Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Изучение потребительских свойств и возможностей тюнинга автомобиля ВАЗ 2112

Потребительские свойства характеризуются способностью удовлетворять требования владельца автомобиля (водителя, пассажира) и не связаны непосредственно с эффективностью выполнения транспортного процесса. В этом случае автомобиль рассматривается не как транспортное средство, а как личная собственность владельца, часть его образа жизни. Перечень потребительских свойств автомобиля каждым человеком определяется индивидуально. К потребительским свойствам можно отнести: люк в крыше, электростеклоподъемники, иммобилайзер, центральный замок, электропривод замка крышки багажника, электрообогрев передних сидений, антиблокировочная система тормозов.

ВАЗ-2112, хэтчбэк, собран на базе "десятки", с укороченным до 4170 мм пятидверным кузовом хэтчбек (объем багажника 400 л), за счет чего у нее более четкие реакции на поворот рулевого колеса. У "двенадцатой" свой, более спортивный характер управляемости, однако эта машина по комфорту здорово отличается в лучшую сторону от "девятки" с аналогичным типом кузова.

Набор стандартного оборудования включает в себя люк в крыше, электростеклоподъемники, иммобилайзер, центральный замок, электропривод замка крышки багажника, электрообогреватель заднего стекла, спойлер багажника со стопсигналом.

На этом автомобиле применяется двигатель с электронноуправляемым многоточечным впрыском (на каждый цилиндр своя форсунка) и электронной системой зажигания. Двигатель рабочим объемом 1,5 л с 16 клапанами, двухвальной головкой цилиндров, обеспечивающий повышенные показатели по мощности (69 кВт) и крутящему моменту (130 Нм), позволяющими иметь автомобилю улучшенные динамические качества 16-клапанный 94-сильный двигатель позволяет разогнаться до скорости 185 км/ч. Выпускаются следующие модификации: ВАЗ-21120 с 16-клапанным двигателем с распределенным впрыском топлива с 14-ти дюймовыми шинами и версия ВАЗ-21122 с 8-клапанным двигателем с распределенным впрыском топлива с 13-ти дюймовыми шинами. Оба двигателя имеют рабочий объем 1,5 л. Так же существует версия ВАЗ-2112i (инжектор).

Существуют следующие варианты исполнения автомобилей ВАЗ-21120 - 01 "норма" и 02- "люкс", ВАЗ-21122 - 00 "стандарт", 01-"норма" и 02-"люкс".

В комплектацию базовой модели Норма входит: электрообогреватель заднего стекла, электростеклоподъемники всех дверей, электроблокировка замков дверей, иммобилизатор, бамперы окрашенные в цвет кузова, очиститель заднего стекла, обивка сидений (велюр + гобелен), диски колес штампосварные 14". В комплектации "Люкс" доукомплектовано контейнер багажника пластмассовый, обогрев передних сидений, маршрутный компьютер, противотуманные фары, наружные зеркала с противоослепляющим эффектом эл. приводом и обогревом, обивка дверей и сидений (бархат), диски колес из легкого сплава 14".

Возможности доукомплектации достаточно обширны, это установка:

- ABS

- Замена задних барабанов на диски

- Гидроусилитель руля.

Внешний тюнинг модельного ряда "Люкс" включает установку литых дисков большего диаметра.

Рис. 1

Так же можно установить аэродинамический обвес, декоративную решетку радиатора.

Рис. 2

Широкий спектр услуг по внешнему тюнингу автомобилей представлен аэрографией. Многообразие рисунков позволяет на высоком художественном уровне выполнить художественную окраску элементов или всего автомобиля.

Но аэрография - не единственный способ нанести уникальный рисунок на автомобиль. Одним из наиболее молодых и модных направлений в современном тюнинге автомобилей является художественная оклейка автомобилей пленкой. Пленка из карбона или винила (ПХВ пленка) способна изменить внешний вид автомобиля до неузнаваемости и защитить лакокрасочное покрытие. Это вызвано тем, что данный материал предоставляет широкие возможности для реализации всевозможных идей, от нанесения небольших виниловых наклеек на отдельные части кузова, до перетяжки всего кузова целиком.

Так же можно заменить комплект механизмов для "ламбо" дверей.

