จังหวะวาล์วคืออะไรและทำงานอย่างไร

การออกแบบเครื่องยนต์สี่จังหวะซึ่งทำงานบนหลักการของการปลดปล่อยพลังงานระหว่างการเผาไหม้ของส่วนผสมของเชื้อเพลิงและเชื้อเพลิงประกอบด้วยกลไกที่สำคัญอย่างหนึ่งโดยที่เครื่องไม่สามารถทำงานได้ นี่คือกลไกการกำหนดเวลาหรือการจ่ายก๊าซ

ในเครื่องยนต์มาตรฐานส่วนใหญ่จะติดตั้งไว้ที่ฝาสูบ รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้างกลไกอธิบายไว้ใน แยกบทความ... ตอนนี้เราจะมุ่งเน้นไปที่ระยะเวลาของวาล์วรวมถึงการทำงานของมันมีผลต่อตัวบ่งชี้กำลังของมอเตอร์และประสิทธิภาพอย่างไร

จังหวะวาล์วเครื่องยนต์คืออะไร

สั้น ๆ เกี่ยวกับกลไกการจับเวลา เพลาข้อเหวี่ยงผ่านสายพาน (ในเครื่องยนต์สันดาปภายในสมัยใหม่จำนวนมากมีการติดตั้งโซ่แทนสายพานยาง) เชื่อมต่อกับ เพลาลูกเบี้ยว. เมื่อคนขับสตาร์ทเครื่องยนต์สตาร์ทเตอร์จะเหวี่ยงมู่เล่ เพลาทั้งสองเริ่มหมุนพร้อมกัน แต่ด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน (โดยทั่วไปในการปฏิวัติครั้งเดียวของเพลาลูกเบี้ยวเพลาข้อเหวี่ยงจะทำการหมุนสองรอบ)

มีลูกเบี้ยวพิเศษรูปหยดน้ำบนเพลาลูกเบี้ยว เมื่อโครงสร้างหมุนลูกเบี้ยวจะดันกับก้านวาล์วสปริงโหลด วาล์วจะเปิดขึ้นเพื่อให้ส่วนผสมของเชื้อเพลิง / อากาศเข้าสู่กระบอกสูบหรือไอเสียเข้าไปในท่อร่วมไอเสีย

ขั้นตอนการจ่ายก๊าซคือช่วงเวลาที่วาล์วเริ่มเปิดทางเข้า / ทางออกก่อนช่วงเวลาที่ปิดสนิท วิศวกรแต่ละคนที่ทำงานเกี่ยวกับการพัฒนาหน่วยกำลังจะคำนวณความสูงของการเปิดวาล์วรวมถึงระยะเวลาที่จะยังคงเปิดอยู่

อิทธิพลของจังหวะวาล์วต่อการทำงานของเครื่องยนต์

ขึ้นอยู่กับโหมดที่เครื่องยนต์กำลังทำงานการกระจายก๊าซควรเริ่มต้นก่อนหรือในภายหลัง สิ่งนี้ส่งผลต่อประสิทธิภาพของหน่วยความประหยัดและแรงบิดสูงสุด เนื่องจากการเปิด / ปิดท่อร่วมไอดีและท่อร่วมไอเสียในเวลาที่เหมาะสมเป็นกุญแจสำคัญในการใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ของ HVAC ให้เกิดประโยชน์สูงสุด

หากวาล์วไอดีเริ่มเปิดในช่วงเวลาที่ต่างกันเมื่อลูกสูบทำจังหวะไอดีการเติมช่องกระบอกสูบที่ไม่สม่ำเสมอด้วยอากาศบริสุทธิ์จะเกิดขึ้นและเชื้อเพลิงจะผสมกันแย่ลงซึ่งจะนำไปสู่การเผาไหม้ของส่วนผสมที่ไม่สมบูรณ์

สำหรับวาล์วไอเสียควรเปิดไม่เร็วกว่าลูกสูบถึงจุดศูนย์กลางตายด้านล่าง แต่ไม่ช้ากว่าหลังจากสตาร์ทจังหวะขึ้น ในกรณีแรกการบีบอัดจะลดลงและด้วยเหตุนี้มอเตอร์จะสูญเสียพลังงาน ในประการที่สองผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่มีวาล์วปิดจะสร้างความต้านทานให้กับลูกสูบซึ่งเริ่มสูงขึ้น นี่คือภาระเพิ่มเติมของกลไกข้อเหวี่ยงซึ่งอาจทำให้ชิ้นส่วนบางส่วนเสียหายได้

