Как известно, газораспределительный механизм служит для того, чтобы впускать в цилиндр топливовоздушную смесь (или воздух, если это дизельный мотор или бензиновый с непосредственным впрыском) и выводить из цилиндра отработавшие газы.

 

Газораспределительный механизм с двумя распредвалами и четырьмя клапанами на цилиндр

 

Режим работы впускных и выпускных клапанов имеет три характеристики: в какое время они открываются и закрываются относительно движения поршня в цилиндре, на какую высоту открываются, и как долго остаются открытыми.

 

Обычный распредвал: именно конфигурация его кулачков управляет открытием и закрытием клапанов

 

Сложность для конструкторов заключается в том, что для разных нагрузок двигателю нужен разный 
режим работы впускных и выпускных клапанов. Чем меньше обороты, тем позже должны открываться и закрываться впускные клапаны. И, соответственно, чем выше обороты, тем раньше. Подробно об этом можно почитать в статье «Система изменения фаз газораспределения Toyota VVT-i, VVTL-i». Также, чем больше обороты, тем больше двигателю нужно топливовоздушной смеси, и тем выше должны подниматься клапаны, обеспечивая больший зазор.

Как же обеспечить изменение фаз работы клапанов, если приводящий их в движение распредвал вращается равномерно? Начиная еще с 19 века конструкторы думали над этой проблемой, но до 1980-х годов фазы газораспределения автомобильных двигателей были настроены «компромиссно». Фактически, фазы были настроены на средние обороты (в этом режиме двигатели работают больше всего). При этом двигатель работал неэффективно и на холостых потреблял больше топлива, а на высоких – терял потенциальную мощность.

Первый серийный автомобиль с изменяемыми фазами газораспределения – это Alfa Romeo Spider 2000 1980 года. Систему изменения фаз газораспределения итальянцы испытывали в течение 70-х годов и изначально задумывали как способ снизить расход топлива. Однако затем смогли поднять мощность двигателя на высоких оборотах. Система VVT, придуманная конструкторами Alfa Romeo, могла изменять угол поворота распредвала по отношению к приводной шестерне. Контроль за углом осуществлялся с помощью механической передачи.

В 1987-м концерн Nissan выпустил модель 350ZX с системой NVTC. Это был первый серийный автомобиль, в котором система изменения фаз газораспределения управлялась электроникой.

В 1989-м Honda выпустила на рынок сразу три модели (Civic, Integra, CRX) с системой изменения высоты и продолжительности открытия клапанов (VTEC) – это был принципиально другой подход к регулированию фаз.

 

Распредвал двигателя Honda с системой VTEC: хорошо видны кулачки различного профиля

 

В 1992-м на модели Porsche 968 появилась первая бесступенчатая система изменения фаз VarioCam. Угол поворота распредвала на этом автомобиле изменялся не ступенчато, а плавно, имея бесконечное число значений. VarioCam того поколения работал только с впускными клапанами.

В 2001-м BMW выпустили первый в мире искровой двигатель без дросселя. Количеством воздуха во впуске управляла система изменения фаз Valvetronic.

В 2009-м на новом Alfa Romeo MiTo появился двигатель с принципиально иной гидравлической системой управления фазами газораспределения MultiAir. Она позволила одновременно изменять как момент открытия/закрытия, так и продолжительность и высоту открытия клапанов.

В 2010-м компания Mitsubishi выпустила первый дизельный двигатель с системой изменения фаз газораспределения MIVEC. 

Все вышеперечисленные системы изменения фаз газораспределения – механические (кроме MultiAir). Помимо них существуют и другие, менее популярные способы регулировки режима работы клапанов. Самая, наверное, перспективная – это электромеханическая с полным отказом от распредвалов. Вместо валов клапаны в этой системе управляются электромагнитами. Это позволяет наиболее точно подобрать момент открытия/закрытия, продолжительность и высоту открытия. Однако из-за сложности механизма он пока что получается слишком дорогим, и на серийных автомобилях по состоянию на 2017 год не применяется.

KnowCar - понятная энциклопедия по устройству автомобилей, где сложное описано простым языком, с иллюстрациями и видео, а статьи рассортированы по разделам. Энциклопедия в процессе наполнения. Если есть вопросы или предложения, свяжитесь с командой. Все контактные данные - внизу сайта.