variabila ValveTiming (VVT)

BasicTheory

Aftermulti-valve tehnologie a devenit standard în proiectarea motorului, variabila Valve Timingbecomes următorul pas pentru a spori puterea motorului, indiferent de putere sau cuplu.

după cum știți, supapele activează respirația motorului. Momentul respirației, astaeste, momentul de admisie și evacuare a aerului, este controlat de forma și fazaunghiul camelor. Pentru a optimiza respirația, motorulnecesită o sincronizare diferită a supapei la viteze diferite. Când turația crește, durata cursei de admisie și evacuare scade, astfel încât aerul proaspăt să nu devină suficient de rapid pentru a intra în camera de ardere, în timp ce evacuarea nu devine suficient de fixată pentru a părăsi camera de ardere. Prin urmare, cea mai bună soluție este deschisăvanele de admisie mai devreme și închideți supapele de evacuare mai târziu. Cu alte cuvinte,suprapunerea dintre perioada de admisie și perioada de evacuare ar trebui să fiecreșterea pe măsură ce crește rev.

fără tehnologia de sincronizare variablevalve, inginerii utilizate pentru a alege cel mai bun compromis calendarul.De exemplu, o autoutilitară poate adopta mai puține suprapuneri pentru beneficiile vitezei reduse. Un motor de curse poate adopta suprapuneri considerabile pentru viteză mare putere. Un sedan obișnuit poate adopta valve timing optimisefor la mijlocul turației, astfel încât atât manevrabilitatea la viteză mică, cât și ieșirea la viteză mare să nu fie sacrificate prea mult. Indiferent care dintre ele, rezultatul este doar optimizat pentru o anumită viteză.

cutimpul variabil al supapei, puterea și cuplul pot fi optimizate pe o bandă largă de rpm. Rezultatele cele mai notabile sunt:

• motorul poate turatie mai mare, ridică astfel puterea de vârf. De exemplu, motorul Nissan Neo VVL de 2 litri are o putere de vârf cu 25% mai mare decât versiunea sa non-VVT.
• cuplul de viteză redusă crește, îmbunătățind astfel manevrabilitatea. De exemplu, Fiat Barchetta 1.Motorul 8 VVT oferă un cuplu maxim de 90% între 2.000 și 6.000 rpm.

Mai mult, toate acesteabeneficiile vin fără niciun dezavantaj.

VariableLift

în unele modele, ridicarea supapei poate fi, de asemenea, variată în funcție de turația motorului. La viteză mare, ridicarea mai mare accelerează admisia și evacuarea aerului, optimizând astfel respirația. Desigur, la o viteză mai mică, o astfel de ridicareva genera efecte contrare, cum ar fi deteriorarea procesului de amestecare a combustibilului și a aerului, reducând astfel producția sau chiar duce la rateuri. Prin urmare, ascensorul ar trebuisă fie variabilă în funcție de turația motorului.

1) Schimbarea camelor VVT

Honda a fost pionierul VVT-ului rutier folosit la sfârșitul anilor ‘ 80prin lansarea celebrului său sistem VTEC (controlul electronic al temporizării supapelor). Mai întâia apărut în Civic, CRX și NS-x, apoi a devenit standard în majoritatea modelelor.

îl puteți vedea ca 2 seturi de came având diferite forme pentru a permite diferite sincronizare andlift. Un set funcționează în timpul vitezei normale, să zicem, sub 4.500 rpm. Altulsubstituenți la viteză mai mare. Evident, o astfel de dispunere nu permite continuăschimbarea calendarului, prin urmare motorul funcționează modest sub 4.500 rpm, dardeasupra faptului că se va transforma brusc într-un animal sălbatic.

acest sistem îmbunătățește puterea de vârf – poate ridica linia roșie la aproape 8.000 rpm(chiar 9.000 rpm În S2000), la fel ca un motor cu arbori cu came de curse și crește puterea de vârf cu până la 30 CP pentru un motor de 1,6 litri !! Cu toate acestea, pentru a exploata un astfel de câștig de putere, trebuie să mențineți motorul la fierbere mai suspragul rpm, prin urmare este necesară schimbarea frecventă a treptelor de viteză. Deoarece cuplul cu viteză redusăcâștigă prea puțin (amintiți-vă, camele unui motor normal servesc de obicei0-6.000 rpm, în timp ce „camele lente” ale motorului VTEC trebuie să servească în continuare între 0-4,500 rpm), manevrabilitatea nu va fi prea impresionantă. Pe scurt,Sistemul de schimbare a camelor este cel mai potrivit pentru mașinile sport.

