Variabilní ValveTiming (VVT)

BasicTheory

Aftermulti-ventil technologie se stala standardem v konstrukci motoru, Variabilní Ventil Timingbecomes dalším krokem pro zvýšení výkonu motoru, bez ohledu na sílu nebo kroutící moment.

jak víte, ventily aktivují dýchání motoru. Načasování dýchání, to je načasování sání a výfuku vzduchu, je řízeno tvarem a fázíúhel vaček. Pro optimalizaci dýchání motorvyžaduje různé časování ventilů při různých rychlostech. Když rev zvyšuje, theduration sacím a výfukovém zdvihu klesá tak, že čerstvý vzduch se stává notfast dost, aby se do spalovací komory, zatímco výfukové stává ne fastenough opustit spalovací komory. Proto je nejlepším řešením otevřítsadní ventily dříve a uzavřete výfukové ventily později. Jinými slovy, překrývání mezi sacím obdobím a výfukovým obdobím by mělo býtzvýšené se zvyšováním otáček.

Bez VariableValve technologii Časování, inženýři používají, aby si vybrat nejlepší kompromis načasování.Například, dodávka může přijmout méně překrývání pro výhody nízké speedoutput. Závodní motor může mít značné překrývání pro vysokorychlostní výkon. Běžný sedan může přijmout optimalizaci časování ventilů pro střední otáčky, takže jak nízká rychlost jízdy, tak vysoký výkon rychlosti nebudou příliš obětovány. Bez ohledu na to, který z nich je výsledek optimalizován pro určitou rychlost.

WithVariable časování ventilů, výkon a točivý moment lze optimalizovatpřes široké pásmo otáček. Nejvýraznější výsledky jsou:

• motor může otáčet vyšší, čímž zvyšuje špičkový výkon. Například 2-litrový motor Nissan Neo VVL produkuje o 25% vyšší špičkový výkon než jeho verze bez VVT.
• nízké otáčky točivého momentu se zvyšují, čímž se zlepšuje jízdní vlastnosti. Například Fiat Barchetta 1.Motor 8 VVT poskytuje špičkový točivý moment 90% mezi 2 000 a 6 000 ot / min.

navíc všechny tyto výhody přicházejí bez jakékoli nevýhody.

VariableLift

V somedesigns, zdvih ventilu může také měnit podle otáček motoru. Při vysokých rychlostech vyšší zdvih zrychluje přívod a odvod vzduchu, čímž dále optimalizuje dýchání. Samozřejmě, že při nižších otáčkách takový liftwill generovat proti účinky, jako zhoršující se proces míchání paliva a vzduchu, čímž se sníží výkon nebo dokonce vede k vynechání. Výtah by proto měl být variabilní podle otáček motoru.

1) Změna VVT Cam

Honda propagovala VVT na konci 80.let pomocí svého slavného systému VTEC (elektronické řízení časování ventilů). Prvníse objevil v Civic, CRX a NS-X, pak se stal standardem ve většině modelů.

můžete to vidět jako 2 sady vaček s různými tvary, které umožňují různé časování a zdvih. Jedna sada pracuje při normální rychlosti, řekněme, pod 4 500 ot / min. Další je ve vyšší rychlosti. Je zřejmé, že takové uspořádání neumožňuje continuouschange načasování, proto motor provádí mírně pod 4.500 ot / min butabove, že se náhle promění v divoké zvíře.

této soustavy má zlepšit špičkový výkon – to může zvýšit červené linky na téměř 8000 ot / min(i 9,000 ot / min v S2000), stejně jako motor, závodní vačkové hřídele, a top-end výkon až 30 hp po 1.6-litrový motor !! Chcete-li však využít takový nárůst výkonu, musíte udržovat motor ve varu nad otáčkami, proto je nutná častá změna rychlostního stupně. Jako low-speed torquegains příliš málo (nezapomeňte, vačky normální motor obvykle slouží across0-6000 ot / min, zatímco „slow cams“ VTEC motoru je třeba ještě serveacross 0-4,500 ot. / min), jízdní vlastnosti nebude příliš působivé. Stručně řečeno, systém výměny vačky je nejvhodnější pro sportovní automobily.

