Que son os tempos de válvula e como funcionan

O deseño do motor de catro tempos, que funciona sobre o principio de liberación de enerxía durante a combustión dunha mestura de combustible e combustible, inclúe un importante mecanismo, sen o cal a unidade non pode funcionar. Trátase dun mecanismo de distribución de tempo ou de gas.

Na maioría dos motores estándar, instálase na culata. Descríbense máis detalles sobre a estrutura do mecanismo en artigo separado... Agora centrarémonos en cal é a sincronización da válvula, así como en como afecta o seu traballo aos indicadores de potencia do motor e á súa eficiencia.

Que é a sincronización das válvulas do motor

Breve sobre o propio mecanismo de sincronización. O cigüeñal a través dunha transmisión por correa (en moitos motores modernos de combustión interna, hai unha cadea instalada no canto dunha cinta goma) está conectado a eixe de levas. Cando o condutor arranca o motor, o arranque arranca o volante. Ambos os eixes comezan a xirar de forma síncrona, pero a diferentes velocidades (basicamente, nunha volta do eixe de levas, o cigüeñal fai dúas revolucións).

No árbol de levas hai levas especiais en forma de pingas. Mentres a estrutura xira, a leva empurra contra o tallo da válvula cargado de resorte. A válvula ábrese, permitindo que a mestura de combustible / aire entre no cilindro ou escape no colector de escape.

A fase de distribución de gas é precisamente o momento en que a válvula comeza a abrir a entrada / saída antes do momento en que se pecha completamente. Cada enxeñeiro que traballa no desenvolvemento dunha unidade de potencia calcula cal debe ser a altura de apertura da válvula, así como o tempo que permanecerá aberta.

Influencia da sincronización das válvulas no funcionamento do motor

Dependendo do modo de funcionamento do motor, a distribución de gas debería comezar antes ou despois. Isto afecta a eficiencia da unidade, a súa economía e o par máximo. Isto débese a que a apertura / peche oportuno dos colectores de admisión e escape é fundamental para aproveitar ao máximo a enerxía liberada durante a combustión do HVAC.

Se a válvula de admisión comeza a abrirse nun momento diferente cando o pistón realiza a carreira de admisión, producirase un recheo desigual da cavidade do cilindro cunha porción fresca de aire e o combustible mesturarase peor, o que provocará unha combustión incompleta da mestura.

En canto á válvula de escape, tamén debe abrirse antes de que o pistón alcance o punto morto inferior, pero non máis tarde despois de comezar a súa carreira ascendente. No primeiro caso, a compresión caerá e con ela o motor perderá potencia. No segundo, os produtos de combustión cunha válvula pechada crearán resistencia para o pistón, que comezou a subir. Esta é unha carga adicional no mecanismo da manivela, que pode danar algunhas das súas partes.

Para un funcionamento adecuado da unidade de potencia, é necesario un sincronismo diferente da válvula. Para un modo, é necesario que as válvulas se abran antes e péchanse despois e, para outros, viceversa. O parámetro de superposición tamén é de grande importancia: se ambas as válvulas se abrirán simultaneamente.

A maioría dos motores estándar teñen un tempo fixo. Tal motor, dependendo do tipo de eixe de levas, terá a máxima eficiencia xa sexa en modo deportivo ou cunha condución medida a velocidades baixas.

Hoxe en día, moitos coches do segmento medio e premium están equipados con motores, cuxo sistema de distribución de gas pode cambiar algúns parámetros de apertura de válvulas, debido ao cal se produce un recheo e ventilación de alta calidade dos cilindros a diferentes velocidades do cigüeñal.

Vexa como se debe facer o cronometraxe a diferentes velocidades do motor:

1. O ralentí require as chamadas fases estreitas. Isto significa que as válvulas comezan a abrirse máis tarde e, ao contrario, a hora do seu peche é temperá. Non hai un estado de apertura simultáneo neste modo (ambas as válvulas non estarán abertas ao mesmo tempo). Cando a rotación do cigüeñal ten pouca importancia, durante a superposición de fase, os gases de escape poden entrar no colector de admisión e algún volume do VTS no escape.
2. O modo máis poderoso - require fases amplas. Este é un modo no que, debido á alta velocidade, as válvulas teñen unha posición aberta máis curta. Isto leva ao feito de que durante a condución deportiva, o recheo e ventilación dos cilindros non se realiza ben. Para corrixir a situación, hai que cambiar a sincronización das válvulas, é dicir, as válvulas deben abrirse antes e a súa duración nesta posición debe aumentar.

