Привод механизма газораспределения двигателя W12 объемом 6,0 л Audi A8 1994-2003 года выпуска

Привод механизма газораспределения находится со стороны отбора мощности. Механизм газораспределения приводится от сдвоенной ведущей звездочки, зубья которой нарезаны непосредственно на коленчатом вале. Эта звездочка связана со звездочкой промежуточного вала двухрядной цепью. Передаточное число первичной передачи равно:

Далее передача осуществляется посредством однорядных цепей к правой и левой головкам цилиндров. Каждая из этих цепей приводит один впускной и один выпускной распределительный вал.

Передаточное число при этом равно:

Необходимое натяжение цепей и отсутствие их колебаний обеспечиваются с помощью трех пружинно-гидравлических натяжителей (без храповых регуляторов натяжения) и трех успокоителей.

В башмаках натяжителей предусмотрены отверстия, через которые подводится масло для смазки и охлаждения цепей.

Уплотнение крышки привода механизма газораспределения

Уплотнение нагнетаемым в паз герметиком (с начала производства двигателя)

Одним из новых технических решений является уплотнение верхней крышки привода механизма газораспределения с помощью нагнетаемого в паз герметика. Уплотнение этого типа получило название Seal-Injection-System (SIS).

На обращенной к нижней крышке поверхности предусмотрен паз, в который после монтажа крышек нагнетается под давлением жидкий герметик.

Объяснение терминов:

Seal - уплотнение
Injection - нагнетание

Нагнетание герметика в паз производится через специальное сопло. По концам паза предусмотрены калиброванные отверстия для выпуска вытесняемого из него воздуха. Нагнетание герметика продолжается до тех пор, пока из этих отверстий не начнет выходить герметик без пузырей.

Верхняя крышка первого ряда цилиндров (Вид снизу)

Уплотнение с помощью силиконового герметика (новое исполнение)

Постепенно осуществляется переход на новый способ уплотнения крышки привода механизма газораспределения. При этом герметик наносится на уплотняемые поверхности перед монтажом деталей на двигатель.

Новым элементом уплотнения является фаска, выполненная дополнительно к пазу.

Паз и фаска способствуют удерживанию и стойкости герметика.

Механизм газораспределения / Изменение фаз газораспределения

Поворотом впускных и выпускных валов двигателя W12 удается получить так называемую внутреннюю рециркуляцию отработавших газов. Поэтому рециркуляцию отработавших газов целесообразно рассмотреть в данном разделе.

Рециркуляция отработавших газов

Требования к двигателям внутреннего сгорания в отношении мощности, крутящего момента, расхода топлива и выбросов вредных веществ постоянно повышаются.

Рециркуляция газов является эффективным средством, в частности для снижения выброса оксидов азота.

Токсичные оксиды азота образуются при высоких температурах и давлениях сгорания в результате окисления содержащегося в воздухе азота. При возвращении в камеру сгорания отработавших газов снижаются температура и давление сгорающей смеси, что приводит к уменьшению количества образующихся оксидов азота.

Различают внешнюю и внутреннюю рециркуляцию отработавших газов.

Внешняя рециркуляция отработавших газов

Внешняя рециркуляция заключается в подводе отработавших газов во впускную систему через специальный перепускной клапан. Далее эти газы поступают вместе со свежей смесью в цилиндры двигателя.

Внешняя рециркуляция отработавших газов

Условные обозначения:

1 – блок управления
2 – перепускной клапан
3 – температура отработавших газов
4 – клапан управления рециркуляцией
5 – датчик кислорода, перед нейтрализатором
6 – предварительный нейтрализатор

Внутренняя рециркуляция отработавших газов

Для снижения выбросов оксидов азота двигателем W12 применяется внутренняя рециркуляция отработавших газов. Оптимальное количество остающихся в цилиндрах двигателя отработавших газов достигается при этом соответствующей регулировкой фаз впуска и выпуска.

Наиболее существенно на количество остающихся в цилиндрах газов влияет так называемое перекрытие фаз.

Внутренняя рециркуляция отработавших газов

На приведенных ниже диаграммах приведены фазы открытия и закрытия клапанов при различных нагрузках прогретого до рабочей температуры двигателя. При работе двигателя на холостом ходу и близких к нему режимах перекрытие фаз отсутствует.

На этих режимах образование оксидов несущественно, поэтому рециркуляция отработавших газов не нужна. В этом случае фазы газораспределения подбираются для обеспечения максимально равномерной работы двигателя.

При работе двигателя на режимах частичных нагрузок перекрытие фаз устанавливается в зависимости от нагрузки и частоты вращения. На этих режимах образование оксидов азота происходит особенно интенсивно. Их снижение достигается посредством рециркуляции отработавших газов. Показательно, что при этом рециркуляция способствует снижению расхода топлива.

При работе двигателя с полной нагрузкой распределительные валы устанавливаются в положения, при которых достигается максимальное наполнение цилиндров.

Нагрузка – 50%, рабочая температура двигателя

Нагрузка – 90%, рабочая температура двигателя

Фазы газораспределения и диапазоны их изменения

Для оптимизации фаз газораспределения на каждом рабочем режиме производится бесступенчатая перестановка как впускных, так и выпускных распределительных валов двигателя W12.

Диапазон перестановки впускных валов равен 52° по к. в. (по коленчатому валу). Диапазон перестановки выпускных валов равен 22° по к. в.

Оптимизация фаз газораспределения производится по многопараметровой характеристике для:

• ускорения прогрева нейтрализаторов,
• ускорения прогрева двигателя,
• оптимизации показателей прогретого двигателя.

Аргументами многопараметровой характеристики являются частота вращения вала двигателя, его нагрузка и температура.

