Variabilní časování ventilů (VVT) bylo začleněno do mnoha novějších modelů importovaných a domácích motorů, včetně jedné horní vačky (SOHC), dvojité horní vačky (DOHC) a dokonce i táhlových V8, jako jsou motory GM GEN IV 5.3 l a 6.0 l. Jedná se o technologii, která nabízí výhody v oblasti výkonu, emisí a spotřeby paliva pro každodenní jízdu, ale také vytváří určité výzvy pro výrobce motorů. Tato technologie umožňuje měnit časování vačkového hřídele a ventilů v závislosti na otáčkách a zatížení motoru, takže motor může vyvinout vyšší výkon ve vysokých otáčkách a zároveň dosáhnout lepší spotřeby paliva v podmínkách nízkého zatížení. Zpomalené časování výfukových ventilů může způsobit efekt recirkulace výfukových plynů, což eliminuje potřebu problematického ventilu EGR u mnoha motorů.
Související články
- — Shop Solutions prosinec 2023
- — Vliv typu paliva na výkon motoru
- — Čistota součástí
U motorů DOHC může řídicí modul hnacího ústrojí posouvat nebo zpomalovat sací a výfukové vačky samostatně. Tím se změní středová osa mezi vačkami a úhlem oddělení laloků, což zase změní překrytí ventilů. U motorů SOHC a pushrod ovládá stejná vačka sací i výfukové ventily, takže posunutí nebo zpomalení vačky mění současně časování sání i výfuku.
Existuje několik aplikací VVT, které používají elektrický pohon k předstižení nebo zpomalení časování vačky (například Lexus), a některé další, které zvedají vahadla, aby se změnilo časování ventilů i zdvih (například Honda VTEC). Další variantou je systém VVT v Dodge Viper V10, který používá vačkový hřídel uvnitř vačkové hřídele pro změnu časování a zdvihu ventilů. Ale většina systémů VVT, se kterými se čtenáři Engine Builderu s největší pravděpodobností setkají, má hydraulicky ovládané fázovače vačky.
Vačkový phaser mění časování vačkového hřídele a ventilů otáčením relativní polohy vačkového hřídele mírně dopředu nebo dozadu ve srovnání s jeho normálním základním nastavením časování. Fázer je součástí systému vačkového pohonu a je namontován na vačkovém hnacím kole nebo řetězovém kole. Existuje několik základních návrhů:
Fázovače se spirálovým ozubením. Ty se používají v mnoha starších aplikacích a jsou v podstatě „zapnuto“ nebo „vypnuto“ aktuátory. Když je tlak oleje aplikován na převodový mechanismus uvnitř phaseru, nutí spirálové kolo k pohybu. To obvykle zpomaluje načasování vačky o 20 až 30 stupňů. Pružina pak vrátí vačku zpět do její normální polohy, když je tlak oleje uvolněn.
Lobovité rotorové phasery. U této konstrukce má pouzdro phaseru obvykle čtyři komory s pohyblivým čtyřlaločným rotorem uvnitř. Když je tlak oleje směrován do komor, tlačí lalokový rotor jedním nebo druhým směrem, aby se posunulo nebo zpomalilo časování vačky. Mnoho z těchto jednotek poskytuje inkrementální změny časování, které se mohou lišit od nulových stupňů předstihu nebo zpomalení až po plný předstih nebo zpoždění. Změny časování se mohou u některých aplikací pohybovat od 20 stupňů až po 60 stupňů.
Fázery lopatkového rotoru Ty fungují v podstatě stejně jako fázovač s lalokovým rotorem tím, že nabízejí inkrementální předstih nebo zpomalení časování, když je tlak oleje aplikován na komory na obou stranách lopatek. Fázer má obvykle pět lopatek, které vyčnívají ven z rotoru, přičemž každá lopatka je umístěna ve své vlastní olejové dutině.
U lalokových a lopatkových fázovačů je vnitřní kolík, který drží rotor v základní poloze časování, když není aplikován žádný tlak oleje. To zabraňuje pohybu rotoru a hluku při startování motoru a při volnoběhu. Když je na phaser aplikován tlak oleje, vytlačí kolík z jeho ustavovacího otvoru a umožní pohyb rotoru.
