Obecne silniki są uważane za cud inżynierii, które osiągają więcej przy mniejszym zużyciu. Jedną z technologii, które to umożliwiły, jest zmienne sterowanie zaworami, czyli VVT. Ten inteligentny system potrafi w czasie rzeczywistym zmieniać charakterystykę silnika, dzięki czemu może być oszczędny w codziennym użytkowaniu, a gdy zajdzie potrzeba, dostarczać dużej mocy. Zobaczymy, jak VVT osiąga tę doskonałą dwutlenność.
Czym jest zmienne sterowanie zaworami i jak to działa
Silnik jest zasadniczo pompą, która tłoczy powietrze. Ma fazę ssania powietrza i paliwa oraz fazę wydechu spalin. Ten proces oddychania kontrolowany jest przez zawory w głowicy cylindra, które działają jako bramki. Moment ich otwarcia i zamknięcia ma decydujące znaczenie.
W standardowych silnikach te zdarzenia związane z pracą zaworów są ustalone z góry. Wałek rozrządu je określa i nie można ich zmienić. Jest to kompromis – konstrukcja efektywna przy wysokich obrotach silnika jest nieskuteczna przy niskich obrotach, i odwrotnie.
Zmienna faza sterowania zaworami eliminuje ten kompromis. System jest dynamicznie regulowany w zależności od relacji między wałem korbowym a rozrządem za pomocą skomplikowanego hydraulicznego lub elektronicznego siłownika. Proście rzecz ujmując, może on przyspieszyć lub spowolnić otwieranie i zamykanie zaworów podczas pracy silnika. To pozwala komputerowi sterującemu silnikiem na ciągłą korektę działania zaworów w zależności od aktualnych warunków jazdy, dzięki czemu silnik zawsze pracuje najefektywniej jak to możliwe.
Korzyści z oszczędności paliwa dzięki VVT w codziennej jeździe
Większość kierowców odczuwa największy efekt w postaci zwiększonej efektywności zużycia paliwa, szczególnie w ruchu miejskim typu stop-and-go. VVT odgrywa istotną rolę na wiele sposobów.
VVT jest w stanie maksymalizować nakładanie się zaworów przy niskich prędkościach obrotowych silnika, na przykład podczas pracy jałowej lub łagodnego przyspieszania. Jest to krótki okres, w którym zawory ssące i wydechowe są otwarte. Dzięki bardzo dokładnej regulacji tego nakładania się, silnik może minimalizować straty pompowania, czyli energię traconą podczas wprowadzania powietrza do cylindra. To pozwala silnikowi pracować mniej, bezpośrednio oszczędzając paliwo.
Ponadto zoptymalizowane sterowanie zaworami zwiększa stabilność spalania przy niskich obrotach. Umożliwia to inżynierom stosowanie bardziej agresywnych metod, takich jak eksploatacja uboższej mieszanki powietrza i paliwa przy małym obciążeniu, co dalszym etapie optymalizuje zużycie paliwa. VVT zapewnia szczegółową kontrolę nad procesem spalania, gwarantując, że silnik pobiera tylko tyle powietrza, ile jest mu potrzebne w danej chwili, co skutkuje minimalną ilością traconego powietrza i maksymalnym wykorzystaniem paliwa.
Zyski dotyczące wydajności Jak VVT optymalizuje moc w całym zakresie obrotów
Chociaż jest oszczędny przy niskich prędkościach, VVT rzeczywiście pozwala silnikowi wykorzystać swój potencjał wtedy, gdy tego potrzebujesz. Rozwiązuje on tradycyjny dylemat związany z wydajnością, polegający na tym, jak uzyskać duży moment obrotowy na wysokich obrotach i dużą moc przy wysokich obrotach silnika przy użyciu tego samego silnika.
Silnik musi głęboko i szybko 'oddychać' przy wysokiej prędkości obrotowej. W tym przypadku VVT może regulować czas otwierania i zamykania zaworów ssących. To pozwala na wpompowanie większej ilości powietrza i paliwa do cylindrów przy wysokich obrotach, co nazywane jest sprawnością objętościową. Efektem jest znaczny wzrost mocy na wysokich obrotach, co umożliwia łatwiejsze kręcenie się silnikiem i generowanie większej mocy.
Z drugiej strony, aby osiągnąć wysoką odpowietrzność na niskich i średnich obrotach, system wykorzystuje sterowanie fazami rozrządu w celu maksymalizacji momentu obrotowego. Poprawia również wirowanie mieszanki powietrza i paliwa, poprzez odpowiednie ustawienie chwil otwarcia i zamknięcia zaworów przy niższych obrotach silnika, zapewniając bardziej kompletny proces spalania w momencie zwolnienia pedału gazu przez kierowcę. Eliminuje to charakterystyczne martwe punkty lub opóźnienia występujące w starszych silnikach, oferując płynne, responsywne i mocne ciągnięcie w całym zakresie obrotów.