可変バルブタイミング（VVT）
BasicTheory
Aftermultiバルブ技術は、エンジン設計で標準となった、可変バルブタイあなたが知っているように、バルブはエンジンの呼吸を活性化します。 呼吸のタイミングは、吸気と排気のタイミングであり、カムの形状と位相によって制御される。 呼吸を最大限に活用するためには、enginerequires別の速度で別のバルブタイミング。 Revが増加すると、吸排気ストロークの持続時間が減少し、新鮮な空気が燃焼室に入るのに十分なnotfastになり、排気が燃焼室を離れるのに十分なfastenoughになる。 したがって、最良の解決策は、入口弁を早期に開き、排気弁を後で閉じる。 換言すれば、吸気期間と排気期間との間の重複は、回転数が増加するにつれて増加するべきである。
variablevalveタイミング技術がなければ、エンジニアは最高の妥協タイミングを選択するために使用されます。例えば、バンは低速出力の利点のためにより少ない重複を採用するかもしれません。 レーシングエンジンは、高速パワーのためにかなりのオーバーラップを採用することができます。 普通のセダンは、低速運転性と高速出力の両方があまりにも犠牲にされないように、中回転のバルブタイミング最適化を採用することができます。 いずれかに関係なく、結果はちょうど特定の速度のために最適化されていません。
可変バルブタイミングでは、パワーとトルクを広いrpmバンド全体で最適化することができます。 最も顕著な結果は次のとおりです。
- エンジンはより高く回転することができ、ピークパワーが発生します。 例えば、日産の2リッター Neo VVLエンジンは、その非VVTバージョンよりも25％以上のピークパワーを出力します。
- 低速トルクが増加するため、運転性が向上します。 例えば、フィアット-バルケッタの18VVTエンジンは90%のピークトルクを2,000と6,000rpmの間で提供します。
さらに、これらのすべての利点には欠点がありません。
VariableLift
いくつかの兆候では、バルブリフトはまた、エンジン速度に応じて変化させることができます。 高速で、より高い上昇は空気取り入れ口および排気を速めましたり、従って更に呼吸を最大限に活用します。 当然、低速でこのようなliftwillは燃料のandairの混合プロセスの悪化のような反対の効果を発生させましたり、従って出力を減らしましたりまた更に失火 従って上昇はエンジン速度に従って可変的なshouldbe。
1）カム変更VVT
ホンダは、有名なVTECシステム（バルブタイミング電子制御）を起動することにより、80年代後半にロードカー使用VVTを開拓しました。 最初にCivic、CRX、NS-Xに登場し、その後ほとんどのモデルで標準化されました。 あなたは、異なるタイミングとリフトを有効にするために、異なる形状を有するカムの2セットとしてそれを見ることができます。
一つのセットは、4,500rpmの下で、通常の速度の間に、言う、動作します。 もう一つは、より高速でsubstitutes。 明らかに、そのようなレイアウトは連続的なタイミングの変更を許可しないため、エンジンは4,500rpm以下で適度に実行されますが、突然野生動物に変
このシステムは、ピークパワーを向上させます-それはちょうどレーシングカムシャフトを備えたエンジンのように、ほぼ8,000rpm（S2000でも9,000rpm）に赤線を上げることができ、30馬力の1.6リッターエンジンのためにトップエンドのパワーを増加させることができます！! しかし、このようなパワーゲインを利用するには、エンジンを基準回転数を超えて沸騰させ続ける必要があるため、頻繁なギアチェンジが必要です。 低速トルクが少なすぎるため（通常のエンジンのカムは通常0-6,000rpmで動作しますが、VTECエンジンの”スローカム”はまだ0-4,500rpmで動作する必要があります）、 要するに、カム交換システムは、スポーツカーに最適です。
ホンダはすでに一部のモデルで2段VTECを3段に改善しました。 もちろん、それがより多くの段階を持っているほど、より洗練されたものになります。 それはまだ他の絶えず可変的なシステムとしてトルクのより少ないbroadspreadを提供する。 However, cam-changingsystem remains to be the most powerful VVT, since no other system can vary the Liftof valve as it does.
