Spremenljivo krmiljenje ventilov: kako deluje ta tehnologija?
Spremenljivo krmiljenje ventilov ali variabilna porazdelitev krmiljenja je tehnologija, ki omogoča optimizacijo parametrov štiritaktnega motorja z notranjim zgorevanjem in s tem povečanje njegove zmogljivosti in zmanjšanje porabe goriva.
S spremenljivim krmiljenjem ventilov je možno krmiliti dvig, moment odpiranja ventila ali čas odpiranja ventila ali kombinacijo omenjenih parametrov neodvisno od položaja ročične gredi. Vendar pa je krmiljenje ventili odvisno od števila vrtljajev motorja, obremenitve motorja in drugih dejavnikov.
Vsebina
Kako deluje spremenljivo krmiljenje ventilov?
Pri standardni porazdelitvi je čas določen z njegovo geometrijo, gibanje ventilov pa je tesno povezano s položajem ročične gredi. Odpiranje in zapiranje ventilov je tako nespremenljivo in odvisno od gibanja batov.
Vendar pa trenutek odpiranja in zapiranja ventilov bistveno vpliva na kakovost polnjenja valjev glede na vrtilno frekvenco motorja. Tako se pri spremenljivem krmiljenju nastavitev odmične gredi spreminja glede na število vrtljajev motorja in obremenitev.
Bati motorja: Kaj morajo vzdržati in kakšna je njihova funkcija?
Pri prostem teku in pri visokih vrtljajih je sesalna odmična gred nastavljena tako, da zapre sesalni ventil nekoliko pozneje kot običajno, kar pomaga motorju v prostem teku gladko teči in dobro izkorišča moč pri visokih vrtljajih motorja.
Pri nizkih in srednjih vrtljajih pa je odmična gred nastavljena tako, da zapre sesalni ventil nekoliko prej kot običajno, kar ima za posledico večjo polnost valjev in izboljšan pretok navora.
Učinek nastavitve krmiljenja ventilov
1. Zakasnjeno zapiranje sesalnega ventila
Če je sesalni ventil odprt nekoliko dlje kot običajno, to pomeni, da bat med kompresijskim taktom dejansko potiska zrak iz valja in nazaj v sesalni razdelilnik. Iztisnjeni zrak napolni sesalno cev z višjim tlakom in med naslednjimi takti vsesa ta zrak nazaj v zgorevalno komoro.
Zakasnjeno zaprtje ventila zmanjša vnos črpanje izgube za 40 % pod obremenitvijo in zmanjša emisije dušikovega oksida za 24 %. Emisije ogljikovodikov ostajajo nespremenjene.
2. Predčasno zaprtje sesalnega ventila
Drug način za zmanjšanje črpalnih izgub, povezanih z nizko hitrostjo motorja, je ustvarjanje visokega vakuuma z zapiranjem sesalnega ventila prej kot običajno. To vključuje zapiranje sesalnega ventila na polovici sesalnega takta.
Pri nizkih vrtljajih in obremenitvah so zahteve motorja po gorivu in zraku zelo majhne, delo, potrebno za polnjenje valja, pa je razmeroma veliko, zato prezgodnje zaprtje sesalnega ventila močno zmanjša izgube pri črpanju. Prezgodnje zapiranje sesalnih ventilov zmanjša črpalne izgube za 40 % in porabo goriva za 7 %. Emisije dušikovega oksida so prav tako zmanjšane za 24 %.
3. Predčasno odpiranje sesalnega ventila
Drug način za zmanjšanje emisij je predčasno odpiranje sesalnega ventila. Če odprete sesalni ventil prej kot običajno, se nekaj zgorelih izpušnih plinov potisne iz valja skozi sesalni ventil.
Ventil motorja z notranjim izgorevanjem: čemu služi in kako je obremenjen?
V sesalnem kolektorju se ti izpušni plini ohladijo z okoliškim zrakom in se med naslednjim taktom vsesajo nazaj v prostor valja, kar pomaga uravnavati temperaturo valja in emisije dušikovih oksidov.
