Фазы газораспределения двигателя субару

Система AVCS и AVLS Subaru

Active Valve Control System или коротко AVCS — система управления фазами газораспределения, которая направлена на контроль подъема клапанов, а также на изменение времени их открытия и закрытия. Данная система изменения фаз применяется только компанией Subaru и является разновидность технологий VVT и VVL. Сама система изменения фаз в свою очередь подразделяется на технологии AVCS, Dual AVCS и i-AVLS.

В линейку моторов оснащаемых данной системой входили EJ207, EJ255, EJ257, EZ30D (Legacy Outback, Legacy 3.0R, B9 Tribeca). Впервые система была применена в 2005 году. С 2008 года на силовых агрегатах серии EZ36 начали использовать Dual AVCS, которая контролировала уже не только впускные, но и выпускные клапана. Dual AVCS также получил применение для моделей автомобилей Субару с аббревиатурой «Spec» для японского рынка.

Схема работы AVCS схожа с системой VVT-i — под воздействием давления масла на лопасти муфты шкива распределительного вала с помощью электромагнитного клапана, впускной распредвал поворачивается на определенные градусы от стандартного состояния.

Максимальный градус поворота распредвала установлен в пределах 35 градусов. При подсчете угла поворота система берет показания ДМРВ, ETC, кислородного датчика (для определения нагрузки на двигатель), датчика топливо-воздушной смеси, а также датчика положения распредвала и коленвала.

На холостом ходу двигателя или при низкой нагрузке AVCS задерживает открытие клапанов, тем самым работы двигателя становится ровнее.

Когда нагрузка на двигатель начинает расти и доходит до среднего значения, система AVCS начинает открывать впускные клапана во время последней фазы выпуска, когда выпускные клапана еще слегка приоткрыты. При этом избыточное выпускное давление выталкивает часть выхлопных газов во впускной тракт, имитируя эффект системы EGR. Также впускные клапана раньше закрываются. Это повышает КПД двигателя и улучшает его топливную экономичность

При очень большой нагрузке система AVCS сдвигает фазу открытия впускных клапанов еще раньше, создавая эффект продувки — впускной поток помогает вытеснять выхлопные газы из цилиндра. Также впускные клапана закрываются еще раньше, что повышает эффективность заполнения цилиндров топливо-воздушной смесью и улучшает мощностную отдачу

Принципиально AVCS состоит из трех компонентов:

блок управления двигателем (ECU), определяющий, какой угол доворота распредвала нужен в данный момент работы двигателя;

масляный клапан с соленоидом, контролирующий давление масла, направляемого на муфту распредвала;

трехлопастная муфта на распредвале, непосредственно выполняющая его доворот.

Dual AVCS

Вариация технологии Dual AVCS управляет клапанами и на впуске, и на выпуске, аналогично Dual VVT-i.

Диаграмма углов доворота распредвалов системы Dual AVCS относительно оборотов.

Устройство Dual AVCS отличается от обычного AVCS только вторым исполнительным комплектом клапан-муфта

i-AVLS

Еще одной технологией, которая применяется на двигателях Subaru, является i-AVLS, i-Active Valve Lift System — «интеллектуальная» система подъема клапана. Она отвечает за высоту подъема впускных клапанов. AVLS в настоящее время применяется на всех атмосферных 2.5-литровых двигателях Subaru.

Система AVLS Subaru заключается в наличии двух профилей кулачков на распредвале — один профиль объединяет в себе низкий и средний, а второй высокий режим работы клапана. Каждый из двух клапанов впуска одного из цилиндров приводится в движение собственным рокером. При необходимости перейти в «высокий» режим работы блок управления двигателем (ECU) давлением масла смещает фиксатор, запирая рокеры вместе

На «низком» режиме AVLS повышает крутящий момент и эффективность двигателя, на «высоком» снижает насосное сопротивление и повышает мощность.Фактически AVLS управляет только одним из двух впускных клапанов, т.к. второй все время находится в «высоком» режиме для лучшего завихрения смеси.

Говоря о надежности системы AVCS Subaru (Dual AVCS) стоит отметить, что они могут беспроблемно работать до пробега в 150 тысяч. Далее часто возникают неполадки, выраженные в различии градусов доворота распредвалов, что приводит к несогласованной работе впускных (выпускных) распредвалов между головками двигателя, влияя тем самым на работу всего двигателя в целом. Очень часто можно слышать про так называемый «затык» на оборотах двигателя от 2500 до 3000, выражающийся в плохой динамике при разгоне. Причин у данной проблемы может быть несколько, это и неисправность электромагнитных клапанов подачи масла на муфты, и засорение масляных каналов, и неисправность самих муфт, а также отклонения в показаниях датчиков. Система AVLS Subaru показала себя более надежной и долговечной.

