Pojęcie zmiennych faz rozrządu dla wielu budzi wiele wątpliwości. Czym są zmienne fazy rozrządu i jak działają? Dlaczego się je stosuje w silnikach?
Co to są zmienne fazy rozrządu?
Zmienne fazy rozrządu (Variable Valve Timing, tj. VVT) to zaawansowana technologia stosowana w silnikach spalinowych, która umożliwia regulację czasu otwarcia i zamknięcia zaworów dolotowych i wylotowych. Celem jest optymalizacja wydajności silnika, poprawa efektywności spalania paliwa i/lub (w zależności od charakteru auta) redukcja emisji szkodliwych substancji w spalinach. Tradycyjne układy rozrządu mają stałe parametry, co oznacza, że zawory otwierają się i zamykają w określonych momentach obrotowych silnika. Natomiast w silnikach z VVT możliwa jest dynamiczna regulacja tych parametrów, co ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia optymalnej wydajności i efektywności spalania paliwa.
Ja działają zmienne fazy rozrządu?
Głównym celem zmiennej fazy rozrządu jest dostosowanie momentu rozpoczęcia i zakończenia procesu spalania do aktualnych warunków pracy silnika. W tradycyjnych układach rozrządu, stałe parametry są zoptymalizowane dla określonych zakresów obrotów silnika, co może prowadzić do nieco gorszej wydajności w innych zakresach, np. przy niskich lub bardzo wysokich obrotach silnika. Zastosowanie zmiennej fazy rozrządu pozwala na dostosowywanie tych parametrów w czasie rzeczywistym m.in. do wspomnianych wartości obrotowych. Zazwyczaj przy niskich prędkościach obrotowych jednostki napędowej, zawór dolotowy otwiera się z opóźnieniem i zamyka nieco wcześniej w porównaniu do sytuacji przy wyższych prędkościach. W rezultacie ulegają zmianie czasy napełniania cylindra paliwem, powietrzem i opróżnienia go ze spalin. W większości przypadków mechanizm zmiennych faz rozrządu aktywowany jest poprzez ciśnienie oleju, którego dopływ kontroluje zawór elektromagnetyczny, sterowany przez komputer zarządzający pracą jednostki napędowej.
Moment otwarcia lub zamknięcia zaworu zmiennych faz rozrządu określa tzw. kąt ułożenia wału korbowego przed górnym martwym lub dolnym martwym położeniem tłoka. Kąty otwierania i zamykania zaworów mają istotny wpływ na ilość zasysanej mieszanki paliwowo-powietrznej do cylindrów, właściwą kompresję, a także na szybkie i efektywne usuwanie spalin z cylindrów.
Zmienne fazy rozrządu. Mechanizmy regulacji i czynniki wpływające na zmianę fazy rozrządu
Istnieje kilka różnych mechanizmów wykorzystywanych do regulacji zmiennej fazy rozrządu. Mogą to być układy hydrauliczne, elektromagnesy, jak również elektromechaniczne układy sterujące. Mechanizmy te reagują na różne czynniki, takie jak prędkość obrotowa silnika, obciążenie, temperaturę silnika, czy położenie pedału gazu. Na podstawie tych danych, system zmiennych faz rozrządu dostosowuje czas otwarcia i zamknięcia zaworów w celu zoptymalizowania procesu spalania. Przykładowo: podczas dynamicznej, szybkiej jazdy silnik zazwyczaj utrzymywany jest na wyższych obrotach, a to z kolei aktywuje zmienne fazy rozrządu, które pracują w trybie maksymalnej wydajności.
Największe korzyści z zastosowania zmiennych faz rozrządu
Zastosowanie zmiennych faz rozrządu (VVT) przynosi szereg korzyści, zarówno dla wydajności silnika, jak i efektywności paliwowej. Oto największe korzyści wynikające z implementacji zmiennej fazy rozrządu:
- Poprawa efektywności paliwowej. Dostosowywanie czasu otwarcia i zamknięcia zaworów do zmieniających się warunków pracy silnika pozwala na optymalizację procesu spalania. To z kolei przekłada się na lepszą efektywność paliwową, co może skutkować mniejszym zużyciem paliwa w stosunku do pojemności oraz mocy silnika.
- Zwiększenie mocy i momentu obrotowego. Zmienne fazy rozrządu pozwalają na dostosowanie pracy silnika do różnych zakresów prędkości obrotowej i obciążenia. Optymalizacja fazy rozrządu może przyczynić się do zwiększenia mocy i momentu obrotowego silnika, zwłaszcza w niskich i średnich zakresach prędkości obrotowej, co poprawia elastyczność. Z drugiej zaś strony, przy wyższych obrotach, moc i moment obrotowy mogą mieć bardziej stabilne wartości (na wykresie mocy może się to objawiać bardziej „płaską” charakterystyką).
- Redukcja emisji spalin. Co prawda w samochodach sportowych zmienne fazy rozrządu nie są stosowane po to, aby zredukować emisję spalin, ale poprawa efektywności spalania paliwa przyczynia się do zmniejszenia emisji szkodliwych substancji, takich jak tlenki azotu (NOx) i cząstki stałe. Oczywiście zmniejszenie emisji spalin jest istotne z punktu widzenia spełnienia norm emisji i ochrony środowiska, a w dzisiejszych czasach jest to bardzo istotna kwestia.
- Zmniejszenie hałasu i wibracji. Precyzyjna regulacja fazy rozrządu może przyczynić się do zmniejszenia hałasu i wibracji silnika w różnych warunkach pracy, np. podczas spokojnej jazdy, przy której utrzymywane są dość niskie obroty silnika.
Redakcja poleca:
