Vvt на вазовском моторе 16v, динамическое изменение фаз ГРМ

Известно, что продвинутые зарубежные моторы имеют систему изменения фаз газораспределения (а то и высоты подъема клапанов) в зависимости от оборотов и (или) требуемой мощности.

Помнится, лет 15 назад видел в "за рулем" фото опытного образца вазовского 16-клапанника - там звездочка впускного распредвала имела механизм изменения фазы, дабы обеспечить хорошее цикловое на низах, не потеряв его наверху. Вроде как устройство давало опережение впускного распредвала +20 ПКВ на низких оборотах и сводило его к нулю на средне-высоких. Приводилось гидроцилинром от давления в системе смазки, и электроклапаном , управляемом ЭБУ. В ЭБУ, кстати, вроде даже есть неиспользуемых контакт, который предназначался для управления этим клапаном. Идея успешно похоронена - т.к. ни на одном серийном образце 16V мотора таких штук нет.

Понятно, что самому такую звездочку распредвала не сделать (хотя можно попробовать подобрать от родственных вазу альфа-ромео, например - у них, судя по форумам, стоят системы изменения фаз). Моя идея другая:

1. ставим вместо опорного ролика еще один натяжной.
2. изготавливаем кулису с регулируемой длиной (например, из муфты с разным направлением резьбы на концах и соответствующих шпилек.
3. изготавливаем два переходника, которые на одних концах имеют резьбу, как на этих шпильках, а на других - шарнирно установленную площадку сo штифтами, которые входят без люфта в регулировочные отверстия натяжных роликов (похоже на отпиленные куски ключа для регулировки натяжения ремня).

В итоге у нас получается что-то типа колес паровоза, соединенных дышлом, для синхронного поворота на определенный угол.

Далее, на одной из площадок со штифтами делаем крепежное ухо, к которому крепим шток поршня гидроцилиндра. Гидроцилиндр берем, например от системы гидронатяжителя цепи в классике (такие продавались) или в Волге.

Регулировку натяжения ремня делаем изменением длины кулисы - т.е. раскручиванием или закручиванием муфты. После этого перемещение всей конструкции штоком гидроцилиндра не меняет натяжение ремня, т.к. ролики поворячиваются синхронно, однако при укорачивании пути ремня от колена до впускного распредвала мы получаем отставание фаз (т.е. смещаем максимум циклового (читай, крутящего момента) в область высоких оборотов), а при удлинении - опережение фаз - т.е. смещаем момент в область низких.

Управлять гидроцилиндром можно через электроклапан и простенькое микроконтроллерное устройство, отслеживающее частоту вращения коленвала и наполнение (по проценту открытия дросселя).
Либо вообще, постоянно подключить гидроцилиндр к системе смазки, дабы при увеличении давления в системе фазы ГРМ смещались на отставание.

Вот и вся идея. Комментируйте.

Я над этой проблемой думал лет 5 назад. Пришел к подобному решению. только менять фазы надо не гидроприводом, а шаговым двигателем с червячной парой по механике подобная приводу для дислеты в дисководах. Это проще реализовать как навесное на существующий двигатель. Электродвигателем можно организовать более сложный алгоритм управления фазами. Проще им управлять. Микропроцессоры дешевые. На такой подвижной платформе с приводом от шагового двигателя закрепить 2 опорных ролика, один из которых может перемещается по опорной платформе для натяжки ремня и контрится.

Идея с электроуправлением посредством червячной передачи пришла на следующий день после первоначальной (хотя и с опозданием на 5 лет относительно вашей)

- пароль на просмотр: 123

http://www.e1.ru/fun/photo/view_album.php?id=89770

Цифрами помечены - 1 - шестерня выпускного распреда, 2 - впускного, 3 - шестерня помпы, 4 - приводная шестерня коленвала, 5 - штатный натяжной ролик, 6 - натяжной ролик, установленный вместо опорного. Красным цветом нарисованы пластины, имеющие большое отверстие, которым они повешены на оси роликов (после роликов), и два ввареных перпендикулярно штифта, входяших в регулировочные отверстия роликов. Зеленым цветом нарисованы шарнирные наконечники - левый и правый имеют резьбы разного направления. Между ними (коричневый) - регулировочная резьбовая шпилька (контровка не показана).
Правый шарнирный наконечник имеет сверху выступ для ограничителя хода (показан синим цветом над ним), а снизу - резьбовую вставку, в которуй входит червяк вала электропривода (внизу синим).

Молодец. Все правильно. Только вопрос кому это надо?
Сделать то реально.
Пока предыдущую довожу до конца.
У меня идей полно. Сделаешь, а потом через 5-10лет видишь, что уже догадались и производят.

Я тут созвонился с одной конторой из Перми. Им это интересно. Они готовы взять механику на себя. Давай вместе сделаем с ними. Как раз по русски на троих получается сообразить.

