در سال 1995 ساخت موتوری اعلام گردید که با بهره گیری از یک سیستم جدید مصرف سوخت وعملکرد آن بهبود چشمگیری یافت . vvt-i مخفف عبارت

 Variable Valve Timing intelligent به معنی سیستم زمان بندی متغییر سوپاپ هاست .این سیستم درواقع بهبود یافته ی سیستمی است که تویوتا به نام  vvtدرسال 1991 در روی خودروهای اسپرتی خود برای افزایش گشتاور و توان  خروجی عرضه نمود.زمانبندی متغیر سوپاپ از نوع تغییر زاویه بادامك ساده‌ترین، ارزانترین، و متداول‌ترین سازوكاری است كه درحال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد. Ecu تایمینگ بهینه برای باز شدن سوپاپ مکش با توجه به شرایط عملکرد موتور را محاسبه میکند ocv فشار روغن را با توجه به فشار هیدرولیکی تعریف شده توسط ecu کنترل کرده و پولی vvt به طور پیوسته تایمینگ سوپاپ مکش را بر مبنای فشار هیدرولیکی تغییر میدهد. با تغییر مداوم  زمان باز وبسته شدن سوپاپ مکش  vvt-I تیمینگ بهینه را با توجه به شرایط مختلف رانندگی تعیین میکند. از جمله مزایای vvti عبارت است ازمصرف سوخت کمتر و ایجاد الودگی کمتر از طریق کاهش اکسید نیتروژن . در موتورهای مجهز به vvtiتایمینگ باز شدن سوپاپ مکش  به هنگام رانندگی  در حالت نیمه ظرفیت آوانس میشود زمان باز بودن همزمان  سوپاپ مکش و دود افزایش میابد و مقداری از گازهای اگزوز به داخل سیلندر کشیده می شود . این عمل موجب میشود فشار منفی داخل سیلندرها کاهش یابد . به این طریق  فشار منفی سیلندرها کاهش یافته  که نتیجه آن کاهش افت توان  به هنگام مکش  پایین اندن دمای احتراق(که خود باعث کاهش تولید nox میشود) . و باز کرداندن گازهای نسوخته برای سوخته شدن مجدد به داخل سیلندر میشود.

در شرایطی که موتور با تمام ظرفیت خود استفاده میشود و نیاز به ماکزیمم گشتاور توان است  نیز تایمینگ  بهینه سوپاپ  محاسبه و اعمال می گردد  با استفاده کامل از اینرسی مکش  هوای مکیده شده افزاسش میابد که نتیجه آن گشتاور و توان خروجی بیشتر است. اساسا این سازوكار زمانبندی سوپاپها را با تغییر دادن زاویه زمانبندی میل بادامك تغییر می‌دهد. به عنوان مثال در سرعت زیاد میل بادامك تنفس به اندازه 30 درجه چرخانده می‌شود تا سوپاپ هوا زودتر بازشود. این حركت با استفاده از عملگر هیدرولیكی اعمال شده و مقدار جابجایی موردنیاز توسط سیستم كنترل الكترونیك موتور مراقبت و تنظیم می‌شود.

 TOYOTA VVT-i

توجه داشته باشید كه سازوكار تغییر زاویه بادامك نمی‌تواند زاویه بازبودن سوپاپ را تغییر دهد و فقط دیر یا زود باز شدن سوپاپ تنفس را تغییر می‌دهد. در نتیجه اگر سوپاپ هوا زود باز شود، زود هم بسته می‌شود و اگر دیر باز شود، دیرهم بسته می‌شود. همچنین نمی‌تواند كورس بازشدن سوپاپ را نیز تغییر دهد. با این وجود ساده‌ترین، و ارزانترین شكل سازوكار زمانبندی متغیر سوپاپ محسوب می‌شود. زیرا برخلاف سایر سازوكارها كه برای هر سیلندر یك عملگر مستقل نیاز دارد، این سازوكار برای هر میل بادامك تنها به یك عملگر هیدرولیكی نیاز دارد.

