Informacije

Sistemi varijabilnog otvaranja ventila (VVT)28.01.2007. @ 17:35:56
Galerija slika
Pošaljite komentar


Istina je da benzinski agregati vladaju globalnom automobilskom scenom vec viÅ”e od jednog veka, ali ni oni ne bi mogli opstati bez brojnih propratnih modifikacija, poboljÅ”anja. Prelaz na ĆØetvorotaktni sistem, stavljanje bregaste osovine iznad glave motora, uvoĆ°enje elektronske kontrole, poveƦavanje, zapravo dupliranje broja usisnih i izduvnih ventila nad cilindrima... Sve su to promene koje su zadesile ove agregate i one su sve, možemo reƦi, jednako važne. Svaka od njih je donela neko poboljÅ”anje performansi, ali i smanjenje potroÅ”nje i emisije Å”tetnih gasova u atmosferu. Ove tri kategorije su i danas presudne, pa se dalje unapreĆ°ivanje benzinskih motora ubrzano nastavlja. Ali Å”ta sada ponuditi kao reÅ”enje, kada je veƦ toliko toga uraĆ°eno i modifikovano? DanaÅ”nji motori, jasno, postaju sve složeniji i komplikovaniji, ali ujedno i efikasniji. Sistem varijabilnog pomeranja ventila - VVT (>Variable Valve Timing<) je, zajedno sa sistemom direktnog ubrizgavanja, najsvežiji novitet na benzinskim motorima. Tek poĆØetkom 21. veka poĆØinje njegova prava eksploatacija i malo ljudi zna da je ovaj sistem zapravo patentirao italijanski Fiat, joÅ” krajem Å”ezdesetih godina proÅ”log veka.




Italijani su izmislili i prvi put primenili VVT na putniĆØkom automobilu ā€“ Fiat tokom 60-tih i 70-tih na koncept-vozilima, a Alfa Romeo poĆØetkom 1980. na serijskim automobilima. Tada je i globalna auto-industrija postala zainteresovana za ovaj sistem, pa je tako japanski Nissan preuzeo inicijativu sredinom 80-tih. Popularni, sportski Nissan 300ZX je krajem 1987. godine postao prvi automobil sa elektronski kontrolisanim VVT sistemom. Napravljen radi boljih performansi, ovaj model je bio jedan od glavnih promotera VVT-a u Å”iroj javnosti. MeĆ°utim, krajem ove decenije, Honda dolazi do sliĆØnog, ali evolutivnijeg reÅ”enja. To je bio V-TEC, koji se blago modifikovan i dan danas koristi. Konkurentska kompanija Toyota poĆØetkom 90-tih kreira jednostavan VVT sistem, sa ciljem da na najlakÅ”i i najjeftiniji naĆØin implementira isti u sva serijska vozila. Iako su kasnije gotovo svi veliki svetski proizvoĆ°aĆØi ponudili neko svoje reÅ”enje na ovu temu, Honda (V-TEC) i Toyota (VVT) su ostale zapamƦene kao najefikasniji promoteri ove tehnologije. Ali, o ĆØemu se ovde zapravo radi?




