variabel ventiltiming (VVT)

Basicteory

Eftermulti-ventil teknologi blev standard i motordesign, variabel ventil Timingbliver det næste skridt til at forbedre motoreffekten, uanset effekt eller drejningsmoment.

som du ved, aktiverer ventiler motorens vejrtrækning. Tidspunktet for vejrtrækning, deter tidspunktet for luftindtag og udstødning, styres af formen og faseanglen af cams. For at optimere vejrtrækningen, motorkræver forskellig ventiltiming med forskellig hastighed. Når omdrejningstallet stiger, falder varigheden af indtag og udstødningsslag, så frisk luft bliver ikkehurtigt nok til at komme ind i forbrændingskammeret, mens udstødningen ikke fastnok til at forlade forbrændingskammeret. Derfor er den bedste løsning at åbneindløbsventilerne tidligere og luk udstødningsventilerne senere. Med andre ord bør overlapningen mellem indsugningsperiode og udstødningsperiode øges,efterhånden som omdrejningstallet øges.

uden variabelvalve timing teknologi, ingeniører bruges til at vælge den bedste kompromis timing.For eksempel kan en varevogn vedtage mindre overlappende for fordelene ved lav hastighedoutput. En racermotor kan vedtage betydelig overlapning for høj hastighedkraft. En almindelig sedan kan vedtage ventiltiming optimisefor mid-rev, så både lav hastighed kørbarhed og høj hastighed output vil ikke blive ofret for meget. Uanset hvilken, er resultatet bare optimeret til en bestemt hastighed.

Medvariabel ventiltiming, effekt og drejningsmoment kan optimeres på tværs af et bredt omdrejningstal. De mest bemærkelsesværdige resultater er:

• motoren kan dreje højere, hvilket øger spidseffekten. Nissans 2-liters Neo VVL-motor giver for eksempel 25% mere spidseffekt end dens ikke-VVT-version.
• drejningsmoment med lav hastighed øges, hvilket forbedrer kørbarheden. For eksempel Fiat Barchettas 1.8 VVT motor giver 90% maksimalt drejningsmoment mellem 2.000 og 6.000 omdr. / min.

desuden er alle dissefordele kommer uden nogen ulempe.

VariableLift

i nogledesign kan ventilløft også varieres efter motorhastighed. Ved høj hastighed øger højere løft luftindtag og udstødning og optimerer dermed vejrtrækningen yderligere. Selvfølgelig vil en sådan løft ved lavere hastighed generere modeffekter som forringelse af blandingsprocessen for brændstof og luft, hvilket reducerer produktionen eller endda fører til fejltænding. Derfor skal liftenvære variabel i henhold til motorhastighed.

1) Cam-Changing VVT

Honda var banebrydende for vejbil-brugt VVT i slutningen af 80 ‘ erneved at lancere sit berømte VTEC-system (Valve Timing Electronic Control). Førstdukkede op i Civic, CRKS og NS-H, blev derefter standard i de fleste modeller.

du kanse det som 2 sæt cams med forskellige former for at aktivere forskellige timing andlift. Et sæt fungerer under normal hastighed, siger under 4.500 omdr. / min. En andenerstatter ved højere hastighed. Det er klart, at et sådant layout ikke tillader kontinuertændring af timing, derfor udfører motoren beskedent under 4.500 omdr. / min., menover det vil det pludselig omdanne til et vildt dyr.

dette system forbedrer spidseffekten – det kan hæve den røde linje til næsten 8.000 o / min(endda 9.000 o / min i S2000), ligesom en motor med racing knastaksler, og øg den øverste effekt med så meget som 30 hk for en 1,6-liters motor !! Men for at udnytte en sådan effektforøgelse skal du holde motoren kogende overtærskelomdrejningstærskel, derfor er hyppig gearskift påkrævet. Da drejningsmomentet med lav hastighed bliver for lidt (husk, at en normal Motors knaster normalt tjener på tværs af0-6.000 o / min, mens de “langsomme knaster” i VTEC-motoren stadig skal tjeneacross 0-4.500 O / min), vil drivbarheden ikke være for imponerende. Kort sagt,cam-skiftende system er bedst egnet til sportsvogne.