Рис. 3

Внутренний тюнинг - процесс модификации салона автомобиля посредством замены и/или установки дополнительных элементов для всего модельного ряда включает в себя:

установку ручек КПП, педалей, различных накладок;

тонировку стекол, согласно ГОСТа;

установку шумоизоляции, вибро и звукоизоляции;

изготовление деталей салона из карбона и кевлара.

спортивные сидения, рулевое колесо и подушки безопасности.

Технический тюнинг представляет собой полную и (или) частичную перенастройку основных узлов и агрегатов автомобиля и включает: тюнинг двигателя, его механизмов и систем; рулевого управления и трансмиссии; тормозной системы; подвесок колес; чип - тюнинг электронных блоков управления; электрооборудования, и т.д.

Тюнинг двигателя

Одним из вариантов тюнинга двигателя ваз 2112 является установка турбонаддува. Турбонаддув был известен уже в начале двадцатого века. Однако долгое время не был доступен из-за отсутствия недорогих качественных материалов. Но уже в 1970-х стали появляться турбокомпрессоры на серийных легковых автомобилях в Баварии. Чтобы увеличить мощность автомобиля необходимо подать в цилиндр больше воздуха, нагнетая его под избыточным давлением. Таким образом, при увеличении давления воздуха на 30% происходит адекватный рост мощности. Газотурбинный компрессор состоит из выпускного коллектора, на который крепится корпус турбины, внутри которой находится турбинное колесо, также крепится компрессорное колесо. Турбина раскручивается под действием потока выхлопных газов и с помощью вала передается на компрессорную крыльчатку, затем засасывается воздух через воздушный фильтр. Воздух под давлением подается в карбюратор. В обычном двигателе сгорает только 25% от закачанного в цилиндр топлива из-за нехватки кислорода. И наполнение воздухом увеличивает сжигание бензина, что и приводит к росту мощности. При тюнинге двигателя ваз 2112 и установке турбонаддува разгон автомобиля в 100 км/ч сокращается на 5 с по сравнению с исходным мотором. Мощность увеличивается на 20%. А также повышение давления позволяет снизить расход топлива до 20%.

Какой же тюнинг двигателя ваз 2112 позволяет увеличить объём двигателя? Есть два варианта: непосредственная расточка цилиндров и увеличение хода поршня. Для увеличения хода поршня нужно установить новый коленвал с большим эксцентриситетом. Также следует подобрать подходящие поршни и шатуны. Благодаря более легкому маховику снижается нагрузка на коленчатый вал и сцепление, что значительно улучшает разгонную динамику машины. Также можно увеличить степень сжатия при тюнинге двигателя ваз 2112. Для этого нужно установить распредвал с иными геометрическими показателями. Это способствует увеличению мощности двигателя. Желательно это делать совместно с другими доработками двигателя, например с установкой турбонагнетателя при тюнинге двигателя ваз 2112. Оптимальное увеличение степени сжатия до 9,8 или 10. Потому что чрезмерное увеличение степени сжатия двигателя может привести к его перегреву.

Тюнинг рулевого управления и трансмиссии.

При тюнинге рулевого управление можем поставить электро усилитель руля (ЭУР).

Существует два вида механизмов, который делают вращение руля легче: ГУР (гидро усилитель руля) и ЭУР (электро усилитель руля).

В общих чертах ГУР это: насос, приводимый коленчатым валом, качает масло или подобную жидкость, и посредством достаточно сложного набора мелких деталей в составе рейки и вне ее и давления жидкости помогает вращать рулем.

ЭУР попроще: электромотор, торсион, пара датчиков и ЭБУ. Принцип: скручивается торсион, считывается датчиком момент, и электромотором накидывается чутка ньютон-метров усилия на выходной вал.

Плюсы ЭУР:

ЭУР в процессе эксплуатации не требует вмешательства/обслуживания, в отличие от ГУРа (следить за маслом и трубчатыми соединениями как минимум стОит).

Электродвигатель ЭУРа работает только тогда, когда требуется повернуть руль (когда начинает скручиваться торсион), в недвижимом положении он практически не работает, как не работает и по достижении определенной скорости, прописанной в ЭБУ. ГУР в отличие от собрата работает постоянно, его мотор постоянно крутится от `колена' и молотит жидкость, даже если машина стоит без водителя.

