Technika az időben: Hogyan működik a változó szelepvezérlés
A legtöbb mai jármű szíve, a belsőégésű motor évszázados története során jelentősen fejlődött.
Ez a sorozat a motortechnológia néhány kulcsfontosságú újítását vázolja fel, mielőtt a belsőégésű motor alternatíváival foglalkoznánk. Ezen a héten arról, hogyan működik a változó szelepvezérlés.
Nézze meg a sorozat többi részét:
Technológia az időben: Üzemanyag-befecskendezés
Technika az időben: Feltöltés
Tech through time: Feltöltés
Tech through time: Turbófeltöltés
Tech through time: Hidrogén üzemanyagcellák
Cél
Hogy egy belsőégésű motor teljesítményt tudjon termelni, a hengerűrbe levegőnek kell belépnie, a kipufogógázoknak pedig ki kell távozniuk. Ezeknek a szívó- és kipufogójáratoknak a nyitását és zárását szelepek, úgynevezett szívó-, illetve kipufogószelepek szabályozzák.
Változó szelepvezérlés nélkül ezek a szívó- és kipufogószelepek a motor fordulatszámától (percenkénti fordulatszám) és a vezetési környezettől függetlenül ugyanúgy működnének. Ez nem ideális, mivel a vezető eltérő viselkedést kívánhat a motortól a fordulatszám-tartományon keresztül. Például magas fordulatszámon a vezető nagyobb teljesítményre vágyhat, míg alacsony fordulatszámon, kisebb motorterhelés mellett az üzemanyag-takarékosság lehet az elsődleges.
Egy egyszerű szelep és motor keresztmetszete.
A változó szelepvezérlés lehetővé teszi ezeket a különböző viselkedéseket azáltal, hogy megváltoztatja a szívó- és kipufogószelepek működését a különböző motorfordulatszámokon. Így segít optimalizálni a motor teljesítményét, miközben javítja az üzemanyag-fogyasztást és a károsanyag-kibocsátást is.
Történet
Az Alfa Romeo Spider 2000 volt az első sorozatgyártású jármű, amely változó szelepvezérléssel rendelkezett.
A változó szelepvezérlés szükségességét már 1924-ben felismerték, amikor az amerikaiak szabadalmaztatták a belsőégésű motorok számára a változó nyitási idejű szelepet. Az Alfa Romeo Spider 2000 volt a világ első sorozatgyártású járműve, amelyet 1980-ban változó szelepvezérléssel szereltek fel.
Hogyan működik?
Az autógyártóknak általában saját nevük van a változó szelepvezérlésű technológiára. A Toyota például a “VVT-I” (Variable Valve Timing with Intelligence) rendszert használja, míg a Honda – némileg hírhedten – “VTEC”-nek (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control) nevezi a rendszerét.
A Toyota Chaser volt az egyik első autó, amely megkapta a technológia VVT-i változatát.
Bár ezek a rendszerek némi eltérést mutatnak a megvalósításukban, a mögöttes technológia és a műszaki elvek mindegyike azonos.
A szívó- és kipufogószelepek nyitása és zárása érdekében egy forgó vezérműtengelyhez kapcsolódnak, amely a szelepek felett helyezkedik el.
A Honda híres VTEC technológiája a teljes választékában megtalálható.
A változó szelepvezérlésű technológia a szívó- és kipufogószelepek három fő jellemzőjét szabályozza:
- Szelepvezérlés- a dugattyú mozgásának azon pontjai, amelyeken a szelepek kinyílnak és bezáródnak.
- Szelepek időtartamát- hogy mennyi ideig maradnak nyitva a szelepek.
- Szelepemelkedés- hogy a szelepek fizikailag mennyire nyílnak ki (a nyitónyílásuk).
Ezért különböző érzékelők, például a légáramlás és a vezérműtengely helyzetének érzékelői információt továbbítanak az autó ECU-jának (motorvezérlő egység), amely aztán különböző mechanizmusokkal szabályozza a fent említett szelepjellemzőket. A Honda VTEC rendszere például fizikailag mozgatja a vezérműtengelyt annak érdekében, hogy a szelepek nagyobb emelést kapjanak.
A VTEC működésének nagyon alapvető áttekintése.
A jövő
A változó szelepvezérlésű rendszerek jelenleg a vezérműtengely manipulációján alapulnak, hogy közvetve megváltoztassák a fent vázolt három kulcsfontosságú szelepjellemzőt. Ez viszont korlátozza a szelep variálhatóságát. Ehelyett a jövőbeni változó szelepvezérlésű rendszerek lehetővé tehetik az egyes szelepek közvetlen vezérlését (néha “bütyök nélküli” vagy “szabad szelepes” motornak nevezik), ami végtelen variabilitást és következésképpen jobb motorteljesítményt tesz lehetővé.