Dəyişən Klapan Vaxtı Mühərrikin Tənəffüsünü Necə Tənzimləyir?

Dəyişən klapan vaxtlaması (VVT), emmə və egzoz klapanlarının açılıb bağlanma anının mühərrik fırlanma sayına və yükə görə daim yenidən tənzimlənməsidir. Tək bir sabit vaxtlama bütün fırlanma aralığında səmərəli ola bilmədiyi üçün VVT, aşağı fırlanmada momenti, yüksək fırlanmada isə gücü qoruyaraq performansı, yanacaq iqtisadiyyatını və emissiyaları eyni anda yaxşılaşdırır.

Niyə Tək Bir Vaxtlama Kifayət Etmir?

Porşenli mühərrikdə klapanları-exantrik açır. Exantrik, valdan kəmər, zəncir və ya dişli ilə qidarlanır və profilindəki hər lob, klapanın məhz nə vaxt, nə qədər müddət və nə qədər qalxacağını müəyyən edir. Problem budur: bu profil sabit bir metal parçasıdır, amma mühərrikin ehtiyacı sabit deyil.

Yüksək fırlanmada mühərrik çox böyük miqdarda hava istəyir. Emmə klapanı silindr kifayət qədər dolmazdan əvvəl bağlanarsa, performans itirilir. Əksinə, yarış kamı kimi uzun açıq qalma müddətlərinə malik profil aşağı fırlanmada baş ağrısıdır: emmə klapanı, egzoz klapanı hələ açıq olarkən açılarsa (bu vəziyyətə üst-üşürmə, yəni overlap deyilir) egzozun yüksək təzyiqi təzə emmə yükünü geri itələyə və emmə manifoldunu tullantı qazla çirkləndirə bilər. Mühəndis David Vizardın ifadəsi ilə bu, hər iki klapanın da açıq olduğu pəncərədə yanacağın egzozla çıxması deməkdir.

Miqyası anlamaq üçün bir rəqəm bəs edir: 3000 fırlanma/dəqiqədə exantrik saniyədə 25 dəfə fırlanır. Klapan hadisələrinin işə yaraması üçün bu qədər sürətli bir dövrdə doğru anda baş verməsi lazımdır. VVT-nin işi məhz budur: mühərrik idarəetmə vahidi, exantrik vaxtlamasını vala görə müstəqil sürüşdürərək üst-üşürmə müddətini hər şəraitdə yenidən tənzimləyir.

Dəyişən Klapan Vaxtlaması Güc, Moment və Yanacaq Sərfini Necə Təsir Edir?

Vaxtlama sürüşdürməsinin istiqaməti, qazanmaq istədiyiniz şeyi müəyyən edir. Exantrik irəli çəkildikdə klapanlar erkən açılıb bağlanır; bu, aşağı fırlanma momentini və yanacaq iqtisadiyyatını artırır - yüksək fırlanma gücü hesabına. Geri çəkilmə isə yüksək fırlanmada güc əyrisini uzadır. Müasir sistem bu iki ucu fırlanmaya görə daim tarazlaşdırır.

Nəticə ölçülə bilir: VVT ilə moment və güc əyrilərinin ucunda adətən %5-10-luq çıxış yaxşılaşması görülür və bir çox mühərrikdə aşağı fırlanma momenti %5-15 arta bilər. Bu, nəzəri bir üst əyri olmaqdan ötə gündəlik istifadədə daha erkən sürət qutusu yüksəldən, daha az kiçik qaz hərəkəti tələb edən bir mühərrik deməkdir.