В мороз ЭУР лучше себя зарекомендовал. Ему не нужно прогреваться как ГУРу.

Трансмиссия. Основной задачей трансмиссии является передача крутящего момента от двигателя к ведущему мосту, т.е. на ведущие колеса. И если, например, водителем на движок ВАЗ-2112 установлена турбина, осуществлен чип-тунинг, и простой 16-ти клапанновый двигатель с легкостью дает 300 лошадиных сил, тем не менее, радостный автовладелец после 10-15 минут нахождения за рулем осознает, что автомобиль сдвигаться не собирается. Причиной тому - вышедшая из строя деталь трансмиссии. В трансмиссии главную роль выполняют КПП или АКПП. Замена в КПП обычного ряда передач ВАЗа 2112 на 18 ряд, приводит к заметным улучшениям динамики. Передаточные числа подбирают в зависимости от мощности двигателя, крутящего момента и размера дисков автомобиля. Перед тюнингом трансмиссии необходимо получить знания об основных параметрах трансмиссии - проходной момент, т.е. это та мощность, передающаяся через трансмиссию ведущим колесам. Слабое место трансмиссии пострадает, если проходной момент будет меньше крутящего. Для условий городской дороги можно произвести замену стандартного ряда в коробке передач на 18-й, а так же осуществить замену основной пары более короткой. В этом случае ограничивается скорость, но за счет приобретения серьезного разгона авто. Любителям лихой езды рекомендуется осуществить замену стандартного дифференциала самоблокирующимся. С помощью такой манипуляции вы с легкостью будете поворачивать на высокой скорости. Сначала нужно будет привыкнуть к действию обеих колес на поворотах, тем не менее, такое изменение в автомобиле придаст уверенности водителю и не только на повороте. С коробкой все ясно, также стоит помнить про сцепление. Ведь сцепление осуществляет процесс передачи крутящего момента от двигателя к коробке передач. Тюнинг сцепления можно проводить, пользуясь спортивным, облегченным маховиком и диском сцепления, имеющим керамические накладки и жесткие пружины. В целом усовершенствование трансмиссии, полностью определяется возможностями вашей фантазии!

Рис. 4

тюнинг автомобиль рулевой колесо

Тюнинг тормозной системы.

Штатные задние "барабаны" ВАЗ 2112 заменили "восьмерочными" дисками Brembo, смонтированными на суппортах от Audi. На место передних встали 15-дюймовые вентилируемые перфорированные диски Brembo от Alfa Romeo и однопоршневые суппорты с доработанной упрочненной скобой. Процесс модернизации также коснулся усилителя тормозов и регулятора тормозных сил. Пару трения с дисками создают колодки Ferodo Racing, спроектированные специально для раллийных автомобилей.

Расчетная мощность системы должна противостоять 150-сильному двигателю, так что своеобразный "запас уверенности" греет душу.

Привод ручного тормоза - механический.

Так же можно установить на ВАЗ 2112 ABS (антиблокировочную систему).

Тюнинг подвески автомобиля

Первое, что бросается в глаза в тюнинге ВАЗ 2112, так это малый дорожный просвет. Занижение передней оси составило 45 мм, задней - 60 мм. Демпфируют в подвеске амортизаторы ПЛАЗА СПОРТ с характеристиками, подобранными именно для этого автомобиля. "Упругость" обеспечивают прогрессивные пружины H&R с занижением 40 мм.

Штатные передние рычаги заменили треугольными с возможностью регулировки угла продольного наклона колес (кастор), без подкладывания шайб. Кстати, при необходимости "настроить" можно и развал задних колес.

Дооборудование и тюнинг электрооборудования.

Выпускаемые промышленностью узлы и детали предоставляют широкие возможности по дооборудованию и тюнингу. Дооборудование и тюнинг электрооборудования могут включать в себя: установку ксеноновых фар с омывателями; установку мультимедийного центра, CD-DVD чейнджеров и проигрывателей, усилителей и акустических систем и сабвуферов; комплекта оборудования для подключения IPod/ IPhone через USB порт.

