Современный четырехтактный двигатель имеет большое число электронных систем, которые оказывают влияние на его работу. Одной из таких составляющих является система ГРМ, благодаря которой можно изменять как режим функционирования самого ДВС, так и его характеристики. Сегодня мы расскажем о том, что такое фазы газораспределения, какую роль они играют в современных четырехтактных ДВС, и почему так важно производить их своевременную настройку.
Схематическое описание
Чтобы более полно осознать, для чего учитываются фазы газораспределения и зачем они нужны, кратко изложим функциональную схему современного двигателя внутреннего сгорания и перечислим его основные составляющие.
Как известно, основу ДВС составляет поршневая группа, которая состоит из нескольких цилиндров. В каждом из цилиндров передвигается поршень, который посредством кривошатунного механизма соединяется с коленчатым валом. Так как поршень двигается лишь в вертикальном направлении, посредством шатунов это движение превращается во вращательное, и вал приводится в движение.
Чтобы поршни двигались, в них впрыскивается топливовоздушная смесь, которая заблаговременно приготавливается в камере карбюратора или впрыскивается непосредственно при помощи инжектора. Впрыск смеси производится через клапаны, которые имеют пружинный привод и могут приводиться в движение при помощи толкателей.
Толкатели активируются в строго определенные моменты времени при помощи распределительного вала, имеющего на своем корпусе кулачки, количество которых соответствует количеству клапанов в двигателе. Таким образом, валы должны вращаться синхронно. Коленчатый вал обеспечивает движение поршней по строго определенной схеме: пока первый и четвертый цилиндры опускаются, второй и третий начинают свой подъем. Распределительный же вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов, согласно заданной рабочей схеме.
На данном этапе возникает закономерный вопрос: что же такое механизм ГРМ четырехтактного двигателя и какие функции он выполняет? Оказывается, ГРМ представлен распределительным валом и клапанами, которые обеспечивают впрыск и выпуск рабочей топливной смеси. Основная задача ГРМ — обеспечить такие фазы газораспределения, чтобы мотор работал максимально эффективно.
Немного теории
Механизм ГРМ заметно воздействует на работу ДВС. Неверная настройка ГРМ может привести не просто к повышению расхода топлива и резкой потере мощности, но и к ускоренному износу и необходимости прибегнуть к дорогостоящему капитальному ремонту двигателя.
При помощи регулировки ГРМ можно задавать различные фазы газораспределения. За счет этого можно сделать двигатель более мощным и эффективным, что позволит машине стать более предсказуемой и управляемой.
Но остается открытым вопрос: что же такое фазы и почему так важно обращать на них должное внимание? По определению, фазой называется величина, характеризующая различие в положениях распределительного и коленчатого валов. Другими словами, фаза означает, насколько нулевое положение коленчатого вала, когда одни цилиндры находятся в нижней мертвой точке, а другие в верхней, отличается от начального положения распределительного.
Если фаза отрицательная, то рабочая смесь будет присутствовать в цилиндре раньше, чем поршень освободит максимальный его объем. Это приведет к недостаточному количеству смеси в цилиндре и низкой компрессии, но при этом сократится расход топлива. Если же фаза окажется положительной, то расход топлива будет высоким, но нагрузка на поршневую группу многократно возрастет.
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.
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.
Резюме
Система активного распределения фаз находит применения во всех типах современных двигателей. Благодаря ее применению, производителю удалось достигнуть более высокой мощности наряду с экономичностью и надежностью, что является основополагающими факторами для покупателя.