Honda již u některých modelů vylepšila svůj 2stupňový VTEC na 3 stupně. Samozřejmě, čím více fáze má, tím rafinovanější se stává. Stále nabízí méně široký točivý moment jako jiné nepřetržitě proměnné systémy. However, cam-changingsystem remains to be the most powerful VVT, since no other system can vary the Liftof valve as it does.

Advantage:	Powerful at top end
Disadvantage:	2 or 3 stages only, non-continuous; no much improvement to torque; complex
Who use it ?	Honda VTEC, Mitsubishi MIVEC, Nissan Neo VVL.

Honda’slatest 3-stage VTEC byl uplatněn v Občanské sohcengine v Japonsku.Mechanismus má 3 vačky s různým časovým a zvedacím profilem. Poznámka: je dimenze jsou také různé – střední cam (rychle načasování, vysoký zdvih),jak je znázorněno na výše uvedeném obrázku, je největší; na pravé straně cam (slowtiming, střední výtahu) je střední ; levá boční vačka (pomalé časování, lowlift) je nejmenší.

Thismechanism fungují jako toto :

Fáze 1 ( nízká rychlost ) :3 kusy rocker armsmoves nezávisle na sobě. Proto je levé vahadlo, které ovládá levý ventil, poháněno levou vačkou s nízkým zdvihem. Pravé vahadlo, kteréaktualizuje pravý vstupní ventil, je poháněn pravou vačkou se středním zdvihem. Načasování obou kamer je relativně pomalé ve srovnání se střední kamerou, která nyní ovládá novalve.

Stupeň 2 (střední rychlost ): hydraulický tlak (na obrázku namalovaný oranžově) spojuje levé a pravé vahadlo ramenspolečně, takže prostřední vahadlo a vačka běží samy. Od druhé cam je větší než levé cam, ty, které jsou spojeny vahadly jsou actuallydriven právo cam. Výsledkem je, že oba vstupní ventily získají pomalé načasování, alestřední zdvih.

Stupeň 3 ( vysoká rychlost): hydraulický tlak spojuje všechna 3 vahadla dohromady. Vzhledem k tomu, že střední vačka je největší, oba inletvalves jsou skutečně poháněny touto rychlou vačkou. Proto je v obou ventilech dosaženo rychlého časování a zvýraznění.

Další příklad – Nissan Neo VVL

Velmi podobný Honda systém, ale právo alevý kamery jsou s stejný profil. Při nízké rychlosti, obě vahadla jsou drivenindependently těch slow-načasování, low-lift pravé a levé kamery. Při vysoké rychlosti jsou 3 kolébková ramena spojena tak, že jsou poháněna středovou vačkou s rychlým časováním.

mohl byste, že to musí být 2-stage systém. Ne, není. Od Nissan Neo VVLduplicates stejný mechanismus vačkového hřídele výfukových ventilů, 3 fáze by beobtained následujícím způsobem:

Fáze 1(nízká rychlost) : oba sací a výfukové ventily jsou v pomalé konfigurace.
Stupeň 2 (střední rychlost): konfigurace fastintake + konfigurace pomalého výfuku.
Stupeň 3 (vysoká rychlost): oba ventily a výfukové ventily jsou v rychlé konfiguraci.

2) Cam-Postupné VVT

Cam-postupné VVT je nejjednodušší, nejlevnější a nejčastěji usedmechanism v tuto chvíli. Nicméně, jeho výkon zisk je také nejmenší, veryfair opravdu.

v podstatě mění časování ventilů posunutím fázového úhlu vačkových hřídelů. Například při vysoké rychlosti se vstupní vačkový hřídel otáčí předem o 30° tak, aby umožnil dřívější příjem. Tento pohyb je řízen systém řízení motoru podle potřeby, a ovládané pomocí hydraulického ventilu kola.

Všimněte si, že cam-postupné VVT nelze měnit durationof otevření ventilu. Umožňuje pouze dřívější nebo pozdější otevření ventilu. Dřívější otevřenévýsledky v dřívějším uzavření, samozřejmě. Nemůže také měnit zdvih ventilu, na rozdíl od VVT měnícího kameru. Nicméně, cam-postupné VVT je nejjednodušší a nejlevnější forma ofVVT protože každý vačkového hřídele potřebuje pouze jeden hydraulický postupné ovladače, unlikeother systémy, které používají jednotlivé mechanismus pro každý válec.