Novi svetski standardi o oĆØuvanju okoline, kao i težnja kupaca za Å”to ekonomiĆØnijim automobilom dovodi do serijske primene VVT-a. Pored navedenog, treƦu dimenziju ĆØine bolje performanse motora, ĆØime su proizvoĆ°aĆØi i uspeli da izgrade pozitivan imidž novog sistema. Možda na prvi pogled to ne deluje moguƦe, ali to samo pokazuje koliko je potencijal Otto-vog ciklusa zapravo veliki. Samo objaÅ”njenje funkcionisanja se može izvesti poreĆ°enjem normalnog, putniĆØkog automobila sa sportskim, trkaĆØkim. IzmeĆ°u njih postoje brojne i znaĆØajne razlike, ali osnovne su one u pogonskom agregatu. PutniĆØki automobili su pravljeni kompromisno ā€“ rad motora im je podeÅ”en na optimum performansi, potroÅ”nje i nivoa zagaĆ°enja okoline. Kod trkaĆØkih automobila kompromisa nema, veƦ se sve svodi na Å”to veƦu snagu motora. Kada priĆØamo o kompromisima, zaÅ”to jednostavno ne bismo preneli sliĆØan princip rada motora sa sportskog na putniĆØko vozilo? Naravno da bismo tada dobili izuzetne performanse, ali zbog motora koji podeÅ”en da tako radi, gde je esencija takvog podeÅ”avanja ustvari sportska bregasta osovina, hladnije sveƦice, obraĆ°eni klipovi i >free-flow< grana auspuha, ne bismo mogli da ga vozimo u normalnim uslovima. Bio bi preglasan, mnogo bi troÅ”io, ne bi imao potrebnu fleksibilnost gradskih automobila itd. ProizvoĆ°aĆØi su ipak želeli da deo iskustva sa trkaĆØkih staza prenesu na fabriĆØke modele, pa time ĆØak i da redukuju potroÅ”nju i emisiju Å”tetnih gasova. NajveƦi problem ĆØitave priĆØe jeste zadržavanje kultivisane vožnje u nižim i srednjim, odnosno primena agresivnog, trkaĆØkog podeÅ”avanja samo pri viÅ”im obrtajima. Ovo je ujedno i razlog zaÅ”to se VVT ne može primeniti na dizel-agregate, jer oni rade na vrlo ograniĆØenom režimu obrtaja. Osnovni princip rada i sam cilj VVT-a je menjanje tajminga otvaranja/zatvaranja usisnih, ali i izduvnih ventila. Kao Å”to iz ranijih tekstova sa Speed !ndustry sajta veƦ znamo, Otto-ov cikus inkorporira ĆØetiri faze rada. U normalnim okolnostima imamo vrlo pravilno otvaranje i zatvaranje svih ventila, koje se precizno može preneti na grafikon po fazama. Ipak, efikasnije reÅ”enje je malo pomeriti tajming otvaranja ili zatvaranja ventila napred ili nazad, ĆØime bi potencijalno omoguƦili bolje disanje motora. Naime, pri neÅ”to viÅ”em režimu obrtaja, pomeranje ventila gore-dole postaje toliko brzo da cilindri ne dobijaju dovoljnu koliĆØinu vazduha za maksimalno efikasan rad. Sa VVT sistemom motoru se omoguƦava ranije otvaranje usisnih ventila i veƦa koliĆØina vazduha u smeÅ”i. Pored boljih performansi, ovim se ostvaruje i efikasnije sagorevanje benzina, odnosno manja potroÅ”nja istog. Sa druge strane, neÅ”to kasnije zatvaranje izduvnog ventila omoguƦava zadržavanje izduvnih gasova unutar cilindra i u narednim ciklusima obrtaja. Kako ovaj ostatak ne utiĆØe na stvaranje eksplozije jer je taj gas uglavnom nezapaljiv, njegovo zadržavanje se ustvari rezultuje samo smanjenom emisijom Å”tetnih gasova kroz izduvni sistem (auspuh). Ovaj efekat se ostvaruje putem složenog sistema koji saĆØinjava VVT, stoga neƦemo ulaziti duboko u ovu materiju. Pre svega, treba razgraniĆØiti dva osnovna tipa ovog sistema. Jedan je Hondin V-TEC, a drugi Tojotin VVT (danas VVT-i), iako mnogi stavljaju znak jednakosti izmeĆ°u njih. Oni zajedno jesu pripadnici porodice sistema varijabilnog pomeranja ventila, ali funkcioniÅ”u na potpuno razliĆØite naĆØine i imaju razliĆØite efekte.




