Vvt на вазовском моторе 16v, динамическое изменение фаз ГРМ

Я посмотрел документацию на систему VVT-i TOYOTA.
http://www.toyota-faq.ru/faq/?f=engine/Toyota%20VVT-i
В нашем случае синхронно изменяется положение обоих валов. Величина перекрытия клапанов на перепуске не меняется. Похоже большого эффекта не будет.

VVT тоже не оптимум - например на высоких оборотах надо расширять фазу впуска, но т.к. распредвал не резиновый, то двигают в пользу большего прихода - т.е. жертвуют перекрытием в пользу позднего закрытия впуска.

В нашем случае эффект будет скорее всего меньше чем с VVT, хотя можно попробовать изначально развернуть выпускной вал (т.е. припозднить выпуск градусов на 8 ПКВ разрезной шестерней, иначе если на малых оборотах будем синхронно двигать на опережение - получим слишком раннее закрытие выпуска.

Стандартные фазы 2112 - впуск -17 ВМТ / +59 НМТ. Выпуск -59 НМТ / +17 ВМТ
Если будем вращать оба на опережение градусов на 17 (а это один зуб на звездочке распредвала) - получим хороший впуск -34 ВМТ / +43 НМТ, но при этом выпуск начнет открываться уже при -76 НМТ, что зарежет момент из-за недоиспользования энергии рабочего цикла.

Если изначально повернем выпуск на отставание на 8 градусов, получим в режиме макс оборотов -51 / +25, а на малых оборотах -68 / +8, что уже лучше.

Тогда фаза перепуска увеличиться до 42, что нежелательно на холостых оборотах и режимах малых нагрузок.

Можно поставить комплект разрезных шестерен и найти условия максимума момента на низах и верхах при условии синхронного сдвига и посмотреть каков будет выигрыш.

Однако меня посетила другая идея - раз уж выгодно двигать только фазу впуска - можно взять разрезную шестерню и приделать туда мощный соленоидный привод (вращающийся вместе с шестерней естественно). Питание подводить скользящей щеткой. Как реализовать в металле - надо подумать, но мне кажется это реализуемо кустарно, в отличие от масляного привода, каналов подвода масла в ГБЦ итд.
Усилие электромагнита в полностью втянутом состоянии достаточно велико (вспомним дверные электромагнитные замки) - а усилие втягивания делать большое не надо - т.к. при провороте распредвала момент поворота пульсирующий и даже меняет знак. Чтобы зафиксировать оба положения, можно сделать две пары электромагнитов - одна для одного крайнего положения, вторая - для другого. Эскиз скоро сделаю и пришлю

Это уже называется "Гемморой". Пошли проблемы скользящего контакта, балансироки шестерни, нагрузки на вал и опорные шейки. Гидропривод проще и надежнее. Он работает не только мах или мин., а есть промежуточные положения при разных оборотах и нагрузках?

Это сообщение отредактировал Silych - 8.06.2007 - 15:43

Тут геморроя явно меньше, чем в синхронном двиганьи роликов - отвечу по пунктам:

1. скользящий контакт нужен только один. Второй - масса, а двумя парами электромагнитов можно управлять, прилагая напряжение разной полярности относительно массы (внутри шестерни разместить диоды). Понадобится преобразователь +12 в -12 мощностью ватт 60 - но это проще, чем усложнять конструкцию добавлением второго скользящего контакта.
Далее, частота вращения распредвала - половина частоты вращения двигателя. Для сравнения - вал генератора вращается в два раза быстрее коленвала. Еще плюс - одиночный контакт можно поставить строго по центру оси распредвала - тогда линейная скорость щетки относительно контакнтого кольца будет ничтожна даже на макс оборотах. Во всяком случае, узел менее сложный, чем щетки того же самого генератора.

2. Специальная балансировка шестерни не нужна. Момент дисбаланса от разницы весов электромагнитов несравним с изгибающим моментом от работы кулачков распредвала по толкателям. Достаточно просто разместить электромагниты попарно симметрично одни относительно других.

3. Промежуточных положений не нужно - это в тойотовском VVT они есть, а например в альфа-ромеовском только два положения (изменение угла там 20 градусов ПКВ)

Теперь детали реализации:

Берем готовую разрезную шестерню (как известно, их делают из двух обычных). Ограничиваем перемещение частей в пазах на уровне 10 градусов по шестерне (это чуть больше расстояния зуб-зуб по венцу). Либо сразу делаем разрезную шестерню с пазами нужной длины.

На ступичную часть шестерни клепаем четыре электромагнита - по два торцами сердечников друг к другу. Расстояние между торцами сердечников плюс толщина якоря - это ход изменения положения шестерни на диаметре расположения электромагнитов. Возможно придется делать ступицу из немагнитного материала - т.к. крепить электромагниты нужно жестко за ярмо к ступице, а магнитоизоляционная проставка здесь увеличит толщину шестерни.
В продаже, однако есть разрезные шестерни с алюминиевыми ступицами.

