міняємо фази
Зі збільшенням напруги в бортовій мережі автомобілі швидше за все отримають електромагнітний привід клапанів двигуна.
КАМЕРА згоряння відділяється від впускного і випускного колекторів клапанами газорозподільного механізму (ГРМ). Вони відкриваються в строго певні проміжки часу, звані фазами газорозподілу. Їх вибір - це завжди компроміс. Справа в тому, що при високих оборотах коленвала для хорошого наповнення циліндрів і подальшої їх очищення треба відкривати клапана на досить великий проміжок часу. На малих обертах, навпаки, так робити не можна. Час відкриття клапанів в цьому випадку має бути значно менше. Інакше частина робочої суміші буде частково вилітати з циліндрів назад в колектори, і двигун стане працювати нестабільно (цей ефект можна спостерігати у гоночних моторів на холостому ходу). Тому газорозподільні механізми стандартних двигунів завжди налаштовані на якийсь усереднений режим.
Щоб повніше використовувати можливості моторів, з початку 90-х років минулого століття багато автовиробників стали застосовувати системи зміни фаз газорозподілу. Компанія FIAT вперше запатентувала такий пристрій ще в 60-х роках, а в 1980 році "Alfa Romeo Spider" вже обладнувалася їм серійно.
Найбільш прості системи зміни фаз газорозподілу зазвичай виконуються двоступінчастими, тобто при певних оборотах двигуна електроніка за допомогою спеціального пристрою просто перемикає ГРМ на інший режим роботи.
Наприклад, за таким принципом працює знаменита хондовская система VTEC ( "Variable Valve Timing and Lift Electronic Control"), яка вперше з'явилася в 1989 році на моделях "Integra" і "Civic". Влаштована вона досить просто. Кожен клапан може відкриватися одним з двох кулачків распредвала, причому вони штовхають клапан через спеціальні коромисла. Поки працюють кулачки, призначені для невеликих оборотів, другі крутяться вхолосту. За командою блоку управління гідравліка з'єднує між собою коромисла обох кулачків, і ГРМ переходить на "мощностной" режим роботи.
В принципі подібна схема дозволяє поєднувати в одному двигуні хорошу тяговитость на "низах" і високу потужність на високих оборотах. Але все ж їй бракує гнучкості, і до того ж момент перемикання з одного режиму на інший чітко відчувається водієм. Багатьом такий характер здається зайво різким, але деяким автолюбителям він припав до душі. Вони порівнюють "підхоплення" при спрацьовуванні системи з роботою турбонаддува.
Проте з часом велику популярність завоювали безступінчаті системи зміни фаз газорозподілу. Кожна фірма називає їх по-своєму. Наприклад, "Honda" вибрала назву i-VTEC, BMW - "DoubleVANOS", "Ford" - VCT, "General Motors" - DCVCP, "Hyundai" - CVVT, "Lexus" - VVT-iE, "Mitsubishi" - MIVEC, "Porsche" - "VarioCam Plus", "Toyota" - VVTL-i. Але в будь-якому випадку всі ці системи роблять характер мотора більш рівним у всьому діапазоні оборотів коленвала.
Як правило, в таких пристроях розподільний вал з'єднується з приводним шківом через спеціальну втулку. Під дією тиску масла (його подачею управляє електроніка) вона може переміщатися уздовж вала, за допомогою спіральних зубів повертаючи його щодо шківа (а значить, і клонували). Також замість втулки може використовуватися вбудований в шестерню приводу распредвала мініатюрний гідромотор. Через компактних розмірів і більш точної роботи така схема все частіше зустрічається на сучасних двигунах.
Однак найкращою ефективністю володіють експериментальні системи з електромагнітним приводом клапанів. Такі схеми дозволяють відмовитися від розподільних валів і інших деталей ГРМ, тим самим значно спростивши двигун і знизивши його масу. У подібних конструкціях електроніка може керувати кожним клапаном індивідуально, постійно підбираючи оптимальний (для даних умов) режим роботи двигуна. Однак на серійних автомобілях такі пристрої швидше за все не з'являться до тих пір, поки не збільшиться бортове напруга. Оскільки традиційна 12-вольта система не може забезпечити енергією потужні електромагніти приводу клапанів.
Короткий і довгий
Так виглядає газорозподільний механізм двигуна BMW, оснащеного системами "DoubleVANOS" і "Valvetronic".
ОКРІМ систем зміни фаз газорозподілу на сучасних двигунах також нерідко використовуються впускні тракти змінної довжини. Вони дозволяють змінювати спосіб подачі повітря в циліндри в залежності від режиму роботи мотора.
Наприклад, якщо обороти коленвала невеликі і автомобіль рухається рівномірно, то електроніка за допомогою спеціальної заслінки відкриває у впускному колекторі довгий звивистий шлях, схожий на спіраль. У цьому випадку повітряний потік сильно закручується, і при попаданні в циліндри такий вихор добре змішується з паливом. В результаті утворюється рівномірна за складом робоча суміш. Вона згорає повністю, тому двигун працює дуже ефективно і економічно.
Але коли навантаження на мотор збільшується (наприклад, при інтенсивному розгоні), довгий впускний колектор створює великий опір повітряному потоку. Тому електроніка в таких випадках переводить заслінку в друге положення, відкриваючи повітрю короткий і прямий шлях до циліндрів. Це дозволяє наповнити їх максимальною кількістю горючої суміші і отримати від двигуна найбільшу потужність.
На деяких моторах (зокрема, на V-образних "вісімка" компанії BMW) впускний трубопровід влаштований ще цікавіше. Він виконаний у вигляді равлика, внутрішня частина якої може повертатися щодо зовнішнього нерухомого корпусу і тим самим плавно і безступінчатий змінювати довжину впускного тракту. Подібна система складніше і дорожче, зате дозволяє отримати оптимальні характеристики двигуна при будь-якій частоті обертання коленвала.
Але крім хорошого наповнення циліндрів горючою сумішшю не менш важливу роль відіграє і ефективність їх очищення від відпрацьованих газів. Справа в тому, що в перший момент після відкриття випускних клапанів початківці вириватися в колектор перші вихлопні гази створюють перед собою рухому з надзвуковою швидкістю хвилю тиску. Вона відбивається від стінок випускного тракту і перешкоджає подальшому виходу відпрацьованих газів з циліндра. В цьому випадку вихлопні гази видаляються виключно за рахунок виштовхує дії поршня. В результаті ефективність очищення камер згоряння падає, так само як і потужність мотора.
Однак двигателистов вдалося перетворити недолік в гідність. Шляхом ретельного підбору довжини та геометрії випускних патрубків кожного циліндра можна домогтися, щоб при відкритті клапанів за ними утворювалося розрідження. Воно не перешкоджає, а, навпаки, допомагає відпрацьованим газам швидко і повністю покинути циліндр. Саме заради цього ефекту система випуску сучасних автомобілів часом має досить хитромудру конфігурацію і іноді схожа на клубок згорнулися змій.