2. Тюнинг рулевого управления автомобиля ВАЗ 2112, разработка операционной технологической карты тюнинга

Утяжеление машин, увеличение скорости передвижения - все это, несомненно, оказало прямое влияние на управляемость автомобилем, естественно не в лучшую сторону. И для того, чтобы, так сказать, облегчить жизнь водителю конструкторы разработали специальное устройство, которое обеспечивает легкое управление машиной как при движении по трассе, так и при обычной парковке. Это усилитель рулевого управления. Электрический усилитель руля устанавливается на рулевой вал, части которого соединены между собой с помощью торсионного вала. Здесь имеется датчик, учитывающий величину крутящего момента. При вращении руля этот датчик, а также датчики скорости и оборотов коленчатого вала передают полученные данные на электронный блок управления, который в свою очередь определяет компенсационное усилие и дает соответствующую команду электродвигателю усилителя. Электрический усилитель руля является довольно надежным элементом современных автомобилей. И кстати, по словам, специалистов различных сервисных станций: ЭУР выходит из строя не так уж и часто, как полагают многие. Единственный совет, которые они дают, касающийся продления срока службы механизма - проводить ее периодическую диагностику (хотя бы 1 раз в год или полгода) в специализированных центрах.

Применяемые в тюнинге автомобилей подвески условно можно разделить на гидравлические, пневматические и пневмогидравлические. В штатной комплектации на автомобиле ВАЗ 2112 Передняя подвеска независимая, с телескопическими гидравлическими амортизаторными стойками, с цилиндрическими пружинами, нижними поперечными рычагами с растяжками и стабилизатором поперечной устойчивости (МакФерсон). Задняя подвеска с цилиндрическими пружинами, гидравлическими амортизаторами двухстороннего действия и продольными рычагами, упруго соединенными поперечной балкой

При тюнинге подвесок, как правило, осуществляют техническую регулировку двух основных элементов: упругого и гасящего. В тюнинге применяется много вариантов для модернизации подвески. В основном все сводятся к изменению упругого и гасящего элементов (уменьшению клиренса и повышение жесткости), а не к изменению кинематики агрегатов и деталей подвески. При занижении клиринса опускается центр тяжести - улучшается управляемость, устойчивость, увеличивается максимальная скорость (из-за уменьшения лобовой площади, т.е. уменьшения коэффициента лобового сопротивления). При этом к вышеперечисленным характеристикам добавляет естественное уменьшение кренов, а значит, выше скорость прохождения поворотов и критические скорости "маневрирования".

Упругим устройством подвески является пружина. При модернизации пружин подвесок существует градация модификации.

Рассмотрим способы тюнинга пружин. Первый способ - серийные пружины и модификация серийных пружин. Самый простой способ модификации подвески - серийные стандартные пружины в сочетании с новыми газовыми амортизаторами. Если установки только новых амортизаторов может показаться мало, прибегают к модификации серийных пружин. Модификация, как правило, предполагает ее укорачивание, путем подрезки на виток. При легком тюнинге подвески возможен вариант модернизации - укороченная пружина и серийный амортизатор. При таком варианте дорожный просвет уменьшается, что плохо для наших дорог, но при этом центр тяжести снижается, что положительно. В этом случае устанавливают ограничители отбоя пружины. Такой "тюнинг" подвески малобюджетный и мало популярный.

Второй способ - установка других пружин. Тут возможны различные варианты - либо тюнинговые жесткие укороченные, либо пружины с переменной жесткостью (увеличивающейся от нагрузки на них) и занижением, устанавливаются взамен штатных, не требуют замены штатных амортизаторов, либо жесткие высокие, предназначенные для перевозки грузов. Для скоростного тюнинга представляют интерес специально навитые пружины, которые имеют иную толщину прутка, форму навивки (цилиндрические, конические или бочкообразные), возможен переменный шаг витка или переменное сечение прутка, а значит имеют другую характеристику работы, как правило, нелинейную с большей жесткостью. Такие пружины предоставляют широкие возможности при настройке подвески. Тюнинговые пружины, как правило, жестче на 20% и ниже штатных на 15-20 мм. В тюнинге есть понятие спортивная подвеска, что означает сочетание новых заниженных пружин и подобранных для них амортизаторов. Амортизаторы также могут иметь регулируемую жесткость.