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Advantage: |
Powerful at top end |
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Disadvantage: |
2 or 3 stages only, non-continuous; no much improvement to torque; complex |
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Who use it ? |
ホンダVTEC、三菱MIVEC、日産ネオVVL。 |
ホンダ日本のシビックsohcエンジンには、最新の3段vtecが採用されている。メカニズムに異なったタイミングおよび上昇のプロフィールの3つのカムがある。 その寸法も異なることに注意してください-上の図に示すように、中央のカム（高速タイミング、高揚力）が最大であり、右側のカム（低速タイミング、中揚力）が中 ; 左側のカム（遅いタイミング、lowlift）は最も小さいです。
Thismechanismは次のように動作します。
ステージ1（低速）：ロッカーアームの3つの部分が独立して動きます。 従ってleftinlet弁を作動させる左のロッカーの腕は低上昇の左カムによって運転される。 右のロッカーの腕、whichactuates右の入口弁は媒体上昇の右カムによって、運転される。 両方のカムのタイミングは、今novalveを作動させるミドルカムと比較して比較的遅いです。 P>
ステージ2（中速）: 油圧圧力（写真ではオレンジ色に塗られています）は、左右のロッカーアームを一緒に接続し、中央のロッカーアームとカムを自分で実行するようにします。 右カムは左カムよりも大きいので、接続されたロッカーアームは実際には右カムによって駆動されます。 その結果、両方の入口弁は遅いタイミングbutmediumの上昇を得る。
ステージ3（高速）：油圧圧力は3つのロッカーアームをすべて一緒に接続します。 中間カムが最も大きいので、両方のinletvalvesは実際にその速いカムによって運転される。 従って、速いタイミングおよびhighliftは両方の弁で得られる。 別の例-日産ネオVVL
ホンダのシステムに非常に似ていますが、右と左のカムは同じプロファイルです。 低速では、両方のロッカーアームは、それらの遅いタイミング、低リフト右と左のカムによって独立して駆動されます。 高速では、3つのロッカーアームが一体となっており、高速タイミングのハイリフトミドルカムで駆動されている。 p>
あなたはそれが2段階のシステムでなければならないと思うでしょう。 いいえ、そうではありません。 日産ネオVvlは排気カムシャフトで同じ機構を複製するので、3段階は次のようにすることができます：
ステージ1（低速）：吸気バルブと排気バルブの両方が遅い構成になっています。
ステージ2（中速）：fastintake構成+遅い排気構成。
ステージ3（高速）：吸気バルブと排気バルブの両方が高速構成になっています。
2）カムフェージングVVT
カムフェージングVVTは、この時点で最も簡単で、最も安く、最も一般的に使用されていますメカニズム。 しかし、その性能の向上も最も少なく、非常に実際にはかなりです。
基本的には、カムシャフトの位相角をシフトすることによってバルブタイミングを変化させます。 例えば、高速で、入口のカムシャフトは30°sotoによって前もって回りますより早い取入口を可能にして下さい。 この動きは必要性に従ってエンジンのmanagementsystemによって制御され、油圧弁ギヤによって作動します。
カムフェージングVVTはバルブ開口部の持続時間を変えることはできません。 それはちょうどより早くまたはより遅い弁の入り口を可能にする。 もちろん、以前のopenresultsは以前のcloseで。 また、vvtとは異なり、バルブリフトを変えることはできない。 しかし、カムフェージングVVTは、各カムシャフトが一つの油圧フェージングアクチュエータだけを必要とするため、すべてのシリンダに個々の機構を採用する他のシステムとは異なり、vvtの最も簡単で安価な形態である。
Continuousor Discrete
Simplercam-phasing VVTは、0°または30°のいずれかのように、から選択するだけで2または3の固定シフト角度設定を持っています。 より良いシステムは、例えば、0°と30°の間の任意の任意の値を連続可変シフトを有し、rpmに依存する。明らかにこれはあらゆる速度で最も適したバルブタイミングを、thusgreatly高めますエンジンのflexiblilityを提供します。 また、移行はほとんど目立たないように滑らかです。
Intakeand Exhaust
BmwのダブルVanosシステムのようなSomedesignは、吸排気カムシャフトと排気カムシャフトの両方でvvtを位相化するhascam-phasing、これはよりオーバーラッ これは、なぜBMW M3 3を説明します。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°.
