Kintamasis vožtuvo laikas: kaip ši technologija veikia?
Kintamasis vožtuvo paskirstymas arba kintamasis laiko paskirstymas – tai technologija, leidžianti optimizuoti keturtakčio vidaus degimo variklio parametrus ir taip padidinti jo našumą bei sumažinti degalų sąnaudas.
Su kintamu vožtuvo laiku galima valdyti pakėlimą, vožtuvo atsidarymo momentą ar vožtuvo atidarymo laiką arba minėtų parametrų derinį, nepriklausomai nuo alkūninio veleno padėties. Tačiau vožtuvo paleidimas priklauso nuo sūkių per minutę, variklio apkrovos ir kitų veiksnių.
Turinys
Kaip veikia kintamasis vožtuvo laikas?
Esant standartiniam paskirstymui, laikas nustatomas pagal jo geometriją, o vožtuvų judėjimas yra glaudžiai susietas su alkūninio veleno padėtimi. Todėl vožtuvų atidarymas ir uždarymas yra pastovus ir priklauso nuo stūmoklių judėjimo.
Tačiau vožtuvų atsidarymo ir uždarymo momentas reikšmingai įtakoja cilindrų užpildymo kokybę, priklausomai nuo variklio sūkių skaičiaus. Taigi, esant kintamam laikui, skirstomojo veleno nustatymas keičiasi priklausomai nuo variklio sūkių skaičiaus ir apkrovos.
Variklio stūmokliai: ką jie turi atlaikyti ir kokia jų funkcija?
Esant tuščiąja eiga ir dideliems sūkiams, įsiurbimo skirstomasis velenas yra nustatytas taip, kad įsiurbimo vožtuvas užsidarytų šiek tiek vėliau nei įprastai, o tai padeda varikliui sklandžiai veikti tuščiąja eiga ir tinkamai išnaudoti galią esant dideliam variklio sūkių dažniui.
Esant mažam ir vidutiniam apsisukimų dažniui, skirstomasis velenas nustatomas taip, kad įsiurbimo vožtuvas užsidarytų kiek anksčiau nei įprastai, todėl cilindrai prisipildo geriau ir pagerėjo sukimo momento srautas.
Vožtuvo laiko reguliavimo efektas
1. Uždelstas įsiurbimo vožtuvo uždarymas
Jei įsiurbimo vožtuvas lieka atidarytas šiek tiek ilgiau nei įprastai, tai reiškia, kad suspaudimo takto metu stūmoklis iš tikrųjų išstumia orą iš cilindro ir atgal į įsiurbimo kolektorių. Išstumiamas oras užpildo įsiurbimo vamzdį didesniu slėgiu ir sekančių smūgių metu susiurbia šį orą atgal į degimo kamerą.
Uždelstas vožtuvo uždarymas sumažina įsiurbimo siurbimo nuostolius 40 % apkrovos metu ir 24 % sumažina azoto oksido emisiją. Angliavandenilių emisija nesikeičia.
2. Priešlaikinis įsiurbimo vožtuvo uždarymas
Kitas būdas sumažinti siurbimo nuostolius, susijusius su mažu variklio sūkių dažniu, yra sukurti didelį vakuumą anksčiau nei įprasta uždarant įsiurbimo vožtuvą. Tai apima įsiurbimo vožtuvo uždarymą įpusėjus įsiurbimo taktui.
Esant mažam apsisukimų dažniui ir apkrovoms, variklio degalų ir oro poreikis yra labai mažas, o cilindrui pripildyti reikia gana daug, todėl priešlaikinis įsiurbimo vožtuvo uždarymas labai sumažina siurbimo nuostolius. Priešlaikinis įsiurbimo vožtuvų uždarymas sumažina siurbimo nuostolius 40%, o degalų sąnaudas - 7%. Azoto oksido emisija taip pat sumažėja 24 proc.
3. Priešlaikinis įsiurbimo vožtuvo atidarymas
Kitas būdas sumažinti išmetamųjų teršalų kiekį – per anksti atidaryti įsiurbimo vožtuvą. Atidarius įsiurbimo vožtuvą anksčiau nei įprastai, dalis sudegusių išmetamųjų dujų iš cilindro išstumiama per įsiurbimo vožtuvą.