 

تغییر پیوسته یا گسسته زاویه میل‌بادامك

ساده‌ترین سازوكار تغییر زاویه بادامك فقط 2 یا 3 نقطه ثابت برای تغییر زاویه دارد، مثلا زاویه 0 و 30 درجه. سیستم بهتر سازوكار تغییر پیوسته زاویه بادامك می‌باشد كه هر زاویه‌ای بین 0 تا 30 درجه را برحسب سرعت پوشش می‌دهد. واضح استكه بدین ترتیب زمانبندی بهنیه برای هرسرعتی قابل تنظیم است، ضمن آنكه تغییرات نیز با پیوستگی صورت می‌گیرد كه مزیت مهمی است. برخی طراحیها مانند سیستم:

 

BMW: VANOS (VAriable NOckenwellenspreizung, Variable Camshaft Lobe Separation)  

 

برروی هر دو میل بادامك تنفس و تخلیه سازوكار تغییر پیوسته زاویه بادامك قرار دارد و موجب می‌شود تا قیچی سوپاپ یا همپوشانی بیشتری بدست آمده و بازدهی بیشتری حاصل شود. به همین دلیل است كه خودروی M3 3.2 از نمونه قبلی خود M3 3.0كه فقط روی میل بادامك تنفس عملگر تغییر پیوسته زاویه بادامك دارد، بازدهی بیشتری داشته و قدرت 100 اسب بخار در هر لیتر تولید می‌كند.در سری E46این سازوكار برروی میل بادامك تنفس 40 درجه و بروی میل بادامك دود 25 درجه تغییر زاویه ایجاد می‌كند.

 BMW VANOS 

فهرست انواع خودروها با سازوكار زمانبندی متغییر سوپاپها

 

Advantage: Cheap and simple, continuous VVT improves torque delivery across the whole rev range.

Disadvantage: Lack of variable lift and variable valve opening duration, thus less top end power than cam-changing VVT.

Who use it ? Most car makers, such as: 

·                                 Audi 2.0-litre - continuous inlet

·                                 Audi 3.0 V6 - continuous inlet, 2-stage exhaust

·                                 Audi V8 - inlet, 2-stage discrete

·                                 BMW Double Vanos - inlet and exhaust, continuous

·                                 Ferrari 360 Modena - exhaust, 2-stage discrete

·                                 Fiat (Alfa) SUPER FIRE - inlet, 2-stage discrete

·                                 Ford Puma 1.7 Zetec SE - inlet, 2-stage discrete

·                                 Ford Falcon XR6's VCT - inlet, 2-stage discrete

·                                 Jaguar AJ-V6 and updated AJ-V8 - inlet, continuous

·                                 Lamborghini Diablo V12 since SV - inlet, 2-stage discrete

·                                 Mazda MX-5's S-VT - continuous inlet

·                                 Mercedes V6 and V8 - inlet, 2-stage ?

·                                 Nissan QR four-pot and V8 - continuous inlet

·                                 Nissan VQ V6 - inlet, continuous?

·                                 Nissan VQ V6 since Skyline V35 - inlet, electromagnetic

·                                 Porsche Variocam - inlet, 3-stage discrete

·                                 PSA / Renault 3.0 V6 - inlet, 2-stage

·                                 Renault 2.0-litre - inlet, 2-stage discrete

·                                 Subaru AVCS - inlet, 2-stage ?

·                                 Toyota VVT-i - continuous, mostly inlet but some also exhaust

·                                 Volvo 4 / 5 / 6-cylinder modular engines - inlet, continuous

·                                 Volkswagen VR6 - inlet, continuous ?

·                                 Volkswagen (Audi) W8 and W12 - continuous inlet, 2-stage exhaust

 .      