Většina systémů VVT není zapojena, když motor běží na volnoběh a zůstává v uzamčeném nebo základním nastavení časování. Také u hydraulicky ovládaných fázovačů vaček není systém VVT obvykle aktivní, dokud motor nedosáhne normální provozní teploty. Jak se mění otáčky motoru a/nebo zatížení, PCM sleduje jeho různé vstupy snímačů a dává příkaz elektromagnetickým ventilům řízení průtoku oleje, aby se otevřely. Elektromagnety ventilů řízení průtoku oleje jsou umístěny v blízkosti fázovačů na krytu rozvodu nebo krytech ventilů. Když se solenoidový ventil otevře, tlak oleje je směrován do phaseru a časování vačky se posune dopředu nebo dozadu v závislosti na konstrukci phaseru a olejového regulačního ventilu a na tom, jak je tlak oleje veden v komorách uvnitř phaseru. U aplikací, které nabízejí postupné změny v časování vačky, je regulační ventil průtoku oleje modulován šířkou impulzu. Změna pracovního cyklu solenoidu řídí průtok oleje fázovačem a o kolik se posune nebo zpomalí časování vačky.
Jakkoli to zní jednoduše, problémy s VVT může způsobit mnoho věcí:
Elektrické problémy s napájecím napětím, uzemněním nebo kabeláží k elektromagnetu řízení průtoku oleje může zabránit fázovači vačky dělat svou věc.
Nízký tlak oleje kvůli opotřebovanému olejovému čerpadlu nebo opotřebovaným ložiskům vačky může zabránit fázovači vačky vyvinout dostatečný vnitřní tlak k otáčení vačky.
Nečistoty, kal nebo lak který omezuje nebo blokuje regulační ventil průtoku oleje nebo vstupní síta, mohou také narušovat průtok oleje do phaseru a bránit jeho správnému fungování. Totéž se může stát, pokud je samotný phaser ucpaný kalem, úlomky nebo usazeninami olejového laku.
Použití nesprávné viskozity oleje v motoru může také zpomalit reakci phaseru, což způsobí nastavení různých chybových kódů.
Fyzické opotřebení nebo poškození uvnitř pouzdra vačkového phaseru může bránit jeho otáčení, způsobit jeho přilepení nebo způsobit hlučnost jednotky. Zlomená vratná pružina může zabránit návratu k základnímu časování.
Představte si lalokový nebo lopatkový vačkový phaser jako zpětně fungující olejové čerpadlo gerotorového typu. Gerotorové olejové čerpadlo vytváří tlak oleje, když se čerpadlo otáčí. Pro srovnání, vačkový phaser se otáčí, když je na rotor aplikován tlak oleje. Z tohoto důvodu musí být vůle mezi skříní a rotorem poměrně těsné, jinak skončíte s vnitřními tlakovými ztrátami, které ovlivňují provoz jednotky.
U laločnatých rotorů a lopatkových vačkových phaserů snižuje opotřebení krytu phaseru, lopatek nebo laloků schopnost jednotky udržet tlak a normálně fungovat. Hmoždinkový kolík, který drží rotor v jeho neutrální poloze, se může také opotřebovat nebo odstřihnout, nebo se otvor, do kterého kolík zapadá, může prodloužit nebo opotřebit, což mu brání v držení základního časování. To může způsobit hlučnost phaseru při volnoběhu a také chybné časování ventilů.
Některé pozdní modely Ford 4.6L, 5.4L a 6.8L motory mají vážný problém s hlukem při volnoběhu kvůli opotřebení uvnitř fázovačů vačky VVT. Motor často klape jako starý diesel na volnoběh kvůli fázovačům vačky. Pravý phaser je často hlučnější než levý.
Ford TSB 06-19-8 pokrývá tento problém s klepáním fázovače vačky a doporučuje výměnu phaserů, aby se eliminoval hluk při volnoběhu. Ale u mnoha motorů s vysokým kilometrovým nájezdem nemusí fázovače vaček fungovat správně kvůli opotřebovaným otvorům ložisek vaček v hlavách válců. Na těchto motorech nejsou žádná vyměnitelná vačková ložiska, takže pokud jsou vývrty opotřebené, musí být hlavy opracovány, aby přijaly ložiska, nebo musí být vývrty svařeny a znovu opracovány zpět na původní rozměry, aby se obnovil normální tlak oleje do vačky. žurnály a vačkové phasery. Napravit tuto situaci může také výměna původního olejového čerpadla za čerpadlo s vyšším objemem.