Hondin V-TEC je praktiĆØno vesnik implementacije VVT sistema u serijske automobile, pa Ʀemo o njemu prvo priĆØati. Kod Honde, primaran je bio aspekt boljih performansi motora. KlasiĆØni benzinski motori se smatraju efikasnim kada postignu autput od približno 85-90 konjskih snaga po litru zapremine. Sa V-TEC sistemom se vrlo lako može preƦi i granica od 100 KS/lit, pa sve do nekih 120 KS/lit. koliko postiže briljantni 2,0 V-TEC iz sportskog roudstera Honda S2000! Naravno, ovde priĆØamo o atmosferskim maÅ”inama, dakle bez primene turbo-punjaĆØa. V-TEC postiže velike rezultate na polju performansi, ali njegova složenost i velika cena koÅ”tanja mu ne idu u prilog. Princip rada ovog sistema se svodi na poveƦanje efikasnosti rada motora u viÅ”em režimu obrtaja. Ovo benzinskom agregatu olakÅ”ava rad pri brzom okretanju, Å”to je Hondinim inženjerima omoguƦilo da podignu crvenu oblast obrtaja. Zbog toga Honda S2000 može bez problema da se vrti ĆØak i do 9000 obrtaja u minuti! Sam V-TEC sistem se sastoji iz velikog broja malih, aktivnih delova i to iznad svakog od cilindara. Ovaj sistem je povezan sa glavnim kompjuterom automobila (ECU), kao i sa pritiskom sistema distribucije ulja u samom motoru. Modifikovana je i standardna bregasta osovina, koja sada sadrži tri umesto samo jednog brega koji je zadužen za pomeranje ventila. Dakle, broj ovih bregova je utrostruĆØen, Å”to samo govori o složenosti ove tehnologije. Ta tehnologija se zasniva na pravovremenom dodatnom podizanju ventila. Pravo vreme za to jeste nakon 4-5000 obrtaja, zavisno od modela, kada je potrebna veƦa koliĆØina svežeg vazduha unutar motora. Nadam se da je jasno da ako dodatno podignete ventil pri radu, on duže ostaje otvoren zbog veƦeg vremena koje je potrebno da bi on doÅ”ao u amplitudan položaj i da bi se iz istog vratio nazad. Tako se praktiĆØno omoguƦava ulaz veƦe koliĆØine vazduha, a samim tim i viÅ”e snage motora kada bi, u normalnim okolnostima, krivulja obrtnog momenta poĆØela da opada. Ovaj sistem se uglavnom primenjuje samo na usisne ventile, koji su i presudni za poboljÅ”anje performansi agregata. Kako se u praksi ĆØitav ovaj princip sprovodi? Kada motor dostigne odgovarajuƦi (fabriĆØki propisan) broj obrtaja, ECU vozila aktivira mali ventil na svakom od V-TEC jedinica iznad cilindara. Taj ventil propuÅ”ta pritisak koji stvara pumpa za ulje motora, koji dalje, unutar same V-TEC jedinice, aktivira složen sistem koji zaustavlja rad dva do sada aktivna brega sa bregaste. Tako se sada rad prebacuje na unutraÅ”nji breg, dok spoljaÅ”nja dva (ukupno ih je tri, kao Å”to smo veƦ rekli) postaju neaktivni. LogiĆØno, unutraÅ”nji breg je ispupĆØeniji od spoljaÅ”njih, ĆØime se omoguƦuje podizanje, tj. >lift< ventila! PoreĆ°enja radi, trkaĆØki automobili poseduju bregastu osovinu koja se sastoji iskljuĆØivo samo od ovakvih, veƦih bregova, Å”to znaĆØi da Hondini motori efikasno kombinuju rad klasiĆØnog, ekonomiĆØnog benzinca sa sportskim, koji se javlja samo nakon odreĆ°enog broja obrtaja. Nekoliko proizvoĆ°aĆØa se odluĆØilo na primenu ovakvog sistema varijabilnog pomeranja ventila, kao Å”to su npr. Nissan (VVL) i Mitsubishi (MIVEC).