Continuousor Diskrétní

Simplercam-postupné VVT má jen 2 nebo 3 pevné posun úhel nastavení z čeho vybírat, jako je buď 0° nebo 30°. Lepší systém má plynulé řazení, řekněme libovolné hodnoty mezi 0° a 30°, záleží na otáčkách.Je zřejmé, že to poskytuje nejvhodnější časování ventilů při jakékoli rychlosti, což výrazně zvyšuje pružnost motoru. Navíc přechodje tak hladký, že sotva znatelný.

Intakeand Výfukových

Somedesign, jako je BMW Double Vanos systém, hascam-postupné VVT na obou sacích a výfukových vačkových hřídelů, povolit moreoverlapping, tedy vyšší účinnost. To vysvětluje, proč BMW M3 3.2 (100hp/litre)is more efficient than its predecessor, M3 3.0 (95hp/litre) whose VVT isbounded at the inlet valves.

In theE46 3-series, the Double Vanos shift the intakecamshaft within a maximum range of 40° .The exhaust camshaft is 25°.

Advantage:	Cheap and simple, continuous VVT improves torque delivery across the whole rev range.
Disadvantage:	Lack of variable lift and variable valve opening duration, thus less top end power than cam-changing VVT.
Who use it ?	Most car makers, such as: · Audi V8 – sání, 2-fáze diskrétní · BMW Double Vanos – sacích a výfukových plynů, kontinuální, · Ferrari 360 Modena – výfuk, 2-fáze diskrétní · Fiat (Alfa) SUPER POŽÁRNÍ – vstup, 2-fáze diskrétní · Ford Puma 1.7 Zetec SE – sání, 2-fáze diskrétní · Jaguar AJ-V6 a aktualizované AJ-V8 – vstupní, průběžné · Lamborghini Diablo SV motor – sání, 2-fáze diskrétní · Porsche Variocam – přívod 3-fáze diskrétní · Renault 2.0-litr – sání, 2-fáze diskrétní · Toyota VVT-i – vstupní, průběžné · Volvo 4 / 5 / 6-válec modulární motory – vstupní, průběžné

Příklad : BMW Vanos

Z obrázku, je snadné pochopit jeho fungování. Konec vačkového hřídele obsahuje ozubený závit. Závit je spojen víčkem, který můžepohybovat se směrem a od vačkového hřídele. Protože zařízení vlákno není inparallel s osou vačkového hřídele, fázový úhel se posune dopředu, pokud szp ispushed k vačkového hřídele. Podobně vytažení víčka od vačkového hřídelevýsledkem je posun fázového úhlu dozadu.

zda je tlak nebo tah určen hydraulickým tlakem. K dispozici jsou 2 komorypřímo vedle víčka a jsou naplněny kapalinou (tyto komory jsou zbarveny zeleně a žlutě na obrázku) tenký píst oddělujetyto 2 komory, první se pevně připevňuje k víčku. Kapalina vstupuje do komor pomocí elektromagnetických ventilů, které řídí hydraulický tlakpůsobí na které Komory. Například, pokud systém řízení motoru signalsthe ventil na zelené komory otevřít, pak hydraulický tlak působí na thinpiston a tlačit na druhé, doprovázet s víčkem, k vačkového hřídele, thusshift fázový úhel vpřed.

Continuousvariation v načasování je snadno zavést umístění čepici na suitabledistance podle otáček motoru.

další příklad : ToyotaVVT-i

Macro illustration of the phasing actuator

Toyota’s VVT-i(Variable Valve Timing – Intelligent) has been spreading to more and more ofits models, from the tiny Yaris (Vitz)to the Supra. Jeho mechanismus je víceméně stejný jako Vanos BMW, je to také plynule variabilní konstrukce.

slovo „Integillent“ však zdůrazňuje program clevercontrol. Nejen, že se mění načasování podle otáček motoru, ale takézvážit další podmínky, jako je zrychlení, stoupání do kopce nebo dolů z kopce.

3) Cam-Změna +Cam-Postupné VVT

Kombinace cam-změna VVT a cam-postupné VVT mohl uspokojit požadavek na konkrétní obou top-end výkon a flexibilitu po celou revrange, ale to je nevyhnutelně složitější. V době psaní mají pouze Toyota a Porsche takovéto návrhy. Věřím však, že v budoucnu bude tento druh VVT přijímat stále více sportovních vozů.