Výměna vačkových fázovačů
Vačkové phasery jsou drahé jednotky na výměnu, každá stojí od 100 do téměř 300 $ v závislosti na aplikaci. Několik dodavatelů na trhu s náhradními díly má ve svých produktových řadách náhradní vačkové phasery, ale většina phaserů, které jsou v současné době k dispozici, je pro domácí motory (Ford, GM a Chrysler). Pokud přestavujete importní motor a potřebujete vyměnit phasery, může být obtížnější a dražší získat.
Stejně jako každá jiná součást motoru, i vačkové phasery musí být rozebrány, vyčištěny, zkontrolovány a otestovány, než budou znovu použity v motoru. Opětovné použití špatného fázovače vačky se neliší od opětovného použití opotřebovaného olejového čerpadla. Způsobí to problémy a nakonec vás to bude stát peníze a možná i zákazníka.
Jeden velký výrobce motorů, kterého jsme kvůli tomuto článku kontaktovali, řekl, že přestaví nebo vymění každý fázovač vačky na každém motoru, který repasují. Nikdy nemají šanci znovu použít vačkový phaser, dokud neprojde jejich interní inspekcí a testovacími postupy. Museli vyvinout své vlastní postupy renovace vačkového phaseru a také zdroje pro vlastní součástky vyrobené na zakázku (které by neprozradili). Technik, se kterým jsem mluvil, řekl, že investovali stovky hodin do výzkumu a studia vačkových phaserů, aby vyvinuli vlastní testovací a opravárenské postupy. I tak je často ekonomičtější vyměnit silně opotřebovaný nebo poškozený phaser, než se jej pokoušet opravit.
Přestavba vačkového phaseru může být mnohem méně nákladná než nákup nového phaseru, ale prozatím většina výrobců motorů nemůže získat vnitřní díly pro opravu phaserů. Opravné díly Phaser nejsou dostupné ani u aftermarketu, ani od OE dodavatelů. Ačkoli by to mohl nějaký neohrožený dodavatel využít jako novou tržní příležitost, přestavba opotřebovaného nebo poškozeného fázovače vačky není tak snadná, jak to zní.
Proč ne? Jednak neexistují žádné specifikace oprav od výrobců automobilů nebo OEM dodavatelů ohledně vnitřních tolerancí pro fázovače vaček. Phasery jsou považovány za utěsněné jednotky, které je třeba vyměnit, pokud jsou opotřebované nebo vadné. V důsledku toho, pokud chcete přestavět vačkové phasery, musíte nejprve zjistit, jaké mají být přijatelné tolerance rozebráním a měřením nových phaserů.
Dalším úkolem je najít zdroj pro jakékoli vnitřní součásti, které mohou vyžadovat výměnu, jako jsou kolíky, spirálová ozubená kola, vratné pružiny, rotory nebo jednotlivé lopatky, které mohou být opotřebené nebo poškozené. Náklady na výrobu těchto dílů částečně určují ekonomiku přestavby phaseru. Pokud je nákup vlastních dílů od externího dodavatele nebo výroba dílů vlastními silami pomocí CNC zařízení nebo jiného vybavení dílny příliš nákladná, nemusí mít ekonomický smysl přestavovat phasery vlastními silami.
Musíte také vyvinout své vlastní opravárenské postupy pro opětovné opracování pouzdra phaseru nebo rotoru, abyste obnovili normální tolerance, což vše zvyšuje náklady na pracovní sílu procesu.
Nakonec musíte vyvinout spolehlivou metodu pro testování přestavěného phaseru PŘED tím, než se vrátí na motor. Přeskočte tento životně důležitý krok a mohli byste nakonec litovat veškerého času a úsilí, které jste věnovali snaze ušetřit peníze přestavbou vlastních phaserů. Takže prozatím většina výrobců motorů nemá jinou možnost, než koupit nový náhradní phaser, pokud je phaser na motoru, který přestavují, opotřebovaný nebo poškozený.
Tvůrci výkonných motorů čelí jiné výzvě s variabilním časováním ventilů a fázovači vaček. U sériového motoru, který se používá pro každodenní jízdu, může VVT urychlit a zpomalit časování vačky na cestách, obvykle o 20 až 30 stupňů a až 60 stupňů u některých aplikací, jak jsme zmínili dříve. S tímto velkým pohybem vačky lze omezit vůle mezi ventily a písty. V určitých aplikacích VVT nemusí být možné nainstalovat vačkový hřídel se zvýšeným zdvihem a/nebo dobou trvání s velkým rizikem, že ventil políbí píst.