مثال ۱

BMW's Vanos

(VAriable NOckenwellenspreizung, Variable Camshaft Lobe Separation)

BMW VANOS

همانطوریكه در شكل دیده می شود، كاركرد این مجموعه بسیار آسان است. به انتهای میل بادامك یك چرخدنده هلیكال متصل شده است. این چرخدنده هلیكال در درون یك فنجانی قرار داشته و می‌تواند در امتداد محور میل بادامك حركت خطی داشته باشد. از انجائیكه چرخدنده هلیكال دارای  دندانه‌های مایل می‌یاشد، در اثر حركت خطی فنجانی زاویه میل بادامك نسبت به چرخدنـده تایمینــگ اختـلاف فـاز پیـــــدا می‌كند و موجب تقدم یا تاخیر در باز و بسته شدن سوپاپها می‌شود و به همین ترتیب عقب رفتن فنجانی اختلاف فاز در جهت معكوس ایجاد می‌كند. مقدار جابجایی فنجانی بستگی به اختلاف فشار هیدرولیك دارد. به این ترتیب كه در كنار فنجانی دو حفره برای روغن قرار داشته و یك پیستون نازك در وسط آن دو حركت می‌كند. جریان روغن بوسیله یك شیر الكترومغناطیس كنترل شده و روغن به میزان لازم وارد حفره موردنظر در سمت جلو یا عقب پیستون می‌شود. سپس حركت پیستون توسط یك محور به فنجانی منتقل و سبب جلو یا عقب رفتن آن شده و در نتیجه مقدار پیش افتادن یا تاخیر در زاویه میل بادامك تنظیم می‌شود. به عبارت دیگر اگر مطابق شكل سامانه مدیریت موتور فرمان ورود روغن به حفره سبز رنگ را  صادر كند، پیستون به طرف میل بادامك حركت كرده و فنجانی را هم به طرف میل بادامك می‌راند. در نتیجه موجب پیش افتادگی در زاویه باز و بسته شدن سوپاپها خواهد شد. به این ترتیب تغییر پیوسته زمانبندی سوپاپها براساس موقعیت قرارگیری فنجانی بدست می‌آید.

 

مثال ۲

 Toyota VVT-i

(Variable Valve Timing - Intelligent)

TOYOTA VVT-iTOYOTA VVT-i

میل بادامك متغیر هوشمند تویوتا در مدلهای مختلف خودروها، از تینی واریس Tiny Yaris تا سوپرا Supra نصب و مورد استفاده می‌باشد. این مكانیزم كم و بیش شبیه سیستم بكار رفته در BMW است ضمن آنكه تغییر پیوسته زمانبندی سوپاپها را نیز شامل می‌شود. با این وجود استفاده از لغت هوشمند بخاطر هوشمندی برنامه كنترل آن است. بطوریكه علاوه بر تغییر پیوسته زاویه بادامك براساس سرعت موتور، تغییر آن براساس عوامل دیگر مانند شتاب، شیب روی بطرف بالا و پایین را نیز شامل می‌شود.


۲. سازوكار تعویض بادامك

شركت هندا در دهه 80 میلادی با ارائه سیستم معروف به VTEC پیشگام استفاده از VVT در خودروهای سواری محسوب می‌شود. این عنوان در واقع مخفف Valve Timing Electronic Control بوده و برای اولین بار در خودروی Civic CRX و Civic NS-X مورد استفاده قرار گرفت و پس از آن برروی سایر مدلها رایج گردید.