Винтовые стойки подвески. Состоят из одной или двух пружин и резьбы с гайкой на корпусе амортизатора для регулировки поджатия (а значит и длины) пружины. Эти стойки с регулировкой длины пружины в пределах 60-90 мм. Это означает, что дорожный просвет может изменяться от гоночных 70 мм до внедорожных 190 мм. Двойной упругий элемент состоит из основной пружины и подпружинника, последний имеет цилиндричный или прямоугольный пруток. Подпружинник необходим для дополнения короткоходой основной пружины, которая при вывешивании колеса полностью разжимается. Подпружинник и пружина имеют разную жесткость. Это свойство делает стойку прогрессивной и эффективно работающей на разных типах дорог. Сильное занижение меняет кинематику колеса. При сильном занижении подвески на поперечных рычагах колеса стойка уходят из оптимального положения и колеса становятся "домиком", придавая им отрицательный угол развала. Поэтому регулировка углов установки колес здесь обязательна после каждого занижения-завышения клиринса. Самыми универсальными и широко используемыми при тюнинге считаются винтовые стойки с изменяемой жесткостью пружин и амортизаторов. Так, спортивный комплект винтовых регулируемых передних и задних стоек D2 серии "STREET" предназначен для активной городской езды, обеспечивает регулировку занижения от 0 до 120 мм, регулировку жесткости пружин и амортизаторов. Подвеска имеет 36 различных регулировок - Вы можете настроить все необходимые Вам индивидуальные параметры. Имеется возможность изменения клиренса автомобиля, не прибегая к сжатию пружин! В отличие от многих аналогов, установка стоек не требует работ по изменению и доработке посадочных и крепежных элементов в кузове автомобиля. Комплект стоек имеет Европейский сертификат TЬV.

В комплект также входят: алюминиевая верхняя опора передних стоек на шаровом соединении (ШС) с регулировкой развала колес и резиновым демпфером, гасящем вибрации и шумы передних стоек; алюминиевая верхняя опора задних стоек на ШС с резиновым демпфером, гасящем вибрации и шумы задних стоек. Многообразие вариантов настройки винтовой регулируемой подвески D2 серии "STREET" обеспечивают высокую управляемость и устойчивость автомобиля, в сочетании с комфортностью передвижения. Стабилизаторы поперечной устойчивости необходимы для обеспечения высокой боковой устойчивости автомобиля. При тюнинге автомобиля применяют стабилизаторы большего диаметра (как правило, на 2-3 мм, что вполне достаточно) и, соответственно, более жесткого, который препятствует большим кренам кузова в повороте. Спортивные стабилизаторы имеют, как правило, регулируемые по высоте, стойки стабилизатора. Правильно настроенный стабилизатор улучшает устойчивость автомобиля в повороте (противодействует крену кузова) и способствует более быстрой стабилизации после прохождения поворотов, уменьшает раскачивание кузова.

Рассмотрим наиболее подходящие стойки для тюнинга нашего автомобиля Koni sport.

Тип характеристики: передние амортизаторы - регрессивная, задние - регрессивная.

Рис. 5

Анализ характеристики Амортизаторов KONI на ВАЗ 2110.

Передние амортизаторы KONI SPORT обладают возможностью регулировки усилия отбоя, поэтому испытывали мы их при двух вариантах: "жестком" и "мягком". Интересной особенностью стало то, что при снятии характеристики амортизатора в холодном состоянии усилия в "мягком" варианте настройки оказались выше усилий "жесткого", при скорости перемещения поршня 0,2 м/с на 45 кгс, а при скорости 0,47 м/с на 15 кгс. Однако, когда амортизатор прогревался, все вставало на свои места, и "жесткая" настройка действительно оправдывала свое название: при 0,2 м/с усилие составило 60 кгс (на "мягком" - 40), при 0,47 м/м - 115 кгс (против 95 на "мягком"). А вот на максимальной скорости поршня в холодном состоянии "жесткая" настройка позиций не сдала и превысила усилие "мягкой" на 60 кгс.

Если сравнивать усилия отбоя и сжатия, создаваемые амортизаторами KONI, с другими образцами, участвующими в тесте, то "коней" можно охарактеризовать как амортизаторы "средней жесткости". Усилия штатных "десяточных" амортизаторов на сжатие они превышают.