Часто сталкиваешься с рекламными сообениями от немецких китов БМВ, Мерседес, или Ауди о новинках чуть ли не мирового класса, а на многих японских моторах эти вещи частенько выпускаются и работают чуть ли не 15-20 лет. Особенно по впускным трактам. Оригинальных решений много, причём часто реализация намного оригинальнее и надёжнее. Особенно например 4А-GE движок ещё 83-85 года а впускной коллектор уже с изменяемой геометрией и притом 125 сил на 1600 кубиков. Конструкция приятная!

С механикой по моему варианту (синхронный поворот двух натяжных роликов) будут проблемы в том, что разместить червячный привод под крышкой ГРМ между роликами трудно - места там в реальности мало. Привод не должен быть хлипким - на ролики действуют пульсирующие моменты довольно большой величины, которые вызывают осевые нагрузки на вал-червяк электромотора. Значит вал должен иметь хорошие упорные подшипники (например, мотор от электростеклоподъемников тут не подойдет). Плюс, если будем поддерживать промежуточные положения сдвига фаз, нужен надежный датчик сигнала обратной связи.
Размещать же привод снаружи кожуха ГРМ плохо - тяги управления фазами должны быть как можно короче, иначе пульсирующие нагрузки быстро выведут механизм из строя.

Однако, если конструкторы в Перми сделают надежный образец механики - я готов поставить это на свой мотор и снять характеристики циклового как функцию от угла сдвига фаз, оборотов и процента дросселя.

Далее, аппаратная часть контроллера фаз будет простая - контроллер типа tiny26, входы: один цифровой вход (обороты), один аналоговый (положение дросселя) - с программной коррекцией нуля. Вход сигнала обратной связи (скорее всего аналоговый).
По-хорошему, нужно сделать обмен по rs-232 с хостом - тем более, что в старших AVR это аппаратно поддержано - для диагностики и оперативной настройки это будет очень полезно (хотя бы на время отладки алгоритма) - в серии всю аппаратную обвязку rs-232 можно будет убрать.

Теперь выходы - диагностический выход на светодиод, две линии на управление мостовым драйвером актюатора (по мощности подойдет наверное интегральный, если нет - 4 силовых полевика), стабилизатор питания +5 и фильтр.

В общем, пусть Пермь присылает хотя бы чертежи того железа, которое собираются изготовить. Дальше будем плясать от имеющегося - если железо покажется надежным - остальное я готов разработать - сам или в сотрудничестве с вами.

+1. Года 2 назад обнаружил на сайте Delco Remy ноу-хау - измерительный провод от РР на АКБ У нас такие регуляторы продавались если не в 70-е, то в 80-е точно

А что скажете на счёт самой шарнирной посадки роликов на осях/шпильках? ИМХО, здесь то же засада есть: если просто сделать со штатными роликами на штатных-же шпильках (просто распустив гайки и законтрив их), то оные будут довольно быстро изнашиваться/разбиваться - будет ослабляться преднатяг ремня, не говоря уже про посторонние звуки.
А изготавливать какие-то оригинальные ролики, скажем с распорной втулкой из соответствующего материала и с прецезионным зазором с поворотной частью ролика (говоря проще - делать подшипник скольжения заместо простого отверствия ролика, а то и какой-нить игольчатый подшипник) - сильно усложнит и удорожит проект, и ремонтопригодность устройства будет проблематичной - где человеку брать эти оригинальные ролики при замене ремня?

Поворот роликов на шпильках - тоже больной вопрос -
для проверки идеи можно просто отпустить и законтрить гайки (хотя конструктивный зазор между шпилькой и внутренним отверстием ролика намного больше, чем скользящая посадка . В серии же придется сделать, например, заказные шпильки с полированной упрочненной поверхностью, далее тонкая бронзовая втулка - подшипник будет поворачиваться на шпильке через втулку. Проблема здесь - допуск на диаметр внутреннего отверстия в подшипниках разных фирм и чистота поверхности внутреннего отверстия.

Втулка прессуется в стандартный ролик, развёртывается, и вращается на шпильке/оси, так? Шпильку под втулку надо будет делать диаметром миллиметров 8 (чтобы на втулку хоть миллиметр на стенку был) - не маловато-ли окажется, не обломит? Нагрузки то на неё пульсирующие (если не сказать ударные) будут... Может быть стОит ещё связать между собой внешние (резьбовые) концы шпилек дополнительной планкой?
И ещё, хорошо бы сделать пыльники/сальники для защиты от попадания пыли и продуктов износа ремня в зазор втулок.