Ввиду дезаксиального кривошипно-шатунного механизма фазы газораспределения (Вп. закр. и Вып. откр.) различны для четных и нечетных цилиндров.

Регулировка и контроль положения распределительных валов

На каждом распределительном валу предусмотрен датчик его положения, который позволяет контролировать работу муфт поворота распределительных валов. Для точного определения положения всех четырех распределительных валов производится калибровка блоков управления при их исходном положении (в позиции "поздно").

Эта калибровка проводится при обесточенных электромагнитных клапанах управления муфтами. При этом распределительные валы устанавливаются под действием передаваемых на них с цепей усилий в исходное (позднее) положение.

В память блока управления вводятся сигналы датчиков положения распределительных валов и сигналы начала отсчета с датчика частоты вращения (коленчатого вала). Взаимное положение этих сигналов принимается за исходную величину для определения сдвига распределительных валов в процессе регулирования их положения.

Различают между базовой и уточненной калибровкой блоков управления. Базовая калибровка производится всегда после отключения питания блока управления (отсутствия напряжения на клемме 30) или после гашения данных в регистраторе неисправностей.

После пуска двигателя распределительные валы находятся некоторое время в исходном положении, пока система управления не распознает их положение относительно коленчатого вала. Уточненная калибровка производится (при наличии данных базовой калибровки) после каждого пуска двигателя (приблизительно через одну секунду), если по условиям работы двигателя распределительные валы устанавливаются в исходное положение (электромагнитные клапаны при этом обесточиваются) и температура охлаждающей жидкости равна или превышает 85 °C.

Калибровка впускных валов производится при работе двигателя на холостом ходу или близких к нему режимах. Калибровка выпускных валов производится при частотах вращения коленчатого вала от 1200 до 2000 об/мин и малой нагрузке двигателя.

Калибровка положения распределительных валов производится блоками управления независимо один от другого. При ошибочной калибровке регулировка фаз газораспределения блокируется.

Муфты поворота распределительных валов

A – диапазон сдвига фаз выпуска 11° (22° по к. в.)
E – диапазон сдвига фаз впуска 26° (52° по к. в.)

Муфты поворота распределительных валов работают по принципу роторно-лопаточных гидроприводов с ограниченным углом поворота. Они отличаются простотой конструкции и малыми размерами в осевом направлении.

Муфты этой конструкции применяются также на новом 4-цилиндровом двигателе объемом 2,0 л (ALT) и на трехлитровом двигателе V6 (ASN). На приведенном ниже рисунке показано положение распределительных валов при работе горячего двигателя на холостом ходу.

При этом впускные валы находятся в положении "поздно", а выпускные валы – в положении "рано". После пуска двигателя выпускные валы находятся некоторое время в положении "поздно", так как низкое давление в системе смазки не может противостоять усилиям, передаваемых цепью.

При обесточенных электромагнитных клапанах управления муфтами все распределительные валы находятся в положении "поздно".

Принцип действия муфт поворота распределительных валов

Корпус муфты называют также статором, но такое его обозначение может привести к ошибочному представлению о его подвижности. В действительности он вращается вместе со звездочкой цепной передачи. Корпус муфты всегда находится в неизменном положении относительно коленчатого вала. Ротор же поворачивается в корпусе муфты, изменяя свое положение относительно коленчатого вала.

Муфта поворота распределительного вала содержит 5-лопастный ротор, который жестко связан с распределительным валом, и соединенный с звездочкой цепной передачи корпус. Она обслуживается электрогидравлическим узлом управления.

По обе стороны каждой лопасти ротора расположены рабочие полости (A и В), в которые выходят каналы ротора. При подаче масла под давлением в полость A ротор поворачивается относительно корпуса масла вправо. При этом распределительный вал устанавливается в положение "поздно".

Если подать масло под давлением в полость B, ротор повернется относительно корпуса муфты влево. При этом распределительный вал установится в положение "рано". Управляя давлением масла в полостях A и B, можно установить ротор в любое положение между его упорами. Таким образом, осуществляется бесступенчатая регулировка фаз газораспределения.

Электрогидравлическое управление муфтами

Гидравлический узел управления

Масло из системы смазки поступает под давлением через два канала непосредственно в корпус узла управления муфтами и далее к электромагнитным клапанам. Обратные клапаны, установленные перед электромагнитными клапанами, поддерживают работу системы управления при низком давлении масла.

Электромагнитные клапаны позволяют управлять подводом масла в рабочие полости A и В муфт поворота распределительных валов. Корпус узла управления муфтами содержит подшипники распределительных валов, через которые масло от электромагнитных клапанов подводится к муфтам.

Клапаны N205 и N318 первого ряда цилиндров выполняют команды блока управления 1 (J623), а клапаны N208 и N318 второго ряда цилиндров – команды блока управления 2 (J624).

В данном случае речь идет о так называемых пропорционально действующих клапанах. Их положение определяется скважностью поступающего на них широтно-импульсного сигнала. Все клапаны имеют одинаковую конструкцию, но их разъемы различаются формой и цветом для определения принадлежности к определенным кабелям.

Клапаны управления муфтами впускных и выпускных валов в исходном состоянии, при котором они обесточены, находятся в одинаковом положении. Определяемое пружинами исходное состояние клапанов соответствует подаче масла под давлением в полости A. Распределительные валы находятся при этом в положении "поздно".

При низком давлении масла или при его отсутствии распределительные валы также устанавливаются в положение "поздно", но уже под действием усилий, передаваемых с цепного привода.

Сдвиг фаз в направлении "поздно"

Сдвиг фаз в направлении "рано"

Сдвиг фаз в режиме регулирования