Example: Toyota VTL-i

Toyota’s VVTL-iis the most sophisticated VVT design yet. Its powerful functions include:

• Kontinuální cam-postupné variabilní časování ventilů
• 2-stupňové variabilní zdvih plus ventil-otevírací doba
• Použita na oba sací a výfukové ventily

systém by mohl beseen jako kombinace stávající VVT-i andHonda je VTEC, i když mechanismus pro variabilní výtah je jiný fromHonda.

LikeVVT-já, variabilní časování ventilů je realizován byshifting fázový úhel celá vačkového hřídele vpřed nebo vzad pomocí ahydraulic pohon připojen na konci vačkového hřídele. Časování je vypočítáno systémem řízení motoru s otáčkami motoru, zrychlením,stoupáním do kopce nebo z kopce atd. přihlédnutí. Navíc, thevariation je spojitá v širokém rozsahu až 60°, tedy proměnné časování sám je možná nejvíce perfektní design a to až do teď.

co láká na VVTL-i předčí obyčejné VVT-i je „L“, což je zkratka pro Lift (zdvih ventilu)jak každý ví. Podívejme se na následující obrázek:

stejně jako VTEC používá systém Toyota k ovládání obou sacích ventilů (nebo výfukových ventilů) jediný vahadlo. To také má 2 camlobes působící na vahadlo zdvihátka, laloky mají jiný profil -jeden s delší ventil-otvor délka profilu (pro vysoké otáčky), další withshorter ventil-otvor délka profilu (pro nízké rychlosti). Při nízké rychlosti aktivuje slowcam sledovač kolébkového ramene pomocí válečkového ložiska (pro snížení tření).Vysokorychlostní kamera nemá žádný vliv na rocker následovník protožetam je dostatečné mezery pod jeho hydraulických zdvihátek.
< ploché torqueoutput (modrá křivka)

Whenspeed zvýšil na práh bod, posuvné pin je tlačen byhydraulic tlak, aby zaplnil mezery. Vysokorychlostní vačka se stává účinnou.Všimněte si, že rychlá vačka poskytuje delší dobu otevírání ventilu, zatímco posuvný čep přidává zdvih ventilu. (pro Honda VTEC, a to jak trvání a výtah areimplemented tím, cam laloky)

je Zřejmé,že proměnná ventil-otevírací doba je 2-stage design, na rozdíl od Rover VVC je kontinuální design. Vvtl-inabízí však variabilní výtah, který hodně zvedá svůj vysokorychlostní výkon. Ve srovnání s Hondou VTEC a podobnými návrhy pro Mitsubishi a Nissan má systém Toyota neustále variablevalve načasování, které jí pomáhá dosáhnout mnohem lepší nízké až střední rychlosti. Proto je dnes nepochybně nejlepší VVT. However, it isalso more complex and probably more expensive to build.

Advantage:	Continuous VVT improves torque delivery across the whole rev range; Variable lift and duration lift high rev power.
Disadvantage:	More complex and expensive
Who use it ?	Toyota Celica GT-S

Example 2: Porsche Variocam Plus

Variocam Plus uses hydraulic phasing actuator and variable tappets

Variocam of the 911 Carrera uses timing chain for cam phasing.

Porsche Variocam Plus byl řekl, aby byl vyvinut z Variocam, který slouží Carreraand Boxster. Zjistil jsem však, že jejich mechanismy prakticky nic nesdílejí. Variocam byl poprvé představen na 968 v roce 1991. Používá rozvodový řetěz pro změnu fázového úhlu vačkového hřídele, čímž je zajištěno 3stupňové variabilní časování ventilů. 996 Carreraa Boxster také používají stejný systém. Tento design je jedinečný a patentovaný, ale ve skutečnosti je nižší než hydraulický pohon zvýhodněný jinými výrobci automobilů, zejména to neumožňujejak velkou variaci fázového úhlu.