Hondahar allerede forbedret sin 2-trins VTEC i 3 faser for nogle modeller. Selvfølgelig, jo mere Stadium Det har, jo mere raffineret bliver det. Det tilbyder stadig mindre bredspredning af drejningsmoment som andre kontinuerligt variable systemer. 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 ‘ latest 3-trins VTEC er blevet anvendt i Civic sohcengine i Japan.Mekanismen har 3 knaster med forskellig timing og løfteprofil. Bemærk atderes dimensioner er også forskellige-den midterste cam (hurtig timing, høj lift), som vist i ovenstående diagram, er den største; højre side cam (langsomtiming, medium lift) er mellemstor ; den venstre side cam (langsom timing, lavløft) er den mindste.

dettemekanisme fungerer som denne :

Trin 1 ( lav hastighed ) :de 3 stykker vippearmebevæger sig uafhængigt. Derfor er den venstre vippearm, der aktiverer leftinlet-ventilen, drevet af den venstre kam med lav løft. Den højre vippearm, somaktiverer den højre indløbsventil, drives af medium-lift højre cam. Bothcams timing er relativt langsom sammenlignet med den midterste cam, som aktiverer novalve nu.

Trin 2 (mellemhastighed ): hydraulisk tryk (malet orange på billedet) forbinder venstre og højre vippearmesammen, forlader den midterste vippearm og cam til at køre på egen hånd. Da den rigtige cam er større end den venstre cam, drives de tilsluttede vippearme faktisk af den højre cam. Som følge heraf opnår begge indløbsventiler langsom timing menmellemløft.

Trin 3 ( høj hastighed ) :hydraulisk tryk forbinderalle 3 vippearme sammen. Da den midterste cam er den største, er begge indløbsventiler faktisk drevet af den hurtige cam. Derfor opnås hurtig timing og highlift i begge ventiler.

et andet eksempel – Nissan Neo VVL

meget ligner Hondas system, men højre ogvenstre kameraer er med samme profil. Ved lav hastighed drives begge vippearmeuafhængigt af de langsomme timing, lavløft højre og venstre cams. Ved høj hastighed er 3 vippearme forbundet sammen, så de drives af hurtig timing, højløft midtkam.

Youmight tror, det skal være et 2-trins system. Nej, det er det ikke. Da Nissan Neo Vvlduplicerer den samme mekanisme i udstødningskamakslen, kunne 3 trin opnås på følgende måde:

Trin 1(lav hastighed) : både indsugnings-og udstødningsventiler er i langsom konfiguration.
Trin 2 (mellemhastighed): fastintake-konfiguration + langsom udstødningskonfiguration. Trin 3 (høj hastighed): både indblæsnings-og udstødningsventiler er i hurtig konfiguration.

2) Cam-Phasing VVT

Cam-phasing VVT er den enkleste, billigste og mest almindeligt anvendtemekanisme i øjeblikket. Men dens præstationsgevinst er også den mindste, megetfair faktisk.

grundlæggende varierer det ventiltimingen ved at skifte fasevinklen på knastaksler. For eksempel, ved høj hastighed, vil indløbskamakslen blive drejet på forhånd med 30 liter såFor at aktivere tidligere indtag. Denne bevægelse styres af motorstyringsystem efter behov og aktiveres af hydrauliske ventilgear.

Bemærk, at cam-fasing VVT ikke kan variere varighedenaf ventilåbning. Det tillader bare tidligere eller senere ventilåbning. Tidligere openresultater i tidligere tæt, selvfølgelig. Det kan heller ikke variere ventilløften, i modsætning til cam-skiftende VVT. Imidlertid, cam-phasing VVT er den enkleste og billigste form forvvt, fordi hver knastaksel kun har brug for en hydraulisk faseaktuator, i modsætning til andre systemer, der anvender individuel mekanisme til hver cylinder.

Continuousor Discrete

Simplercam-phasing VVT har kun 2 eller 3 faste skiftvinkelindstillinger at vælge imellem, som enten 0 eller 30. Bedre system har kontinuerlig variabel forskydning, sige, enhver arbitær værdi mellem 0 og 30, afhænger af rpm.Det er klart, at dette giver den mest egnede ventiltiming ved enhver hastighed, såstærkt forbedre motorens fleksibilitet. Desuden overgangener så glat, at næppe mærkbar.

Indtagog udstødning

Somedesign, som f.eks. Dette forklarer hvorfor 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 – indløb, 2-trins diskret · Dobbelt Vanos – indløb og udstødning, kontinuerlig · Ferrari 360 Modena – udstødning, 2-trins diskret · Fiat (Alfa) SUPER FIRE – indløb, 2-trins diskret · Ford Puma 1.7 se – indløb, 2-trins diskret · Jaguar Aj-V6 og opdateret Aj-V8 – indløb, kontinuerlig · Lamborghini Diablo SV motor – indløb, 2-trins diskret · Porsche variocam – indløb, 3-trins diskret · Renault 2.0 – liters indløb, 2-trins diskret · Toyota VVT-i-indløb, kontinuerlig · Volvo 4 / 5 / 6-cylindermodulære motorer-indløb, kontinuerlig

eksempel : BMV ‘ s Vanos

fra billedet er det let at forstå dets drift. Enden afkamaksel indeholder en geartråd. Tråden er koblet af en hætte, der kanFlyt mod og væk fra kamakslen. Da geartråden ikke er iparallelt med kamakselaksen, vil fasevinklen skifte fremad, hvis hætten er skubbet mod kamakslen. Tilsvarende trækker hætten væk fra knastakslenresultater i at skifte fasevinklen bagud.