4. Система изменения фаз газораспределения двигателей внутреннего сгорания. Особенности и принцип функционирования системы ВАЗ 2112

Качество работы двигателя - его КПД, мощность, крутящий момент и экономичность зависят от многих факторов, в том числе и от фаз газораспределения, то есть от моментов открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Фазы газораспределения в двигателях внутреннего сгорания - это моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов (окон). Фазы газораспределения обычно выражаются в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным или конечным моментам соответствующих тактов. В обычных двигателях фазы изменяться не могут. Работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Дело в том, что в зависимости от режимов двигателя, скорость наполнения горючей смесью цилиндров и выталкивания отработавших газов различны. Кроме того, на высоких оборотах из-за инерционных сил горючая смесь начинает наполнять камеру сгорания лишь к тому моменту, когда поршень близок к нижней мертвой точке, что ухудшает наполняемость цилиндра. Поэтому для лучшего заполнения камер сгорания горючей смесью и эффективной очистки цилиндров желательно чтобы момент и время открытия клапанов, в зависимости от режимов работы двигателя, также изменялись.

Для устойчивой и экономичной работы двигателя на холостом ходу необходимо обеспечить узкие фазы газораспределения с поздним открытием и ранним закрытием клапанов без перекрытия фаз (время, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно). Отсутствие перекрытия фаз позволяет исключить попадание выхлопных газов во впускной коллектор и выброс части рабочей смеси в приемную трубу.

Для получения максимальной мощности на высоких оборотах необходимо, чтобы впускные клапаны открывались заранее и на более длительный интервал времени, т.е. фазы газораспределения были максимально широкими. Кроме того, немаловажную роль в наполнении цилиндров играет и то, насколько быстро камера сгорания очищается от отработанных газов, то есть выпускные клапаны также должны открываться по-разному, в зависимости от оборотов двигателя. При этом для лучшей очистки цилиндров фазы перекрытия клапанов должны быть тем шире, чем выше обороты двигателя.

Таким образом, задачей механизма газораспределения является обеспечение наивысшей эффективность наполнения и очистки цилиндров на всех режимах работы двигателя. От того, насколько оптимально подобраны фазы газораспределения, зависит экономичность двигателя, мощность и развиваемый момент.

Система изменения фаз газораспределения непрерывно модифицирует фазы исполнительного механизма изменения фаз газораспределения и распредвала привода впускных клапанов под действием гидравлического давления, которым управляет масляный управляющий клапан (OCV) так, чтобы фазы открытия и закрытия клапанов оптимально соответствовали условиям работы двигателя. Работа масляного управляющего клапана (OCV) базируется на сигналах от датчика положения распредвала согласно условиям работы двигателя. Он управляет гидравлическим давлением, действующим на исполнительный механизм изменения фаз газораспределения.

Какие бывают системы изменения фаз газораспределения.

В начале 1990-х гг. появились двигатели с автоматическими устройствами для изменения фаз газораспределения. Обычно в приводном шкиве (или звездочке) распределительного вала впускных клапанов размещается специальное устройство, которое имеет гидравлический привод от смазочной системы двигателя и может поворачивать распределительный вал относительно приводной звездочки (шкива) и, следовательно, относительно коленчатого вала.

Рис. 6

Схема работы механизма изменения фаз газораспределения: б° - диапазон изменения фаз газораспределения

Рис. 7

При этом впускные клапаны могли открываться и закрываться раньше или позже. Изменение фаз открытия и закрытия впускных клапанов оказывает больший эффект, чем изменение аналогичных фаз выпускных клапанов. Первые устройства обеспечивали простое переключение в два положения, обеспечивая один угол перекрытия для малых оборотов двигателя, а другой - для высоких оборотов и нагрузки. Этого было достаточно для того, чтобы обеспечить хороший пуск, достаточный крутящий момент при сравнительно малых оборотах и нагрузках двигателя и возможность достижения большой мощности при высоких оборотах. Постепенно были разработаны устройства, которые могли изменять фазы газораспределения во всем диапазоне оборотов двигателя, а некоторые производители начали изменять фазы открытия-закрытия выпускных клапанов, в основном для того, чтобы снизить выбросы вредных веществ. Сегодня изменяемые фазы газораспределения VIVT (Variable Inlet Valve Timing) стали общепринятыми и появился целый ряд двигателей, оборудованных системой изменения фаз газораспределения во всем диапазоне. В некоторых ГРМ имеется возможность отключать один из впускных клапанов в каждом цилиндре. Такое устройство используется компанией Honda в высокофорсированном двигателе CVT. Здесь не обеспечивается полное отключение клапана, а происходит его открытие на небольшую величину в целях исключения возможности его прихвата к седлу.