این سیستم در واقع از دو سری بادامك با شكل نیمرخ تشكیل شده تا زمانبندی متفاوتی را تولید نماید. یك سری از بادامكها در شرایط عادی و سرعت كمتر از 4500 دور در دقیقه مورد استفاده قرار می‌گیرد. مجموعه دیگر بادامكها مربوط به سرعت بیشتر است. بدیهی است كه چنین سازوكاری قادر به تغییر پیوسته زمانبندی دریچه ها نیست و در نتیجه در سرعت كمتر از 4500 دور در دقیقه خودرو حركت نرمی داشته و در سرعت بیشتر از آن بطور ناگهانی اوضاع تغییر می‌كند. این مجموعه توان بیشینه را افزایش داده و سرعت دورانی بیشینه موتور را مانند یك خودروی مجهز به میل بادامك مسابقه‌ای، به بیش از 8000 دور دقیقه  می‌رساند و موجب می‌شود تا در یك موتور 1600 سی سی توان بیشینه 30 اسب بخار افزایش یابد. با این وجود برای رسیدن به چنین توان قابل توجهی باید سرعت موتور از مقدار معینی بیشتر باشد و رسیدن به آن نیازمند تعویض دنده مكرر خواهد بود. شركت هندا اخیرا در برخی مدلها سیستم VTEC دو مرحله‌ای را به یك سیستم 3 مرحله‌ای توسعه داده است. اگرچه این مجموعه همچنان نسبت به سیستمهای تغییر پیوسته زاویه بادامك ضعیف‌تر می‌باشد ولی چون می‌تواند ارتفاع گشودگی سوپاپها را نیز تغییر دهد، یك سازوكار VVT قدرتمند محسوب می‌شود.

فهرست انواع خودروها با سازوكار تعویض بادامك

Advantage: Powerful at top end

Disadvantage:2 or 3 stages only, non-continuous; no much improvement to torque; complex

Who use it? Honda VTEC, Mitsubishi MIVEC, Nissan Neo VVL

.

 

 

مثال۱

Honda's 3-stage VTEC

 

(Valve Timing Elecrtonic Control)

 

HONDA VTEC

 

آخرین  سیستم 3 مرحله‌ای VTEC كه برروی خودروی Civic با موتور تك میل بادامك رو در ژاپن بكار رفته در شكل دیده می شود. این سازوكار دارای 3 بادامك با زمانبندی و بر آمدگی مختلف است. لازم به ذكر است كه ابعاد و شكل نیمرخ بادامكها نیز با یكدیگر متفاوت می‌باشد. به عبارت دیگر بادامك سمت راست دارای نیمرخ با بر آمدگی متوسط و سرعت باز و بسته شدن آرام، بادامك سمت چپ دارای نیمرخ با بر آمدگی كم و سرعت باز و بسته شدن آرام، و بادامك میانی دارای نیمرخ با بر آمدگی زیاد و سرعت باز و بسته شدن تند است.

مثال۲

Nissan Neo VVL

 این مجموعه بسیار شبیه سیستم بكار رفته درشرکت هندا بوده ولی بادامكهای سمت چپ و راست دارای منحنی نیمرخ یكسانی هستند. در سرعت كم هر دو بازو مستقل از هم عمل كرده و سرعت حركت آرامتر و گشودگی كمتر سوپاپها را موجب می‌شود و در سرعت بالا هر سه بازو به یكدیگر متصل شده و سرعت حركت تندتر و گشودگی بیشتر سوپاپها را موجب می‌شود. شاید تصور كنید كه این سازوكار یك سازوكار دو مرحله‌ای است، در صورتیكه مشابه همین سازوكار برای میل‌بادامك دود نیز وجود داشته و در نتیجه 3 مرحله به شرح ذیل قابل دسترسی می‌باشد:

1.       در سرعت كم هر دو سوپاپ دود و هوا در وضع آرام هستند.

2.       در سرعت متوسط سوپاپ هوا در وضع تند و سوپاپ دود در وضع آرام است

3.       در سرعت تند هر دو سوپاپ دود و هوا در وضع تند هستند.

 

 

 

 

Vvt-I stands for variable valve timing with intelligence. It is system to set optimum valve timing by continuously changing the timing to open/close intake and exhaust valve in response to the engine load rotation and other operating conditions.

This system increases valve overlap (the time when both the intake and exhaust valves are open) and enables partial re-intake of exhaust gas and reduces intake loss. The full economy is enhanced and emission of nox ang hc is reduced. The inertia of air intake is also fully utilized to increase the amount of air intake thus improving both torque and output

گرد اورنده:عرفان محمدی

نوشته شده در تاریخ چهارشنبه 11 آذر 1388    | توسط: میلاد سلطانی    | طبقه بندی: مولد قدرت،     | نظرات()