Opracování hlubších odlehčovacích kapes ventilů do horních částí pístů může být v některých aplikacích obtížným řešením, ale pro výrazné zvýšení zdvihu ventilů a jejich trvání musíte omezit velikost rotace vačky, abyste zabránili tomu, aby ventily narážely na písty.
Několik dodavatelů na trhu s náhradními díly nyní nabízí různé typy sad omezovačů fázovače vačky, aby tento problém překonaly. Některé z těchto sad snižují rozsah změny časování na 20 stupňů nebo méně. To umožňuje motoru zachovat si některé z výhod variabilního časování ventilů, jako je zpomalené časování vačky při vyšších otáčkách pro vyšší výkon a širší křivku točivého momentu. Jiné sady v podstatě zamykají vačkové phasery, takže fungují jako pevné zařízení. Sady uzamykatelů obsahují uzamykací zátku, která se hodí mezi jeden nebo více laloků nebo ventilů na rotoru, aby se zabránilo pohybu rotoru, nebo ocelovou uzamykací desku s hroty, které zabírají s fázovacím rotorem, aby se zabránilo jeho pohybu.
Sady omezovače a blokování fázovače vačky jsou v současné době k dispozici pro modely Ford 2005 l a 4.6 l modulární V5.4 od roku 8, 2011 a novější motory Ford 5.0 l Coyote, motory General Motors Gen IV s VVT 2007 a vyšší a pozdní model Chrysler 5.7 l, 6.1. Motory L a 6.4L HEMI. V budoucnu budou pravděpodobně přidány další aplikace.
Například u pozdního modelu Ford 4.6L modulárního 3ventilového motoru V8 mohou fázovače vačky měnit časování vačky za chodu motoru, aby se optimalizovala spotřeba paliva, výkon a emise. Během provozu na částečný plyn lze vačky otočit o 20 až 40 stupňů, aby se snížily ztráty při čerpání pro lepší spotřebu paliva. Když motor silně táhne, může zpomalit časování ještě více (až o 60 stupňů), aby se snížily emise oxidů dusíku (NOx). Při otevřeném plynu je zpoždění časování u těchto motorů obvykle kolem 9 stupňů. To je dobré pro každodenní jízdu, ale ne to, co byste chtěli od vysokootáčkového výkonného motoru. A jak jsme řekli dříve, v těchto motorech není velká vůle mezi ventily a písty, takže to omezuje velikost zdvihu ventilů, dobu trvání a překrytí, které můžete použít, než se věci začnou střetávat.
Demontáž fázovačů vaček a instalace uzamykací desky nebo blokovacích zátek v podstatě porazí systém VVT a převede phaser na pevné ozubené kolo. Ztratíte některé výhody variabilního časování ventilů a musíte přeprogramovat skladový počítač, aby se nepokoušel změnit časování vačky nebo nastavit chybové kódy související s VVT. Získáte však možnost postavit a vyladit motor jako motor bez proměnného časování ventilů pro konkrétní křivku výkonu a točivého momentu. Můžete nainstalovat mnohem teplejší vačkový hřídel se zvýšeným zdvihem a přesahem, aniž byste se museli obávat, že by motor mohl sežrat ventil nebo zničit píst, protože VVT posunulo rozvod příliš daleko.
Další výhodou použití omezovače vačkového phaseru nebo blokovací sady je, že sadu lze kdykoli v budoucnu odstranit, pokud se majitel vozidla chce vrátit k sériovému nastavení VVT. V závislosti na specifikacích vačky, zdvihu a době trvání může být také nutná výměna vačky.
Postupem času se VVT pravděpodobně stane standardem u téměř všech motorů. Také pravděpodobně uvidíme méně hydraulických fázovačů a více elektronických fázovačů, protože jsou rychlejší a citlivější. General Motors uvedla, že od roku 2016 a pozdějších vozidel modelového roku bude u svých systémů VVT používat více elektronických fázovačů vaček. VVT je také integrováno do motorů, které mají proměnný zdvihový objem nebo zdvihový objem na vyžádání, z nichž některé používají variabilní zdvihátka ventilů ke změně zdvihu a doby trvání ventilu.
