачкан мүмкүнчүлүктөр укмуштуудай:
- Ар бир RPM жана жүк шартына кемчиликсиз оптималдаштырылган клапан тайминги
- Отун үнөмдөө үчүн жеңил жүктөгү айдоодо жеке цилиндрлерди өчүрүү
- Күйүү циклдеринин ортосунда динамикалык которулуу — мисалы, төрт тактылуу кыймылдаткычты учуп бара жатып алты тактылуу конфигурацияга айландыруу
- Камшафттын жана аны менен байланышкан механикалык жоготуулардын толук жоюлушу
Электромагниттик клапан системалары негизинен изилдөө жана иштеп чыгуу баскычында бойдон калууда, бирок алардын ички күйүүнүн натыйжалуулугун кайра аныктоо потенциалы олуттуу. Алар жакынкы келечекте массалык өндүрүшкө жетеби, жокпу — мунун көрө жатабыз.
Жыйынтык
Өзгөрмөлүү клапан тайминги — заманбап кыймылдаткыч өндүрүшүндөгү эң таасирдүү технологиялардын бири. Клапан жүрүм-турумун ар бир айдоо шартына — шаардагы бош жүрүштөн толук газ менен ылдамдатууга чейин — ыңгайлаштыруу аркылуу VVT системалары инженерлерге туруктуу тайминги конструкциялары эч качан жасай албаган бир убакта кубаттуураак, натыйжалуураак жана тазараак кыймылдаткычтарды берүүгө мүмкүндүк берет.
Ошондой болсо да, клапан таймингин оптималдаштыруунун чектери бар. Берилген жумушчу көлөмдөн кубаттуулук, айлануу күчү жана натыйжалуулук боюнча андан аркы өсүштү кысып чыгаруу барган сайын башка технологияларга — айкалыштырылган мажбурлоо толтуруу (forced induction) системаларына, өзгөрмөлүү кысуу коэффициенти бар кыймылдаткычтарга жана альтернативдүү отундарга — таянат. Бирок бул башка макаланын темасы.
Бул котормо. Түп нускасын бул жерден окуй аласыз: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e33f9.html
Жарыяланган Үчтүн айы 13, 2022 • 6m окуу үчүн
