Система изменения высоты подъёма клапанов (Valvetronic,Valvematic)

Система изменения высоты подъёма клапанов (Variable Valve Lift, VVL) — это технология в двигателях внутреннего сгорания, позволяющая динамически изменять максимальную высоту, на которую открываются впускные и/или выпускные клапаны, в зависимости от режима работы двигателя (обороты, нагрузка).

Основная цель: Оптимизировать наполнение цилиндров воздухом (или топливовоздушной смесью) и очистку от выхлопных газов на разных оборотах, что невозможно при фиксированном профиле кулачка распредвала.

Как это работает (в общих чертах):

1. Традиционный распредвал: Имеет фиксированный профиль кулачка. Высота и продолжительность открытия клапана жестко заданы конструкцией.
2. Система VVL: Вводит промежуточный элемент между кулачком распредвала и клапаном (или толкателем). Этот элемент может изменять свою геометрию или положение, тем самым меняя передаточное отношение от кулачка к клапану. В результате при одном и том же вращении распредвала клапан открывается на разную высоту.

Основные типы систем VVL:

1. Системы с дополнительным кулачком и коромыслом (ступенчатые):
   Принцип: Распредвал имеет два (реже три) профиля кулачков на группу клапанов (обычно низкопрофильный и высокопрофильный). Специальное коромысло может переключаться между ними.
   Пример: Honda VTEC (самая известная). На низких оборотах клапана приводятся от низкопрофильных кулачков (малый подъем, короткая длительность). При достижении определенных оборотов блокирующий штифт (гидравлически или под давлением масла) соединяет коромысла низко- и высокооборотистых кулачков, и клапана начинают приводиться от высокопрофильного кулачка (большой подъем, длительная длительность).
   Характеристика: Ступенчатое изменение (обычно 2-3 ступени). Резкий "подхват" при переходе.
2. Бесступенчатые системы (плавное изменение):
   Принцип: Используют сложные механизмы для плавного изменения высоты подъема клапана в широком диапазоне.
   Примеры:
   BMW Valvetronic: Эксцентриковый вал, приводимый электродвигателем, изменяет положение промежуточного рычага (коромысла), который передает движение от кулачка к клапану. Изменение угла этого рычага меняет высоту подъема клапана практически от 0 до максимума. Позволяет полностью отказаться от дроссельной заслонки на частичных нагрузках (управление мощностью только клапанами).
   Toyota Valvematic: Использует вращающийся от электромотора блок с эксцентриковыми валами, изменяющий точку опоры коромысел.
   Fiat/Chrysler MultiAir (UniAir): Гидравлическая система. Кулачок приводит гидравлический плунжер. Электронно-управляемый клапан регулирует давление масла в камере над клапаном, определяя момент начала открытия и высоту подъема. Очень гибкая, управляет и подъемом, и фазами.
   Nissan VVEL (Variable Valve Event and Lift): Использует кулачок сложной формы, взаимодействующий с роликом на рычаге. Электродвигатель поворачивает управляющий вал, меняя угол наклона коромысла и, следовательно, его эффективную длину и высоту подъема клапана.
   Mitsubishi MIVEC (на нек. моделях): Бесступенчатая система, аналогичная Valvematic/VVEL.

Ключевые преимущества:

1. Улучшение наполнения цилиндров: На низких оборотах небольшой подъем клапана обеспечивает высокую скорость потока и хорошее перемешивание смеси. На высоких оборотах большой подъем позволяет "вдохнуть" больше воздуха.
2. Снижение насосных потерь (особенно в системах типа Valvetronic): Возможность управления мощностью двигателя на частичных нагрузках только степенью открытия впускных клапанов (а не дроссельной заслонкой) резко снижает сопротивление на впуске, когда дроссель прикрыт. Это дает значительную экономию топлива.
3. Повышение крутящего момента: Особенно на низких и средних оборотах, за счет улучшенного наполнения.
4. Увеличение мощности на высоких оборотах: За счет большего потока воздуха на пике.
5. Улучшение экологических показателей: Более точное управление составом смеси и снижение насосных потерь.
6. Повышение гибкости и отзывчивости двигателя.

Недостатки:

1. Высокая сложность и стоимость: Механизмы очень точные и дорогие в производстве.
2. Увеличение массы и инерции ГРМ: Требует более прочных и легких материалов.
3. Повышенные требования к обслуживанию и качеству масла: Гидравлические и трущиеся элементы чувствительны к загрязнению масла.
4. Потенциальная надежность: Больше сложных деталей – больше потенциальных точек отказа (хотя современные системы достаточно надежны).

Где применяется:

• В основном на современных бензиновых двигателях премиальных и спортивных марок (BMW, Mercedes-Benz, Audi, Toyota, Honda, Nissan, Infiniti, Lexus и др.).
• Часто комбинируется с системами изменения фаз газораспределения (VVT, Variable Valve Timing) для максимально гибкого управления газообменом (например, VVT-i + Valvematic у Toyota, VANOS + Valvetronic у BMW, VTC + VTEC у Honda).
• Постепенно проникает и на более массовые модели.

В итоге: Система изменения высоты подъёма клапанов — это важный этап эволюции двигателей, направленный на повышение эффективности, мощности, экономичности и экологичности за счет максимально гибкого управления процессом газообмена в цилиндрах.