Mechanizm zmiennych faz rozrządu

‹ Poprzedni wpis

Uczta dla podniebienia podczas jachtingu w Grecji – co przekąsić?

Następny wpis ›

4 dniowy Szlak Łodzi Motorowej Po Guadelupie

Dodane dnia 30 Maj 2017 r.

W jednym z postów poruszyłem sprawę zmiennych faz rozrządu określanych między innymi skrótem VVT, pochodzącym od słów z jęz. angielskiego, Variable Valve Timing.

Mianem faz rozrządu nazywa się kąty początku i końca otwarcia zaworów wylotowych (wydechowych) i dolotowych (ssących). które przedstawia się często w postaci kołowego wykresu. W zależności od konstrukcji silnika, kąty te przyjmują różne wartości.

Dla prawidłowej wymiany ładunku wymagane jest nachodzenie na siebie przebiegów wzniosów zaworów wylotowego i dolotowego (kąt współotwarcia zaworów nazywany także kątem lub okresem przekrycia zaworów). Dla uzyskania wysokiej stabilności silnika na biegu jałowym korzystne jest opóźnione otwarcie zaworu dolotowego i zastosowanie krótkiego okresu współotwarcia zaworów. W miarę wzrostu prędkości obrotowej silnika kąt ten powinien wzrastać, aby przy zmniejszającym się czasie otwarcia zaworów można było zarówno dobrze napełnić cylinder świeżym ładunkiem, jak i opróżnić go ze spalin, wykorzystując do tego celu bezwładność przepływających gazów. Zatem przy wysokich prędkościach obrotowych dla zapewnienia wysokiego stopnia napełnienia cylindra wymagane jest, aby zamykanie zaworu dolotowego odbywało się ze znacznym opóźnieniem. Umożliwia to wykorzystanie części energii zużytej na rozpędzenie ładunku w przewodach dolotowych na bezwładnościowe doładowanie cylindra. Przy średnich prędkościach obrotowych silnika korzystne jest natomiast zastosowanie długiego okresu współotwarcia zaworów i wcześniejsze zamykanie zaworu dolotowego. Tak więc w zależności od zmian prędkości obrotowych następuje przesuwanie w lewo bądź w prawo początku otwarcia zaworu dolotowego (czasem też końca otwarcia zaworu wylotowego), a zatem i zmiana kąta przekrycia zaworów. Podsumowując, można powiedzieć, że sterowanie położeniem kątowym wału rozrządu względem wału korbowego powinno zapewniać opóźnione otwieranie zaworu dolotowego przy biegu jałowym oraz przy wysokich prędkościach obrotowych i przyspieszone otwarcia zaworu dolotowego przy średnich prędkościach obrotowych.

Realizowane jest to dzięki specjalnym mechanizmom zmiennych faz rozrządu nazywanych popularnie nastawnikami lub wariatorami umieszczonymi na wałku zaworów dolotowych a czasem i wylotowych. Przykładowy nastawnik z jego elementami widoczny jest na rysunku. Znajdujący się w nastawniku trójramienny wirnik połączony jest z wałkiem rozrządu, mającym możliwość obrotu względem obudowy. Wirnik tworzy z obudową komory (przestrzenie) o zmiennej objętości, zależnej od wzajemnego położenia tych dwóch części. Obudowa połączona jest z napędzającym ją kołem zębatym. Ich położenie jest ustawiane poprzez wtłaczanie oleju do odpowiednich komór między ramiona wirnika. Do komór dochodzą kanały olejowe wydrążone w wałku rozrządu. Sterowany urządzeniem elektronicznym elektromagnetyczny zawór hydrauliczny (niewidoczny na rysunku) reguluje do nich dopływ oleju. Napełnianie olejem jednych i opróżnianie drugich komór powoduje obracanie wałka rozrządu względem koła zębatego. Tak więc wymienione urządzenie elektroniczne na podstawie różnych sygnałów dochodzących z czujników, między innymi położenia wału korbowego i wału rozrządu, określa sygnał sterujący elektromagnetycznego zaworu hydraulicznego, który dostosowuje fazy rozrządu do warunków pracy silnika.

Dzięki mechanizmowi zmiennych faz rozrządu można poprawić napełnienie cylindrów, moment obrotowy oraz obniżyć zużycie paliwa i poziom toksyczności spalin.