Hondaa îmbunătățit deja VTEC în 2 etape în 3 etape pentru unele modele. Desigur, cu cât are mai multă etapă, cu atât devine mai rafinată. Oferă în continuare o răspândire mai mică a cuplului ca și alte sisteme variabile continuu. 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 ‘ cel mai recent VTEC în 3 etape a fost aplicat în civic sohcengine în Japonia.Mecanismul are 3 came cu sincronizare diferită și profil de ridicare. Rețineți cădimensiunile lor sunt, de asemenea, diferite-cama de mijloc (sincronizare rapidă, ridicare ridicată),așa cum se arată în diagrama de mai sus, este cea mai mare; cama din partea dreaptă (încetinire, ridicare medie) este de dimensiuni medii ; cama din partea stângă (Sincronizare Lentă, lowlift) este cea mai mică.

acest mecanism funcționează astfel:

Etapa 1 ( viteză redusă ) :cele 3 piese de basculant se mișcă independent. Prin urmare, brațul basculant stâng, care acționează supapa de stânga, este acționat de cama stângă cu ridicare joasă. Brațul basculant drept, careactuează supapa de admisie dreaptă, este acționată de cama dreaptă cu ridicare medie. Sincronizarea ambelorcams este relativ lentă în comparație cu cama din mijloc, care acționează novalve acum.

Etapa 2 (viteză medie ): presiunea hidraulică (vopsită în portocaliu în imagine) conectează brațele basculante din stânga și din dreaptaîmpreună, lăsând brațul basculant din mijloc și cama să ruleze pe cont propriu. Deoarece cama dreaptă este mai mare decât cama stângă, acele brațe basculante conectate sunt de fapt conduse de cama dreaptă. Ca urmare, ambele supape de admisie obțin o sincronizare lentă, darridicare medie.

Etapa 3 ( viteză mare ) :presiunea hidraulică conectează toate cele 3 brațe basculante împreună. Deoarece cama de mijloc este cea mai mare, ambele inletvalele sunt de fapt conduse de acea camă rapidă. Prin urmare, sincronizarea rapidă și înălțarea sunt obținute în ambele supape.

un alt exemplu – Nissan Neo VVL

foarte similar cu sistemul Honda, dar dreapta șicamerele din stânga sunt cu același profil. La viteză mică, ambele brațe basculante sunt conduseindependent de acele came cu sincronizare lentă, cu ridicare joasă dreapta și stânga. La viteză mare, 3 brațe basculante sunt conectate împreună, astfel încât acestea sunt conduse defapt-timing, High-lift cam de mijloc.

cred că trebuie să fie un sistem în 2 etape. Nu, nu este. Deoarece Nissan Neo Vvlduplică același mecanism în arborele cu came de evacuare, ar putea fi 3 etapeobținute în felul următor:

Etapa 1(viteză mică) : atât supapele de admisie, cât și cele de evacuare sunt în configurație lentă.
Etapa 2 (viteză medie): configurație fastintake + configurație lentă de evacuare.
Etapa 3 (viteză mare): ambelesupape de admisie și evacuare sunt în configurație rapidă.