สำหรับการทำงานที่เพียงพอของชุดจ่ายไฟจำเป็นต้องมีระยะเวลาวาล์วที่แตกต่างกัน สำหรับโหมดหนึ่งจำเป็นที่วาล์วจะเปิดก่อนหน้านี้และปิดในภายหลังและสำหรับโหมดอื่น ๆ ในทางกลับกัน พารามิเตอร์การทับซ้อนก็มีความสำคัญเช่นกันไม่ว่าจะเปิดวาล์วทั้งสองพร้อมกันหรือไม่

มอเตอร์มาตรฐานส่วนใหญ่มีกำหนดเวลาที่แน่นอน เครื่องยนต์ดังกล่าวขึ้นอยู่กับประเภทของเพลาลูกเบี้ยวจะมีประสิทธิภาพสูงสุดไม่ว่าจะในโหมดสปอร์ตหรือเมื่อวัดการขับขี่ด้วยความเร็วต่ำ

วันนี้รถยนต์จำนวนมากในกลุ่มระดับกลางและระดับพรีเมียมติดตั้งมอเตอร์ระบบจ่ายก๊าซซึ่งสามารถเปลี่ยนพารามิเตอร์บางอย่างของการเปิดวาล์วได้เนื่องจากมีการบรรจุและระบายอากาศที่มีคุณภาพสูงของกระบอกสูบด้วยความเร็วเพลาข้อเหวี่ยงที่แตกต่างกัน

นี่คือวิธีการกำหนดเวลาที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่างกัน:

1. Idling ต้องการสิ่งที่เรียกว่าขั้นตอนที่แคบ ซึ่งหมายความว่าวาล์วจะเริ่มเปิดในภายหลังและในทางกลับกันเวลาของการปิดจะเป็นช่วงต้น ไม่มีสถานะเปิดพร้อมกันในโหมดนี้ (วาล์วทั้งสองจะไม่เปิดพร้อมกัน) เมื่อการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงมีความสำคัญเพียงเล็กน้อยในระหว่างการทับซ้อนกันของเฟสก๊าซไอเสียสามารถเข้าสู่ท่อร่วมไอดีและปริมาตรบางส่วนของ VTS เข้าสู่ไอเสีย
2. โหมดที่ทรงพลังที่สุด - ต้องใช้ระยะกว้าง นี่คือโหมดที่วาล์วมีตำแหน่งเปิดที่สั้นกว่าเนื่องจากความเร็วสูง สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าในระหว่างการขับขี่แบบสปอร์ตการเติมและการระบายอากาศของกระบอกสูบจะทำงานได้ไม่ดี ในการแก้ไขสถานการณ์ต้องเปลี่ยนเวลาของวาล์วนั่นคือวาล์วจะต้องเปิดก่อนหน้านี้และระยะเวลาในตำแหน่งนี้จะต้องเพิ่มขึ้น

เมื่อพัฒนาการออกแบบเครื่องยนต์ที่มีจังหวะวาล์วแปรผันวิศวกรจะคำนึงถึงการพึ่งพาช่วงเวลาเปิดวาล์วกับความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยง ระบบที่ซับซ้อนเหล่านี้ช่วยให้มอเตอร์มีความหลากหลายมากที่สุดสำหรับสไตล์การขี่ที่แตกต่างกัน ด้วยการพัฒนานี้หน่วยแสดงความเป็นไปได้ที่หลากหลาย:

• ที่รอบต่ำมอเตอร์ควรมีความหนาแน่น
• เมื่อ rev เพิ่มขึ้นก็ไม่ควรสูญเสียพลัง
• โดยไม่คำนึงถึงโหมดที่เครื่องยนต์สันดาปภายในทำงานการประหยัดน้ำมันและด้วยความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของการขนส่งควรมีระดับสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับหน่วยหนึ่ง ๆ

พารามิเตอร์ทั้งหมดนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนการออกแบบเพลาลูกเบี้ยว อย่างไรก็ตามในกรณีนี้ประสิทธิภาพของมอเตอร์จะมีขีด จำกัด ในโหมดเดียวเท่านั้น มอเตอร์สามารถเปลี่ยนโปรไฟล์ได้อย่างไรขึ้นอยู่กับจำนวนรอบของเพลาข้อเหวี่ยง?