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Advantage: |
Cheap and simple, continuous VVT improves torque delivery across the whole rev range. |
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Disadvantage: |
Lack of variable lift and variable valve opening duration, thus less top end power than cam-changing VVT. |
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Who use it ? |
Most car makers, such as: ·アウディV8-インレット、2段ディスクリート ·BMWダブルVanos-インレットと排気、連続 ·フェラーリ360モデナ-排気、2段ディスクリート ·フィアット（アルファ）スーパーファイヤーインレット、2段ディスクリート ·フォードプーマ1.7Zetec SE-インレット、2段ディスクリート ·ジャガー AJ-V6と更新AJ-V8-インレット、連続 ·ランボルギーニディアブロsvエンジン-インレット、2段ディスクリート ·ポルシェvariocam-インレット、3段ディスクリート ·ルノー2。0リットル入口、2段階の分離した ·トヨタVVT-i入口、連続的な ·ボルボ4 / 5 / 6-シリンダーモジュラーエンジン-入口、連続 |
例：BMWのVanos
写真から、その動作を理解するのは簡単です。 端のofcamshaftはギヤ糸を組み込む。 糸はカムシャフトの方のそしてからcanmove帽子によってつながれる。 ギヤ糸がカムシャフトの軸線にinparallelではないので、位相角は帽子がカムシャフトの方にispushedなら先に移ります。 同様に、camshaftresultsからキャップを引き離すと、位相角が後方にシフトします。
Whetherpushまたはpullは油圧によって決定されます。 キャップの横には2つのチャンバーがあり、液体で満たされています（これらのチャンバーは写真ではそれぞれ緑色と黄色に着色されています）薄いピストンseparatesthese2つのチャンバー、前者はキャップに堅く取り付けられています。 液体はどの部屋で油圧pressureactingを制御する電磁石弁によってthechambersに入ります。 例えば、エンジンマネジメントシステムが緑色のチャンバーのバルブを開いた場合、油圧がthinpistonに作用し、後者を押して、キャップに同行し、カムシャフトに向
タイミングのContinuousvariationは、エンジン速度に応じて適切な距離でキャップを配置することによって簡単に実装されます。
別の例 : ToyotaVVT-i
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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. そのメカニズムはBMWのVanosと多かれ少なかれ同じです、それはまた絶えず可変的な設計です。 p>
しかし、”Integillent”という言葉はclevercontrolプログラムを強調しています。 エンジンの回転数に応じてタイミングを変えるだけでなく、加速、上り坂、下り坂などの他の条件も考慮してください。
3）カム変更+カム位相Vvt
カム変更VVTとカム位相VVTを組み合わせることは、トップエンドのパワーと柔軟性の両方の要件 執筆時点では、トヨタとポルシェだけがそのようなデザイン。 しかし、私は将来的には、より多くのスポーツカーがVVTのこの種をwilladoptと信じています。
Example: Toyota VTL-i
Toyota’s VVTL-iis the most sophisticated VVT design yet. Its powerful functions include:
- 連続カム位相可変バルブタイミング
- 2段可変バルブリフトプラスバルブ開口時間
- 吸排気バルブの両方に適用
このシステムは、既存のvvt-Iとhondaのvtecの組み合わせとして使用することができますが、可変リフトのメカニズムはhondaとは異なります。
可変バルブタイミングは、カムシャフトの端部に取り付けられた油圧アクチュエータによって、カムシャフト全体の位相角を前方または逆 タイミングはエンジン速度、加速のエンジンの管理システムによってiscalculated、丘の上で行くか、または丘等を下って行きます。 考慮に入れて。 さらに、thevariationは60°までの広い範囲を渡って連続的である、従って単独でthevariableタイミングは多分今まで最も完全な設計である。 vvtl-iが通常のVVT-iより優れているのは、誰もが知っているようにLift（valve lift）の略である”L”です。 次の図を見てみましょう：
Vtecのように、トヨタのシステムは、両方の吸気バルブ（または排気バルブ）を作動させるために、単一のロ それにまたそのロッカーの腕の従節で機能する2つのcamlobesが葉持っています別のプロフィール-より長い弁開始持続期間のプロフィールとの1を（高速のために）、別のwithshorter弁開始持続期間のプロフィールを（低速のために）有する。 低速で、slowcamは軸受によってロッカーの腕の従節を作動させる（摩擦を減らすため）。高速カムはロッカーの従節のbecausethereに油圧タペットの下に十分な間隔である効果をもたらさない。
<フラットtorqueoutput（青い曲線）
しきい値ポイントに増加したとき、スライドピンは、間隔を埋めるために油圧圧力によって押されます。 高速カムが有効になります。速いカムがtheslidingピンが弁の上昇を加える間、より長い弁開始持続期間を提供することに注目して下さい。 （ホンダVTECのために、持続期間および上昇は両方カムローブによってimplemented）
明らかに、可変的な弁開始持続期間は粗紡機VVCの連続的な設計とは異な しかし、VVTL-iは、その高速出力を多く持ち上げる可変リフトを提供します。 三菱および日産のためのComparewithホンダVTECそして同じような設計に、トヨタのシステムに媒体のspeedflexibilityにずっとよりよい低速を達成するのを助けるvariablelevalveのタイミ したがって、それは間違いなく今日最高のVVTです。 However, it isalso more complex and probably more expensive to build.