2) Cam-Phasing VVT

Cam-phasing VVT este cel mai simplu, mai ieftin și cel mai frecvent utilizatmecanism în acest moment. Cu toate acestea, câștigul său de performanță este, de asemenea, cel mai mic, foartedrept într-adevăr.

practic,variază sincronizarea supapei prin schimbarea unghiului de fază al arborilor cu came. De exemplu, la viteză mare, arborele cu came de intrare va fi rotit în avans cu 30 de centimetriipentru a permite admisia anterioară. Această mișcare este controlată de sistemul de gestionare a motoruluisistem în funcție de necesități și acționat de angrenaje hidraulice cu supape.

rețineți că VVT cu fazare camă nu poate varia durata deschiderii supapei. Permite doar deschiderea supapei mai devreme sau mai târziu. Mai devreme openresults în mai devreme aproape, desigur. De asemenea, nu poate varia ridicarea supapei, spre deosebire de schimbarea camerei VVT. Cu toate acestea, VVT cu fazare cu came este cea mai simplă și mai ieftină formă de VVT, deoarece fiecare arbore cu came are nevoie de un singur actuator hidraulic de fazare, spre deosebire de alte sisteme care folosesc mecanism individual pentru fiecare cilindru.

Continuousor Discrete

Simplercam-fazing VVT are doar 2 sau 3 setări unghi de schimbare fixe pentru a alege de la, suchas fie 0 la 30 la sută sau la sută. Sistemul Better are o deplasare variabilă continuă, să zicem, orice valoare arbitrară între 0 și 30 de Centimetre, depinde de rpm.Evident, acest lucru oferă cea mai potrivită sincronizare a supapei la orice viteză, astfelîmbunătățirea flexibilității motorului. Mai mult decât atât, tranzițiaeste atât de netedă încât este greu de observat.

Intakeand evacuare

unele design, cum ar fi sistemul dublu Vanos BMW, hascam-fazing VVT atât la admisie și evacuare arbori cu came, acest lucru permite mai multsuprapunere, prin urmare, o eficiență mai mare. Acest lucru explică de ce 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 – admisie, 2 trepte discrete · BMW dublu Vanos-admisie și evacuare, continuă · Ferrari 360 Modena – evacuare, 2 trepte discrete · Fiat (Alfa) super foc – admisie, 2 trepte discrete · Ford PUMA 1.7 Zetec SE-admisie, 2 trepte discrete · Jaguar AJ – V6 și actualizat AJ-V8 – admisie, continuu · Lamborghini Diablo SV motor-intrare, 2 trepte discrete · Porsche variocam-intrare, 3 trepte discrete · Renault 2.0 litri – admisie, 2 trepte discrete * Toyota VVT – i-admisie, continuă * Volvo 4 / 5 / 6-motoare modulare cu cilindri-intrare continuă

exemplu : BMW ‘ s Vanos

din imagine, este ușor de înțeles funcționarea acestuia. Capătul arborelui cu came încorporează un filet de transmisie. Firul este cuplat de un capac care poatemișcați spre și departe de arborele cu came. Deoarece filetul angrenajului nu este în paralel cu axa arborelui cu came, unghiul de fază se va deplasa înainte dacă capacul este împins spre arborele cu came. În mod similar, trageți capacul departe de arborele cu cameduce la deplasarea unghiului de fază înapoi.

dacă împingerea sau tragerea este determinată de presiunea hidraulică. Există 2 camere chiar lângă capac și sunt umplute cu lichid (aceste camere sunt colorate verde și respectiv Galben în imagine) un piston subțire separă aceste 2 camere, prima se atașează rigid de capac. Lichidul intră în camere prin supape electromagnetice care controlează presiunea hidraulicăcare acționează asupra camerelor. De exemplu, dacă sistemul de management al motorului semnaleazăvana de la camera verde se deschide, apoi presiunea hidraulică acționează asupra pistonului subțire și îl împinge pe acesta din urmă, însoțit de capac, spre arborele cu came, astfel deplasând unghiul de fază înainte.

variația continuă în timp este ușor de implementat prin poziționarea capacului la o distanță adecvată în funcție de turația motorului.

un alt exemplu : 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. Mecanismul său este mai mult sau mai puțin același cu Vanos-ul BMW, este, de asemenea, un design continuu variabil.

cu toate acestea,cuvântul „Integillent” accentuează programul clevercontrol. Nu numai că variază calendarul în funcție de turația motorului, ci și de alte condiții, cum ar fi accelerația, urcarea pe deal sau coborârea pe deal.

