АВТО МАШИНЫ ТАЧКИ

Авто Машины Тачки
17 апреля 2015

Впуск/выпуск

Двигатели М-Power всегда отличались большей удельной мощностью (л.с./литр) по стравнению с гражданскими. Одна из причин тому - настроенные впуск и выпуск. Начнем со впуска. даже первые моторы M-Power, а именно М30 от E9 3.0 CSL и М88 от М1 оснащались многодроссельным впуском. Дело в том, что одна дроссельная заслонка перед впускным коллектором создает разряжение после себя, соот-но цилиндры испытывают голодание, особенно находящиеся в максимальной удаленности от дросселя. В них количество смеси и соотношение воздух/топливо резко отличается. Многодроссельный впуск позволил свести к минимуму разряжение в коллекторе, особенно при частичных нагрузках, и улучший наполняемость цилиндров, а значит и увеличить мощность.

Так же на двигатели М-серии устанавливаются впускные ресиверы с изменяемым объемом и длинной. Тем самым оптимизируя работу мотора как на низких так и на высоких оборотах. Впервые такая технология на гражданских моторах начала применяться на М52, под названием DISA. Длина между впускным клапаном и ресивером влияет на полку момента. Чем короче впуск, тем сильнее мотор обретает верховой характер, но "скучнее" на низах. И наоборот, длинный впуск сдвигает полку крутящего момента в зону низких оборотов.

Движение отработавших газов в выпускной трубе представляет собой колебательный процесс, который может быть согласован экспериментально с колебательным процессом движения горючей смеси во всасывающем тракте с таким расчетом, чтобы улучшить очистку цилиндра от отработавших газов и его наполнение свежей смесью. Давление в выпускной трубе подвержено резким колебаниям в течение всего периода выпуска. В первый момент после открытия выпускного клапана продукты сгорания устремляются в выпускную трубу с весьма высокой скоростью, превышающей скорость распространения звука. Быстрое удаление 50% продуктов сгорания влечет за собой образование в цилиндре разряжения, которое может доходить до 0,5 кгс/см2. Точно так же и в выпускной трубе образуются периоды пониженного давления.

Система изменения фаз ГРМ (VANOS, VVT-i, VTEC)

Странное что-то: сейчас уж и совсем неискушенный автовладелец что-то такое да слышал насчет "переменных фаз газораспределения". Забейте это в гугл и найдете прямо вот так с десяток обзоров с картинками, иллюстрациями. Да что там - обучающие ролики на Ютубе. Вот даже не проверял, но попробуйте ввести ключевые слова типа VTEC, VANOS, VVT-I ну и так далее - имя им легион.

Однако вот сюрприз: любого "втекопоклонника" спрашиваешь, зачем нужен VTEC (пускай будет он) - вот хоть десять статей прочитает, толком на простой вопрос ответа не даст. На выходе некий сумбур типа "Штоб валила на верхах", или что-то подобное. Что по форме, казалось бы, и правильно, но в действительности - абсурд и полное непонимание.

На самом деле мысли об изменяемых фазах ГРМ витали в воздухе уже после создания двухвальной ГБЦ. Грубый пример - переход ТАЗов на 16кл ГБЦ. Что это дало? Больший крутящий момент и мощность, НО при более высоких оборотах. Т.е. с низов мотор стал слабее и менее эластичней. Почему, спросите Вы?

Ответ: Действительно важным законом газодинамики является один из законов Бернулли, одно из следствий которого - падение скорости потока при увеличении проходного сечения. Свечку задувают сложив губы в трубочку, а не улыбнувшись во весь рот. Настоящим препятствием при требуемом увеличении мощности стала необходимость использования дополнительного клапана - два клапана означают вдвое увеличившееся проходное сечение - так можно затолкать побольше смеси в цилиндр на высоких оборотах. Но сатурация (наполнение) воздухом цилиндра на низких оборотах пропорционально затрудняется.
Точка эффективного момента перемещается в область 4000 оборотов и выше - становится неудобно ездить в городе - машина плохо тянет "снизу". Именно по этой причине, на автомобилях стали появляться системы переменного газораспределения.

Первое поколение системы VANOS работало следующим образом:
В звездочке привода впускного вала находится шлицевой вал приводимый небольшим масляным цилиндром. По умолчанию распредвал стоит так, что впускной клапан открывается позже обычного, тем самым сначала создавая разряжение (вакуум) в цилиндре, для увеличения последующей скорости поступления смеси. С возрастанием оборотов масляное давление в цилиндре приводит в движение шлицевой вал и впускной распредвал проворачивается, в нормальное положение.

Система Double-Vanos непрерывно управляет углом как впускного так и выпускного вала, а так же увеличивает на верхах перекрытие клапанов (тот момент, когда впускные клапана открываются а выпускные еще не закрылись. При этом уходящие с высокой скоростью по выпускному тракту газы создают дополнительное разряжение в цилиндре). Революционная технология Vanos была впервые представлена BMW в 1992 году на двигателе М50TU.

Технология Double-Vanos применяется на серийных автомобилях с 1997 года (M52TU). На моторах М-серии впервые система Double-Vanos была применена на двигателе S50.

К слову система VTEC на моторах Honda имеет совсем другую систему изменения фаз ГРМ. Там на низах действует кулачок распредвала с небольшим подъемом и не продолжительной фазой, а на верхах включается кулачок с более агрессивным профилем.

Прощай, дроссельная заслонка!

Следующим шагом BMW AG в борьбе за КПД двигателя стало создание системы Valvetronic, регулирующее подъем клапана. B BMW тем самым планировали так же избавиться от дроссельной заслонки, ведь при частичных нагрузках она создавала разряжение воздуха по впуске, тем самым затрудняя продувку и мешая работе VANOS.

В принципе эффекта дроссельнои заслонки можно достичь, плавно изменяя во всем диапазоне оборотов величину хода впускных клапанов. Идея сколь заманчивая, столь и труднореализуемая. Только представьте, чтобы мотор ровно работал на холостом ходу (в этот момент зазор между седлом и клапаном составляет сотые доли миллиметра), необходимо отрегулировать клапанный механизм с точностью до тысячных долей миллиметра! И вот проблемы решены. Valvetronic способен скрупулезно контролировать перемещение клапанов в диапазоне 0-9,7 мм. Чтобы увеличить степени свободы системы распредвал-коромысло-клапан, инженеры BMW дополнили ее двумя новыми элементами - эксцентриковым валом и промежуточным рычагом (см. схему). Перемещая эксцентриковый вал, электродвигатель увеличивает или уменьшает плечо промежуточного рычага, тем самым удлиняя или укорачивая ход впускных клапанов в соответствии с нагрузкой двигателя.

Система Valvetronic - устройство, позволяющее изменять ход клапана в зависимости от числа оборотов коленвала. Благодаря этому, на высоких оборотах достигается наилучшая вентиляция цилиндра, наилучшее его заполнение топливовоздушной смесью. При минимальных оборотах ход клапана минимален. При этом уменьшается эффект перекрытия клапанов, благодаря чему расход топлива минимален. С увеличением числа оборотов величина открытия клапанов увеличивается. При этом уменьшается сопротивление газовым потокам внутри цилиндра, скорость продувки и наполнения цилиндра топливовоздушной смесью возрастает.