Ремонт и техническое обслуживание TOYOTA MARK II, CHASER, CRESTA

Анализ показывает, что для большинства  современных бензиновых двигателей легковых автомобилей зарубежного  производства = 1,028... 1,333, тогда как для дизельных двигателей характерны значения = 1,100...1,344. Наблюдается очевидная тенденция уменьшения нижнего предела диапазона для бензиновых двигателей. Такой подход можно объяснить тем, что зарубежные легковые автомобили предназначены преимущественно для движения с высокой скоростью, и их двигатели имеют быстроходную регулировку (см. раздел 2). Применение в этих автомобилях автоматической коробки передач делает для водителя проблему своевременного переключения передач при возрастающем сопротивлении движению не столь актуальной.

В то же время для дизельных двигателей произошло увеличение как нижнего, так и верхнего предела диапазона  до значений, характерных для бензиновых двигателей и даже превосходящих последние. Это стало возможным благодаря коррекции топливоподачи, совершенствованию смесеобразования и применению регулируемого турбонаддува.

Таблица 1.2

Показатели динамических качеств  легковых автомобилей с дизельными двигателями

Значения скоростного коэффициента для современных бензиновых двигателей находятся в диапазоне  = 0,345 ... 0,800, а для дизельных соответственно = 0,364 ... 0,620. Сравнивая эти цифры с данными 25-летней давности, можно констатировать, что как для бензиновых, так и для дизельных двигателей удалось добиться почти одинакового расширения скоростного диапазона устойчивой работы (уменьшение нижнего предела ). Верхний предел скоростного коэффициента дизельных двигателей также понизился, тогда как для наиболее высокооборотных бензиновых двигателей отмечено сужение скоростного диапазона с возрастанием значения до 0,8. На основании приведенных данных можно констатировать, что современные дизельные двигатели легковых автомобилей по своим динамическим качествам фактически не уступают бензиновым.

Сказанное выше позволяет сделать  вывод о том, что наметившиеся тенденции к расширению скоростного  диапазона устойчивой работы автомобильных  двигателей, а также применение на значительной их части быстроходной регулировки, сохранится и в ближайшем  будущем. А это значит, что автолюбителей  ждут встречи с новыми и интересными  инженерными решениями, направленными  на дальнейшее совершенствование динамических качеств автомобильных двигателей.

2.  ПОДБОР ЭФФЕКТИВНЫХ ФАЗ  ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Обычно подбор наиболее эффективных  фаз газораспределения (ФГР) выполняется  на стадии доводки двигателя предприятием-изготовителем. Как правило, ФГР подбираются  такими, чтобы обеспечить экстремальное  значение какого-либо одного наиболее важного с точки зрения настройщика  параметра двигателя. Таким параметром может быть мощность (среднее эффективное давление ), крутящий момент , удельный эффективный расход топлива содержание токсичных компонентов в отработавших газах (ОГ) двигателя и др. При этом подбираются профили впускных и выпускных кулачков распределительного вала, определяющие ускорение и время-сечение открытия клапанов, а также взаимное положение распределительного (распределительных) и коленчатого валов, от которого зависит момент начала открытия клапанов. При подборе ФГР нельзя пренебрегать значениями ограничительных факторов, например, максимально допустимым значением температуры отработавших газов (ОГ).

Очевидно, что изменение профилей кулачков распределительного вала в  процессе работы двигателя нецелесообразно  из-за значительной громоздкости и  недостаточной надежности соответствующего исполнительного механизма и  снижения по этой причине надежности двигателя в целом. Поэтому при  выбранных в процессе доводки  профилях кулачков дальнейший подбор ФГР заключается обычно в установке  такого момента начала открытия клапанов, при котором происходит более эффективное наполнение цилиндров свежим зарядом.

Другой подход к увеличению наполнения цилиндров заключается в замене имеющегося распределительного вала на нестандартный, с расширенными фазами газораспределения. Такой тюнинг карбюраторных  и инжекторных двигателей ВАЗ-21083 с рабочим объемом 1,5 л и карбюраторных  двигателей ВАЗ-21080 (1,3 л) выполняет петербургское  предприятие "Автотрон". Устанавливаемый  нестандартный распределительный  вал с расширенными ФГР имеет  увеличенную высоту профиля кулачков, что позволяет увеличить ход  клапанов до 10,2 мм. Кроме установки  нового распределительного вала, производится обработка по шаблону контуров отверстий  впускных каналов у фланцев головки  цилиндров и у фланцев впускного  коллектора с последующей установкой коллектора на направляющие штифты. Для  тонкой настройки ФГР на распределительный  вал устанавливается разрезная  шестерня привода, позволяющая изменять положение ее зубчатого венца  относительно ступицы. На заключительной стадии работ выполняется регулировка  клапанов, систем питания и зажигания, а также регулировка уровня эмиссии  и . После выполнения всех работ подвергнутый тюнингу двигатель при 5900 1/мин развивает мощность 58,9 кВт (80 л.с.), кроме того, его максимальный крутящий момент в диапазоне средних частот вращения KB несколько увеличивается. Предприятие дает гарантию на все виды выполненных работ.