Где и как люди будут приобретать ремкомплекты для замены ремня - новые втулки/шпильки/развёртки? Может быть стОит сразу включить один-два таких ЗИП-комплекта в комплект поставки устройства? Но это я, наверное, уже слишком далеко забегаю вперёд

Это в худшем случае - если окажется, что у разных производителей внутренний диаметр отверстия пляшет и поверхность отверстия черновая (а скорее всего, так и будет). Это более трудоемкий способ, т.к. надо работать с каждым роликом индивидуально, а невозможность быстро заменить ролики на сток - большая проблема.

Стандартная шпилька - сыромятина. Тут придется делать из стали покрепче и упрочнять наружный слой. Я думаю у таких сталей относительный предел прочности много выше, чем у той, что для стандартных шпилек.

Если же повезет и поверхность будет чистовая и диаметр не пляшет - можно на заказную шпильку напрессовать тонкостенную бронзовую втулку (например, стенка 0.5) - тогда ролики останутся полностью штатными - и это будет большой плюс!

Еще надо позаботиться, чтобы ролик не стачивал прилив на ГБЦ, по которому он будет елозить. Напрашивается буртик на бронзовой втулке или фторопластовая шайба, а с другой стороны - упорная шайба (тоже латунь или фторопласт), которая одновременно будет играть роль сальника - т.к. уплотнение действительно делать надо

Вопрос на засыпку. На импортных ДВС система VVT-i управляет только впускным валом. В этом же варианте будут синхронно поворачиваться оба вала.
Эффект будет больше или меньше?

Я тоже думал по этой направлении. И по моему, самый лучший вариант, это если ролики будут закреплено на пластинке, а двигаться будет сама пластинки.
З.Ы. Спешу на работу, времени нет а тема интересная для спорта!

Присоединённое изображение (нажмите для увеличения)

Правильно. Я так и хочу. Только встает проблема с надежностью. Внешняя механика пылиться. Может подклинивать. Внутримоторный гидро привод надежнее.

Я задал этот вопрос фирме Ковальчук мото-спорт. Вот выдержки из переписки.

Леонид, вы не туда идёте.
Наш серийный мотор имеет 146 л.с., 189 Нм, объём 1.8, 16 кл.
Выпуск выполняет все нормы шумности, токсичность то же в порядке, так как стоит настроеный катколлектор.
Подготовка такого мотора из серийного 16 кл, обойдётся в 120.000 руб., это в разы дешевле непонятного мотора с изменяемыми фазами.
Ресурс не менее 100.000 км, при нормальной эксплуатации, расход при движении по трассе около 120-140 км/ч, от 5 до 7 литров на 100 км.
Про ваш принцип регулировки фаз известно давно, по мимо моторедуктора привод можно сделать гидравлический, в зависимости от давления масла в системе, это ещё проще настроить и регулировать.
Так, что если надумаете, такой автомобиль, только без регулировки фаз, мы вам построим.

Это мое сравнение с моей машиной в переписке.
Хундай Элантра в старом кузове 1.8 – 132 л.с. и 92 бензин со средним расходом в городе 10.5-11л. А пробки у нас почти ваши. Пробовал заливать 95 не понравилось. Степень сжатия 10. С изменяемыми фазами газораспределения. Великолепный мотор с заводским ресурсом 300 000. Чаще всего Элантры в старом кузове брали с мотором 1.6 – 106 л.с. без фаз газораспределения. Сейчас к новому кузову обновили и мотор 1.6 – 122л.с. с фазами. Добавка практически 20% без уменьшения ресурса двигателя и повышения момента на низких оборотах.

Ваши доработки основаны на более качественных материалах и точной сборке, доработке коллекторов. Любое форсирование идет за счет ресурса двигателя. Вряд ли вы сможете из ВАЗовского собрать подобный двигатель мощности и крутящему моменту с таким ресурсом расходом аналогичного топлива.

Леонид, добрый день.

Объясните, что вы хотите, и зачем вам мотор с изменяемыми фазами?
У нас не очень много времени заниматься необъяснимыми индивидуальными проектами.
Если вам нужны показатели, то мы и так их получим. Если вам нужна игрушка, то ради бога, дело ваше.
Мотор будет с системой управления ВАЗа, это, то что пытались поставить на конвеер пару лет назад. Там и впуск с переменой длиной. стоимость 43000
Мотор полнейший эксклюзив, но если это, уж так принципиально, то можно попытаться достать.

На серийном моторе шпилька не изгибается только оттого, что ролик крепко прижимается гайкой к блоку, по плоскости, строго перпендикулярной шпильке. Поэтому на шпильку изгибающего момента нет, только растягивающий. Если же гайгу ослабить, то неминуемо появится пульсирующий изгибающий момент, значит шпильку нужно делать гораздо толще, а также увеличивать отверстие под посадочное место в блоке. Достаточно ли там металла?
Согласен с выражением: - "Любое форсирование идет за счет ресурса двигателя"