A tak przy okazji jak działa VTC VTEC czyli tysz VVTi
Zmienny rozrząd czyli V-TEC
W celu zwiększenia mocy silnika, konstruktorzy mają kilka możliwości:
- Zwiększenie pojemności skokowej
- Polepszenie warunków napełniania i spalania mieszanki paliwowo-powietrznej
Są jeszcze inne możliwości, takie jak zastosowanie turbosprężarki , ale nie zawsze są one możliwe i tanie. Powiększenie pojemności skokowej również nie zawsze jest dobrym rozwiązaniem, gdyż wraz ze wzrostem pojemności rośnie zużycie paliwa i masa silnika. Sprytni inżynierowie znaleźli jednak dość ekonomiczne rozwiązanie tego problemu. Tym rozwiązaniem jest układ zmiennych faz rozrządu, po raz pierwszy zastosowany w 1989 r. przez japońską Hondę. Na czym polega to rozwiązanie?
Aby to wyjaśnić, najpierw trochę o pracy rozrządu. Po wykonaniu pracy w cylindrze należy się jakoś pozbyć spalin, z pomocą więc przychodzi zawór wydechowy. Otwiera się on wtedy, gdy tłok zanim tłok znajdzie się w tzw. dolnym martwym położeniu. Dzięki temu spaliny wylatują z komory spalania pod własnym ciśnieniem, jeżeli jednak nie wszystkie gazy zdążą "uciec", tłok wypycha je na zewnątrz. Ponadto przed dotarciem tłoka do tzw. górnego martwego położenia otwiera się zawór ssący, który wpuszczając świeżą mieszankę, która niejako przy okazji powoduje wypchnięcie ewentualnych pozostałych spalin. A gdy tłok jest już w górnym martwym punkcie dzieje się rzecz ciekawa, otóż przez moment otwarte są OBA zawory, co nazywa się współotwarciem. Moment współotwarcia niestety nie jest jednakowy dla każdej prędkości obrotowej silnika, jeżeli będzie on ustawiony idealnie dla średnich, najczęściej używanych prędkości obrotowych, wówczas nie będzie on dobry dla biegu jałowego (zbyt długi czas współotwarcia, przez co mieszanka ucieka razem ze spalinami) i wyższych obrotów (krótki czas współotwarcia powoduje, że część spalin pozostaje w komorze spalania. W najczęściej spotykanych w samochodach silnikach współotwarcie dobrano w taki sposób, aby umożliwić równy bieg jałowy i łatwy rozruch. Inaczej sprawa wygląda w silnikach wyczynowych, gdzie rozruch i bieg jałowy nie mają większego znaczenia, np. motocyklowy silnik osiągający dużą moc przy niskich obrotach (mam na myśli zwł. motocykle wyścigowe) ma duże kłopoty z rozruchem i pracą na biegu jałowym. No, ale miało być o zmiennych fazach rozrządu. Obecnie stosuje się dwa rodzaje zmiennych faz rozrządu.
Pierwszy z nich, konstrukcyjnie najprostszy, to VTC (Variable Timing Control, czyli Zmienny Czas Otwarcia Zaworów), w którym hydraulicznie zmienia się kątowe położenie wału rozrządu. Umożliwia to przyspieszenie kąta otwarcia i zamknięcia zaworów o kąt jaki wał rozrządu został przestawiony. Nie zmienia się natomiast charakterystyka samego wału. VTC stosuje m.in. Toyota w silnikach oznaczonych VVT-i.
Drugim systemem jest bardziej skomplikowany VTEC (Variable Timing and Lift Electronic Control, czyli Zmienny Czas Otwarcia i Wzniosu zaworów sterowany elektronicznie), używane najczęściej przez Hondę. Stosuje się go w silnikach z dwoma wałkami rozrządu i czterema zaworami na cylinder. Przy niskich obrotach czas współotwarcia i wzniosy zaworów są nieduże. Inaczej rzecz się ma wtedy, gdy silnik pracuje na wysokich obrotach - czas współotwarcia jest znacznie dłuższy. Ponadto system hydraulicznie łączy dźwignie zaworów za pomocą trzeciej krzywki (umieszczonej na wale rozrządu), przez co osiąga się wcześniejsze i dłuższe otwarcie zaworów. Całość jest, jak już napisałem, dość skomplikowana i ma dość sporą masę, lecz działa bardzo dobrze. Z 2-litrowego silnika Hondy S2000 "wyciska" się 250 KM! Silnik osiąga przy tym bardzo wysokie obroty - 9000 obr./min. Całkiem niedawno Honda przedstawiła system VTEC-i, będący połączeniem VTEC i VTC. Każdy zawór ssący z osobna jest poruszany różnymi krzywkami, które różnią się kształtem. Pow. 5500 obr./min. następuje połączenie dźwigienek zaworów, podobnie jak w klasycznym VTEC. Takie rozwiązanie sprzyja zawirowaniu mieszanki (szczególnie przy wysokich obrotach), przez co następuje uwarstwienie mieszanki (tak samo, jak ma to miejsce w benzynowych silnikach z wtryskiem bezpośrednim), osiąga się ponadto niski opór przepływu, przez co eliminuje się potrzebę recyrkulacji spalin. Silnik spełnia normę Euro IV, która będzie obowiązywać od 2005 roku, a wg inżynierów Hondy silnik z VTEC-i spala mniej paliwa niż podobnej wielkości silnik (oczywiście benzynowy) z systemem VTEC i bezpośrednim wtryskiem pailwa.
Nie ma na świecie wielu producentów, którzy tak dobrze opanowali technologię zmiennych faz rozrządu, oprócz Hondy i Toyoty do tego nielicznego grona zalicza się m.in. BMW z silnikami z systemem Vanos.
Zmienne fazy rozrządu są niezłym sposobem na podniesienie sprawności silnika, jednakże w najbliższym czasie prawdopodobnie zostaną wyparte przez elektrozawory, które są jeszcze skuteczniejsze.
;){kind=link}
;){kind=link}