Yanacaq sərfi tərəfindəki qazanc

Əsl səssiz qələbə qismi yükdə yaşanır - yəni avtomobilin vaxtının çoxunu keçirdiyi bölgədə. Emiş klapanını gec bağlamaq (gec IVC) nasos itkilərini 40%-ə qədər azaldarkən NOx emissiyalarını 24% azaldır və zirvə momentində yalnız 1% güzəştə gedir. Emiş klapanını erkən bağlamaq da nasos itkilərini 40% azaldır, yanacaq iqtisadiyyatını 7% artırır; lakin yanma kamerasının temperaturunu nəzərəçarpacaq dərəcədə endirərək karbohidrogen emissiyasını artıra bilər. Bu erkən bağlama strategiyası məcburi emişli Miller dövrü mühərriklərinin standart vasitəsidir. Port inyeksiyalı mühərrik üçün nəzəri optimal vaxtlama strategiyası 8%-dən çox yanacaq iqtisadiyyatı yaxşılaşması proqnozlaşdırır; qismi yük şəraitinə yönəlmiş tədqiqatlarda 5%-ə qədər yaxşılaşma bildirilmişdir.

Texnologiya Mərhələləri: Kam Fazından Dəyişən Qaldırmaya

"VVT" tək bir texnologiya deyil, fərqli idarəetmə səviyyələrinə uzanan nərdivandır. Ən aşağı mərhələ kam fazalamasıdır: eksantrik mili krank miline göre ileri veya geri döndürülür; klapanlar erkən və ya gec açılır, lakin qalxma və açıq qalma müddəti dəyişmir. Erkən sistemlər mərhələli idi - 3500 dönüş altı və üstü üçün fərqli vaxtlama kimi. İlk davamlı (sonsuza qədər tənzimlənən) sistem 1992-ci ildə Porsche 968-dəki VarioCam oldu; o da yalnız emiş klapanlarında işləyirdi.

İkinci mərhələ, iki kam profili arasında keçiddir. Aktuator, adətən müəyyən bir dövrdə aşağı qaldırmalı profildən yüksək qaldırmalı profile atlayır. Qaldırma və müddət dəyişir ama tənzim kəsikdir. İlk istehsal tətbiqi Honda VTEC idi: hidravlik təzyiqlə bir sancaq hərəkət etdirilir, yüksək qaldırmalı rocker qolu qonşu aşağı qaldırmalı qola kilitlənir.

Üçüncü mərhələ yelləncəkli kam sistemləridir: BMW Valvetronic, Nissan VVEL və Toyota Valvematic qaldırma və müddəti davamlı tənzimləyir; lakin qaldırma müddətlə mütənasibdir, ikisi ayrı-ayrı müəyyən edilə bilməz və bu sistemlər yalnız emiş tərəfində təsir göstərir. Daha ekzotik həllər də sınaqdan keçirilib: qaldırmanı müddətdən asılı olmayaraq dəyişən eksantrik disk sistemlərini (MG Rover-in VVC-si) və eksantrik ox boyunca dəyişən profillərə malik sürüşən konuslu kam konsepsiyasını qeyd edə bilərik - ikincisi Ferrari ilə əlaqələndirilsə də istehsalda istifadə olunduğu bilinmir.

Nəzəri zirvə kamsız sistemlərdir: klapanları elektromaqnit və ya pnevmatik aktuatorla birbaşa idarə etmək, vaxtlama və qaldırmada tam azadlıq verir. Koenigsegg bunu Freevalve ilə Gemera-da təqdim edəcəyini elan etdi; lakin kamsız üç silindrli seçim aşağı tələb səbəbindən istehsal öncəsi ləğv edildi və avtomobil V8 ilə yola çıxdı. Maliyyətcə səmərəli istehsal hələ də bu fikrin qarşısındakı divardır.

Vaxtlama yoxsa qaldırma?

Anlayış qarışığının itkisi buradadır: VVT tipik olaraq emissiya və vaxtlama idarəetməsini, dəyişən klapan qaldırması (VVL) isə dövr və yüke görə performans yaxşılaşdırmasını hədəfləyir. Mercedes Camtronic bu ikili işi yaxşı yekunlaşdırır: dəyişən kam fazlaması aşağı və orta dreclərdə torku, dəyişən qaldırma artı müddət isə yüksək dreclərdə gücü yaxşılaşdırır; qarşılığı bir az daha mürəkkəb quruluşdur. Egzoz tərəfində iki fərqli kam profilindən istifadə edən VVL sistemləri də mövcuddur.

