Все мы знаем, как, в самом общем случае, работает четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
И такой двигатель, как на этом рисунке, в общем, даже будет работать, но его параметры (мощность, крутящий момент, внешняя скоростная характеристика) будут, мягко говоря, далеки от оптимальных. Для увеличения крутящего момента и, как следствие, мощности нам, очевидно нужно заставить сгореть больше топлива на каждый рабочий цикл. Подать в цилиндр больше топлива не составит никакой проблемы, но оптимальное соотношение бензина и воздуха (стехиометрическое соотношение) давно известно и составляет 14,7 кг воздуха на 1 кг бензина. Переобогащенная бензином смесь просто не будет гореть. Значит, надо попытаться загнать в цилиндр больше воздуха. Здесь нужно вспомнить две вещи:
1. Топливовоздушная смесь обладает массой, а значит и инерцией.
2. Клапана открываются не мгновенно, а на протяжении некоторого угла поворота коленвала, а значит и хода поршня.
Значит, имеет смысл открывать впускной клапан несколько раньше ВМТ, а закрывать несколько позже НМТ. То же и с выпускным клапаном. Угол поворота коленвала при котором оба клапана открыты называют перекрытием клапанов.
Ну вот, уже лучше, но двигатель работает в довольно широком диапазоне оборотов и скорость, а значит и инерция топливовоздушной смеси на 800 об/мин и на 6500 об/мин сильно отличается. И если на низких оборотах двигателя желательно открывать впускной клапан попозже, а выпускной пораньше, то на высоких оборотах все с точностью до наоборот.
Поэтому, при поектировании двигателя, разработчики старались настроить фазы газораспределения так, чтобы максимальный крутящий момент достигался при неких средних оборотах. Внешняя скоростная характеристика такого мотора выглядит, примерно так
(ось Х-обороты двигателя, кривая М-крутящий момент, кривая N-мощность)
Как видим, у этого, сферического коня в вакууме(зачеркнуто) гипотетического мотора максимум крутящего момента приходится на довольно низкие обороты и чувствительно падает с ростом оборотов. (Слишком «поздние» фазы). На практике это означает, что автомобиль «едет» только тогда, когда стрелка тахометра находится в диапазоне 3000-3500 об/мин, в остальном диапазоне, все откровенно «так себе»
Очевидно, что кривая крутящего момента должна иметь минимальную кривизну. (в идеале, вообще быть прямой, но на атмосферных моторах это вряд ли достижимо).
Так вот, «выпрямить» кривую момента и помогает система изменения фаз газораспределения.
BMW называют ее VANOS. Она позволяет поворачивать распредвал относительно приводной звездочки дискретно (на ранних моделях) или плавно в довольно широком диапазоне. На основании данных о нагрузке, оборотах, температуре двигателя DME дает команду электромагнитному клапану, включенному в масляную магистраль двигателя и масло под давлением воздействует на исполнительный узел VANOS, поворачивая распредвал относительно «нулевой» точки. Тем самым обеспечивается оптимальное перекрытие клапанов при данных условиях работы, следовательно, лучшая наполняемость цилиндров, следовательно больший КПД двигателя.
Хотите знать больше? Появились вопросы? Получите ответ на любой вопрос, касающийся автомобилей BMW
здесь