Рис. 8

Альтернативной разработкой, впервые использовавшейся фирмой Toyota, а сейчас широко применяемой в двигателях с двумя впускными клапанами на цилиндр, стало простое закрытие одного из впускных патрубков с помощью автоматически управляемой заслонки. Обычно два впускных патрубка имеют разную форму: один, который всегда остается открытым, имеет форму, которая обеспечивает турбулизацию горючей смеси в камере сгорания, чтобы создать хорошо перемешанный поток, необходимый работе двигателя на малых оборотах, и другой, короткий прямой патрубок, открывающийся при высоких оборотах и нагрузке обеспечивает максимально возможное наполнение цилиндров. Двигатели, имеющие устройства такого типа, получили название двигателей с изменяемой длиной впускных трубопроводов. Более сложные системы могут постоянно и плавно изменять длину впускных трубопроводов.

Рис. 9

Перспективными конструкциями ГРМ являются механизмы без распределительного вала, в которых клапаны управляются индивидуальными устройствами с помощью электромагнитных соленоидов. Использование такой техники дает возможность индивидуального контроля за работой каждого клапана. При этом можно не только оптимально управлять временем открытия каждого клапана и обеспечивать получение максимальных мощности или крутящего момента, но и отключать некоторые цилиндры полностью или переводить их на малую нагрузку для более эффективной работы остальных цилиндров. Можно переводить двигатель в режим компрессора, разгружая, таким образом, тормоза, и, возможно, запасая часть энергии при спуске с возвышенности (рекуперация). Но главное преимущество этой системы заключается в том, что время и степень открытия клапанов в любой момент времени могут быть оптимальными для работы двигателя при данных условиях движения. Сегодня уже созданы такие экспериментальные системы с хорошей эффективностью действия (уменьшено потребление топлива до 20%). Кроме того, конструкция самого двигателя может быть упрощена, потому что обычный привод - цепи, зубчатые ремни, механизм натяжения, шестерни и кулачковые валы - становятся ненужными. Препятствием на пути к широкому применению таких "бескулачковых" клапанных механизмов является большое потребление электроэнергии и большие габариты при водных устройств, получаемые при существующем 12-вольтовом электрооборудовании. Эти проблемы значительно уменьшаются в случае повышения рабочего напряжения на борту в несколько раз.

Работа в соответствии с условиями движения: холостой ход, малые нагрузки

Благодаря уменьшению перекрытия, меньше продуктов сгорания возвращается в цилиндр. Это стабилизирует частоту вращения холостого хода, улучшая топливную экономичность, а также гарантирует стабильность работы двигателя при малых нагрузках.

Средние нагрузки

Перекрытие увеличивается, а отношение EGR в цилиндре - растет. При этом уменьшаются потери на трение (насосные потери), понижается температура сгорания и уменьшается количество СO в отработавших газах. Количество выбросов углеводородов также уменьшается вследствие повторного дожигания не воспламененного газа.

Большая нагрузка, низкая и средняя скорости

Впускные клапаны закрываются рано, что обеспечивает высокий объемный к. п. д., при этом улучшается крутящий момент в диапазоне низких и средних скоростей.

Большая нагрузка, диапазон больших скоростей

Впускные клапаны закрываются позже, высокий объемный к. п. д. обеспечивает максимальную мощность.

При низкой температуре

Перекрытие минимизировано для предотвращения попадания продуктов сгорания в цилиндры и уменьшения количества дополнительно впрыскиваемого в цилиндры топлива. При этом улучшается топливная экономичность и стабилизируются повышенные обороты холостого хода.

При пуске или останове двигателя

Пусковые качества улучшились вследствие уменьшения перекрытия, так как продукты сгорания не возвращаются в цилиндр.

