Как меняют фазы и зачем?

Закручиваем вал

Наиболее распространенный способ регулирования фаз газораспределения – «закручивание» распределительного вала относительно шестерни его привода. Собственно, этот механизм практически всегда располагается в ведомой шестерне привода ГРМ. Но дальше есть некоторые отличия.

У Vanos и Double-Vanos от BMW через каналы распределительного вала в корпус механизма регулирования подается моторное масло. Его количество определяется электронным блоком управления. Масло давит на пластины и проворачивает вал относительно шестерни, фактически этот механизм работает как гидромотор. В случае отказа системы давление масла уменьшается, и возвратная пружина возвращает вал в исходное положение. Подобным образом устроен и механизм поворота распредвала относительно шестерни у двигателей Opel (система Cam-Phase).

В системе VCP (Variable Cam Phasers) производства Delphi, которую использует Renault, механизм поворота состоит из двух деталей. Сам корпус выступает в роли статора, внутри которого находится ротор (крыльчатка) сложной формы с рядом каналов. Регулятор золотникового типа с электроприводом управляет подачей масла в ту или иную полость между ротором и статором, обеспечивая их взаимное расположение в соответствии с сигналами от блока управления. Изменение угла поворота вала относительно шестерни в этих системах достигает 20°-30°.

В двигателях Alfa Romeo JTS 16V используется другой механизм поворота распредвала типа «винт–гайка». На конце распределительного вала выполнена шлицевая часть, по которой может перемещаться винт–поршень. Внутри специального стакана, соединенного с шестерней привода вала, также нарезана резьба (как в гайке). Изменяя давление масла в полостях, можно перемещать винт–поршень относительно распредвала. При этом резьбовая часть винта–поршня проворачивается по резьбе стакана, и через шлицы поворачивает вал. Похожая система использована и в двигателях Toyota.

Меняем высоту

Системы, изменяющие относительное положение шестерни привода и распределительного вала, обладают одним недостатком. Геометрия кулачков распредвала неизменна, и они обеспечивают фиксированную высоту подъема клапана. Поэтому конструкторы BMW разработали механизм, изменяющий высоту подъема клапана, под названием Valvetronic (в дополнение к Double-Vanos). Работает он так. В головку блока установили вал с эксцентриками. Электромотор привода системы 1 вращает вал, и эксцентрики 2 изменяют положение оси вращения промежуточного рычага 3. Ролик толкателя 4 перемещается по его нижней криволинейной поверхности 5. В результате в зависимости от положения эксцентрика, изменяется характер движения клапана 6: меняется время начала его движения и расстояние, на которое он перемещается. Всеми системами в комплексе управляет электронный блок управления, учитывающий частоту вращения коленвала и нагрузку на двигатель. Использование Valvetronic позволило отказаться от дроссельной заслонки и тем самым снизить насосные потери во впускном тракте, то есть улучшить наполнение цилиндров свежим воздухом. Подобным образом работают и системы VVEL и C-VTC Nissan, обеспечивая регулировку фаз ГРМ и высоты подъема клапанов.

И фазы, и высота

Системы VTEC от Honda объединяют регулировку двух параметров одновременно. Правда, они изменяют характеристики двигателя не плавно, а ступенчато. Для этого используется следующий способ. Клапаны могут приводиться в действие не от одного кулачка на распределительном валу, а от нескольких (в некоторых модификациях на два клапана приходится пять кулачков распределительного вала, из них один – почти круглый). Профили кулачков разные. Они отличаются как высотой, так и формой. Каждому кулачку соответствует свой рычаг привода (рокер). При помощи гидравлических плунжеров, управляемых электроникой, рокеры могут соединяться в разных комбинациях, обеспечивая привод пары клапанов от одного из кулачков, или каждого клапана в отдельности.

Существует несколько модификаций VTEC, причем они могут выполнять разные задачи. Например, в режиме низких и средних оборотов дают наибольшую экономичность, а на больших оборотах – максимальные тяговые характеристики, или получать максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов. Есть разновидности, которые создают максимальную мощность при разгоне и максимальную экономичность при установившейся скорости с небольшим числом оборотов, и даже повышающие эффективность торможения двигателем при помощи закрытия всех клапанов и отключения зажигания.

Наконец интеллектуальный VTEC (i-VTEC) дополнен еще и механизмом, регулирующим угол поворота распределительного вала впускных клапанов относительно выпускного распредвала.