4. Zgodnje/pozno zapiranje izpušnih ventilov
S pomočjo izpušnega ventila lahko zmanjšamo tudi emisije. Ko se izpušni ventil odpre, bat potisne izpušne pline navzven iz cilindra v izpušni zbiralnik. Z manipulacijo krmiljenja izpušnih ventilov lahko nadzorujemo, koliko izpušnih plinov ostane v valju.
Če je izpušni ventil odprt dlje kot običajno, je valj bolj izpraznjen in tako pripravljen za polnjenje z več goriva in zraka med sesalnim taktom, kar omogoča motorju večjo moč. Če izpušni ventil zapremo nekoliko prej, ostane v valju več izpušnih plinov, kar zmanjša nastajanje emisij.
Prednosti spremenljivega krmiljenja ventilov
Tehnologija spremenljivega krmiljenja ventilov se uporablja za izboljšanje menjave glave valja pri batnem motorju z notranjim zgorevanjem, zahvaljujoč kateri motorji dosegajo večjo moč, manjšo porabo goriva, nižje emisije in visok navor v širokem razponu vrtljajev.
Spremenljivo krmiljenje ventilov se uporablja predvsem pri motorjih na prisilni vžig. Ti motorji namreč delujejo v širšem razponu vrtljajev, zato je uporaba tehnologije spremenljivega krmiljenja ventilov bolj učinkovita in logična. Temeljna pomanjkljivost bencinskih motorjev je regulacija plina, ki povzroča zmanjšanje njihove učinkovitosti pri nizkih obremenitvah.
Dušilni ventil: Kako deluje in njegove možne okvare
Zahvaljujoč variabilnemu krmiljenju ventilov je možno zmanjšati ali popolnoma odstraniti dušilni ventil, kar zmanjša pnevmatski upor – črpalne izgube v sesalnem kolektorju in tako poveča učinkovitost polnjenja motorja, zlasti pri nizkih obremenitvah.
Poleg bencinskih motorjev se tehnologija variabilnega krmiljenja začenja uveljavljati tudi pri dizelskih motorjih, predvsem zaradi vedno zaostrenih emisijskih standardov. Prvi dizelski motor za osebna vozila s spremenljivim krmiljenjem ventilov je Mitsubishi razvil leta 2010.
Uporaba spremenljivega krmiljenja ventilov lahko prinese
- 10-30 % zmanjšanje porabe goriva
- 10-15 % povečanje efektivne moči in navora
- 20-25 % zmanjšanje proizvodnje izpušnih plinov
Zasnova spremenljivega krmiljenja ventilov
Različni proizvajalci uporabljajo različne tehnologije za izvedbo spremenljivega krmiljenja ventilov. Strukturno je spremenljivo krmiljenje ventilov mogoče doseči na primer na naslednje načine:
- mehansko krmiljena odmična gred
- hidravlični pogoni odmične gredi
- hidravlično krmiljenje ventilov
- elektromagnetno krmiljeni ventili
Oznaka motorjev, opremljenih s spremenljivim krmiljenjem ventilov:
Poleg različnih tehnologij uporabljajo avtomobilska podjetja tudi različne oznake za svoje motorje, ki so opremljeni s spremenljivim krmiljenjem. Tukaj je nekaj primerov:
- AVCS (Subaru)
- AVLS (Subaru)
- CVTCS (Nissan, Infiniti)
- CVVT (Alfa Romeo, Citroën, Hyundai, Kia, Peugeot, Renault, Volvo) DCVCP (General Motors)
- MIVEC (Mitsubishi)
- MultiAir (Fiat)
- N-VCT (Nissan)
- S-VT (Mazda)
- Ti-VCT (Ford)
- VANOS (BMW)
- VarioCam (Porsche)
- VCT (Ford)
- VTEC, i-VTEC (Honda)
- VVL (Nissan)
- Valvelift (Audi)
- VVEL (Nissan)
- VVT (Chrysler, General Motors, Suzuki, Volkswagen Group)
- VVT-i, VVTL-i (Toyota, Lexus)
- VTVT (Hyundai, Kia)