Клапаны в двигателе внутреннего сгорания, открываются и закрываются, чтобы обеспечить как доступ топливовоздушной смеси в цилиндр перед сжиганием и позволить выхлопным газам выйти из цилиндра после сгорания. В большинстве двигателей клапана открываются под воздействием распределительного вала. Форма его кулачков определяет подъем, сроки и продолжительность открытия каждого клапана. В двигателе с фиксированными фазами газораспределения, время не является оптимальным на всех оборотах двигателя. Например, если распределительный более предназначен для работы на низких оборотах, то на более высоких оборотах каждый цилиндр будет лишен достаточного количества топлива и воздушной смеси, что ограничивает выходную мощность двигателя. И наоборот, если оптимизирован для высоких оборотов, автомобиль будет испытывать грубый холостой ход на низких оборотах. Есть несколько способов изменения фаз газораспределения, такие, нескольких распределительных валов или устранение распредвала в целом, изменяя время открытия впускных клапанов, и управление фазами газораспределения электронным, гидравлическим или пневматическим приводом. Система изменения фаз газораспределения может значительно увеличить как мощность так и эффективность использования топлива двигателя внутреннего сгорания.
Электромагнитный привод клапанов
Система электронного регулирования клапанов (ЭПК) пытается оптимизировать выбор времени открытия клапана во всем диапазоне возможных скоростей двигателя. Большинство существующих систем манипулируют фазами газораспределения с помощью привода с компьютерным управлением, прикрепленного к распределительному валу. Иногда используют два распределительных вала, один для управления впускными клапанами, а другой для управления выпускными клапанами. Распределительный вал может иметь два комплекта кулачков, где один набор предназначен для низких, а другой для высоких оборотов. Электронный блок управления (ECU) выбирает, какой набор кулачков использовать на основе числа оборотов двигателя. Другой подход к решению изменения фаз газораспределения использует кулачковый механизм фазировки для контроля и регулировки вращения кулачкового вала по отношению к вращению коленчатого вала.
Есть и другие механические / электрические методы, которые идут на один шаг ближе к устранению распредвала в целом. Три из этих методов являются электропневматические клапана (ЭПК), электрогидравлические клапана (ЕГК) и электромагнитные клапана (ЭМК). ЭПК и ЕГК используют электрические соленоиды для управления потоком сжатого воздуха или гидравлической жидкости в клапанах в соответствующее время. Существующие системы ЭПК для сверх оборотистых двигателей исключают пружинный механизм, но все еще используют кулачок. Системы ЭПК обычно находятся на двигателях Formula 1 и высоко оборотистых двигателей на автомобилях BMW. Электромагнитные клапана управляются непосредственно соленоидом, устраняя распределительные валы и многие другие связанные с ними компоненты, такие как толкатели и цепи синхронизации. Двигатели этой конструкции в настоящее время находятся в стадии разработки и находятся только в стадии прототипа. Им еще предстоит выйти на рынок из-за расходов, а также мощности, необходимой для работы привода. Системы электронного привода клапанов позволяют осуществлять почти бесконечные комбинаций продолжительности подъема и фазы обоих впускных и выпускных клапанов. Это позволяет значительно улучшить контроль над рабочими характеристиками двигателя, способствующие снижению выбросов, увеличению крутящего момента на низах и увеличение пиковой мощности.