Variabel ventiltiming: Hvordan fungerer denne teknologien?
Variabel ventiltiming, eller variabel tidsfordeling, er en teknologi som gjør det mulig å optimalisere parametrene til en firetakts forbrenningsmotor, og dermed øke ytelsen og redusere drivstofforbruket.
Med variabel ventiltiming er det mulig å styre løft, ventilåpningsmoment eller ventilåpningstid, eller en kombinasjon av de nevnte parameterne, uavhengig av veivakselposisjonen. Ventilens kontroll avhenger imidlertid av omdreininger, motorbelastning og andre faktorer.
Innhold
Hvordan fungerer variabel ventiltiming?
Med en standardfordeling er timingen gitt av dens geometri, og bevegelsen til ventilene er tett knyttet til veivakselens posisjon. Åpning og lukking av ventilene er således uforanderlige og avhengig av stemplenes bevegelse.
Men øyeblikket for åpning og lukking av ventilene påvirker kvaliteten på fyllingen av sylindrene betydelig avhengig av motorhastigheten. Dermed, med variabel timing, endres kamakselinnstillingen avhengig av motorturtall og belastning.
Motorstempler: Hvordan fungerer de?
Ved tomgang og høyt turtall er inntakskamakselen satt til å stenge inntaksventilen litt senere enn normalt, noe som hjelper motoren til å gå jevnt på tomgang og utnytte kraften godt ved høye turtall.
Ved lave og middels hastigheter er kamakselen satt til å stenge inntaksventilen litt tidligere enn vanlig, noe som gir større fylling av sylindrene og forbedret momentflyt.
Ventiltidsjusteringseffekt
1. Forsinket stenging av inntaksventilen
Hvis inntaksventilen holder seg åpen litt lenger enn normalt, presser stempelet luft ut av sylinderen og tilbake inn i inntaksmanifolden under kompresjonsslaget. Luften som presses ut fyller inntaksrøret med høyere trykk, og under de påfølgende slagene suger den denne luften tilbake i brennkammeret.
Forsinket ventilstengning reduserer sugepumpetap med 40 % under belastning og reduserer nitrogenoksidutslipp med 24 %. Hydrokarbonutslippene er uendret.
2. For tidlig stenging av sugeventilen
En annen måte å redusere pumpetapene forbundet med lavt motorturtall er å skape et høyt vakuum ved å stenge inntaksventilen tidligere enn vanlig. Dette innebærer å stenge inntaksventilen halvveis gjennom inntaksslaget.
Ved lave hastigheter og belastninger er motorens drivstoff- og luftbehov lavt, og arbeidet som kreves for å fylle sylinderen er relativt høyt, så for tidlig stenging av inntaksventilen reduserer pumpetapene betraktelig. For tidlig stenging av inntaksventiler reduserer pumpetap med 40 % og drivstofforbruk med 7 %. Lystgassutslippene reduseres også med 24 %.
3. For tidlig åpning av inntaksventilen
En annen måte å redusere utslipp på er å åpne inntaksventilen for tidlig. Ved å åpne inntaksventilen tidligere enn vanlig, presses noen brente eksosgasser ut av sylinderen gjennom inntaksventilen.
Motorventil: Hva er dens funksjon?
I inntaksmanifolden kjøles disse avgassene av luften rundt og suges tilbake i sylinderrommet ved neste slag, noe som bidrar til å regulere sylindertemperatur og nitrogenoksidutslipp.
4. Tidlig/sen stenging av eksosventiler
Ved hjelp av eksosventilen kan vi også redusere utslippene. Når eksosventilen åpner, skyver stempelet eksosgassene utover fra sylinderen og inn i eksosmanifolden. Vi kan kontrollere hvor mye eksos som er igjen i sylinderen ved å manipulere eksosventilens timing.
Hvis eksosventilen er åpen lenger enn vanlig, tømmes sylinderen mer og dermed klar til å fylles med mer drivstoff og luft under innsugningsslaget, slik at motoren får mer kraft. Hvis eksosventilen stenges litt tidligere, forblir det mer avgasser i sylinderen, noe som reduserer dannelsen av utslipp.
Fordeler med variabel ventiltiming
Teknologi med variabel ventiltid brukes til å forbedre sylinderhodeutskiftingen i en stempel-forbrenningsmotor, noe som resulterer i høyere effekt, lavere drivstofforbruk, lavere utslipp og høyt dreiemoment over et bredt spekter av motorturtall.
Variabel ventiltid brukes hovedsakelig i gnisttenningsmotorer. Dette er fordi disse motorene jobber i et bredere spekter av omdreininger, og derfor er bruken av variabel ventiltimingsteknologi mer effektiv og logisk. Den grunnleggende ulempen med bensinmotorer er gassregulering, som forårsaker en reduksjon i effektiviteten ved lav belastning.
Gassventil: Hvordan den fungerer og mulige funksjonsfeil
Takket være den variable timingen til ventilene er det mulig å redusere eller helt fjerne strupeventilen, noe som reduserer de pneumatiske motstandspumpingstapene i inntaksmanifolden og dermed øker fyllingseffektiviteten til motoren, spesielt ved lav belastning.
I tillegg til bensinmotorer begynner også teknologi med variabel timing å bli brukt på dieselmotorer, hovedsakelig på grunn av de stadig skjerpede utslippsstandardene. Den første dieselmotoren for personbiler med variabel ventiltid ble utviklet av Mitsubishi i 2010.
Bruken av variabel ventiltiming kan gi
- 10-30 % reduksjon i drivstofforbruk
- 10-15 % økning i effektiv kraft og dreiemoment
- 20-25 % reduksjon i produksjon av eksosutslipp
Variabel ventiltidsutforming
Ulike produsenter bruker forskjellige teknologier for å implementere variabel ventiltiming. Strukturelt kan variabel ventiltiming oppnås, for eksempel på følgende måter:
- mekanisk styrt kamaksel
- hydrauliske kamakselflyttere
- hydraulisk ventilkontroll
- elektromagnetisk styrte ventiler
Betegnelse på motorer utstyrt med variabel ventiltid:
I tillegg til forskjellige teknologier, bruker bilselskaper også forskjellige betegnelser for motorene sine, som er utstyrt med variabel timing. Her er noen eksempler:
AVCS (Subaru)
AVLS (Subaru)
CVTCS (Nissan, Infiniti)
CVVT (Alfa Romeo, Citroën, Hyundai, Kia, Peugeot, Renault, Volvo)
DCVCP (General Motors)
MIVEC (Mitsubishi)
MultiAir (Fiat)
N-VCT (Nissan)
S-VT (Mazda)
Ti-VCT (Ford)
VANOS (BMW)
VarioCam (Porsche)
VCT (Ford)
VTEC, i-VTEC (Honda)
VVL (Nissan)
Valvelift (Audi)
VVEL (Nissan)
VVT (Chrysler, General Motors, Suzuki, Volkswagen Group)
VVT-i, VVTL-i (Toyota, Lexus)
VTVT (Hyundai, Kia)