Эффективность работы ДВС главным образом определяется организацией процесса газообмена, то есть качественным и своевременным наполнением и очисткой цилиндров. Эта задача возлагается на газораспределительный механизм и зависит от фаз газораспределения – моментов и продолжительности открытого состояния впускных и выпускных клапанов. Если клапаны открыты непродолжительное время, фазы называют «узкими». Чем дольше открыты клапаны – тем фазы «шире».
При низких оборотах коленвала объемы и скорость движения горючей смеси и отработанных газов невелики, поэтому фазы должны быть узкими, а перекрытие (время одновременного открытия впускных и выпускных клапанов – минимальным. В этом случае свежая смесь не вытесняется в выпускной коллектор через открытый выпускной клапан и, соответственно, отработанные газы не попадают во впускной. Если же «расширить» фазы на низких оборотах, отработанные газы смешаются с рабочей смесью, снизив тем самым ее качество и вызвав падение мощности и неустойчивую работу двигателя.
С ростом оборотов пропорционально увеличиваются объемы и скорость движения перекачиваемой смеси и отработанных газов в единицу времени, поэтому необходимы «широкие» фазы и большее время перекрытия для лучшей продувки цилиндров. Продувка – вытеснение выхлопных газов из цилиндра движущейся с большой скоростью топливовоздушной смесью.
Ширина фаз определяется формой кулачков распределительного вала. Чем больше высота кулачка – тем выше высота подъема клапана. Чем «тупее» его конец – тем больше время максимального подъема клапана. Таким образом, подбирая форму кулачков, конструкторы могут настроить двигатель на работу только в определенном диапазоне оборотов. При проектировании обычного дорожного автомобиля разрабатывается усредненный распредвал для компромиссного баланса между мощностью и экономичностью. При отклонении от этого диапазона, как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения, эффективность ДВС будет снижаться. Например, «узкофазный» мотор не позволит развить высокую мощность, а «широкофазный» будет неустойчиво работать на малых оборотах, что вынудит увеличивать частоту оборотов холостого хода. Следовательно, идеальным решением было бы изменять ширину фаз в зависимости от оборотов двигателя. Так появились системы регулирования фаз газораспределения.
Для технической реализации идеи регулирования фаз было создано множество конструкций. Для их описания потребуется не одна страница. Поэтому ознакомимся с устройством только нескольких - как простых, проверенных временем систем, так и самых современных.
Поворот распредвала
Одним из способов регулирования фаз газораспределения является изменение положения распределительного вала относительно его первоначального положения в зависимости от режимов работы двигателя. Для примера рассмотрим систему Variable Valve Timing (VVT), применяемую на автомобилях Фольксваген. Она предназначается для оптимизации фаз при работе двигателя на режимах холостого хода, максимальной мощности и максимального крутящего момента.
В систему VVT входят следующие компоненты:
• Две гидроуправляемые муфты (другое название - фазовращатели), установленные на впускном и выпускном распределительных валах.
Обе муфты подключены через корпус механизма газораспределения к системе смазки двигателя. Муфты состоят из встроенного в звездочку вала наружного корпуса и неподвижно соединенного с валом ротора. Корпус и ротор могут смещаться относительно друг друга
• Корпус механизма газораспределения, установленный на головке блока цилиндров двигателя. Внутри корпуса проходят каналы для подвода и отвода масла к обеим муфтам поворота распределительных валов.
• Два электрогидравлических распределителя. Эти распределители установлены на корпусе механизма газораспределения. Они служат для регулирования подвода масла из системы смазки двигателя к обоим фазовращателям.
Управление системой VVT осуществляется блоком управления двигателя. Получая данные с датчиков о частоте вращения коленвала, нагрузке двигателя, температуре охлаждающей жидкости, а также о мгновенном положении коленчатого и распределительных валов, ЭБУ выдает сигнал на электрогидравлические распределители. Распределители открывают соответствующие каналы подвода масла, расположенные в корпусе механизма газораспределения. Масло из системы смазки двигателя поступает в гидроуправляемые муфты, которые поворачивают распределительные валы...

Стехиометрия — один из базовых, но при этом самых недооценённых терминов в чип-тюнинге.