VTEC, VVT-i, VANOS: Fərqli Adlar, Eyni Prinsip

Hər istehsalçının öz qısaltması var, amma hamısının altında eyni fizika dayanır. Fərq, idarəetmənin harada və necə aparılmasındadır. VTEC təxminən 6000 dövrdə kam profilini dəyişir - ani, aydın bir keçid. VVT-i əmə zamanlamasını heç bir sıçrayış olmadan davamlı irəli çəkir. VANOS həm əmməni, həm də egzozu hərəkət etdirir və dövr diapazonunun tamamında davamlı işləyir; tək VANOS təxminən 1200-4000 dövr bandında təsirlidir, VTEC isə adətən 4500-5000 dövrdən yuxarıda işə düşür. Müasir i-VTEC isə əslində VTEC-in qaldırma mexanikasının VVT-i bənzəri kam fazlayıcılarla (VTC) birləşməsidir.

Atmosferik və Turbo Mühərriklərdə Fərqli Rollar

Atmosferik mühərrikdə hava öz çəkisi ilə silindrə daxil olur; səmərəlilik tamamilə klapan hadisələrinin dəqiqliyinə söykənir. Buna görə də müasir atmosferik mühərriklər demək olar istisnasız birbaşa inyeksiya və VVT ilə təchiz olunur. Gücə çatmaq üçün daha böyük həcmə ehtiyac duyarlar, amma qarşılığında daha sadə, daha proqnozlaşdırıla bilən bir xarakter və daha proqnozlaşdırıla bilən yanacaq sərfiyyatı təklif edirlər.

Turbo mühərrikdə VVT-nin vəzifəsi bir az dəyişir: turbo, böyük həcmli atmosferikə bənzər aşağı dövr torku təmin edə bilər; hiss edilən bir gecikmə olsa da, avtomobil daha sürətli hiss oluna bilər. VVT, məhz turbo işə düşmədən əvvəlki aşağı dövr bölgəsində torku qidalandıraraq bu keçidi yumşaldan inkişaflardan biridir. Qarşılığı isə daha çox istilik, daha çox gərginlik, daha çox hərəkətli hissə və elektronikadır. Məcburi əmməli mühərriklərdə erkən əmmə klapanının bağlanması (Miller dövrü) həmçinin sıxılan dolğunu nəzarət altında saxlamağın standart yoludur.

Sürücü Bu Texnologiyanı Gündəlik İstifadədə Necə Hiss Edir?

En çox hiss edilən təsir aşağı fırlanmada moment artımıdır: əng yumşaldılanda motor daha az titrəyirlə işləyir, yamacda sürət qutusu aşağı salma ehtiyacı azalır və hətta maksimum fırlanma da yuxarı çəkilə bilər. Xarakter fərqi də hiss edilir: VVT-i ilə təchiz olunmuş motor xətti və səssiz irəliləyərkən, klassik VTEC aşağı fırlanmada sakit qalır və profil keçidində nəzərəçarpan dərəcədə aqressivləşir. Bu iki fəlsəfə arasında seçim forumların klassik mübahisəsidir; bəzi sürücüler şəhər içindəki ani VTEC keçidini yorucu hesab edir, lakin kam profili keçidi hələ də motor mədəniyyətinin ən tanınan anlarından biridir. Xətti artım tərəfdarları isə davamlı və hamar xarakteri müdafiə edir.