Для решения проблем работы двигателей Субару в нашем техническом центре есть все необходимое оборудование, чтобы провести диагностику, определить причину и исправить неполадку в работе ДВС. Поэтому при возникновении симптомов указанных выше не стоит затягивать с их устранением, хорошая работа двигателя залог вашей безопасности и комфорта передвижения.

Источник статьи: http://suba.ru/avcs-subaru/

Система изменения фаз газораспределения Subaru AVCS

AVCS ( Active Valve Control System ) — Система активного управления клапанами
( AVCS и Dual AVCS — механизм газораспределения, способный корректировать угол поворота распредвала )

Что такое AVCS:

Активная система управления клапанами ( AVCS ) представляет собой систему изменения фаз газораспределения, разработанную специалистами Subaru, для обеспечения увеличенных показателей и рабочих характеристик двигателя, а именно, увеличенный крутящий момент в диапазоне малых и средних оборотов и увеличение мощностных показателей двигателя при высоких скоростях вращения. Технология AVCS представляет собой механизм способный увеличивать или уменьшать угол поворота распределительного вала. Сам механизм представляет собой сложной структуры звездочку передачи крутящего момента от коленчатого вала — распределительному. Управление этой звездочкой осуществляется управляющим клапаном по средствам давления масла, итогом этого будет доворачивание распределительного вала в ту или иную сторону.

Как работает AVCS:

Система представляет собой замкнутый контур с использованием датчиков распредвала, датчиков коленчатого вала, расходомера воздуха, положения дроссельной заслонки, а также датчиков кислорода и / или датчиков соотношения воздух-топливо для расчета нагрузки двигателя. Электронный блок управления запрограммирован для управления клапанами, которые регулируют подачу гидравлического давления, чтобы переместить распределительный вал в положение, обеспечивающее максимальную производительность двигателя при соблюдении норм выбросов.

Система AVCS может быть построена как только для впускного распределительного вала , так и на обоих распредвалах (Dual AVCS).

На холостых оборотах или в моменты не требующие нагрузки двигателя система AVCS задерживает открытие клапанов, выравнивая и стабилизируя работу двигателя.

При повышении нагрузки до средней система Active Valve Control System ( AVCS ) начинает открывать впускные клапана во время последней фазы выпуска ( выпускные клапана еще слегка приоткрыты ). При этом избыточное выпускное давление выталкивает часть выхлопных газов во впускной тракт, имитируя эффект системы EGR. Также впускные клапана раньше закрываются. Это повышает КПД двигателя и улучшает его топливную экономичность.

При большой нагрузке система AVCS сдвигает открытие впускных клапанов в самое раннее положение, создавая эффект продувки — впускной поток помогает вытеснять выхлопные газы из цилиндра. Также впускные клапана закрываются еще раньше, что повышает эффективность заполнения цилиндров топливо-воздушной смесью и улучшает мощностную отдачу.

Устройство и компоненты AVCS

Наиболее часто встречающаяся конфигурация AVCS включает в себя 3 компонента:

электронный блок управления двигателем (ECU), определяющий, какой угол доворота распределительного вала нужен в конкретный момент.
Управляющий клапан, соленоид. Управляется электронным блоком и контролирует давление в магистрали управления муфтой AVCS.
Непосредственно муфта на распредвале ( или простыми словами — звездочка сложного строения ), непосредственно выполняющая доворот коленчатого вала в ту или иную сторону.

Что такое Dual AVLS:

Вариация технологии Dual AVCS управляет клапанами и на впуске, и на выпуске, аналогично Dual VVT-i.

Зачастую система AVCS включает в себя и технологию варьирования высоты подъема клапана AVLS

Система AVCS была внедрена в двигатели серии EJ и используется на моторах EJ207, EJ255, EJ257 и EZ30D ( 2 поколения ). На современных двигателях EZ36 ( Subaru Tribeca с 2008г ) используется система Dual AVCS. Dual AVCS также оборудовались и модели линейки Spec для японского рынка.

Дополнительная информация и фото к теме AVCS Subaru:

Источник статьи: http://osubaru.ru/automotive-theory/11-sistema-izmeneniya-faz-gazoraspredeleniya-subaru-avcs.html

Зачем менять фазы газораспределения

Задача механизма газораспределения — обеспечить наивысшую эффективность наполнения и очистки цилиндра во время работы двигателя. От того, насколько грамотно подобраны фазы газораспределения, зависит экономичность мотора, мощность и развиваемый момент.

Качество работы двигателя — его КПД, мощность, крутящий момент и экономичность зависят от многих факторов, в том числе и от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.