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Advantage: |
Continuous VVT improves torque delivery across the whole rev range; Variable lift and duration lift high rev power. |
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Disadvantage: |
More complex and expensive |
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Who use it ? |
Toyota Celica GT-S |
Example 2: Porsche Variocam Plus
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Variocam Plus uses hydraulic phasing actuator and variable tappets |
Variocam of the 911 Carrera uses timing chain for cam phasing.P> |
ポルシェのVariocam Plusは、Carreraand Boxsterを提供するVariocamから開発されたと言われていました。 しかし、私は彼らのメカニズムを発見しました精神的には何も共有していません。 Variocamは1991年に968に最初に導入されました。 カムシャフトの位相角を変化させるためにタイミングチェーンを使用し、3段階の可変バルブタイミングを提供した。 996カレラとボクスターも同じシステムを使用しています。 この設計isuniqueおよび特許を取られるが、位相角に他の自動車メーカー、特にそれによって支持される油圧アクチュエーターに実際に劣っていませんallowas多くの変
したがって、新しい911ターボで使用されているVariocam Plusは最終的にチェーンの代わりに人気のある油圧アクチュエータを使用しています。 よく知られているポルシェの専門家は、可変バルブタイミングを連続として説明しましたが、システムが2段階のバルブタイミングを持っていることを明らかにした以前の公式声明と矛盾しているようです。
しかし、”プラス”の最も影響力のある変更は、可変バルブリフトの追加です。 それは可変的な油圧タペットの使用によって実行される。 写真では、各バルブは3つのカムローブによって提供されています-中央のものは、より少ない揚力（3mmのみ）とバルブ開口部のための短い期間を持っています。 別の言葉では、それは”遅い”カムです。 外の2つのカムローブは速いタイミングおよび高揚力（10のmm）とのareexactly同じ。 Camlobesの選択は、実際にはinnertappetと外側（リング形状）のtappetで構成される変数tappetによって行われます。 それらはそれらを通るahydraulic作動させたピンによって一緒に締まることによってできました。 このように、”速い”カムローブは弁を作動させ、高揚力および長い持続期間の開始を提供する。 タペットが一緒にロックされていない場合、バルブは内側のタペットを介して”遅い”カムローブによって作動されます。 外のタペットは弁の揚げべらのmoveindependent。
アッシーン、可変リフト機構は異常にシンプルで省スペースです。 可変タペットは、通常のタペットよりもわずかに重く、engagenearlyこれ以上のスペースはありません。
Nevertheless,at the moment the Variocam Plus is just offered forthe intake valves.
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Advantage: |
VVT improves torque delivery at low / medium speed; Variable lift and duration lift high rev power. |
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Disadvantage: |
More complex and expensive |
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Who use it ? |
Porsche 911 Turbo |
4) Rover’s uniqueVVC system
Rover introduced its own system calls VVC (Variable Valve Control) in MGFin 1995. 多くの専門家は、そのオールラウンド性を考慮した最高のVVTとしてそれを考えて-カム変更VVTとは異なり、それは連続的に可変タイミングを提供し、したがって、中回転トルク配信に低を改善し、カム位相vvtとは異なり、それは、このようにブーストパワー、（そして連続的に）バルブの開口部の持続時間を長くすることができます。
基本的に、VVCは偏心回転ディスクを採用して、すべての2つのシリンダーの入口バルブを駆動します。 偏心形状が非線形回転を生じるため、バルブの開閉周期を変化させることができる。 まだ理解していませんか？ まあ、どんな巧妙な仕組みでも理解するのは難しいです。 そうでなければ、ローバーは唯一の自動車メーカー usingitではありません。
VVC hasoneドローバック：すべての個々のメカニズムは2つの隣接するシリンダーを提供するので、av6エンジンは4つのそのようなメカニズムを必 V8もそのような4つのメカニズムを必要とします。 V12は不十分なスペースがあるので合うことは不可能であるシリンダー間の風変りなディスクそしてドライブギヤに合って下さい。
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Advantage: |
Continuously variable timing and duration of opening achieve both drivability and high speed power. |
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Disadvantage: |
可変リフトの欠如のために、カムを変更するVVTほど最終的には強力ではありません。V6とV8には高価です。V12には不可能です。 |
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誰がそれを使用しますか？Mgf、Caterhamとロータスエリーゼ111Sにサービスを提供するローバー1.8vvcエンジン。 |
VVTの燃料消費量と排出量への利点
EGR（排気ガス）
VVTの燃料消費量と排出量への利点
EGR（排気ガス）
VVTの燃料消費量と排出量への利点
ガス再循環）は、排出量を削減し、燃費を向上させるために一般的に適応された技術です。 しかし、それは本当にEGRの可能性を最大限に活用するVVTです。
エンジンが高速で動作しているときはいつでも、吸気バルブと排気バルブのオープンの間に最大のオーバーラップが必要です。 しかし、自動車が高速道路で中速で走行している場合、言い換えれば、エンジンが軽負荷で走行している場合、最大オーバーラップは燃料消費と排出量を減 排気弁がtheintake弁がしばらく開いているまで閉まらないので、排気ガスの一部はthenew燃料/空気組合せが注入されると同時にシリンダーに戻って再循環する。 燃料/空気混合物の一部が排気ガス、より少ない燃料が必要とされる。 排気ガスはCO2などのほとんどの非可燃性ガスで構成されているため、エンジンは燃焼に失敗することなく、より細い燃料/空気混合物で適切に動