Muutuva ventiili ajastus: kuidas see tehnoloogia töötab?
Variable klapiajastus ehk variable timing distribution on tehnoloogia, mis võimaldab optimeerida neljataktilise sisepõlemismootori parameetreid, suurendades seeläbi selle jõudlust ja vähendades kütusekulu.
Muutuva klapiajastusega on võimalik juhtida tõstejõudu, klapi avanemismomenti või klapi avanemisaega või nimetatud parameetrite kombinatsiooni, sõltumata väntvõlli asendist. Kuid klapi juhtimine sõltub pööretest, mootori koormusest ja muudest teguritest.
Sisu
Kuidas muudetav klapiajastus töötab?
Standardjaotuse korral annab ajastuse selle geomeetria ja klappide liikumine on tihedalt seotud väntvõlli asendiga. Klappide avanemine ja sulgemine on seega muutumatud ja sõltuvad kolbide liikumisest.
Kuid klappide avanemise ja sulgemise hetk mõjutab oluliselt silindrite täitmise kvaliteeti sõltuvalt mootori pöörlemiskiirusest. Seega muutub nukkvõlli seadistus muutuva ajastuse korral sõltuvalt mootori pöörlemiskiirusest ja koormusest.
Mootori kolvid: kuidas need töötavad?
Tühikäigul ja kõrgetel pööretel on sisselaske nukkvõll seatud tavapärasest veidi hiljem sisselaskeklapi sulgema, mis aitab mootoril tühikäigul sujuvalt töötada ja mootori kõrgetel pööretel jõudu hästi ära kasutada.
Madalatel ja keskmistel pööretel on nukkvõll seatud tavapärasest veidi varem sisselaskeklapi sulgema, mille tulemuseks on silindrite suurem täitumine ja pöördemomendi paranemine.
Klapi ajastuse reguleerimise efekt
1. Sisselaskeklapi hiline sulgemine
Kui sisselaskeklapp jääb avatuks tavapärasest veidi kauem, surub kolb survetakti ajal õhu silindrist välja ja tagasi sisselaskekollektorisse. Väljasurutud õhk täidab sisselasketoru suurema rõhuga ning järgnevate löökide ajal imeb selle õhu tagasi põlemiskambrisse.
Klapi hiline sulgemine vähendab imipumba kadusid koormuse ajal 40% ja lämmastikoksiidi heitkoguseid 24%. Süsivesinike heitkogused jäävad muutumatuks.
2. Imemisventiili enneaegne sulgemine
Teine võimalus mootori madala pöörlemissagedusega seotud pumpamiskadude vähendamiseks on kõrgvaakumi tekitamine, sulgedes sisselaskeklapi tavapärasest varem. See hõlmab sisselaskeklapi sulgemist poole sisselasketakti ajal.
Madalatel pööretel ja koormustel on mootori kütuse- ja õhuvajadus madal ning silindri täitmiseks kuluv töö on suhteliselt suur, mistõttu enneaegne sisselaskeklapi sulgemine vähendab oluliselt pumpamiskadusid. Sisselaskeklappide enneaegne sulgemine vähendab pumpamiskadusid 40% ja kütusekulu 7%. Dilämmastikoksiidi heitkogused vähenevad samuti 24%.
3. Sisselaskeklapi enneaegne avanemine
Teine viis heitgaaside vähendamiseks on sisselaskeklapi enneaegne avamine. Sisselaskeklapi tavapärasest varem avades surutakse osa põlenud heitgaase läbi sisselaskeklapi silindrist välja.
Mootori klapp: mis on selle funktsioon?
Sisselaskekollektoris jahutatakse neid heitgaase ümbritseva õhuga ja imetakse järgmise käigu ajal silindriruumi tagasi, mis aitab reguleerida silindri temperatuuri ja lämmastikoksiidi heitkoguseid.
4. Väljalaskeklappide varajane/hiline sulgemine
Väljalaskeklapi abil saame ka heitgaase vähendada. Kui väljalaskeklapp avaneb, surub kolb heitgaasid silindrist välja väljalaskekollektorisse. Väljalaskeklapi ajastust manipuleerides saame kontrollida, kui palju heitgaasi silindrisse jääb.
Kui väljalaskeklapp on tavapärasest kauem avatud, tühjeneb silinder rohkem ja on seega valmis täitma sisselasketakti ajal rohkem kütust ja õhku, võimaldades mootoril rohkem võimsust teha. Kui väljalaskeklapp sulgeda veidi varem, jääb silindrisse rohkem heitgaase, mis vähendab heitgaaside teket.
Muutuva ventiili ajastuse eelised
Muutuva klapiajastustehnoloogiat kasutatakse kolb-sisepõlemismootori silindripea vahetamise parandamiseks, mille tulemuseks on suurem võimsus, väiksem kütusekulu, väiksem heitkogus ja suur pöördemoment paljudel mootori pöörlemissagedustel.
Muutuva klapiajastust kasutatakse peamiselt ottomootorites. Seda seetõttu, et need mootorid töötavad laiemal pöörete vahemikus, mistõttu on muutuva klapiajastustehnoloogia kasutamine tõhusam ja loogilisem. Bensiinimootorite põhiliseks puuduseks on gaasipedaali reguleerimine, mis põhjustab nende efektiivsuse vähenemist madalatel koormustel.
Drosselklapp: kuidas see töötab ja selle võimalikud talitlushäired
Tänu ventiilide muutuvale ajastusele on võimalik drosselklappi vähendada või täielikult eemaldada, mis vähendab pneumaatilise takistuse-pumpamise kadusid sisselaskekollektoris ja suurendab seeläbi mootori täitmise efektiivsust, eriti madalatel koormustel.
Lisaks bensiinimootoritele hakatakse muutuva ajastusega tehnoloogiat rakendama ka diiselmootoritele, seda eelkõige üha karmistuvate heitgaasinormide tõttu. Esimese muutuva klapiajastusega sõiduautode diiselmootori töötas Mitsubishi välja 2010. aastal.
Muutuva klapiajastuse kasutamine võib kaasa tuua
- Kütusekulu väheneb 10-30%
- Efektiivse võimsuse ja pöördemomendi kasv 10-15%
- Heitgaaside emissiooni toodang väheneb 20-25%
Muutuva ventiili ajastuse disain
Erinevad tootjad kasutavad klapi muutuva ajastuse rakendamiseks erinevaid tehnoloogiaid. Struktuurselt saab muudetava ventiili ajastuse saavutada näiteks järgmistel viisidel:
- mehaaniliselt juhitav nukkvõll
- hüdraulilised nukkvõlli liigutajad
- hüdroklapi juhtimine
- elektromagnetiliselt juhitavad klapid
Muutuva klapiajastusega mootorite tähistus:
Lisaks erinevatele tehnoloogiatele kasutavad autofirmad oma mootoritele ka erinevaid tähistusi, mis on varustatud muutuva ajastusega. siin on mõned näidised:
AVCS (Subaru)
AVLS (Subaru)
CVTCS (Nissan, Infiniti)
CVVT (Alfa Romeo, Citroën, Hyundai, Kia, Peugeot, Renault, Volvo)
DCVCP (üldmootorid)
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)
Valvellift (Audi)
VVEL (Nissan)
VVT (Chrysler, General Motors, Suzuki, Volkswageni kontsern)
VVT-i, VVTL-i (Toyota, Lexus)
VTVT (Hyundai, Kia)