วาล์วแปรผัน

ความคิดในการเปลี่ยนเวลาเปิดวาล์วระหว่างการทำงานของชุดจ่ายไฟไม่ใช่เรื่องใหม่ ความคิดนี้ปรากฏในใจของวิศวกรที่ยังคงพัฒนาเครื่องจักรไอน้ำอยู่เป็นระยะ

ดังนั้นหนึ่งในการพัฒนาเหล่านี้เรียกว่าเกียร์สตีเวนสัน กลไกเปลี่ยนเวลาของไอน้ำที่เข้าสู่กระบอกสูบทำงาน ระบบการปกครองนี้เรียกว่า "การตัดไอน้ำ" เมื่อกลไกถูกกระตุ้นความดันจะเปลี่ยนทิศทางขึ้นอยู่กับการออกแบบของยานพาหนะ ด้วยเหตุนี้นอกจากควันแล้วตู้รถไฟไอน้ำเก่ายังปล่อยไอน้ำออกมาเมื่อรถไฟหยุดนิ่ง

การทำงานกับการเปลี่ยนจังหวะวาล์วก็ดำเนินการกับหน่วยเครื่องบินด้วย ดังนั้นรูปแบบการทดลองของเครื่องยนต์ V-8 จาก บริษัท Clerget-Blin ที่มีความจุ 200 แรงม้าสามารถเปลี่ยนพารามิเตอร์นี้ได้เนื่องจากการออกแบบกลไกนั้นรวมถึงเพลาลูกเบี้ยวแบบเลื่อน

และในเครื่องยนต์ Lycoming XR-7755 มีการติดตั้งเพลาลูกเบี้ยวซึ่งมีสองแคมที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละวาล์ว อุปกรณ์ดังกล่าวมีกลไกขับเคลื่อนและเปิดใช้งานโดยนักบินเอง เขาสามารถเลือกหนึ่งในสองทางเลือกขึ้นอยู่กับว่าเขาจำเป็นต้องขึ้นเครื่องบินขึ้นไปบนท้องฟ้าหลีกหนีจากการไล่ล่าหรือเพียงแค่บินอย่างประหยัด

สำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์วิศวกรเริ่มคิดถึงการประยุกต์ใช้แนวคิดนี้ย้อนกลับไปในยุค 20 ของศตวรรษที่แล้ว สาเหตุมาจากการเกิดขึ้นของมอเตอร์ความเร็วสูงที่ติดตั้งบนรถสปอร์ต การเพิ่มขึ้นของพลังในหน่วยดังกล่าวมีขีด จำกัด บางอย่างแม้ว่ายูนิตนั้นจะสามารถคลายออกได้มากกว่านี้ก็ตาม เพื่อให้รถมีกำลังมากขึ้นในตอนแรกปริมาณเครื่องยนต์เท่านั้นที่เพิ่มขึ้น

คนแรกที่แนะนำจังหวะวาล์วแปรผันคือ Lawrence Pomeroy ซึ่งทำงานเป็นหัวหน้านักออกแบบของ บริษัท รถยนต์ Vauxhall เขาสร้างมอเตอร์ที่มีการติดตั้งเพลาลูกเบี้ยวพิเศษในกลไกการจ่ายก๊าซ กล้องของเขาจำนวนหนึ่งมีโปรไฟล์หลายชุด

H-Type 4.4 ลิตรขึ้นอยู่กับความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยงและน้ำหนักบรรทุกที่พบสามารถเคลื่อนเพลาลูกเบี้ยวไปตามแกนตามยาวได้ ด้วยเหตุนี้เวลาและความสูงของวาล์วจึงเปลี่ยนไป เนื่องจากส่วนนี้มีข้อ จำกัด ในการเคลื่อนที่การควบคุมเฟสจึงมีขีด จำกัด

ปอร์เช่ก็มีส่วนร่วมในแนวคิดที่คล้ายกันเช่นกัน ในปีพ.ศ. 1959 ได้มีการจดสิทธิบัตรสำหรับ "กล้องสั่น" ของเพลาลูกเบี้ยว การพัฒนานี้ควรจะเปลี่ยนความสูงของวาล์วและในขณะเดียวกันก็ถึงเวลาเปิด การพัฒนายังคงอยู่ในขั้นตอนของโครงการ