Про λ=1 слышали все, но далеко не все до конца понимают, что именно за этим стоит, как ЭБУ к этому стремится и что происходит, когда система выходит из баланса. Для специалиста по чип-тюнингу это не теория ради теории, а фундамент, без которого невозможно безопасно и предсказуемо настраивать двигатель.

Начнём с основы.

Стехиометрическое соотношение — это такое соотношение топлива и воздуха, при котором топливо сгорает полностью, без избытка кислорода и без его нехватки. Для бензина это примерно 14,7:1 — 14,7 кг воздуха на 1 кг топлива. Именно это состояние принято обозначать как λ = 1.

Николай Мамаков·1 ноя 2024

В случае, если на комбинации приборов активируется контрольная лампочка «Check Engine» (неисправность двигателя), а диагностическое оборудование отсутствует, то всё же есть возможность узнать что вышло из строя. Для этого нам необходимо посмотреть коды неисправностей в формате SPN и FMI на комбинации приборов автомобиля.

Датчик твёрдых частиц (PM-сенсор) применяется в автомобилях Toyota. Это высокоточный оптический прибор, установленный в выхлопной системе для непрерывного контроля концентрации сажи в отработанных газах. Назначение датчика — контроль эффективности сажевого фильтра (DPF) и соответствие выхлопа нормам, например, Евро-6

Устройство

В датчике PM установлен нагревательный элемент, который быстро нагревает датчик до рабочей температуры для точных измерений. Также в конструкции могут быть:

Оптический приёмник (фотодетектор), который собирает рассеянный свет.

Вычислительное устройство, которое преобразует электрический сигнал в значение массы частиц и рассчитывает их концентрацию.

Датчик обычно находится в выхлопной системе, часто рядом с DPF.

Принцип работы

Датчик PM мониторит целостность сажевого фильтра. Если фильтр имеет трещины и происходит сквозное прохождение выхлопных газов, сажа не задерживается в каналах DPF, то частицы сажи осаждаются на измерительном элементе датчика PM.

Некоторые этапы работы датчика, основанного на методе рассеивания света:

1.Датчик отбирает пробы воздуха: с помощью встроенного миниатюрного вентилятора втягивает наружный воздух.

2. Твёрдые частицы проходят через лазерный луч.

Свет рассеивается от частиц. Интенсивность рассеивания пропорциональна концентрации твёрдых частиц: чем больше частиц, тем выше процент рассеивания.

3. Оптический приёмник собирает рассеянный свет.

Свет в приёмнике преобразуется в электрический сигнал.

4. Вычислительное устройство преобразует электрический сигнал в значение массы частиц и рассчитывает их концентрацию.

Важно: мониторинг происходит в реальном времени, в случае превышения нормы данные используются системой OBD для предупреждения водителя о неисправности.

Диагностика Авто·12 июн 2018

Код P0102 заносится, если существуют следующие условия:

обороты двигателя выше 560 об/мин;
расход воздуха ниже 2,5 кг/ч

Диагностическая информация

Неисправность непостоянного характера может быть вызвана плохим контактом, неправильной трассой жгута, повреждением изоляции или жилы провода, либо плохой прокладкой провода массы, подключением к жгуту дополнительных мощных потребителей.
Необходимо убедиться в отсутствии следующих неисправностей.
1. Ненадежное соединение контактов "7", "12" колодки контроллера. Осмотреть колодку жгута на полноту и правильность сочленения, повреждения замков, наличие поврежденных контактов и качество соединения контактов с проводом.
2. Неправильная трасса жгута. Убедиться в том, что жгут датчика не проложен вблизи высоковольтных проводов.
3. Повреждения жгута. Проверить жгут на наличие повреждений. Если жгут внешне в норме, пошевелить соответствующие колодку и жгут, одновременно наблюдая за прибором DST-2.
4. Засорение воздушного фильтра в системе впуска воздуха. При необходимости заменить фильтрующий элемент.

Система EGR — один из самых противоречивых узлов современного двигателя. На бумаге она нужна для экологии, а на практике именно с неё часто начинаются проблемы по тяге, расходу и стабильности работы. Чтобы принимать взвешенные решения при чип-тюнинге, важно понимать не только «что отключают», но и как вообще работает EGR, какие бывают клапаны и почему они так быстро зарастают.

Начнём с физики процесса.

