Zmienne fazy rozrządu. Jakie są korzyści? Co się psuje?
Stały rozrząd zaworów w całym zakresie prędkości obrotowych silnika jest tanim, ale nieefektywnym rozwiązaniem. Zmiana fazy ma wiele zalet.
Poszukując możliwości udoskonalenia tłokowych, czterosuwowych silników spalinowych, konstruktorzy konsekwentnie wprowadzają nowe rozwiązania poprawiające dynamikę, zwiększające użyteczny zakres prędkości obrotowych, zmniejszające zużycie paliwa i zmniejszające emisję spalin. W walce o optymalizację procesów spalania paliwa inżynierowie wykorzystali kiedyś zmienne fazy rozrządu do opracowania bardziej wydajnych i przyjaznych dla środowiska silników. Mechanizmy regulacji rozrządu, które znacznie usprawniły proces napełniania i czyszczenia przestrzeni nad tłokami, okazały się znakomitymi sprzymierzeńcami konstruktorów i otworzyły przed nimi zupełnie nowe możliwości.
W klasycznych rozwiązaniach bez zmiany rozrządu zawory silnika czterosuwowego otwierają się i zamykają zgodnie z określonym cyklem. Cykl ten jest powtarzany w ten sam sposób, dopóki silnik pracuje. W całym zakresie prędkości ani położenie wałka rozrządu (wałków), ani położenie, kształt i liczba krzywek na wałku rozrządu, ani położenie i kształt wahaczy (jeśli są zainstalowane). W rezultacie idealne czasy otwarcia i skok zaworu pojawiają się tylko w bardzo wąskim zakresie obrotów. Dodatkowo nie odpowiadają one optymalnym wartościom i silnik pracuje mniej wydajnie. Tak więc fabryczny rozrząd jest daleko idącym kompromisem, gdy silnik pracuje prawidłowo, ale nie może pokazać swoich prawdziwych możliwości w zakresie dynamiki, elastyczności, zużycia paliwa i emisji spalin.
Jeżeli do tego ustalonego, kompromisowego systemu zostaną wprowadzone elementy pozwalające na zmianę parametrów czasowych, to sytuacja diametralnie się zmieni. Zmniejszenie rozrządu i wzniosu zaworów w niskim i średnim zakresie obrotów, wydłużenie rozrządu i zwiększenie wzniosu zaworów w wysokim zakresie obrotów, a także wielokrotne „skracanie” rozrządu przy prędkościach bliskich maksymalnym, może znacznie rozszerzyć zakres prędkości, w którym parametry rozrządu są optymalne. W praktyce oznacza to większy moment obrotowy przy niższych obrotach (lepsza elastyczność silnika, łatwiejsze przyspieszanie bez redukcji biegów), a także osiągnięcie maksymalnego momentu obrotowego w szerokim zakresie obrotów. Dlatego w przeszłości w specyfikacjach technicznych maksymalny moment obrotowy był powiązany z określonymi prędkościami obrotowymi silnika, a obecnie najczęściej występuje w określonym zakresie prędkości obrotowych.
Regulacja rozrządu odbywa się na różne sposoby. Zaawansowanie systemu zależy od konstrukcji wariatora, tj. element wykonawczy odpowiedzialny za zmianę parametrów. W najbardziej skomplikowanych rozwiązaniach całym systemem steruje komputer, uwzględniający wiele różnych czynników. Wszystko zależy od tego, czy trzeba zmienić tylko czas otwarcia zaworów, czy też ich skok. Ważne jest również, czy zmiany są gwałtowne, czy stopniowe.
W najprostszym systemie (VVT) wariator, tj. element realizujący przemieszczenie kątowe wałka rozrządu jest osadzony na kole pasowym wałka rozrządu. Pod wpływem ciśnienia oleju i dzięki specjalnie zaprojektowanym komorom wewnątrz koła, mechanizm może obracać piastę z zamontowanym w niej wałkiem rozrządu względem obudowy koła, na co oddziałuje element napędu rozrządu (łańcuch lub pasek zębaty). Ze względu na swoją prostotę taki system jest bardzo tani, ale nieefektywny. W niektórych modelach stosowały je między innymi Fiat, PSA, Ford, Renault i Toyota. System Hondy (VTEC) zapewnia znacznie lepsze wyniki. Do określonej prędkości obrotowej zawory są otwierane przez krzywki o profilach sprzyjających płynnej i ekonomicznej jeździe. Po przekroczeniu określonej prędkości zestaw krzywek przesuwa się, a dźwignie dociskają do krzywek, co przyczynia się do dynamicznej sportowej jazdy. Przełączanie odbywa się za pomocą układu hydraulicznego, sygnał podawany jest przez sterownik elektroniczny. Hydraulika jest również odpowiedzialna za to, aby w pierwszej fazie działały tylko dwa zawory na cylinder, a w drugiej wszystkie cztery zawory. W tym przypadku zmieniają się nie tylko czasy otwarcia zaworów, ale także ich skok. Podobne rozwiązanie Hondy, ale z płynną zmianą rozrządu nazywa się i-VTEC. Rozwiązania inspirowane Hondą można znaleźć w Mitsubishi (MIVEC) i Nissanie (VVL).
Dobrze wiedzieć: fałszywe oferty. W sieci są oszuści! Źródło: TVN Turbo/x-news