Как правило, изменение фаз газораспределения применяется в двигателях с двумя распределительными валами, один из которых служит для открытия впускных клапанов, другой - выпускных. Широкое распространение находят системы с изменение натяжения цепи по принципу гидравлического кольца. Изменение фаз газораспределения при таком виде производится только для впускных клапанов. Распределительный вал для открытия выпускных клапанов приводится во вращение от коленчатого вала двигателя через шестерню или звездочку ременной или цепной передачи 1, а распределительный вал для открытия впускных клапанов через цепную передачу от звездочки установленной на распределительном вале привода выпускных клапанов 2.

Рис. 10. Привод системы с изменение натяжения цепи по принципу гидравлического кольца: 1 - привод распределительного вала для выпускных клапанов; 2 - звездочка распределительного вала для привода выпускных клапанов; 3 - звездочка распределительного вала для привода впускных клапанов.

Положительная добавка мощности от увеличения перекрытия клапанов на высоких оборотах двигателя частично компенсируется отрицательным фактором - снижением дозарядки топливно-воздушной смесью (ТВС) в результате уменьшения угла закрытия клапана после прохода НМТ. Регулировка ФГР масштабированием диаграммы подъема кулачка в серийном производстве реализовано фирмой Honda в виде попеременно работающих кулачков с различной разверткой: на малых оборотах - с "узкими" фазами, на высоких (порядка 5000 об/мин) - с "широкими". Переключение происходит под управлением давления масла в системе смазки с помощью гидроцилиндров. Таким образом, варьируются не только ФГР, но и высота подъема кулачка. Сложность изготовления, настройки и эксплуатации подобных устройств не дали им широкого распространения, хотя они и позволяют повысить удельную литровую мощность до 100 л.с./дм³ без наддува. Разрабатываемые вазовскими специалистами конструкции, копирующими хондовскую, несовершенны по массово-кинематическим параметрам, сложны с технологической точки зрения и требуют перехода на новую головку блока, что ставит под сомнение воплощение самой идеи в металле. На самарском предприятии "Гидроавтоматика" на основе патента РФ №2133348 во втором квартале 2000 года будет изготовлена опытная партия устройств для регулировки ФГР, полностью унифицированных с гидроопорами 21214-1007160 и не требующих никаких других переделок в двигателе, кроме установки распредвала с "широкими" ФГР. В условиях конвейерной сборки это повлечет за собой только перенастройку шлифовального станка для распредвалов. Регулировка фаз данными устройствами в отличие от "ступенчатых" хондовских осуществляется плавно во всем диапазоне вращения коленчатого вала двигателя, благодаря чему обеспечиваются оптимальные ФГР для всех режимов работы двигателя. Изменение ФГР происходит за счет податливости штока устройства (гидроопоры): на малых оборотах утопание штока составляет 2-3 мм, на высоких (около 4000 об/мин) шток стоит жестко, как у обычной гидроопоры, т.е. утопание равно нулю. Соответствующим образом (исходя из соотношения частей рокера, разделенных линией соприкосновения с кулачком) и почти линейно от оборотов двигателя изменяется высота подъема и углы начала и конца открытого состояния клапана. Диапазон регулировки - до 60° с каждой стороны развертки по углу поворота коленчатого вала двигателя! Причем и у выпускного клапана тоже. В результате перекрытие клапанов варьируется в пределах 120°! Таким образом параметры наполнения цилиндров ТВС двухклапанных двигателей приближаются и даже превосходят аналоги четырехклапанных! Возрастают мощность и крутящий момент особенно в диапазоне высоких оборотов, без ухудшения экономичности и экологичности двигателя. Единственным недостатком подобной схемы регулирования ФГР является шум на малых оборотах вращения коленвала двигателя от достаточно высокой скорости посадки тарелки клапана на седло Однако вся остальная кинематическая цепочка (торец клапана-рокер-кулачок-шток гидроопоры) работает в беззазорном состоянии, поэтому ресурс данных деталей не должен измениться, а излишний шум присутствует только на малых оборотах и в сумме не превышает допустимый предел. Схожие недостатки есть и у обычных гидроопор, что уравнивает их позиции. Наличие приглушенного стука клапанов можно снизить раздельным приводом клапанов (т.е. выпускные - обычными гидроопорами), дополнительной звукоизоляцией, но он же и предотвратит повторную попытку запуска двигателя, предупредит пешеходов о приближении автомобиля, будет способствовать удалению нагара с тарелок клапанов и приработки их поверхностей и седел клапанов.

Размещено на Allbest.ru