Tehnologie în timp: Cum funcționează distribuția variabilă a supapelor

Inima majorității vehiculelor de astăzi, motorul cu combustie internă a avansat semnificativ de-a lungul istoriei sale de un secol.

Acest serial prezintă câteva dintre inovațiile cheie în tehnologia motoarelor înainte de a analiza alternativele la motorul cu combustie. Săptămâna aceasta, cum funcționează distribuția variabilă a supapelor.

Consultați celelalte părți din această serie:

Tehnologie în timp: Injecția de combustibil
Tehnica de-a lungul timpului: Supraalimentarea
Tehnica de-a lungul timpului: Turboalimentarea
Tehnica de-a lungul timpului: Pilele de combustie cu hidrogen

Scop

Pentru ca un motor cu combustie să genereze putere, aerul trebuie să intre și gazele de eșapament trebuie să iasă din camera cilindrilor. Deschiderea și închiderea acestor pasaje de admisie și de evacuare sunt controlate de supape, cunoscute sub numele de supape de admisie și, respectiv, de evacuare.

Fără sincronizare variabilă a supapelor, aceste supape de admisie și de evacuare ar funcționa în același mod, indiferent de turația motorului (turații pe minut) sau de mediul de conducere. Acest lucru nu este ideal, deoarece șoferul poate dori un comportament diferit din partea motorului de-a lungul intervalului de turații. De exemplu, la turații ridicate, șoferul poate dori mai multă putere, în timp ce economia de combustibil poate fi prioritară la turații scăzute, cu sarcini mai ușoare ale motorului.

O supapă simplă și o secțiune transversală a motorului.

Timparea variabilă a supapelor permite aceste comportamente diferite prin schimbarea modului în care funcționează supapele de admisie și de evacuare la diferite turații ale motorului. Astfel, ajută la optimizarea performanțelor motorului, îmbunătățind în același timp economia de combustibil și emisiile.

Historie

Alfa Romeo Spider 2000 a fost primul vehicul de serie care a fost dotat cu distribuție variabilă a supapelor.

Necesitatea distribuției variabile a supapelor a fost recunoscută încă din 1924, când americanii au brevetat o supapă cu o durată de deschidere variabilă pentru un motor cu ardere internă. În 1980, Spider 2000 de la Alfa Romeo a fost primul vehicul de serie din lume care a fost echipat cu un sistem de distribuție variabilă a supapelor.

Cum funcționează?

Producătorii auto tind să aibă propriile denumiri pentru tehnologia de distribuție variabilă a supapelor. De exemplu, Toyota folosește un sistem „VVT-I” (Variable Valve Timing with Intelligence), în timp ce Honda, oarecum celebru, își numește sistemul „VTEC” (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control).

Chaser de la Toyota a fost una dintre primele mașini care a primit versiunea VVT-i a tehnologiei sale.

Chiar dacă aceste sisteme pot avea unele diferențe în implementarea lor, toate au în comun aceeași tehnologie de bază și aceleași principii de inginerie.

Pentru ca supapele de admisie și de evacuare să se deschidă și să se închidă, acestea sunt conectate la un arbore cu came rotativ care se află deasupra supapelor.

Faimoasa tehnologie VTEC de la Honda este prezentă în toată gama sa.

Tehnologia de sincronizare variabilă a supapelor controlează trei caracteristici cheie ale supapelor de admisie și de evacuare:

• Cronometrarea supapelor- punctele din mișcarea pistonului în care supapele se deschid și se închid.
• Durata supapei- cât timp rămân deschise supapele.
• Lovirea supapei- cât de mult se deschid fizic supapele (deschiderea lor de deschidere).

Pentru a face acest lucru, diverși senzori, cum ar fi senzorii de debit de aer și senzorii de poziție ai arborelui cu came, transmit informații către ECU (unitatea de control al motorului) a mașinii, care apoi utilizează diverse mecanisme pentru a controla caracteristicile supapei menționate mai sus. Sistemul VTEC de la Honda, de exemplu, deplasează fizic arborele cu came pentru a conferi supapelor o mai mare înălțime.

O prezentare generală foarte elementară a modului în care funcționează VTEC.

Viitorul

În prezent, sistemele de distribuție variabilă a supapelor se bazează pe manipularea arborelui cu came pentru a modifica indirect cele trei caracteristici cheie ale supapelor descrise mai sus. Acest lucru, la rândul său, limitează variabilitatea supapei. În schimb, viitoarele sisteme de sincronizare variabilă a supapelor ar putea permite controlul direct al fiecărei supape (denumit uneori motor „fără came” sau „cu supape libere”), permițând astfel o variabilitate infinită și, în consecință, o performanță mai bună a motorului.

.