EGR (Exhaust Gas Recirculation) — это система рециркуляции отработавших газов. Часть выхлопа возвращается обратно во впуск и смешивается со свежим воздухом. Главная цель — снижение температуры горения в цилиндре. Чем ниже температура, тем меньше образуется оксидов азота (NOx), за которые как раз и «штрафуют» экологические нормы Euro-4, Euro-5, Euro-6.

Важно понимать: выхлопные газы — это инертная среда. В них почти нет кислорода. Когда они попадают во впуск, они вытесняют часть свежего воздуха, смесь становится беднее по кислороду, пламя горит мягче, температура падает — экология довольна.

Но двигатель — не очень.

Для мотора это означает:

– ухудшение наполнения цилиндров,

– снижение эффективности сгорания,

– рост сажи и отложений,

– более грязный впуск.

Особенно это критично для дизелей, где EGR работает активно и в широком диапазоне режимов.

Теперь о типах клапанов EGR.

Самые простые и старые — вакуумные EGR. Они управляются разрежением, без электроники, встречаются на старых дизелях и бензиновых моторах. Надёжные, но неточные. Сейчас практически не используются.

Далее — электромеханические EGR. Это уже полноценный клапан с электроприводом и датчиком положения. Именно такие стоят на большинстве дизелей Euro-4 и Euro-5. ЭБУ точно знает, на сколько процентов открыт клапан, и может активно управлять рециркуляцией в зависимости от нагрузки, температуры, оборотов.

Самый «проблемный» вариант — EGR с охладителем. Здесь выхлопные газы перед подачей во впуск проходят через теплообменник и охлаждаются антифризом. С точки зрения экологии — идеально. С точки зрения эксплуатации — источник постоянных бед. Конденсат, сажа, масляный туман образуют густую липкую массу, которая оседает в клапане, охладителе и во впускном тракте.

Устройство и принцип работы дроссельной заслонки

Дроссельная заслонка — это одна из важнейших частей системы впуска двигателя внутреннего сгорания. В автомобиле она расположена между впускным коллектором и воздушным фильтром. В дизельных двигателях дроссель не нужен, однако, его все равно устанавливают на современных моторах на случай аварийной работы. Аналогичная ситуация и с бензиновыми двигателями при наличии в них системы управления подъемом клапанов. Основная функция дроссельной заслонки — подача и регулирование потока воздуха, необходимого для образования топливовоздушной смеси. Таким образом, от корректной работы заслонки зависит стабильность режимов работы двигателя, уровень расхода топлива и характеристики автомобиля в целом.

Устройство дросселя

С практической стороны дроссельная заслонка является перепускным клапаном. В открытом положении давление в системе впуска равно атмосферному. По мере закрытия оно уменьшается, приближаясь к значению вакуума (это происходит, поскольку двигатель фактически работает как насос). Именно по этой причине вакуумный усилитель тормозов соединен с впускным коллектором. Конструктивно сама заслонка является пластиной круглой формы, способной поворачиваться на 90 градусов. Один такой оборот представляет собой цикл от полного открытия и до закрытия клапана.

Блок (модуль) дроссельной заслонки включает в себя следующие элементы:

— Корпус, оснащенный несколькими патрубками. Они соединены с системами вентиляции, улавливания топливных паров и охлаждающей жидкости (для обогрева заслонки).

— Привод, приводящий в движение клапан от нажатия на педаль газа водителем.

— Датчики положения, или потенциометры. Они производят замер угла открытия дроссельной заслонки и подают сигнал в блок управления двигателем. В современных системах устанавливается два датчика контроля положения дросселя, которые могут быть со скользящим контактом (потенциометры) или магниторезистивные (бесконтактные).

— Регулятор холостого хода. Он необходим для поддержания заданной частоты вращения коленвала в закрытом режиме. То есть обеспечивается минимальный угол открытия заслонки, когда педаль газа не нажата.

Виды и режимы работы дроссельной заслонки

Тип привода дросселя определяет ее конструкцию, режим работы и управление. Он может быть механический или электрический (электронный).

⚙️ Вихревые заслонки: зачем они нужны, как их отключают и что происходит с мощностью

Вихревые заслонки — одна из тех систем, которую владельцы дизелей и мастера по чип-тюнингу встречают постоянно, но понимают не всегда.

Кто-то считает их лишней «экологией», кто-то винит в пропадании тяги, а кто-то думает, что их отключение всегда даёт плюс.

