Электрогидравлический привод клапанов

Собственно, вся проблема заключается в том, что механизм электромагнитного привода клапанов предъявляет чересчур высокие требования к бортовой системе электропитания, именно по этой причине немецкие автопроизводители моторов решили объединить данную систему с гидравлическим механизмом привода клапанов. В сравнении с другими типами приводов использование электрогидравлической системы позволяет избавиться не только от классического газораспределительного механизма, но также и от клапанных пружин. Использование данного типа клапанов, помимо их обычного закрытия-открытия, позволяет также контролировать и изменять величину хода клапана на каждом из цилиндров, в результате чего существенно улучшается экологичность и экономичность двигателя.

На каждый клапан приходится по одному блоку электрогидравлического привода, которые состоят из:

• Двух электромагнитных клапанов на линии низкого и высокого давления;
• Двухфазного управляемого привода поршня, отвечающего за перемещения самого клапана;
• устройства, компенсирующего линейное расширение внутри цилиндров.

Принцип работы системы

При помощи специального насоса в системе создается давление до 200 кгс/см2. Первый электромагнитный клапан, находящийся на линии повышенного давления, получив сигнал от блока управления, начинает регулировку давления в диапазоне от 50 до 200 кгс/см2, при этом степень сжатия зависит от таких факторов, как частота вращения коленвала, температура охлаждающей жидкости, нагрузка, скорость и так далее. Данный клапан отвечает за регулировку хода высоты одновременно для всех клапанов. Когда на клапан подается напряжение, происходит его открытие, в результате чего масло со стороны линии повышенного давления начинает давить на поршень, который в свою очередь толкает клапан. Что касается нижнего электромагнитного клапана, то в данный момент он находится в закрытом состоянии, так как напряжение на него не подается, однако под действием поршня он постепенно открывается. Амплитуда движения всех клапанов зависит от режима работы мотора, а контролируется она блоком управления двигателем. Регулировка фаз газораспределения клапанов производится в процессе изменения продолжительности интервала подачи тока на электромагнитный клапан повышенного давления.

Как только напряжение с клапана высокого давления снимается, происходит сброс масла в нижний поршень, который начинает толкать клапан вверх, в результате чего он и закрывается. Масло, оставшееся над поршнем, стекает к линии низкого давления, после чего подается обратно к насосу.

Двухсоставные поршни используются в данной системе для того чтобы одновременно увеличить усилие открытия клапана и уменьшить количество потребляемой энергии. Амплитуда полного хода клапана составляет порядка 1 мм, при этом скорость его посадки находится в пределах от 0.05 до 0,5 м/с.

В процессе работы системы электрогидравлического привода клапанов используется масло из системы смазки мотора. Общими с системой смазки мотора являются масляный насос для перекачки масла в системе смазки и подаче его к насосу отвечающему за привод клапанов, поддон картера, масляные фильтры и каналы отвода масла из головки блока цилиндров. По причине того, что используемое масло циркулирует сразу в двух системах, к нему предъявляются особенно строгие требования, в частности это касается его вязкости и чистоты. Производственные испытания системы показали, что лучше всего для подобных целей подходят масла типа 0W40. Масла других маркировка, в частности 5W40, 10W40, 5W30 и так далее, не подходят для работы в системе электрогидравлического привода клапанов, так как не создают в них необходимое давление. Для того чтобы вязкость масла не выходила за установленные ограничения в системе, имеется специальный датчик, следящий за данной характеристикой масла.

Установка блоков электрогидравлического подъема клапанов производится отдельно друг от друга. Требуемая гидравлическая плотность соединения корпуса мотора с самим блоками достигается благодаря высокой точности изготовления внешней поверхности блока.

Вариант компании Fiat

Компания Фиат также предложила свой вариант системы гидравлического привода клапанов, главной отличительной особенностью которого является простота. В данном механизме клапан приводится в движение при помощи сразу двух устройств: гидравлического передающего механизма и распределительного вала.

В процессе вращения распределительного вала кулачки поочередно нажимают на плунжерный толкатель, который в свою очередь давит на масло в цилиндре толкателя, масло сжимается и выдавливает поршень, толкающий клапан. Примечательно то, что как и в первой системе, здесь можно регулировать ход клапана исходя из режима работы мотора. Сама регулировка производится при помощи дополнительного электромагнитного клапана внутри цилиндра толкателя. Избыток масла под давлением перетекает в специальный масляный резервуар. Очистка и рециркуляция масла в системе производится при помощи фильтров и насосов, установленных в системе смазки двигателя. В отличие от первого варианта электрогидравлической системы привода клапанов здесь к маслу не предъявляются столь жесткие требования.