VTEC, VANOS, VVT-i: kas tai ir kaip jie visi veikia?

Pradėjus naudoti kintamo vožtuvų valdymo sistemas, įvyko tikra vidaus degimo variklių revoliucija. Tad palyginkime labiausiai žinomus variantus tarpusavyje.

Vidaus degimo varikliai niekada nebuvo itin efektyvūs. Vidutiniškai paprasto vidaus degimo variklio efektyvumas siekia tik apie 33 procentus, visa kita energija yra išspinduliuojama šilumos pavidalu, išmetamųjų dujų pavidalu ir sunaudojama vidinei trinčiai įveikti. Taigi visada yra ieškoma būdų, kaip padidinti variklio efektyvumą, o kintamo vožtuvų valdymo sistema yra vienas iš geriausių efektyvumą didinančių sprendimų. Ši sistema sugeba pakeisti vožtuvų persidengimą (vieta, kurioje kiekvienas vožtuvas atsidaro ir užsidaro degimo takto metu), vožtuvų atidarymo trukmę (kiek laiko vožtuvai lieka atidaryti) ir vožtuvo eigą (kiek daug vožtuvas atsidaro).

Visi žinome keturtakčio variklio darbo taktus:

1. Įsiurbimo: įsiurbimo vožtuvas atidaromas oro / degalų mišiniui įleisti į cilindrą.
2. Suspaudimo: oro / degalų mišinys suspaudžiamas.
3. Degimo: oro / degalų mišinys uždegamas.
4. Išmetimo: atidaromas išmetimo vožtuvas ir degimo produktai yra pašalinami.

Vožtuvai yra valdomi paskirstymo velenėlio kumštelių ir būtent jie lemia vožtuvo atidarymo laiką, trukmę ir atidarymo tarpą. Seno tipo paskirstymo velenėliai yra pagaminti taip, kad vožtuvus visą laiką atidaro vienodai – nepriklausomai nuo variklio apkrovos ir sūkių. Ir tai yra problema, nes, siekiant maksimalaus variklio efektyvumo, vožtuvus reikia atidaryti ir uždaryti skirtingai. Taigi, norint pasiekti didesnį efektyvumą, buvo sukurta kintamo vožtuvų valdymo sistema.

Kaip veikia VTEC? 

Gamintojas „Honda“ variklio efektyvumą padidino, naudodamas automatiškai pasikeičiančią velenėlio kumštelio formą. VTEC sistema seka variklio darbo sūkius ir, esant žemiems sūkiams, naudojami kumšteliai su mažesniu pakilimu, o esant aukštiems sūkiams, hidrauliškai perjungiama į aukšto profilio kumštelius. Ši sistema labai efektyvi, nes, esant žemiems sūkiams, yra mažos kuro sąnaudos, o esant aukštiems sūkiams, atsiranda didelis galios prieaugis, todėl turime labai universalų variklį. Hidraulinį jungiklį valdo variklio valdymo kompiuteris, jam perduodama informacija apie alyvos slėgį, variklio temperatūrą, transporto priemonės važiavimo greitį ir variklio sūkius. Remdamasis šiais duomenimis, variklio kompiuteris parenka, kada reikia įjungti aukšto profilio kumštelius.

Kaip veikia VVT-i?

„Toyota“, kurdama kintamo vožtuvų valdymo sistemą, pasuko kiek kitu keliu. Šios kompanijos sukurtos sistemos principas: velenėlio valdymo žvaigždutėje (jos viduje) yra sumontuota hidraulinė valdymo sistema, leidžianti keisti paskirstymo velenėlio padėtį keliais laipsniais varančiosios  žvaigždutės atžvilgiu. Ši technologija vadinama laipsnišku velenėlio valdymu ir būtent ji lemia, kada turi būti atidaryti ir uždaryti vožtuvai. Pirmą kartą ši technologija buvo panaudota 3,0 litrų darbinio tūrio 2JZ-GE variklyje, kuris buvo montuojamas „A80 Supra“ modelio automobiliuose.

Kaip veikia Vanos?

„Vanos“ yra BMW sukurta vožtuvų valdymo sistema, kuri pirmą kartą (90-ais metais) buvo panaudota M50 variklyje, montuojamame 5 serijos modelio automobiliuose. Jos veikimo principas taip pat pagrįstas velenėlio pozicijos keitimu varančiosios žvaigždutės atžvilgiu, bet šis valdymas tikslesnis, nes naudojama cilindrinio dantračio pavara, kurioje dantratis juda į priekį arba atgal išilgai veleno ašies ir taip keičia kumštelių kampą. Iš pradžių BMW pristatė vienos „Vanos“ sistemos variklį, kuriame „Vanos“ keitė tik įsiurbimo velenėlio padėtį, bet Vokietijos kompanija šią sistemą pritaikė ir išmetimo velenėliui – tokia sistema buvo pavadinta „Double Vanos“. Ji buvo daug pažangesnė ir valdė tiek įsiurbimo, tiek išmetimo velenėlį. „Double Vanos“ pirmą kartą buvo panaudota S50B32 variklyje, kuris buvo montuojamas į BMW modelius E36 ir Z3 M.

Beveik kiekvienas automobilių gamintojas turi savaip pavadintą kintamo vožtuvų valdymo sistemą – „Rover“ turėjo VVC, „Nissan“ turi VVL, „Ford“ – VCT. Ir nenuostabu, nes naudojant šias sistemas yra abipusė nauda. Nebereikia rinktis, ar kurti automobilį, kurio mažos kuro sąnaudos, ar galingą, kuris turi kintamo vožtuvų valdymo sistemą, – tai yra suderinama: mažo darbinio tūrio variklis su dideliu efektyvumo koeficientu.

Šio straipsnio autorius yra UAB „Inter Cars Lietuva“ variklio dalių skyriaus specialistas Justinas Laurušonis