กลไกการควบคุมจังหวะเวลาวาล์วที่ใช้งานได้เป็นครั้งแรกได้รับการพัฒนาโดย Fiat สิ่งประดิษฐ์นี้พัฒนาโดย Giovanni Torazza ในช่วงปลายยุค 60 กลไกนี้ใช้ตัวดันไฮดรอลิกซึ่งเปลี่ยนจุดหมุนของก้านวาล์ว อุปกรณ์ทำงานขึ้นอยู่กับความเร็วของเครื่องยนต์และแรงดันในท่อร่วมไอดี

อย่างไรก็ตาม รถยนต์สำหรับการผลิตคันแรกที่มีเฟสแปรผันของ GR นั้นมาจากอัลฟ่า โรมิโอ โมเดลสไปเดอร์ปี 1980 ได้รับกลไกอิเล็กทรอนิกส์ที่เปลี่ยนเฟสขึ้นอยู่กับโหมดการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

วิธีเปลี่ยนระยะเวลาและความกว้างของระยะเวลาวาล์ว

วันนี้มีกลไกหลายประเภทที่เปลี่ยนช่วงเวลาเวลาและความสูงของการเปิดวาล์ว:

1. ในรูปแบบที่ง่ายที่สุดนี่คือคลัทช์พิเศษที่ติดตั้งบนไดรฟ์ของกลไกการจ่ายก๊าซ (ตัวเปลี่ยนเฟส) การควบคุมจะดำเนินการด้วยเอฟเฟกต์ไฮดรอลิกที่มีต่อกลไกบริหารและการควบคุมจะดำเนินการโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เมื่อเครื่องยนต์ไม่ทำงานเพลาลูกเบี้ยวจะอยู่ในตำแหน่งเดิม ทันทีที่รอบเพิ่มขึ้นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะตอบสนองต่อพารามิเตอร์นี้และเปิดใช้งานระบบไฮดรอลิกส์ซึ่งจะหมุนเพลาลูกเบี้ยวเล็กน้อยเมื่อเทียบกับตำแหน่งเริ่มต้น ด้วยเหตุนี้วาล์วจึงเปิดเร็วขึ้นเล็กน้อยซึ่งทำให้สามารถเติม BTC ในกระบอกสูบได้อย่างรวดเร็ว
2. การเปลี่ยนโปรไฟล์ลูกเบี้ยว นับเป็นการพัฒนาที่ผู้ขับขี่รถยนต์ใช้กันมานาน การติดตั้งเพลาลูกเบี้ยวกับลูกเบี้ยวที่ไม่ได้มาตรฐานสามารถทำให้หน่วยทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในรอบต่อนาทีที่สูงขึ้น อย่างไรก็ตามการอัพเกรดดังกล่าวจะต้องดำเนินการโดยช่างที่มีความรู้ซึ่งนำไปสู่การสูญเปล่าจำนวนมาก ในเครื่องยนต์ที่มีระบบ VVTL-i เพลาลูกเบี้ยวจะมีลูกเบี้ยวหลายชุดที่มีโปรไฟล์ต่างกัน เมื่อเครื่องยนต์สันดาปภายในไม่ทำงานองค์ประกอบมาตรฐานจะทำหน้าที่ของมัน ทันทีที่เพลาข้อเหวี่ยงรอบต่อนาทีเคลื่อนผ่านจุด 6 เครื่องหมายเพลาลูกเบี้ยวจะขยับเล็กน้อยเนื่องจากมีการทำงานของลูกเบี้ยวอีกชุดหนึ่ง กระบวนการที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นเมื่อเครื่องยนต์หมุนไปถึง 8.5 พันและแคมชุดที่สามเริ่มทำงานซึ่งทำให้เฟสกว้างขึ้น
3. เปลี่ยนความสูงของการเปิดวาล์ว การพัฒนานี้ช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนโหมดการทำงานของจังหวะเวลาได้พร้อม ๆ กันและไม่รวมวาล์วปีกผีเสื้อ ในกลไกดังกล่าวการกดแป้นคันเร่งจะเป็นการเปิดใช้งานอุปกรณ์เชิงกลที่มีผลต่อแรงเปิดของวาล์วไอดี ระบบนี้ช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงได้ประมาณ 15 เปอร์เซ็นต์และเพิ่มกำลังของหน่วยในปริมาณที่เท่ากัน ในมอเตอร์สมัยใหม่ไม่ใช่กลไก แต่ใช้อะนาล็อกแม่เหล็กไฟฟ้า ข้อดีของตัวเลือกที่สองคืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถเปลี่ยนโหมดการเปิดวาล์วได้อย่างมีประสิทธิภาพและราบรื่นมากขึ้น ความสูงของลิฟท์อาจใกล้เคียงกับอุดมคติและเวลาเปิดอาจกว้างกว่ารุ่นก่อนหน้า การพัฒนาดังกล่าวเพื่อประโยชน์ในการประหยัดน้ำมันอาจถึงขั้นปิดกระบอกสูบบางตัว (ห้ามเปิดวาล์วบางตัว) มอเตอร์เหล่านี้จะเปิดใช้งานระบบเมื่อรถหยุด แต่ไม่จำเป็นต้องปิดเครื่องยนต์สันดาปภายใน (เช่นที่สัญญาณไฟจราจร) หรือเมื่อผู้ขับขี่ชะลอรถโดยใช้เครื่องยนต์สันดาปภายใน