3) Schimbarea camelor +fazarea camelor VVT

combinarea VVT cu schimbarea camelor și VVT cu fazarea camelor ar putea satisface atât cerințele de putere de vârf, cât și flexibilitatea în întreaga gamă, dar este inevitabil mai complexă. La momentul scrierii, numai Toyota și Porsche auastfel de modele. Cu toate acestea, cred că în viitor vor fi tot mai multe mașini sportadopt acest tip de VVT.

Example: Toyota VTL-i

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

• continuă cam-fazing variabila valve timing
• 2 trepte variabilă valve lift plus valve-deschidere durata
• aplicat atât admisie și evacuare supape

sistemul ar putea fi văzut ca o combinație a VVT-i existente și a lui Honda VTEC, deși mecanismul pentru ridicarea variabilă este diferit de Honda.

LikeVVT-i, cronometrarea variabilă a supapei este implementată prin schimbarea unghiului de fază al întregului arbore cu came înainte sau înapoi cu ajutorul unui actuator hidraulic atașat la capătul arborelui cu came. Timpul este calculat de sistemul de management al motorului cu turația motorului, accelerația,urcarea pe deal sau în jos pe deal etc. luând în considerare. Mai mult decât atât, variația este continuă pe o gamă largă de până la 60 de centimetrii, prin urmare, calendarul variabil este poate cel mai perfect design de până acum.

ceea ce face ca VVTL-i să fie superior VVT-i obișnuit este „L”, care înseamnă Lift (Lift valve)așa cum știe toată lumea. Să vedem următoarea ilustrație:

ca și VTEC, sistemul Toyota folosește un singur braț basculant pentru a acționa ambele supape de admisie (sau supape de evacuare). De asemenea, are 2 camlobe care acționează asupra acelui adept al brațului basculant, lobii au un profil diferit-unul cu profil de durată de deschidere a supapei mai lung (pentru viteză mare), altul cu profil de durată de deschidere a supapei mai scurte (pentru viteză mică). La viteză mică, slowcam acționează dispozitivul de fixare a brațului basculant printr-un rulment cu role (pentru a reduce frecarea).Cama de mare viteză nu are niciun efect asupra urmăritorului basculant deoareceexistă o distanță suficientă sub tachetul său hidraulic.
< un torqueoutput plat (curba albastră)

când viteza a crescut până la punctul de prag, știftul glisant este împins de presiune hidraulică pentru a umple spațiul. Cama de mare viteză devine eficientă.Rețineți că cama rapidă oferă o durată mai lungă de deschidere a supapei, în timp ce știftul glisant adaugă ridicarea supapei. (pentru Honda VTEC, atât durata,cât și ridicarea suntimplementate de lobii cam)

evident, durata variabilă de deschidere a supapei este un design în 2 etape, spre deosebire de designul continuu al Rover VVC. Cu toate acestea, VVTL-ioferă o ridicare variabilă, care ridică foarte mult puterea de mare viteză. Comparewith Honda VTEC și modele similare pentru Mitsubishi și Nissan, sistemul Toyota are continuu variablevalve calendarul care ajută-l pentru a atinge mult mai bine scăzut la viteza medieflexibilitate. Prin urmare, este, fără îndoială, cel mai bun VVT astăzi. 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.

Variocam Plus Porsche a fost declarat a fi dezvoltat de la Variocam care servește Carreraand Boxster. Cu toate acestea, am găsit mecanismele lorpractic nu împărtășesc nimic. Variocam a fost primulintrodus la 968 în 1991. A folosit lanțul de distribuție pentru a varia unghiul de fazăarborele cu came, oferind astfel o sincronizare variabilă a supapei în 3 trepte. 996 Carrerași Boxster folosesc, de asemenea, același sistem. Acest design este unic și brevetat, dar este de fapt inferior actuatorului hidraulic favorizat de alți producători de mașini, mai ales că nu permite o variație prea mare a unghiului de fază.

prin urmare,Variocam plus utilizat în noul 911 Turbo finallfollow folosește popularul actuator hidraulic în loc de lanț. Un expert bine-cunoscutporsche a descris sincronizarea variabilă a supapei ca fiind continuă, dar se pareconflicting cu declarația oficială făcută anterior, care a dezvăluit sistemulare o sincronizare a supapei în 2 trepte.