Omskub eller træk bestemmes af det hydrauliske tryk. Der er 2 kamre lige ved siden af hætten, og de er fyldt med væske (disse kamre erfarvet henholdsvis grønt og gult på billedet) et tyndt stempel adskillerdisse 2 kamre, førstnævnte fastgøres stift til hætten. Væske kommer ind i kammeret via elektromagnetiske ventiler, der styrer det hydrauliske tryk, der virker på hvilke kamre. For eksempel, hvis motorstyringssystemet signalererventilen ved det grønne kammer åben, så virker hydraulisk tryk på tyndstemplet og skubber sidstnævnte, ledsager med hætten, mod knastakslen, såskift fasevinklen fremad.

kontinuerlig variation i timing implementeres let ved at placere hætten med en passende Afstand i henhold til motorhastighed.

et andet eksempel : 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. Dens mekanisme er mere eller mindre den samme som BMV ‘ s Vanos, det er også et kontinuerligt variabelt design.

ordet “Integillent” lægger dog vægt på clevercontrol-programmet. Ikke kun varierer timing alt efter motorhastighed, det ogsåoverveje andre forhold som acceleration, gå op ad bakke eller ned ad bakke.

3) Cam-Changing +Cam-Phasing VVT

kombination af cam-changing VVT og cam-phasing VVT kunne tilfredsstille kravet om både top-end effekt og fleksibilitet i hele revrange, men det er uundgåeligt mere komplekst. På tidspunktet for skrivningen har kun Toyota og Porschesådanne designs. Jeg tror dog på fremtiden, at flere og flere sportsbiler vilvedtage denne slags VVT.

Example: Toyota VTL-i

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

• kontinuerlig cam-fasing variabel ventiltiming
• 2-trins variabel ventilløft plus ventilåbningsvarighed
• anvendt på både indsugnings-og udstødningsventiler

systemet kunne væreset som en kombination af den eksisterende VVT-i andhondas VTEC, selvom mekanismen for den variable Lift er forskellig frahonda.

LikeVVT-i, den variable ventiltiming implementeres afskift fasevinklen på hele kamakslen fremad eller bagud ved hjælp af ahydraulisk aktuator fastgjort til enden af kamakslen. Timingen beregnes af motorstyringssystemet med motorhastighed, acceleration,op ad bakke eller ned ad bakke osv. hensyntagen. Desuden er variationen kontinuerlig på tværs af en bred vifte på op til 60 liter, derfor er den variable timing alene måske det mest perfekte design indtil nu.

hvadgør VVTL-i overlegen til den almindelige VVT-i er “L”, som står for Lift (ventilløft)som alle ved. Lad os se følgende illustration:

ligesom VTEC bruger Toyotas system en enkelt vippearmføler til at aktivere begge indsugningsventiler (eller udstødningsventiler). Det har også 2 camlobes, der virker på den vippearmfølger, loberne har en anden profil-en med længere ventilåbningsvarighedsprofil (for høj hastighed), en anden med kortere ventilåbningsvarighedsprofil (for lav hastighed). Ved lav hastighed aktiverer langsomkameraet vippearmfølgeren via et rulleleje (for at reducere friktion).Højhastighedskameraet har ingen effekt på vippefølgeren, fordi der er tilstrækkelig afstand under dens hydrauliske tappet.
< en flad drejningsmoment (blå kurve)

Nårhastigheden er steget til tærskelpunktet, skubbes glidestiften afhydraulisk tryk for at fylde afstanden. Højhastighedskameraet bliver effektivt.Bemærk, at fast cam giver en længere ventilåbningsvarighed, mens glidestiften tilføjer ventilløft. (for Honda VTEC,både varighed og lift erimplementeret af cam lobes)

det er klart, at den variable ventilåbningsvarighed er et 2-trins design, i modsætning til Rover VVCS kontinuerlige design. VVTL-itilbyder dog variabel lift, som løfter sin højhastighedseffekt meget. Sammenlignet med Honda VTEC og lignende designs til Mitsubishi og Nissan har Toyotas system kontinuerligt variablevalve timing, hvilket hjælper det med at opnå langt bedre lav til medium hastighedsfleksibilitet. Derfor er det uden tvivl den bedste VVT i dag. 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.