В обычном четырёхтактном двигателе внутреннего сгорания клапаны приводятся в действие кулачками распределительного вала. Профиль этих кулачков определяет момент и продолжительность открытия (то есть ширину фаз), а также величину хода клапанов.

В большинстве современных двигателей фазы меняться не могут. И работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Дело в том, что характер поведения газов (горючей смеси и выхлопа) в цилиндре, а также во впускном и выпускном трактах меняется в зависимости от режимов работы двигателя. Постоянно изменяется скорость течения, возникают различного рода колебания упругой газовой среды, которые приводят к полезным резонансным или, наоборот, паразитным застойным явлениям. этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы.

Так, например, для работы на холостом ходу уместны узкие фазы газораспределения с поздним открытием и ранним закрытием клапанов без перекрытия фаз (время, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно). Почему? Потому что так удаётся исключить заброс выхлопных газов во впускной коллектор и выброс части горючей смеси в выхлопную трубу.

При работе на максимальной мощности ситуация сильно меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов закономерно сокращается, но для обеспечения высоких крутящего момента и мощности через цилиндры необходимо прогнать куда больший объём газов, нежели на холостом ходу. Как решить столь непростую задачу? Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать продолжительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими. При этом для лучшей продувки цилиндров фазу перекрытия обычно делают тем шире, чем выше обороты.

Так что при разработке и доводке двигателей конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований и идти на сложные компромиссы. Посудите сами. С одними и теми же фиксированными фазами двигатель должен обладать неплохой тягой на низких и средних оборотах, приемлемой мощностью — на высоких. И плюс ко всему устойчиво работать на холостом ходу, быть максимально экономичным и экологичным. Вот так задачка!

Но конструкторы такие задачи уже давно щёлкают как семечки и способны при помощи сдвига и изменения ширины фаз газораспределения менять характеристики двигателя до неузнаваемости. Поднять момент? Пожалуйста. Повысить мощность? Не вопрос. Снизить расход? Не проблема. Правда, подчас получается так, что при улучшении одних показателей приходится жертвовать другими.

А что если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя? Запросто. Благо способов для этого придумана масса. Один из них — применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. Наиболее часто такая система устанавливается на впуске. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов и как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.

Но неуёмные инженеры не остановились на этом и разработали ряд систем, способных не только двигать фазы, но и расширять или сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими способами. Например, в тойотовской системе после достижении определённых оборотов (6000 об/мин) вместо обычного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт иной закон движения клапана, более широкие фазы и, кстати, обеспечивает больший ход. При раскрутке коленчатого вала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в об/мин у двигателя словно открывается второе дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и мощный подхват при ускорении.

Изменять момент и продолжительность открытия — это замечательно. А что если попробовать изменять высоту подъёма? Ведь такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм (ГРМ).

Чем вредна заслонка? Она ухудшает наполнение цилиндров на низких и средних оборотах. Ведь во впускном тракте под прикрытым дросселем при работе двигателя создаётся сильное разрежение. К чему оно приводит? К большой инертности разреженной газовой среды (топливовоздушной смеси), ухудшению качества наполнения цилиндра свежим зарядом, снижению отдачи и уменьшению скорости отклика на нажатие педали газа.

Поэтому идеальным вариантом было бы открывать впускной клапан только на время, необходимое для достижения нужного наполнения цилиндра горючей смесью. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и, соответственно, продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. По разным данным, экономия от применения системы бездроссельного управления может составлять от 8% до 15%, прирост мощности и момента в пределах %. Но и это не последний рубеж.

Несмотря на то что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать ещё выше. За счёт чего? За счёт скорости открытия клапанов. Правда, механический привод здесь сдаёт позиции электромагнитному.

В чём ещё плюс электромагнитного привода? В том, что закон (ускорение в каждый момент времени) подъёма клапана можно довести до идеала, а продолжительность открытия клапанов позволяется менять в очень широких пределах. Электроника согласно прописанной программе время от времени ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе. Зачем? В целях экономии, например, на холостом ходу, при движении в установившемся режиме или при торможении двигателем. Да что режимы — прямо во время работы электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный. Интересно, скоро ли появятся такие системы на конвейере?

Пожалуй, дальнейшее увеличение эффективности работы мотора за счёт ГРМ уже невозможно. Выжать ещё больше мощности и момента с того же объёма при меньшем расходе можно будет только с применением иных средств. Например, комбинированного наддува или конструкций, изменяющих степень сжатия, других видов топлива. Но это — уже совсем другой разговор.

Источник статьи: http://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e33f9.html

Фазы газораспределения двигателя субару