เปลี่ยนจังหวะวาล์วทำไม

การใช้กลไกที่เปลี่ยนเวลาวาล์วช่วยให้:

• มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการใช้ทรัพยากรของหน่วยพลังงานในโหมดต่างๆของการทำงาน
• เพิ่มกำลังโดยไม่จำเป็นต้องติดตั้งเพลาลูกเบี้ยวแบบกำหนดเอง
• ทำให้รถประหยัดมากขึ้น
• ให้การบรรจุและการระบายอากาศที่มีประสิทธิภาพของกระบอกสูบด้วยความเร็วสูง
• เพิ่มความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในการขนส่งด้วยการเผาไหม้ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นของส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิง

เนื่องจากโหมดการทำงานที่แตกต่างกันของเครื่องยนต์สันดาปภายในต้องการพารามิเตอร์ของตัวเองของเวลาวาล์วโดยใช้กลไกในการเปลี่ยน FGR เครื่องจึงสามารถสอดคล้องกับพารามิเตอร์ที่เหมาะสมของกำลังแรงบิดความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและความประหยัด ปัญหาเดียวที่ยังไม่มีผู้ผลิตรายใดสามารถแก้ไขได้คือราคาอุปกรณ์ที่สูง เมื่อเทียบกับมอเตอร์มาตรฐานแล้วอะนาล็อกที่มีกลไกคล้ายกันจะมีราคาสูงกว่าเกือบสองเท่า

ผู้ขับขี่รถยนต์บางรายใช้ระบบตั้งเวลาวาล์วแปรผันเพื่อเพิ่มกำลังของรถ อย่างไรก็ตามด้วยความช่วยเหลือของสายพานไทม์มิ่งที่ปรับเปลี่ยนแล้วจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะบีบสูงสุดออกจากตัวเครื่อง อ่านเกี่ยวกับความเป็นไปได้อื่น ๆ ที่นี่.

โดยสรุปเราขอเสนอตัวช่วยในการมองเห็นเล็กน้อยเกี่ยวกับการทำงานของระบบจับเวลาวาล์วแปรผัน:

ระบบตั้งเวลาวาล์วแปรผันโดยใช้ตัวอย่าง CVVT

คำถามและคำตอบ:

เวลาวาล์วคืออะไร? นี่คือช่วงเวลาที่วาล์ว (ทางเข้าหรือทางออก) เปิด/ปิด คำนี้แสดงเป็นองศาของการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์

Чส่งผลต่อระยะเวลาวาล์วอย่างไร? เวลาวาล์วได้รับผลกระทบจากโหมดการทำงานของเครื่องยนต์ หากไม่มีตัวเปลี่ยนเฟสในเวลา เอฟเฟกต์สูงสุดจะทำได้เฉพาะในช่วงรอบการหมุนของมอเตอร์บางช่วงเท่านั้น

ไดอะแกรมเวลาวาล์วมีไว้เพื่ออะไร? แผนภาพนี้แสดงให้เห็นว่าการบรรจุ การเผาไหม้ และการทำความสะอาดในกระบอกสูบมีประสิทธิภาพเพียงใดในช่วง RPM เฉพาะ ช่วยให้คุณเลือกจังหวะวาล์วได้อย่างถูกต้อง