Владимир Маркин

Заполнение цилиндров в двигателе могут регулировать различные механизмы: с одной стороны, это газораспределительный механизм, а с другой, турбонаддув.

В приводах распределительного вала без возможности регулировки распределительный вал приводится в движение коленвалом через жесткое соединение (зубчатые ремни, цепи, зубчатые колеса или вертикальный вал) с вдвое меньшей частотой вращения. Время открытия клапанов ДВС определяется конструкцией. Время открытия также называется временем регулирования, поскольку оно регулирует процесс смены рабочей смеси двигателя. Время, в течение которого выпускной клапан(ы) и впускной клапан(ы) открыты одновременно, называется перекрытием.

Время перекрытия оказывает основополагающее воздействие на характеристики двигателя. Двигатель с малым перекрытием имеет максимальный крутящий момент при низкой частоте вращения, однако имеет самую низкую максимальную мощность, которая достигается при высокой частоте вращения. В свою очередь, при большом перекрытии достигается более высокая максимальная мощность, что, однако, снижает крутящий момент на низких оборотах.

Причиной этого являются процессы истечения в двигателе во время такта впуска при различной частоте вращения:

При низкой частоте вращения впускной клапан закрывается раньше, чтобы всасываемая свежая горючая смесь не перетекала из цилиндра или не выталкивалась поршнем.
При высокой частоте вращения из-за момента инерции столба свежей смеси в такте впуска даже после нижней мертвой точки возможно дополнительное поступление газа, если клапан закрывается с запаздыванием. Это явление называется дозарядом и приводит к увеличению мощности.
С принципиальной точки зрения длительное время наложения фаз газораспределения ведет к тому, что выходящие ОГ увлекают с собой входящую через впускной клапан свежую смесь, что ведет к хорошей продувке цилиндра. Вследствие этого в цилиндр поступает больше свежего газа, из-за чего при сгорании увеличивается крутящий момент и повышается мощность. При этом при высокой частоте вращения возникают потери при перетекании топлива в выхлопную трубу. При низкой частоте вращения при большом перекрытии, напротив, выброшенные отработавшие газы снова всасываются в камеру сгорания, что, с одной стороны, обеспечивает (в незначительной степени) рециркуляцию ОГ, а с другой — разбавляет свежую горючую смесь, что может привести к снижению крутящего момента вплоть до пропусков воспламенения на холостом ходу.

При регулировании фаз газораспределения время регулирования впуска и выпуска изменяется в зависимости от частоты вращения и положения дроссельной заслонки, что необходимо для достижения максимально эффективного наполнения цилиндра при любой частоте вращения.

Простым методом оптимизации наполнения цилиндра является воздействие на время регулирования формы кулачков распределительного вала. При более широкой форме кулачков повышается мощность, так как при этом клапан дольше остается открытым. Вследствие этого топливовоздушная смесь перетекает в камеру сгорания более продолжительное время.

При этом также необходима более высокая частота вращения холостого хода, максимальный крутящий момент достигается только при высокой частоте вращения, а двигатель потребляет больше топлива и работает менее ровно. В связи с этим в серийных моделях используются распределительные валы с заостренными кулачками, движением которых в автомобилях Porsche управляют системы VarioCam или VarioCam Plus.

VarioCam — это система регулировки фаз газораспределения для впускных распределительных валов.
VarioCam Plus — это система регулировки фаз газораспределения для впускных распределительных валов и переключения высоты подъема впускного клапана.

Принцип действия:

При небольшой нагрузке двигатель работает экономично, с короткими промежутками открытия клапана (и небольшой высотой подъема клапана).
Если требуется более высокий момент, система задает более продолжительные промежутки открытия клапана (и/или большую высоту подъема клапана), что необходимо для достижения более высокого коэффициента наполнения цилиндров.

С 2015 года и с момента выхода модели 911 Carrera м. г. 16 в систему VarioCam Plus был добавлен механизм непрерывной регулировки хода выпускных клапанов. Это позволило повысить показатели мощности и крутящего момента и снизить расход топлива и объемы выбросов. Благодаря этому также был улучшен отклик системы турбонаддува.