Proto,Variocam Plus se používá v nové 911 Turbo finallyfollow používá populární hydraulický pohon namísto řetězce. Jeden dobře-knownPorsche expert popsal variabilní časování ventilů jako kontinuální, ale to seemsconflicting s oficiálním prohlášení dříve, což odhalilo má systém 2-fáze časování ventilů.

nejvlivnějšími změnami „Plus“ je však přidání variabilního zdvihu ventilu. Realizuje se pomocí variabilních hydraulických zdvihátek. Na obrázku je každý ventil obsluhován 3 vačkovými laloky – středový má výrazně menší zdvih (pouze 3 mm) a kratší dobu otevření ventilu. Jinými slovy, je to „pomalá“ kamera. Vnější dva vačkové laloky jsoupřesně stejné, s rychlým časováním a vysokým zdvihem (10 mm). Výběr camlobes je vyroben proměnné zdvihátka, který vlastně se skládá z innertappet a vnější (kruhový tvar) zdvihátka. Mohli by tím, že by jimi procházel ahydraulicky ovládaný kolík. Tímto způsobem“rychlé“ vačkové laloky ovládají ventil a zajišťují vysoký zdvih a dlouhé otevírání. Pokud zdvihátka nejsou uzamčena dohromady, ventil bude ovládán“ pomalým “ vačkovým lalokem přes vnitřní zdvihátko. Vnější zdvihák se bude pohybovatnezávisle na zvedáku ventilu.

Asseen, variabilní zdvihací mechanismus je neobvykle jednoduchý a šetří místo. Proměnné zdvihátka jsou jen nepatrně těžší než obyčejná zdvihátka a engagenearly více prostoru.

Nevertheless,at the moment the Variocam Plus is just offered forthe intake valves.

Advantage:	VVT improves torque delivery at low / medium speed; Variable lift and duration lift high rev power.
Disadvantage:	More complex and expensive
Who use it ?	Porsche 911 Turbo

4) Rover’s uniqueVVC system

Rover introduced its own system calls VVC (Variable Valve Control) in MGFin 1995. Mnozí odborníci ji považují za nejlepší VVT s ohledem na jeho all-roundability – na rozdíl od cam-změna VVT, poskytuje plynule proměnné časování,tak zlepšení nízkých až středních otáček točivého momentu; a na rozdíl od cam-postupné VVT, to může prodloužit dobu otevření ventilů (a průběžně), tak boostpower.

v podstatě používá VVC excentrický rotační disk k pohonu vstupních ventilů každého dvouválce. Vzhledem k tomu, excentrický tvar vytváří nelineární otáčení, otevření ventilůobdobí se může měnit. Pořád tomu nerozumíš ? no, každý chytrý mechanismus musíbýt obtížné pochopit. Jinak Rover nebude jediným výrobcem automobilů, který jej používá.

VVC dál tady máme čerpat zpět: vzhledem k tomu, každý jednotlivý mechanismus slouží 2 sousedních válců, aV6 motor potřebuje 4 takové mechanismy, a to není levné. V8 také potřebuje 4 takovémechanismus. V12 nelze namontovat, protože není dostatek místapřipojte excentrický disk a hnací kola mezi válce.

Advantage:	Continuously variable timing and duration of opening achieve both drivability and high speed power.
Disadvantage:	Není to nakonec tak silný jako cam-změna VVT, kvůli nedostatku proměnné výtah; Drahé pro V6 a V8, nemožné pro V12.
kdo ji používá ?	Rover 1.8 VVC motor sloužící MGF, Caterham a Lotus Elise 111S.

VVT prospěch spotřeby paliva a emisí

EGR (recirkulace Výfukových plynů) je commonlyadopted techniky ke snížení emisí a zlepšení účinnosti paliva. Je to však VVT, které skutečně využívají plný potenciál EGR.

Vteorie je zapotřebí maximálního překrytí mezi sacími ventily a otevíráním výfukových ventilů vždy, když motor běží vysokou rychlostí. Nicméně, když auto je spuštěna při střední rychlosti na dálnici, jinými slovy, motor běží atlight zatížení, maximální překrývání mohou být užitečné jako prostředek ke snížení označovat spotřebu a emise. Od výfukové ventily nezavírejte, dokud přijímání ventily byly otevřené na chvíli, některé z výfukové plyny jsou recirkulovány zpět do válce ve stejnou dobu jako nové palivo / vzduch mix je aplikován. Jako součást směsi paliva a vzduchu je nahrazenavyčerpné plyny, je zapotřebí méně paliva. Protože výfukové plyny obsahují většinou nehořlavý plyn, jako je CO2, motor běží správně na štíhlejší směsi paliva a vzduchu, aniž by se spaloval.