Jak fungují systémy s proměnným časováním ventilů (VVT) a jejich dopad na spotřebu paliva

Před desítkami let měli konstruktéři motorů svatý grál – vytvořit motor, který by poskytoval maximální výkon tehdy, když byl potřeba, a zároveň minimalizoval spotřebu paliva a emise v ostatních případech. Hlavní problém? Časování ventilů v tradičních motorech je pevné – což je kompromis mezi točivým momentem na nízkých otáčkách a výkonem na vysokých otáčkách. Zde přichází proměnné časování ventilů (VVT), což je revoluční technologie, která dynamicky optimalizuje dýchání motoru. Pojďme se tedy podívat na detaily, jak tato technologie funguje a jaké obrovské výhody přináší.

Co je proměnné časování ventilů a jak zvyšuje účinnost motoru?

Jednoduše řečeno, systém VVT umožňuje motoru částečně řídit čas otevření a zavření sacích a/nebo výfukových ventilů během spalovacího cyklu. Systémy VVT mohou posunout časování vačkového hřídele vůči klikovému hřídeli dopředu (předběh) nebo dozadu (zpoždění), místo aby byly pevně nastaveny v jedné poloze, která je určena pevným úhlem vačkového hřídele vůči klikovému hřídeli.

Co je na tomto přístupu tak výkonného? Optimální čas otevření ventilů se výrazně liší v závislosti na otáčkách a zatížení motoru:

• Při nízkých otáčkách: Kvalitu volnoběhu a nízkootáčkový točivý moment lze alespoň částečně zlepšit zpožděním sacího vačkového hřídele (pozdější zavření ventilu).
• Při vysokých otáčkách: Zvyšuje se výkon na vyšších otáčkách díky dřívějšímu otevření ventilu prostřednictvím předběhu sacího vačkového hřídele.
• Účinnost: Při provozu s nízkou zátěží lze snížit čerpací ztráty a také snížit teplotu spalování tím, že se udržují inertní výfukové plyny ze střední části (vnitřní EGR) během určitého překryvu (oba sací a výfukové ventily se mírně otevírají), čímž se přímo zlepšuje palivová účinnost.

VVT také neustále umožňuje motoru dýchat co nejlépe tím, že mění časování vačkového hřídele v reálném čase podle potřeby motoru – což znamená, že každá kapka paliva je využita k dosažení maximální užitečné práce.

Klíčové složky VVT Systém: Cívky, olejový tlak a vačkové moduly

Kouzlo VVT funguje synergisticky prostřednictvím hlavních komponentů:

1. Vačkový modul: Zde začíná všechno a jedná se o část, která je připevněna na konci vačkového hřídele. Je podobná hydraulické spojce a umožňuje mírné natočení vačkového hřídele dopředu (předběh) nebo zpoždění (zatáhnutí) vůči jeho základní pozici ve srovnání s ozubeným kolem řetězového nebo ozubeného řemene. Uvnitř jsou komory obsahující motorový olej, který reguluje pohyb tekutiny.

2. Tlak motorového oleje: Ten je potřebný k vytvoření hydraulického tlaku pro ovládání vačkového modulátoru. Čistý olej v odpovídajícím tlaku je základem systému a zajišťuje jeho přesnost a spolehlivost. Udržování vhodné mazivosti a kvality oleje je velmi důležité pro životnost systému VVT.

3. Škrticí ventil(y): Jedná se o elektronicky řízené ventily, které jsou správci. Tyto ventily používají tlakový motorový olej, kterým zásobují určité kanály v rozdělovači vačkového hřídele podle pokynů řídicí jednotky motoru (ECU). Cívkový ventil určuje, do jaké komory se přivede tlak oleje, a tím buď urychluje, nebo zpožďuje časování vačkového hřídele.

Řídicí jednotka motoru (ECU) neustále čte otáčky motoru, zatížení, polohu škrticí klapky, teplotu atd. Na základě komplikovaných algoritmů určí optimální časování vačkového hřídele v souladu s aktuálními jízdními podmínkami a příslušným příkazem cívkovým ventilům zajistí jeho nastavení.

Skutečný svět Výhody: Jak systém VVT zlepšuje palivovou účinnost a snižuje emise

Dynamická optimalizace spojená se systémem VVT se promítá do praktických výhod v reálném světě:

• Výrazně zlepšená palivová účinnost: Toto je výhoda nadpisu. Systémy VVT mají potenciál výrazně zvýšit palivovou účinnost prostřednictvím snížení ztrát čerpáním (zejména díky internímu EGR při částečném otevření škrticí klapky), optimalizací plnění válců v širším rozsahu otáček a vyššími přípustnými hodnotami kompresního poměru. Tato úroveň zlepšení je často uváděna na 5-10 procent nebo více ve srovnání s podobným motorem bez VVT.
• Snížené emise: Teploty maximálního hoření jsou výrazně sníženy, hoření je optimalizováno a využívá se interní EGR. To vede k přímému snížení produkce škodlivin oxidů dusíku (NOx). Vyšší úplnost a účinnost spalování také vede ke sníženým emisím uhlovodíků (HC) a oxidu uhelnatého (CO), což pomáhá motorům splňovat přísné environmentální normy.
• Zvýšený výkon a točivý moment: Systém VVT rozšiřuje rozsah točivého momentu motoru, čímž poskytuje větší sílu na nízkých otáčkách, lepší tažnou sílu a pohodlnější ovládání s reaktivnějším výkonem v vyšších otáčkách motoru, což zaručuje užitečnější a přívětivější zážitek pro řidiče jak na silnici, tak mimo ni.
• Zlepšená kvalita volnoběhu: Přesnější řízení překrytí ventilů při volnoběhu pomáhá zlepšit hladkost a stabilitu motoru.

Přesné inženýrské řešení pro Vrchol Výkon

Technologie VVT je důkazem pozoruhodné složitosti při návrhu nejnovějších motorů. Zároveň zdůrazňuje význam komponent vysoké kvality pro vačkový systém, jelikož tato technologie silně závisí na přesně řízené hydraulice, reakčních magnetových ventilech a odolných vačkových modulátorech. To zajistí hladkou koordinaci těchto faktorů, aby motory mohly pracovat efektivně, poskytovat výkon, po kterém touží řidiči, a zároveň dosahovat základních výhod z hlediska palivové úspornosti a ochrany životního prostředí. Jedná se o základní technologii směřující k vytvoření čistších, výkonnějších a ekonomicky efektivnějších motorů. Konstrukce a výroba klíčových komponent vačkového systému s maximální přesností jsou zásadní pro výrobu složitých systémů, které jsou schopny plně realizovat svůj potenciál spolehlivosti po celou životnost motoru. Společnosti zaměřené na základní díly motorů mají nezbytnou úlohu při rozvoji této vyspělé technologie, a to tím, že zaručují kvalitu svých produktů a jejich výkonnost.