V-TEC, Vanos и VVT-i: как работят?

Променливото газоразпределение направи революция при двигателите с вътрешно горене. Технологиите добиха популярност през 90-те години, но какви са разликите между трите най-популярни системи?

Двигателите с вътрешно горене не са били толкова ефективни в миналото. Те имаха около 33% топлинна ефективност, а останалата енергия създадена при горенето на въздушно-горивната смес се отделяше в околната среда. Започнаха да се търсят всякакви начини за конструиране на по-ефективен ДВГ, а променливото газоразпределение се оказа най-ефективното решение.

Чрез него се променя газоразпределението (точката в която клапанът се отваря и затваря при цикъла на двигателя), времето през което клапанът остава отворен и степента на повдигане на клапана.

Както знаете, входящият клапан се отваря за да позволи постъпването на въздушно/горивна смес в цилиндъра, която след това бива компресирана, изгорена и изхвърлена навън през изпускателния клапан. Тези клапани се регулират благодарение на кобилици предаващи налягането от разпределителния вал за тяхното перфектно отваряне и затваряне.

За жалост, стандартните разпределителни валове са проектирани по начин който позволява една константна настройка за отварянето и затварянето на клапаните. Това е проблем, защото с цел максимална ефективност клапаните трябва да се отварят и затварят по различен начин спрямо оборотите на двигателя.

При високи скорости на двигателя вие бихте искали малко по-бързо отваряне на входящия клапан, защото в противен случай цилиндърът може да страда от недостиг на въздух. Следователно регулирането на отварянето на входящия клапан позволява постъпването на повече кислород в цилиндъра и повишена ефективност на двигателя.

Става така, че вместо да се постигне компромис между разпределителния вал при ниски или високи скорости, променливото газоразпределение води до ефективност и при двата сценария. Има няколко различни подхода към тази технология. Най-известните са следните:

Решението на Хонда е промяна на формата на камерата чрез използването на два различни профила на разпределителния вал в зависимост от оборотите на двигателя. VTEC (Променливо газоразпределение и електронен лифт контрол) хидравлично избира между профил на разпределителния вал за малко повдигане при ниски обороти, и такъв за по-високо повдигане при високи обороти на двигателя. Системата позволява при единия профил да се постигне горивна ефективност и икономия, а при другия висока изходна мощност за високи скорости. Това прави двигателите на Honda много гъвкави.

Хидравличното превключване се контролира от компютъра (ECU), който взема в предвид информация за налягането на горивото, температурата на двигателя и оборотите. Той е програмиран да превключва между двата профила на разпределителния вал.

Този преход между двата профила означава, че двигателите Honda VTEC теоретично достигат своя пик доста високо в скалата на оборотите след като системата влиза в действие. Въпреки че не води до пиково нарастване на мощността подобно на действието на турбокомпресор, много фенове на Honda се гордеят със способностите на двигателя си в горния край на скалата.

Системата разработена от Toyota се базира на използването на предавки за промяна на връзката между веригата и разпределителния вал. По-малка предавка води до няколко градуса завъртане на вала благодарение на това забавяне на връзката между зъбците и ротационната верига.

При този формат вътрешната предавка в камерата влияе на фазовия ъгъл на разпределителния вал, променяйки времето за което лобовете взаимодействат с кобиличните рамена. Тази технология беше въведена за първи път при двигателя с работен обем 3-литра 2JZ-GE включена в известната Supra A80.

Vanos е подхода на BMW към VVT. За първи път ползвана за двигателя M50 за 5-та серия през 90-те години на миналия век, Vanos регулира камерите с помощта на зъбно колело вътре в камерната предавка което се движи към или обратно спрямо разпределителния вал променяйки ъгъла на рамената. Задействането става с помощта на специална електроника (DME) прилагаща допълнително налягане към маслото с цел движение на зъбното колело навътре и навън.

Подобно и на другите системи, спираловидното зъбно колело се движи навътре с цел клапаните да се отварят по-рано. Чрез повишаване на количеството въздух влизащ в цилиндъра се увеличава мощността. Първоначално компанията въвежда единична Vanos система, променяща притока на въздух благодарение на предефинирани обороти. Немците по-късно пуснаха двоен Vanos за много по-усъвършенствана работа и влияещ едновременно върху всмукателните и изпускателните клапани спрямо позицията на дроселовата клапа. Двоен VANOS дебютира с двигателя S50B32 поместен в E36 M3, както и в страхотното Z3 M Coupe.

Почти всяка компания измисля различно име на своята система VVT - Rover я кръщава VVC, Nissan има VVL, а Ford – VCT. Те обаче действат на един и същ принцип, а главната им цел е да максимизират горивната ефективност и емисиите от двигателя, позволявайки максимална мощност при нужда.

С големия потенциал на пневматичния контрол на клапаните, няма да е чудно ако ролята на разпределителния вал започне да намалява през следващите години. Но до тогава технологии като Vanos, V-TEC и VVT-i ще продължават да радват феновете на автомобилите.

Източник: Car Throttle