Vzhledem k tomu, že se tato technologie na ulici stává stále běžnější, je pravděpodobné, že metody oprav budou ve strojírně držet krok.
Nejnovější třístupňový VTEC od Hondy byl použit v motoru Civic sohc v Japonsku. Mechanismus má 3 vačky s různým profilem časování a zdvihu. Všimněte si, že jejich rozměry jsou také odlišné — střední vačka (rychlé časování, vysoký zdvih), jak je znázorněno na obrázku výše, je největší; pravá vačka (pomalé časování, střední zdvih) je středně velká; levá vačka (pomalé časování, nízký zdvih) je nejmenší.
Tento mechanismus funguje takto:
Stupeň 1 (nízká rychlost): 3 kusy vahadel se pohybují nezávisle. Proto je levé vahadlo, které ovládá levý sací ventil, poháněno levou vačkou s nízkým zdvihem. Pravé vahadlo, které ovládá pravý sací ventil, je poháněno pravou vačkou se středním zdvihem. Časování obou vaček je relativně pomalé ve srovnání se střední vačkou, která nyní neovládá žádný ventil.
Stupeň 2 (střední rychlost): Hydraulický tlak (na obrázku oranžově nabarvený) spojuje levé a pravé vahadlo dohromady, přičemž prostřední vahadlo a vačka nechají běžet samy. Protože pravá vačka je větší než levá, jsou tato připojená vahadla ve skutečnosti poháněna pravou vačkou. Výsledkem je, že oba sací ventily dosahují pomalého časování, ale středního zdvihu.
Stupeň 3 (vysoká rychlost): hydraulický tlak spojuje všechna 3 vahadla dohromady. Protože prostřední vačka je největší, oba sací ventily jsou vlastně poháněny tou rychlou vačkou. Proto je dosaženo rychlého časování a vysokého zdvihu v obou ventilech.
Velmi podobný systému Honda, ale pravá a levá vačka mají stejný profil. Při nízké rychlosti jsou obě vahadla poháněna nezávisle těmito pomalými časováním, pravou a levou vačkou s nízkým zdvihem. Při vysoké rychlosti jsou 3 vahadla spojena dohromady tak, že jsou poháněna středovou vačkou s rychlým časováním a vysokým zdvihem.
Možná si myslíte, že to musí být dvoustupňový systém. Ne to není. Protože Nissan Neo VVL duplikuje stejný mechanismus ve výfukovém vačkovém hřídeli, lze získat 2 stupně následujícím způsobem:
Stupeň 1 (nízká rychlost): sací i výfukové ventily jsou v pomalé konfiguraci.
Stupeň 2 (střední rychlost): konfigurace rychlého sání + konfigurace pomalého výfuku.
Stupeň 3 (vysoká rychlost): sací i výfukové ventily jsou v rychlé konfiguraci.
2) VVT s fázováním vačky
C am-phasing VVT je v současnosti nejjednodušší, nejlevnější a nejčastěji používaný mechanismus. Jeho výkonnostní zisk je však také nejmenší, opravdu velmi spravedlivý.
V podstatě mění časování ventilů posunutím fázového úhlu vačkových hřídelů. Například při vysoké rychlosti se vačkový hřídel sacích ventilů otočí dopředu o 30°, aby se umožnilo dřívější sání. Tento pohyb je řízen systémem řízení motoru podle potřeby a ovládán hydraulickými ventilovými převody.
Všimněte si, že VVT s fázováním vačky nemůže měnit dobu trvání otevírání ventilu. Pouze umožňuje dřívější nebo pozdější otevření ventilu. Dřívější otevření má samozřejmě za následek dřívější uzavření. Také nemůže měnit zdvih ventilu, na rozdíl od VVT se změnou vačky. Vačkové fázování VVT je však nejjednodušší a nejlevnější formou VVT, protože každý vačkový hřídel potřebuje pouze jeden hydraulický ovladač fázování, na rozdíl od jiných systémů, které využívají individuální mechanismus pro každý válec.
Nepřetržitý nebo diskrétní
Jednodušší VVT s fázováním vačky má na výběr pouze 2 nebo 3 pevná nastavení úhlu řazení, například 0 nebo 30. Lepší systém má plynulé variabilní řazení, řekněme, jakákoli libovolná hodnota mezi 0� a 30�, závisí na otáčkách za minutu. To samozřejmě poskytuje nejvhodnější časování ventilů při jakékoli rychlosti, čímž se výrazně zvyšuje flexibilita motoru. Přechod je navíc tak plynulý, že je sotva patrný.