Разберёмся спокойно, по факту и без мифов.

💨 Что делают вихревые заслонки?

Они расположены во впускном коллекторе и меняют поток воздуха.

Кейсы ошибок по турбине: VGT actuator, MAP clamp и overshoot

Вы прошили мотор, клиент уехал довольный, но через пару дней возвращается: «Появилась ошибка по турбине, тяга пропала, чек горит». Что произошло? Вариантов несколько — и все они часто упираются в настройки наддува и контроль работы геометрии.

Разберём 3 частые причины: VGT actuator, MAP clamp и overshoot.

1. VGT Actuator — актуатор геометрии турбины

Это моторчик (электро или вакуумный), который регулирует положение лопаток в турбине с изменяемой геометрией. ЭБУ подаёт управляющий сигнал, актуатор меняет геометрию — и, соответственно, меняется давление наддува.

Проблемы начинаются, когда:

• прошивка увеличивает целевой буст,

• а механика (актуатор, шток, геометрия) не успевает или не может среагировать.

❗ Что получаем:

• Ошибки по низкому/высокому бусту (P2563, P0299, P0234 и аналоги),

• Нестабильную тягу (турбояма, рывки),

• Пропуски давления в логах (target vs actual).

Решение:

Перед прошивкой всегда логируйте актуатор — смотрите, достигает ли он нужного положения. Если турбина закисшая, шток тугой — никакая настройка не поможет, пока не отремонтируете механику.

2. MAP Clamp — ограничение сигнала датчика давления

Когда boost сильно поднимается, MAP (датчик давления наддува) может выйти за пределы, которые ЭБУ считает «реальными». Тогда включается защита → аварийный режим.

🆘Неисправность фазорегулятора.

Неисправности фазорегулятора могут заключаться в следующем: он начинает издавать неприятные трескающие звуки, замирает в одном из крайних положений, нарушается работа электромагнитного клапана фазорегулятора, формируется ошибка в памяти ЭБУ.

С неисправным фазорегулятором хотя и можно ездить, но необходимо понимать, что двигатель будет работать не в оптимальном режиме. Это повлияет на расход топлива и динамические характеристики двигателя. В зависимости от возникшей проблемы с муфтой, клапаном или системой фазорегулятора в целом, будут отличаться симптомы неисправности и возможность их устранения.

❗️Принцип действия фазорегулятора!

Чтобы разобраться почему трещит фазорегулятор или клинит его клапан, имеет смысл разобраться в принципе действия всей системы. Это даст лучшее понимание поломок и дальнейших действий по их ремонту.

На различных оборотах двигатель работает не одинаково. Для холостых и низких оборотов характерны так называемые «узкие фазы», при которых скорость отвода выхлопных газов невелики. И наоборот, для больших оборотов характерны «широкие фазы», когда объем выпускаемых газов большой. Если на низких оборотах будут использоваться «широкие фазы», то отработанные газы будут смешиваться со вновь поступающими, что приведет к снижению мощности двигателя, и даже его остановке. А когда на высоких оборотах включаться «узкие фазы», то приведет к снижению мощности мотора и его динамике работы.

Существует несколько типов систем фазорегуляторов. VVT (Variable Valve Timing), разработана Volkswagen, CVVT — используется Kia и Hyindai, VVT-i — применяется Toyota и VTC — устанавливаются на движки Honda, VCP — фазорегуляторы Renault, Vanos / Double Vanos — система, используемая в BMW. Далее рассмотрим принцип действия фазорегулятора на примере автомобиля «Рено Меган 2» с 16-ти клапанным двигателем К4М, поскольку выход его из строя является «детской болезнью» этой машины и ее владельцы чаще всего сталкиваются с неработающим фазорегулятором.

Управление происходит через электромагнитный клапан, подача масла к которому регулируется электронными сигналами с дискретной частотой 0 или 250 Гц. Весь этот процесс контролируется электронным блоком управления на основании сигналов, поступающих от датчиков двигателя. Включение фазорегулятора происходит при возрастающей нагрузке на двигатель (значение оборотов от 1500 до 4300 оборотов в минуту) когда соблюдаются следующие условия:

✔️исправные датчики положения коленчатого (ДПКВ) и распределительного валов (ДПРВ);