Теперь приклепываем два уголка к подвижной части шестерни так, чтобы перпендикулярные плоскости шестерни части уголков находились между торцами сердечников. Включая попарно электромагниты, мы заставляем шестерню принимать одно или другое крайние положения.

Параметры электромагнитов надо рассчитать исходя из необходимого усилия удержания якоря. Учитывая, что сила магнитного поля обратно пропорциональна четвертой степени расстояния, якорь, "залипнув" на торце сердечника, будет держать довольно большое усилие отрыва при сравнительно небольшой потребляемой мощности.

И наконец токосъем - под центральный болт шестерни ставим крепление торцевого коллектора. Соединяем электромагниты с коллектором через разнополярно включенные диоды. Шунтируем обмотки суппрессорами. В пластмассовом кожухе ГРМ по оси впускного распредвала монтируем торцевую токосъемную щетку. Все.

Это сообщение отредактировал gleb - 8.06.2007 - 16:59

Ошибаешся! Пускать ток через распредвал и его пары трения нельзя - электрическая коррозия/эррозия быстро сделают своё пагубное действие
Как вариант - с противоположного шестерне торца вала делать второй, "массовый", токосъём.

На ВАЗе сделали проще. Засунули в шестерню центробежный регулятор. одна механика. Никакой электроники.

электрохимическая коррозия существует только в присутствии электролитов. Сам по себе контакт двух различных металлов при проходящем через них токе не вызывает переноса вещества. Внутри ГБЦ распредвал весь в масле. масло - не электролит. ничего не случится пока мы не заполним масляную систему соленой водой

Электроискровая резка металла производится в керосине и ни каких электролитов. В практике встречалось разрушение вкладышей и шеек коленвала искрой, из-за пробитого на массу якоря стартера, хотя он и имеет контакт с массой через меднографитовые втулки. Возможно из-за люфта во втулках и вибрации якоря импульсный ток проходил через маховик, коленвал, вкладыши.
При резком изменении оборотов 60 Ватт будет явно мало. Может магнит установить стационарно и применить порошковую муфту как на на некоторых инвалидских Запорожцах? К сожалению конструкцию не помню встречалась очень давно.

Распредвал при работе не имеет надёжного контакта с ГБЦ - он вращается на масляном клину между шейками и опорами. Поэтому контакт будет получаться эпизодическим, в хаотических местах: где-то через кулачёк и детали привода клапанов, где-то через продавленный масляный клин через опору и т.д. В этих то местах и будет возникать искрение и эрроозия и т.п.

ну раз так, придется делать массовый токосъем со стороны заглушки распредвала - тоже несложно.

зависит от площади якоря, магнитного потока через него и магнитопроницаемости материала - по-любому электромагнит надо рассчитывать. Цифра 60 взята интуитивно. Однако даже с 60 ваттами будет проблема теплоотвода - соленоиды будут работать в продолжительном режиме - 60 ватт тепла это очень много - без хорошего теплоотвода нагрев соленоидов будет неслабый.

Однако, если верить Силычу, на ВАЗе вообще простая конструкция -

Что тогда мешает повторить конструкцию с помощью инженеров из Перми?
Прикидка показывает, что центробежная сила грузика массой 100г на радиусе 5 см от центра при 2000 об/мин (соответствуют 4000 об/мин коленвала - момент начала перекладки фаз) дает 20кгс. Перемещение по венцу шестерни порядка 10 мм, расхождение грузиков можно сделать 20 мм. Отсюда два симметрично расположенных рычага с грузиками с отношениями плеч 2:1 дадут 80кг силы на венце шестерни - должно быть достаточно для надежного управления фазой. Естественно, грузики должны быть сведены сильными пружинами с приведенной к венцу силой порядка 80 кг.

Алгоритм управления фазами нужен более сложный, чем даст центробежный регулятор. см. по моей вышеприведенной ссылке по Тойете.

Это сообщение отредактировал Silych - 21.06.2007 - 10:58

А ч то если для управления роликами применить шаговый двигатель? Конечно с редуктором.

Из реально необходимого там опережение фаз на средних оборотах с высокой нагрузкой. Остальные условия - из необходимости достичь экономичности и снизить выбросы, т.к. у них угол изменения фаз относительно большой (40-60 град ПКВ), и просто так на ХХ оставить максимальное опережение нельзя - ХХ будет неровный из-за большого перекрытия и увеличится СН из-за утягивания свежей смеси в выпуск.

Если сделать угол изменения фаз не более 20 град ПКВ (в альфе - как раз около 20), то все ветки из их алгоритма, кроме уменьшение опережения фаз по мере роста оборотов можно отбросить. А это реализуется центробежным автоматом.
Конечно эффект будет меньше - зато конструкция проще.