Electronic Valve Timing Control
Как известно, клапаны в двигателе внутреннего сгорания открываются и закрываются, чтобы позволить топливно-воздушной смеси поступать в цилиндр перед сгоранием и выходить после этого выхлопным газам. В большинстве двигателей клапаны открываются эксентриками (кулачками), которые расположены на распределительном валу. Форма этих кулачков определяет подъем, время и продолжительность каждого открытия клапана. В двигателе с фиксированной фазой газораспределения время открытия/закрытия не является оптимальным для всех скоростей двигателя. Например, если распределительный вал предназначен для управления клапанами для оптимальной синхронизации при низких оборотах, то при более высоких оборотах каждый цилиндр будет лишен достаточной топливной и воздушной смеси, ограничивая выходную мощность двигателя. И наоборот, если он оптимизирован для высоких оборотов в минуту, автомобиль будет иметь «тяжелый» холостой ход при низких оборотах. Кроме того, в процессе эксплуатации, кулачки изнашиваются в результате трения, и это безусловно влияет на технические характеристики всего ГРМ в целом. Существует несколько способов изменения фаз газораспределения, таких как использование нескольких распределительных валов или полное устранение распредвала, управление распределительным валом и синхронизациея клапанов с помощью электронных, гидравлических или пневматических приводов. Такие системы значительно увеличивают как мощность, так и топливную экономичность двигателя внутреннего сгорания.
Системы электронного управления клапанами (EVC) призваны оптимизировать время работы клапана во всем диапазоне возможных скоростей вращения двигателя. Большинство существующих систем управляют синхронизацией клапанов с помощью управляемого компьютером привода распределительного вала. Иногда используются два распределительных вала, один для управления впускными клапанами, а другой для управления выпускными клапанами. Распределительный вал может иметь два набора «кулачков», где один комплект рассчитан на низкие, а другой — на высокие обороты. Когда распределительный вал вращается, эксцентрики открывают подпружиненные клапаны, которые затем закрываются силой пружин. Электронный блок управления (ECU) выбирает, какой набор «кулачков» использовать в зависимости от частоты вращения двигателя.
схема цилиндра ДВС без распределительного вала с электроуправляемыми клапанами.
Существуют и другие механические / электрические методы, которые на один шаг приближают к реализацию идею, которая призывает отказаться т использования распредвала вообще. Сегодня, существует три основных направленияиз в которых используются: электропневматические клапаны (EPV), электрогидравлические клапаны (EHV) и электромагнитные клапаны (EMV). Клапаны EPV и EHV используют электрические соленоиды для управления потоком сжатого воздуха или гидравлической жидкости к клапанам в соответствующее время. Существующие системы EPV и EHV обычно устраняют механизм пружины, но все еще используют кулачок. Системы EPV обычно встречаются в двигателях Формулы 1, а системы EHV используются двигателями на автомобилях BMW. Электромагнитные клапаны управляют открытием клапана напрямую, исключая распределительные валы и многие другие связанные компоненты системы газораспределитеьного механизма ГРМ. Двигатели такой конструкции в настоящее время находятся в стадии разработки. Возможно, прототипы таких машин будут скоро представлены, но в серию, они вряд ли скоро войдут из-за сложности реализации технической задачи и, соответственно, дороговизны. Системы EMV открывают почти безграничные возможности по управлению длительностью откытия/закрытия клапанов, степенью открытия, как впускных, так и выпускных клапанов. Это позволяет значительно улучшить контроль характеристик двигателя, что позволяет снизить выбросы, увеличить крутящий момент на низких оборотах и увеличить пиковые мощности.