Porsches Variocam Plus siges at være udviklet fra Variocam, der tjener Carreraog bokseren. Men jeg fandt deres mekanismerdeler næsten ingenting. Variocam blev først introduceret til 968 i 1991. Det brugte timingkæde til at variere fasevinklen på kamaksel, således tilvejebragt 3-trins variabel ventiltiming. 996 Carreraog bokser bruger også det samme system. Dette design er unikt og patenteret, men det er faktisk ringere end den hydrauliske aktuator, der foretrækkes af andre bilproducenter, især tillader det ikke så meget variation i fasevinklen.

derfor er Variocam Plus brugt i den nye 911 Turbo endeligfølg bruger den populære hydrauliske aktuator i stedet for Kæde. En velkendt Porsche-ekspert beskrev den variable ventiltiming som kontinuerlig, men det ser ud til at være i modstrid med den officielle erklæring, der blev fremsat tidligere, hvilket afslørede systemethar 2-trins ventiltiming.

men de mest indflydelsesrige ændringer af “Plus” er tilføjelsen afvariabel ventilløft. Det implementeres ved hjælp af variable hydrauliske tappets. Som vist på billedet serveres hver ventil af 3 kamlapper – den midterste har åbenlyst mindre løft (kun 3 mm) og kortere varighed for ventilåbning. Med andre ord er det den” langsomme ” cam. De ydre to cam lobes ernøjagtigt det samme, med hurtig timing og høj løft (10 mm). Udvælgelse af camlobes er lavet af variablen tappet, som faktisk består af en innertappen og en ydre (ringform) tappet. De kunne ved låst sammen af ahydraulisk betjent pin passerer gennem dem. På denne måde aktiverer de”hurtige” kamlapper ventilen, hvilket giver høj løft og lang åbning. Hvis tappets ikke er låst sammen, aktiveres ventilen af den”langsomme” kamlap via den indre tappet. Den ydre tappet vil bevægeuafhængig af ventilløfteren.

Asseen, den variable løftemekanisme er usædvanlig enkel og pladsbesparende. Thevariable tappets er bare marginalt tungere end almindelige tappets og engagenearly ikke mere plads.

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. Mange eksperter betragter det som den bedste VVT i betragtning af dens all-roundability – i modsætning til cam-skiftende VVT giver den kontinuerligt variabel timing og forbedrer således lav til medium omdrejningsmomentlevering; og i modsætning til cam-phasing VVT kan det forlænge varigheden af ventilernes åbning (og kontinuerligt) og dermed øge strømmen.

grundlæggende anvender VVC en ekscentrisk roterende skive til at drive indløbsventilerne på hver tocylinder. Da ekscentrisk form skaber ikke-lineær rotation, ventiler åbningsperiode kan varieres. Stadig ikke forstår ? Nå skal enhver smart mekanismevære svært at forstå. Ellers vil Rover ikke være den eneste bilproducent, der brugerdet.

VVC hasone trække tilbage: da hver enkelt mekanisme tjener 2 tilstødende cylindre, aV6 motor har brug for 4 sådanne mekanismer, og det er ikke billigt. V8 har også brug for 4 sådannemekanisme. V12 er umuligt at montere, da der ikke er tilstrækkelig plads tilpasser den ekscentriske skive og drev gear mellem cylindre.

Advantage:	Continuously variable timing and duration of opening achieve both drivability and high speed power.
Disadvantage:	ikke i sidste ende så kraftig som cam-skiftende VVT på grund af manglen på variabel løft; dyrt for V6 og V8; umuligt for V12.
hvem bruger det ?	Rover 1.8 VVC motor betjener MGF, Caterham og Lotus Elise 111S.

VVT ‘ s fordel for brændstofforbrug og emission

EGR (udstødningsgasrecirkulation) er en fællesvedtaget teknik til at reducere emission og forbedre brændstofeffektiviteten. Det er dog VVT, der virkelig udnytter EGR ‘ s fulde potentiale.

Inteory, maksimal overlapning er nødvendig mellem indsugningsventiler og udstødningsventiler ‘ åbning, når motoren kører ved høj hastighed. Men når bilen kører med mellemhastighed på motorvejen, med andre ord, motoren kører ved let belastning, maksimal overlapning kan være nyttigt som et middel til at reducere brændstofforbrug og emission. Da udstødningsventilerne ikke lukker, førindtagsventilerne har været åbne i et stykke tid, recirkuleres nogle af udstødningsgasserne tilbage i cylinderen samtidig med, at ny brændstof / luftblanding injiceres. Som en del af brændstof / luftblandingen erstattes afudstødningsgasser, mindre brændstof er nødvendigt. Fordi udstødningsgassen består af for det mesteikke-brændbar gas, såsom CO2, kører motoren korrekt ved den slankere brændstof /luftblanding uden at undlade at forbrænde.