cu toate acestea,cele mai influente modificări ale „Plus” este adăugarea luivariabil lift supapă. Acesta este implementat prin utilizarea de tachete hidraulice variabile. Asprezentat în imagine, fiecare supapă este deservită de 3 lobi cu came – cel central areevident mai puțin lift (numai 3 mm) și o durată mai scurtă pentru deschiderea supapei. Inalte cuvinte, este cam „lent”. Cele două lobi exteriori suntexact la fel, cu sincronizare rapidă și ridicare înaltă (10 mm). Selectarea camlobes se face prin tappet variabilă, care constă de fapt dintr-un innertappet și un exterior (formă de inel) tappet. Ar putea fi blocați împreună de un știft acționat hidraulic care trece prin ele. În acest fel, lobii cu came”rapide” acționează supapa, asigurând o ridicare ridicată și o deschidere de lungă durată. Dacă tachetele nu sunt blocate împreună, supapa va fi acționată de lobul camei” lent ” prin intermediul tachetului interior. Tachetul exterior se va mișcaindependent de dispozitivul de ridicare a supapei.

Asseen, mecanismul de ridicare variabilă este neobișnuit de simplu și economie de spațiu. Tachetele variabile sunt doar marginal mai grele decât tapetele obișnuite și nu mai angajează spațiu.

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. Mulți experți îl consideră cel mai bun VVT, având în vedere caracterul său complet-spre deosebire de VVT care schimbă came,oferă o sincronizare variabilă continuă, îmbunătățind astfel livrarea cuplului de turație mică până la medie; și spre deosebire de VVT cu came, poate prelungi durata deschiderii supapelor (și continuu), astfel boostpower.

practic,VVC folosește un disc rotativ excentric pentru a conduce supapele de admisie ale fiecărui twocylinder. Deoarece forma excentrică creează rotație neliniară, supapele de deschidereperioada poate fi variată. Tot nu înțelegi ? Ei bine, orice mecanism inteligent trebuiesă fie greu de înțeles. În caz contrar, Rover nu va fi singurul producător de mașini care foloseșteea.

VVC hasone trage înapoi: deoarece fiecare mecanism individual servește 2 cilindri adiacenți, motorul aV6 are nevoie de 4 astfel de mecanisme și asta nu este ieftin. V8 are nevoie și de 4 astfel demecanism. V12 este imposibil de montat, deoarece nu există suficient spațiu pentrupotriviți discul excentric și angrenajele de antrenare între cilindri.

Advantage:	Continuously variable timing and duration of opening achieve both drivability and high speed power.
Disadvantage:	nu în cele din urmă la fel de puternic ca VVT schimbare cam, din cauza lipsei de ridicare variabilă; scump pentru V6 și V8; imposibil pentru V12.
cine îl folosește ?	motor Rover 1.8 VVC de servire MGF, Caterham și Lotus Elise 111S.

beneficiul VVT pentru consumul și emisiile de combustibil

EGR (recircularea gazelor de eșapament) este o tehnică comună de reducere a emisiilor și de îmbunătățire a eficienței consumului de combustibil. Cu toate acestea, itis VVT care exploatează cu adevărat întregul potențial al EGR.

Inteorie, este necesară o suprapunere maximă între supapele de admisie și supapele de evacuare care se deschid ori de câte ori motorul funcționează la viteză mare. Cu toate acestea, atunci când mașina rulează la viteză medie pe autostradă, cu alte cuvinte, motorul funcționează la sarcină ușoară, suprapunerea maximă poate fi utilă ca mijloc de reducere a consumului de combustibil și a emisiilor. Deoarece supapele de evacuare nu se închid până când supapele de admisie nu au fost deschise pentru o vreme, unele dintre gazele de evacuare sunt recirculate înapoi în cilindru în același timp cu injectarea unui nou amestec de combustibil / aer. Ca parte a amestecului de combustibil / aer este înlocuită degazele de eșapament, este nevoie de mai puțin combustibil. Deoarece gazele de eșapament cuprind în cea mai mare partegaz necombustibil, cum ar fi CO2, motorul funcționează corect la amestecul combustibil /aer mai slab, fără a se arde.