Ao desenvolver o deseño de motores con sincronización variable das válvulas, os enxeñeiros teñen en conta a dependencia do momento de apertura da válvula da velocidade do cigüeñal. Estes sofisticados sistemas permiten que o motor sexa o máis versátil posible para diferentes estilos de condución. Grazas a este desenvolvemento, a unidade mostra un amplo abano de posibilidades:

• A baixas revolucións, o motor debería ser ríxido;
• Cando aumentan as revolucións, non debería perder potencia;
• Independentemente do modo de funcionamento do motor de combustión interna, a economía de combustible e, con el, a compatibilidade co medio ambiente do transporte, deberían ter o nivel máis alto posible para unha unidade concreta.

Todos estes parámetros pódense cambiar cambiando o deseño dos eixes de levas. Non obstante, neste caso, a eficiencia do motor só terá o seu límite nun modo. Que tal o motor pode cambiar o perfil por si só en función do número de revolucións do cigüeñal?

Temporización de válvula variable

A propia idea de cambiar o tempo de apertura da válvula durante o funcionamento da unidade de potencia non é nova. Esta idea aparecía periodicamente na mente de enxeñeiros que aínda estaban a desenvolver máquinas de vapor.

Entón, un destes desenvolvementos chamouse engrenaxe Stevenson. O mecanismo cambiou o tempo de entrada de vapor no cilindro de traballo. O réxime foi chamado "corte de vapor". Cando se activou o mecanismo, a presión redirixíase dependendo do deseño do vehículo. Por este motivo, ademais do fume, as vellas locomotoras de vapor tamén emitían bocanadas de vapor cando o tren estaba parado.

Tamén se realizaron traballos con cambio de sincronización de válvulas con unidades de avións. Así, un modelo experimental do motor V-8 da compañía Clerget-Blin cunha capacidade de 200 cabalos de potencia podería cambiar este parámetro debido a que o deseño do mecanismo incluía unha árbore de levas deslizante.

E no motor Lycoming XR-7755 instaláronse árbores de levas, nas que había dúas levas diferentes para cada válvula. O dispositivo tiña un accionamento mecánico e foi activado polo propio piloto. Podería escoller unha das dúas opcións segundo necesitase levar o avión ao ceo, afastarse da persecución ou simplemente voar economicamente.

En canto á industria do automóbil, os enxeñeiros comezaron a pensar na aplicación desta idea nos anos 20 do século pasado. A razón foi a aparición de motores de alta velocidade que se instalaron nos coches deportivos. O aumento da potencia nestas unidades tiña un certo límite, aínda que a unidade podería ser desenrolada aínda máis. Para que o vehículo tivese máis potencia, nun principio só aumentou o volume do motor.

O primeiro en introducir a sincronización de válvulas variable foi Lawrence Pomeroy, que traballou como deseñador xefe para a empresa automobilística Vauxhall. Creou un motor no que se instalou un eixe de levas especial no mecanismo de distribución de gas. Algunhas das súas levas tiñan varios conxuntos de perfís.

O tipo H de 4.4 litros, dependendo da velocidade do cigüeñal e da carga que experimentou, podería mover a árbore de levas ao longo do eixe lonxitudinal. Debido a isto, cambiáronse o tempo e a altura das válvulas. Dado que esta parte tiña limitacións no movemento, o control de fase tamén tiña os seus límites.

Porsche tamén participou nunha idea similar. En 1959, emitiu unha patente para as "levas oscilantes" da árbore de levas. Este desenvolvemento debería cambiar a elevación da válvula e, ao mesmo tempo, a hora de apertura. O desenvolvemento mantívose na fase do proxecto.

O primeiro mecanismo de control de sincronización de válvulas viable foi desenvolvido por Fiat. O invento foi desenvolvido por Giovanni Torazza a finais dos anos 60. O mecanismo utilizaba empuxadores hidráulicos, que cambiaron o punto de pivote da chaveta. O dispositivo funcionaba dependendo de cal era a velocidade do motor e a presión no colector de admisión.

Non obstante, o primeiro coche de produción con fases GR variables foi de Alfa Romeo. O modelo Spider de 1980 recibiu un mecanismo electrónico que cambia de fase dependendo dos modos de funcionamento do motor de combustión interna.