Sání a výfuk
Některé konstrukce, jako je systém Double Vanos od BMW, mají VVT s fázováním vaček na sacích i výfukových vačkových hřídelích, což umožňuje větší překrývání, a tím vyšší účinnost. To vysvětluje, proč je BMW M3 3.2 (100 k/litr) účinnější než jeho předchůdce M3 3.0 (95 k/litr), jehož VVT je ohraničeno na sacích ventilech.
V E46 3-série posouvá Double Vanos vačkový hřídel sání v maximálním rozsahu 40°. Výfukový vačkový hřídel je 25°.
������������ ���� 
Levné a jednoduché kontinuální VVT zlepšuje přenos točivého momentu v celém rozsahu otáček.
Nedostatek proměnlivého zdvihu a proměnné doby otevření ventilu, tedy nižší výkon na horním konci než VVT s výměnou vačky.
Většina výrobců automobilů, jako např.
� � Audi V8 — sání, 2-stupňové diskrétní
� � BMW Double Vanos – sání a výfuk, kontinuální
� � Ferrari 360 Modena — výfuk, 2-stupňový diskrétní
� � Fiat (Alfa) SUPER FIRE – vstup, 2stupňový diskrétní
� � Ford Puma 1.7 Zetec SE – vstup, 2-stupňový diskrétní
� � Jaguar AJ-V6 a aktualizovaný AJ-V8 – sací, průběžný
� � Motor Lamborghini Diablo SV – sání, 2stupňový diskrétní
� � Porsche Variocam – vstup, 3-stupňový diskrétní
� � Renault 2.0 l – vstup, 2-stupňový diskrétní
� � Toyota VVT-i — sací, průběžný
� � Volvo 4/5/6válcové modulární motory – sací, kontinuální
Z obrázku je snadné pochopit jeho fungování. Na konci vačkového hřídele je závit ozubeného kola. Závit je spojen víčkem, které se může pohybovat směrem k a od vačkového hřídele. Protože závit ozubeného kola není rovnoběžný s osou vačkového hřídele, fázový úhel se posune dopředu, pokud je víčko zatlačeno směrem k vačkovému hřídeli. Podobně odtažení víka od vačkového hřídele vede k posunutí fázového úhlu dozadu.
Zda tlačení nebo tahu je určeno hydraulickým tlakem. Přímo vedle uzávěru jsou 2 komory a jsou naplněny kapalinou (na obrázku jsou tyto komory zbarveny zeleně a žlutě). Tyto 2 komory odděluje tenký píst, první je pevně připojen k uzávěru. Kapalina vstupuje do komor přes elektromagnetické ventily, které řídí hydraulický tlak působící na které komory. Pokud například řídicí systém motoru signalizuje otevření ventilu v zelené komoře, pak hydraulický tlak působí na tenký píst a tlačí jej spolu s uzávěrem směrem k vačkové hřídeli, čímž se fázový úhel posune dopředu.
Plynulé změny časování lze snadno realizovat umístěním uzávěru ve vhodné vzdálenosti podle otáček motoru.
Makro ilustrace fázovacího aktuátoru
VVT-i (Variable Valve Timing — Intelligent) od Toyoty se rozšiřuje na stále více jejích modelů, od maličkého Yarisu (Vitz) po Supra. Jeho mechanismus je víceméně stejný jako u BMW Vanos, jde také o plynule variabilní konstrukci.
Slovo „Integillent“ však zdůrazňuje chytrý ovládací program. Nejenže mění časování podle otáček motoru, ale bere v úvahu i další podmínky, jako je zrychlení, jízda do kopce nebo z kopce.
3) Výměna vačky + VVT s fázováním vačky
Kombinace VVT s výměnou vačky a VVT s fázováním vačky by mohla uspokojit požadavek špičkového výkonu a flexibility v celém rozsahu otáček, ale je nevyhnutelně složitější. V době psaní tohoto článku mají takový design pouze Toyota a Porsche. Věřím však, že v budoucnu bude tento druh VVT používat stále více sportovních vozů.