Tarixi perspektiv bu yetkinliyi yaxşı izah edir. İlk VVT patentinin Alanson Partridge Brush tərəfindən 1903-cü ildə müraciət edildiyi, 1904-cü ildə verildiyi və Cadillac Runabout and Tonneau-da istifadə edildiyi məlumdur; dəyişən müddətə olan ehtiyac 1920-ci illərdə, maksimum fırlanma hədləri yüksələrkən ilk patentləri doğurdu. Giovanni Torazza'nın 1960-cı illərin sonundaki Fiat patentləri hidravlik təzyiqlə kam izləyicisinin oxunu dəyişərək dəyişən qaldırmanı əhatə edən ilk funksional avtomobil VVT dizaynı idi və tipik olaraq %37 açılış dəyişimi təklif edirdi. 1980-ci ildə Alfa Romeo Spider 2000 enyeksiyalı modelləri ilə istehsal avtomobilində VVT istifadə edən ilk istehsalçı oldu; 1989-cu ildə Honda VTEC (ilk motor B16A) zirvə gücünü ayrı bir kam profili ilə artırdı. Texnologiya sonra motosikletlərə (2007, Kawasaki 1400GTR) və 2010-cu ildə Mitsubishi 4N13 1.8 ilə dünyanın ilk VVT-li sərnişin dizelinə yayıldı; hətta 2007-ci ildə Caterpillar, EPA tələblərindən sonra yük avtomobili mühərriklərində EGR əvəzinə VVT ilə NOx azaltdı.

Baxım tərəfi: sistem yağla yaşayır

VVT sistemləri yağ təzyiqi ilə idarə olunur; kam fazlayıcılar və VVT solenoidləri həm işlətmənin, həm də diaqnostikanın mərkəzindədir. Aşağı yağ səviyyəsi vaxt zəncirində, solenoiddə və ya dişli ötürülməsində problem yarada bilər; buna görə də yağ səviyyəsinin müntəzəm yoxlanması və istehsalçının baxım planına əməl edilməsi VVT nasazlıqlarının qarşısının alınmasında ən praktik addımdır. Sistem işlək vəziyyətdə olmadıqda ilk əlamətlər adətən performans və yanacaq iqtisadiyyatındakı pisləşmədir.

Nəticə: Bir Kil Mexanizmi ilə Motorun Xarakterini Çəkmək

VTEC, VANOS, VVT-i nə olursa olsun, əsasdakı fikir eynidir: supabın açılıb bağlanma anını motora uyğun tənzimləmək. Sabit bir kam profili bir çevrmədə mükəmməl olduğu halda digərində güzəştə getmək məcburiyyətindədir; VVT bu güzəşti aradan qaldırır. Kam fazasından dəyişən qaldırmaya uzanan addımların hər biri, aşağı çevrmə momenti ilə yüksək çevrmə gücü arasındakı tarazlığın bir az daha incə tənzimlənməsidir. Kamsız sistemlər hələ də xərc divarını aşmamış olsa da, bu gün yollardakı mühərriklərin böyük hissəsi bu yüzillik prinsipin yetkin məhsulları ilə işləyir - və sürücü bunu, fərqinə varmadan, hər yumşaq sürətlənmədə hiss edir.

Mənbələr

• Dəyişən klapan vaxtlaması
• Dəyişən Klapan Vaxtlaması İzahı - Car and Driver
• Dəyişən Klapan Vaxtlamasının Üstünlükləri - Hot Rod
• V-TEC Vs Vanos Vs VVT-i: Onlar Necə İşləyir? - Car Throttle
• VTEC vs VVT-i - Diffen
• Mercedes Camtronic - Autozine Technical School
• VVL vs VVT fərqləri - Motor Authority
• Qismən yüklü dəyişən burun vaxtlamasının yanacaq qənaəti təhlili - ScienceDirect
• Dəyişən Klapan Vaxtlaması Nədir - RepairPal
• Dəyişən Klapan Vaxtlaması üzrə mülahizələr - Snap-on
• Dəyişən Klapan Vaxtlamasının Baxımı - Strut Daddy's