Degimo variklio vožtuvas: kam jis skirtas ir kaip jis veikiamas?
Įsiurbimo kolektoriuje šios išmetamosios dujos atšaldomos aplinkiniu oru ir kito takto metu susiurbiamos atgal į cilindro erdvę, o tai padeda reguliuoti cilindro temperatūrą ir azoto oksido emisiją.
4. Ankstyvas/vėlyvas išmetimo vožtuvų uždarymas
Išmetimo vožtuvo pagalba taip pat galime sumažinti išmetamųjų teršalų kiekį. Kai atsidaro išmetimo vožtuvas, stūmoklis išstumia išmetamąsias dujas iš cilindro į išmetimo kolektorių. Manipuliuodami išmetimo vožtuvo laiką galime kontroliuoti, kiek išmetamųjų dujų liko cilindre.
Jei išmetimo vožtuvas atidarytas ilgiau nei įprastai, cilindras ištuštinamas daugiau, todėl įsiurbimo takto metu jis yra paruoštas pripildyti daugiau degalų ir oro, todėl variklis gali pagaminti daugiau. Jei išmetimo vožtuvas uždaromas kiek anksčiau, cilindre lieka daugiau išmetamųjų dujų, o tai sumažina išmetamųjų dujų susidarymą.
Kintamo vožtuvo laiko privalumai
Kintamo vožtuvo laiko nustatymo technologija naudojama siekiant pagerinti cilindro galvutės keitimą stūmoklinio vidaus degimo variklyje, todėl gaunama didesnė galia, mažesnės degalų sąnaudos, mažesnės emisijos ir didelis sukimo momentas įvairiuose variklio sūkių diapazonuose.
Kintamasis vožtuvo laikas daugiausia naudojamas kibirkštinio uždegimo varikliuose. Taip yra todėl, kad šie varikliai dirba didesniu apsisukimų diapazonu, todėl kintamo vožtuvo laiko nustatymo technologijos naudojimas yra efektyvesnis ir logiškesnis. Esminis benzininių variklių trūkumas yra droselio reguliavimas, dėl kurio mažėja jų efektyvumas esant mažoms apkrovoms.
Droselio vožtuvas: kaip jis veikia ir galimi jo gedimai
Dėl kintamo vožtuvų veikimo laiko galima sumažinti arba visiškai nuimti droselio sklendę, o tai sumažina pneumatinį pasipriešinimą – siurbimo nuostolius įsiurbimo kolektoriuje ir taip padidina variklio užpildymo efektyvumą, ypač esant mažoms apkrovoms.
Be benzininių variklių, kintamo laiko nustatymo technologija taip pat pradeda populiarėti dyzeliniuose varikliuose, daugiausia dėl nuolat griežtėjančių išmetamųjų teršalų standartų. Pirmąjį dyzelinį variklį, skirtą lengviesiems automobiliams su kintamu vožtuvų paskirstymu, „Mitsubishi“ sukūrė 2010 m.
Kintamo vožtuvo laiko naudojimas gali duoti
- 10–30 % sumažinamos degalų sąnaudos
- 10–15 % padidėja efektyvi galia ir sukimo momentas
- 20–25 % sumažėja išmetamųjų dujų kiekis
Kintamo vožtuvo laiko konstrukcija
Skirtingi gamintojai naudoja skirtingas technologijas, kad įdiegtų kintamą vožtuvo laiką. Struktūriškai kintamą vožtuvo laiką galima pasiekti, pavyzdžiui, šiais būdais:
- mechaniškai valdomas skirstomasis velenas
- hidrauliniai skirstomojo veleno judikliai
- hidraulinio vožtuvo valdymas
- elektromagnetiniu būdu valdomi vožtuvai
Variklių su kintamu vožtuvų laiku žymėjimas:
Be skirtingų technologijų, automobilių kompanijos taip pat naudoja skirtingus pavadinimus savo varikliams, kurie aprūpinti kintamu veikimo laiku. Štai keletas pavyzdžių:
- 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“)