Toyota VVTL-i je dosud nejpropracovanější VVT design. Mezi jeho výkonné funkce patří:
- Plynulé proměnlivé časování ventilů s fázováním vačky
- 2-stupňový variabilní zdvih ventilu plus doba otevření ventilu
- Aplikuje se na sací i výfukové ventily
Systém lze považovat za kombinaci stávajícího VVT-i a Honda VTEC, i když mechanismus proměnného zdvihu se od Hondy liší.
Stejně jako VVT-i je variabilní časování ventilů realizováno posunutím fázového úhlu celého vačkového hřídele dopředu nebo dozadu pomocí hydraulického ovladače připojeného ke konci vačkového hřídele. Načasování vypočítává systém řízení motoru s ohledem na otáčky motoru, zrychlení, jízdu do kopce nebo z kopce atd. Kromě toho je variace plynulá v širokém rozsahu až 60�, proto je samotné variabilní časování možná dosud nejdokonalejším řešením.
To, co dělá VVTL-i lepším než obyčejný VVT-i, je «L», což je zkratka pro Lift (zdvih ventilu), jak každý ví. Podívejme se na následující ilustraci:
Stejně jako VTEC používá systém Toyota k ovládání obou sacích ventilů (nebo výfukových ventilů) jedinou kladičku vahadla. Má také 2 vačkové laloky působící na kladičku vahadla, laloky mají odlišný profil — jeden s delším profilem trvání otevření ventilu (pro vysokou rychlost), druhý s kratším profilem trvání otevření ventilu (pro nízkou rychlost). Při nízké rychlosti ovládá pomalá vačka kladičku vahadla přes válečkové ložisko (pro snížení tření). Vysokorychlostní vačka nemá žádný vliv na kladičku vahadla, protože pod jejím hydraulickým zdvihátkem je dostatečný prostor.
Když rychlost stoupne k prahovému bodu, kluzný čep je zatlačen hydraulickým tlakem, aby vyplnil mezeru. Vysokorychlostní vačka se stane účinnou. Všimněte si, že rychlá vačka poskytuje delší dobu otevření ventilu, zatímco posuvný čep zvyšuje zdvih ventilu. (u Honda VTEC jsou jak trvání, tak zdvih realizovány vačkovými laloky)
Je zřejmé, že variabilní doba otevření ventilu je dvoustupňová, na rozdíl od kontinuální konstrukce Rover VVC. VVTL-i však nabízí variabilní zdvih, který výrazně zvedne jeho vysokorychlostní výkon. Ve srovnání s Honda VTEC a podobnými konstrukcemi pro Mitsubishi a Nissan má systém Toyota plynule proměnné časování ventilů, které mu pomáhá dosáhnout mnohem lepší flexibility při nízkých až středních rychlostech. Proto je to bezpochyby nejlepší VVT současnosti. Je však také složitější a pravděpodobně i nákladnější na stavbu.
Kontinuální VVT zlepšuje přenos točivého momentu v celém rozsahu otáček; Variabilní zdvih a doba trvání zdvihu při vysokých otáčkách.
Složitější a dražší
Toyota Celica GT-S
Variocam Plus používá hydraulický fázový pohon a variabilní zdvihátka
Variocam z 911 Carrera
používá rozvodový řetěz pro
fázování vačky.
P orsche Variocam Plus byl údajně vyvinut z Variocam, který slouží Carrera a Boxster. Zjistil jsem však, že jejich mechanismy prakticky nic nesdílejí. Variocam byl poprvé představen na 968 v roce 1991. Používal rozvodový řetěz ke změně fázového úhlu vačkového hřídele, a tak poskytoval 3-stupňové variabilní časování ventilů. 996 Carrera a Boxster také používají stejný systém. Tato konstrukce je unikátní a patentovaná, ale ve skutečnosti je horší než hydraulický pohon upřednostňovaný jinými výrobci automobilů, zejména neumožňuje tolik změn fázového úhlu.
Proto Variocam Plus použitý v novém 911 Turbo následuje konečně místo řetězu oblíbený hydraulický pohon. Jeden známý odborník na Porsche popsal proměnné časování ventilů jako kontinuální, ale zdá se, že je v rozporu s oficiálním prohlášením učiněným dříve, které odhalilo, že systém má 2-stupňové časování ventilů.