Эффективность наполнения цилиндров  характеризуется значением коэффициента наполнения . Коэффициент наполнения представляет собой отношение количества свежего заряда, поступившего в цилиндр к моменту действительного начала сжатия, к тому количеству заряда, которое теоретически могло бы поместиться в рабочем объеме цилиндра при неизменных условиях на впуске. За момент действительного начала сжатия заряда в цилиндре 4-тактного двигателя принимается момент закрытия впускных клапанов. Условия на впуске для двигателей без наддува характеризуются давлением и температурой , где - параметры окружающей среды. Для двигателей с наддувом условиями на впуске являются давление и температура после компрессора.

Следует заметить, что найденные  для определенной частоты вращения KB наиболее эффективные фазы газораспределения  при другой частоте вращения таковыми уже не являются, так как не обеспечивают соответствующего наполнения цилиндров. Поэтому в подавляющем большинстве случаев фактически производится регулировка момента начала открытия клапанов для наиболее характерного в процессе эксплуатации скоростного режима работы двигателя. Общей тенденцией для впускных и выпускных клапанов, имеющей место с ростом частоты вращения KB, является более раннее начало и увеличение продолжительности их открытия по углу ПКВ.

Обычно ФГР настраиваются или  для скоростного режима, близкого к номинальной мощности двигателя (быстроходная регулировка), или для  скоростного режима в зоне максимального  крутящего момента (тихоходная регулировка). Качественные различия в изменении  мощности и крутящего момента  двигателя от частоты вращения KB при работе двигателя по внешней  скоростной характеристике для быстроходной и тихоходной регулировки показаны на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Внешняя скоростная характеристика двигателя при быстроходной (1) и тихоходной (2) регулировке: - эффективная мощность, - эффективный крутящий момент, - частота вращения KB

Более благоприятные условия для  подбора эффективных фаз газораспределения  имеются у двигателей, где управление впускными и выпускными клапанами  осуществляется отдельными распределительными валами. При управлении клапанами  с помощью одного распределительного вала можно вести речь о эффективной  настройке ФГР или только для  впускных, или только для выпускных  клапанов. Настройка ФГР должна выполняться  в условиях испытательного стенда, позволяющего производить нагрузку двигателя по внешней скоростной характеристике и контролировать все  необходимые параметры.

В качестве примера рассмотрим последовательность настройки ФГР из условия обеспечения  максимального среднего эффективного давления для карбюраторного двигателя во всем диапазоне частоты вращения КВ. Заметим, что развиваемая бензиновым двигателем мощность зависит не только от наполнения цилиндров, но и от качественного состава горючей смеси, который характеризуется коэффициентом избытка воздуха . Коэффициент избытка воздуха представляет собой отношение количества воздуха, действительно поступившего в цилиндр на момент закрытия впускных органов, к тому количеству воздуха, которое теоретически необходимо для полного сгорания поступившего в цилиндр топлива.

Сначала при неизменной регулировке  карбюратора и неизменных фазах  открытия и закрытия выпускного клапана, установленных заводом-изготовителем, получим зависимости коэффициента избытка воздуха  от частоты вращения KB при разных значениях угла начала открытия впускного клапана . Скорее всего, окажется, что разброс значений при разных значениях будет неодинаковым, т.к. на , по крайней мере, будут влиять волновые процессы во впускном трубопроводе.

При значении , для которого имеет место максимальный разброс значений , экспериментально найдем зависимости , , , и построим соответствующие графики. Пример графической интерпретации полученных результатов показан на рис. 2.2.

Из рисунка видно, что с увеличением  запаздывания угла начала открытия впускного  клапана значения и монотонно уменьшаются. Поэтому, если характер изменения и связывать только с изменением значения , то это приведет к неправильным выводам. Дело в том, что в результате выталкивания поршнем заряда из цилиндра перед закрытием впускного клапана происходит падение , а это, в свою очередь, влечет за собой уменьшение .

Рис. 2.2. Влияние фаз открытия и закрытия впускного клапана  на параметры рабочего процесса при  неизменной регулировке карбюратора

Чтобы исключить в последующих  опытах влияние  на , карбюратор на каждом нагрузочном режиме путем регулировки главного жиклера должен настраиваться на значение , при котором в предыдущих опытах было достигнуто максимальное значение . Из рис. 2.2 следует, что в данном случае для всех нагрузочных режимов должно быть выполнено условие .

Далее выполняются эксперименты, целью  которых является определение зависимости  сначала при различных значениях угла начала открытия впускного клапана и неизменном (заводском) значении угла начала открытия выпускного клапана , а затем наоборот, при различных значениях и . При проведении экспериментов для каждой постоянной частоты вращения KB необходимо определить интервал , в котором значение полученное при конкретном значении угла начала открытия клапана, оставалось бы неизменным.

Из полученных результатов очевидно, что при минимальной, средней  и номинальной частоте вращения KB для получения максимального  значения требуются разные фазы газораспределения.

Рис. 2.3. Подбор эффективных  фаз газораспределения для широкого диапазона частоты вращения KB

Поэтому для обобщения результатов  строится диаграмма, у которой по оси абсцисс откладываются значения , а по оси ординат - значения . На эту диаграмму наносятся максимальные значения при минимальной, средней и номинальной частоте вращения KB, как это показано на рис. 2.3. Затем вокруг этих значений строятся, например, линии . Если область, в которой линии всех максимумов пересекаются, отсутствует, то строят .

В результате таких построений определяется область значений углов начала открытия клапанов (на диаграмме эта область  заштрихована), в которой на каждом скоростном режиме обеспечивается . Для получения желаемого результата остается выставить на двигателе такие значения и , чтобы соответствующие этим значениям линии пересекались на диаграмме в заштрихованной области.