Formas de cambiar a duración e o ancho da sincronización da válvula

Hoxe hai varios tipos de mecanismos que cambian o momento, o tempo e a altura de apertura da válvula:

1. Na súa forma máis sinxela, trátase dun embrague especial que se instala no accionamento do mecanismo de distribución de gas (cambio de fase). O control lévase a cabo grazas ao efecto hidráulico sobre o mecanismo executivo e o control lévano a cabo os equipos electrónicos. Cando o motor está a ralentí, a árbore de levas está na súa posición orixinal. En canto aumentan as revolucións, a electrónica reacciona a este parámetro e activa a hidráulica, que xira lixeiramente o eixe de levas en relación á posición inicial. Grazas a isto, as válvulas abren un pouco antes, o que permite encher rapidamente os cilindros cunha porción nova de BTC.
2. Cambio do perfil da leva. Este é un desenvolvemento que os condutores levan empregando desde hai moito tempo. Encaixar un eixe de levas con levas non estándar pode facer que a unidade funcione con maior eficiencia a maiores rpm. Non obstante, estas actualizacións deben ser realizadas por un mecánico experto, o que leva moitos residuos. Nos motores co sistema VVTL-i, os eixes de levas teñen varios conxuntos de levas con perfís diferentes. Cando o motor de combustión interna está a ralentí, os elementos estándar cumpren a súa función. En canto o indicador de velocidade do cigüeñal supera a marca de 6, o eixe de levas desprázase lixeiramente, polo que entra en funcionamento outro conxunto de levas. Un proceso similar ocorre cando o motor xira ata 8.5 mil e o terceiro xogo de levas comeza a funcionar, o que fai que as fases sexan aínda máis anchas.
3. Cambio na altura de apertura da válvula. Este desenvolvemento permítelle cambiar simultaneamente os modos de funcionamento da sincronización, así como excluír a válvula de aceleración. Nestes mecanismos, premer o pedal do acelerador activa un dispositivo mecánico que inflúe na forza de apertura das válvulas de admisión. Este sistema reduce o consumo de combustible nun 15 por cento aproximadamente e aumenta a potencia da unidade na mesma cantidade. Nos motores máis modernos non se emprega un análogo mecánico, senón electromagnético. A vantaxe da segunda opción é que a electrónica é capaz de cambiar de forma máis eficiente e suave os modos de apertura das válvulas. A altura de elevación pode ser case ideal e os horarios de apertura poden ser máis amplos que coas versións anteriores. Tal desenvolvemento, por aforrar combustible, pode incluso apagar algúns cilindros (non abra algunhas válvulas). Estes motores activan o sistema cando o coche para, pero o motor de combustión interna non necesita ser apagado (por exemplo, nun semáforo) nin cando o condutor ralentiza o coche usando o motor de combustión interna.

Por que cambiar o tempo de válvula

O uso de mecanismos que cambian o tempo de válvula permiten:

• É máis eficiente usar o recurso da unidade de potencia en diferentes modos de funcionamento;
• Aumenta a potencia sen necesidade de instalar un eixe de levas personalizado;
• Facer o vehículo máis económico;
• Proporcionar un recheo e ventilación eficaces dos cilindros a altas velocidades;
• Aumentar a compatibilidade ambiental co transporte debido a unha combustión máis eficiente da mestura aire-combustible.

Dado que os diferentes modos de funcionamento do motor de combustión interna requiren os seus propios parámetros de sincronización da válvula, empregando os mecanismos para cambiar o FGR, a máquina pode corresponder aos parámetros ideais de potencia, par, respetuoso co medio ambiente e eficiencia. O único problema que ningún fabricante pode resolver ata o momento é o alto custo do dispositivo. En comparación cun motor estándar, un análogo equipado cun mecanismo similar custará case o dobre.

Algúns condutores usan sistemas de sincronización de válvulas variables para aumentar a potencia do coche. Non obstante, coa axuda dunha correa dentada modificada, é imposible sacar o máximo da unidade. Lea sobre outras posibilidades aquí.

En conclusión, ofrecemos unha pequena axuda visual sobre o funcionamento do sistema de sincronización de válvulas variables:

Sistema de sincronización de válvulas variables usando o exemplo de CVVT

Preguntas e respostas:

Cal é a sincronización da válvula? Este é o momento no que se abre/pecha a válvula (entrada ou saída). Este termo exprésase en graos de rotación do cigüeñal do motor.

ЧQue afecta a sincronización da válvula? A sincronización das válvulas está afectada polo modo de funcionamento do motor. Se non hai un cambio de fase no tempo, entón o efecto máximo conséguese só nun determinado rango de revolucións do motor.

Para que serve o diagrama de tempo da válvula? Este diagrama amosa a eficacia con que se produce o enchido, a combustión e a limpeza dos cilindros nun intervalo de RPM específico. Permítelle seleccionar correctamente a sincronización da válvula.