Nejvlivnější změnou «Plus» je však přidání variabilního zdvihu ventilu. Realizuje se pomocí variabilních hydraulických zdvihátek. Jak je znázorněno na obrázku, každý ventil je obsluhován 3 vačkovými laloky — prostřední má zjevně menší zdvih (pouze 3 mm) a kratší dobu otevření ventilu. Jinými slovy, je to „pomalá“ vačka. Vnější dva výstupky vaček jsou naprosto stejné, s rychlým časováním a vysokým zdvihem (10 mm). Výběr vačkových laloků se provádí pomocí variabilního zdvihátka, které se ve skutečnosti skládá z vnitřního zdvihátka a vnějšího (prstencového) zdvihátka. Mohly by být uzamčeny dohromady hydraulicky ovládaným kolíkem, který jimi procházel. Tímto způsobem „rychlé“ vačkové laloky ovládají ventil a poskytují vysoký zdvih a dlouhé otevírání. Pokud nejsou zdvihátka zablokována k sobě, bude ventil ovládán «pomalým» výstupkem vačky přes vnitřní zdvihátko. Vnější zdvihátko se bude pohybovat nezávisle na zdvihu ventilu.
Jak je vidět, mechanismus variabilního zdvihu je neobvykle jednoduchý a prostorově úsporný. Variabilní zdvihátka jsou jen nepatrně těžší než běžná zdvihátka a nezabírají téměř žádný prostor.
Nicméně v tuto chvíli je Variocam Plus nabízen pouze pro sací ventily.
VVT zlepšuje dodávku točivého momentu při nízkých / středních otáčkách; Variabilní zdvih a doba trvání zdvihu při vysokých otáčkách.
Složitější a dražší
Porsche Turbo 911
4) Unikátní systém VVC společnosti Rover
R over představil svůj vlastní systém nazývaný VVC (Variable Valve Control) v MGF v roce 1995. Mnoho odborníků jej považuje za nejlepší VVT s ohledem na jeho všestranné schopnosti – na rozdíl od VVT s výměnou vačky poskytuje plynule proměnné časování, čímž zlepšuje nízké až střední hodnoty. dodávka točivého momentu při otáčkách; a na rozdíl od VVT s fázováním vačkou může prodloužit dobu otevření ventilů (a nepřetržitě), a tak zvýšit výkon.
VVC v zásadě využívá excentrický rotující kotouč k pohonu sacích ventilů každého dvou válců. Protože excentrický tvar vytváří nelineární rotaci, doba otevírání ventilů se může měnit. Stále nerozumíte? no, každý chytrý mechanismus musí být těžko pochopitelný. Jinak Rover nebude jediným výrobcem automobilů, který jej používá.
VVC má jednu nevýhodu: protože každý jednotlivý mechanismus obsluhuje 2 sousední válce, motor V6 potřebuje 4 takové mechanismy, a to není levné. V8 také potřebuje 4 takové mechanismy. V12 není možné namontovat, protože není dostatek místa pro uložení excentrického kotouče a hnacího kola mezi válce.
Plynule variabilní časování a doba otevírání zajišťují jak jízdní vlastnosti, tak výkon při vysokých otáčkách.
V konečném důsledku není tak výkonný jako VVT se změnou vačky, protože chybí variabilní zdvih; Drahé pro V6 a V8; nemožné pro V12.
Motor Rover 1.8 VVC sloužící MGF, Caterham a Lotus Elise 111S.
EGR (recirkulace výfukových plynů) je běžně používaná technika pro snížení emisí a zlepšení palivové účinnosti. Je to však VVT, kdo skutečně využívá plný potenciál EGR.
Teoreticky je zapotřebí maximální překrytí mezi sacími a výfukovými ventily, které se otevírají vždy, když motor běží ve vysokých otáčkách. Když však vůz jede střední rychlostí na dálnici, jinými slovy, motor běží při nízké zátěži, může být maximální překrytí užitečné jako prostředek ke snížení spotřeby paliva a emisí. Vzhledem k tomu, že výfukové ventily se nezavřou, dokud sací ventily nejsou na chvíli otevřené, některé výfukové plyny jsou recirkulovány zpět do válce současně s vstřikováním nové směsi paliva a vzduchu. Protože je část směsi palivo/vzduch nahrazena výfukovými plyny, je potřeba méně paliva. Vzhledem k tomu, že výfukové plyny sestávají převážně z nehořlavých plynů, jako je CO2, motor běží správně při chudší směsi paliva a vzduchu, aniž by selhal.