Sa druge strane, mnogo je viÅ”e proizvoĆ°aĆØa koji su se odluĆØili da krenu Tojotinim stopama. Njihov jeftiniji i jednostavniji VVT sistem se pokazao odliĆØnim kada je potrebno smanjiti emisiju Å”tetnih gasova, kao i ograniĆØiti potroÅ”nju benzina. Pored toga, dobija se i na performansama vozila, ali ne u onolikoj meri kao kod V-TEC sistema. BaziĆØni VVT se svodi na jednostavno pomeranje ciklusa otvaranja ventila, u zavisnosti od broja obrtaja, ili nekog od drugih faktora. Dakle, nema podizanja ventila i poveƦavanja tog ciklusa ā€“ samo se menja tajming njihovog otvaranja/zatvaranja. Na kraju bregaste osovine se nalazi ovaj VVT sistem, koji putem nekoliko zupĆØanika reguliÅ”e njenu revoluciju tako da se tajming otvaranja pomera malo napred ili malo unazad. Kako danaÅ”nji motori sa 16 ventila (neophodni da bi automobil uopÅ”te posedovao ovakvu tehnologiju!) imaju dve bregaste osovine iznad glave motora, aktiviranje VVT-a na jednoj od osovina ne utiĆØe na rad druge i tako stvara varijabilni tajming. Naravno, VVT se može nalaziti i na drugoj bregastoj, ali ovi sistemi uglavnom ne rade simultano. VeƦ odavde vidimo veliku prednost VVT-a nad V-TEC-om, a to je jednostavnost. Kod Honde imamo složen sistem iznad svakog od cilindra, a ovde jedan, eventalno dva sistema koji su nakalemljeni na bregastoj osovini, ĆØime se odjednom reguliÅ”e rad svih cilindara. Toyota u drugoj polovini devedesetih godina predstavlja svoju drugu generaciju VVT agregata. Tada ova skraƦenica dobija jedno malo >i<, Å”to je skraƦeno od >intelligent<. VVT-i sistemi, za razliku od prethodnih, inkorporiraju mnogo viÅ”e faktora za varijabilno pomeranje ventila. Pored broja obrtaja, to sad može biti optereƦenje motora, brzina u kojoj se transmisija nalazi, da li se kreƦete uzbrdo ili nizbrdo itd. Toyota Yaris (naziv u Japanu i SAD ā€“ Vitz) je bio prvi automobil sa VVT-i benzinskim agregatom. Iz 1000 ccm i 68 KS je izvlaĆØio sasvim solidne performanse uz, do tada neviĆ°enu Å”tedljivost i fleksibilnost rada. Kasnije su svi benzinci dobili VVT-i, Å”to zbog konkretnog poboljÅ”anja, Å”to zbog potreba za Euro-3 standardom o zagaĆ°ivanju okoline. Sve do pojave treƦe generacije ovih Tojotinih agregata, Hondine varijante su bile poznatije i priznatije, prosto zato Å”to se promena u vožnji kod njih lakÅ”e uoĆØavala. Toyota Corolla TS i Celica TS su uvele novinu u ĆØetvorocilindriĆØne, atmosferske motore. Agregat koji se ugraĆ°ivao u ova dva modela, 1,8 2ZZFE, je kombinovao VVT-i tehnologiju sa Hondinim V-TEC-om. Pod nazivom VVTL-i (>Variable Valve Timing and Lift ā€“ intelligent<), ovaj agregat je, za razliku od Hondinih, dobio sjajne vozne karakteristike i u nižim režimima obrtaja. Pored toga, u nižem režimu je imao i sjajnu ekonomiĆØnost. Maksimalan autput ove maÅ”ine je 192 KS, bez turbo-kompresora. Po zvaniĆØnim podacima, maksimalni obrtni momenat je ostvariv pri veoma visokih 6000 obrtaja, ali ovaj podatak skriva ĆØinjenicu koliko je ova kriva obrtnog momenta ustvari ravna. SliĆØan broj Njutn-metara (oko 190) Ʀete imati i oko 3-4000, ali i oko 7000 obrtaja! Kao i kod Honde i u ovom sluĆØaju je karakteristiĆØan tzv. >lift< pri 6000 obrtaja, kada se ovaj agregat pretvara u pravu zver! Kada bi ĆØovek pomislio da mora da se prebaci u sledeƦu brzinu, Tojotin VVTL-i tada zadaje finalni udarac i do 8000+ obrtaja konstantno puni gas. Izgled ovog sistema se bazira na istoj logici kao i V-TEC, ali se ipak ostvaruje na specifiĆØan naĆØin. Umesto tri brega, na bregastoj osovini postoje samo dva brega, fiziĆØki odvojeni jedan od drugog. Princip pomeranja i eliminisanja jednog od brega se takoĆ°e ostvaruje putem pritiska sa pumpe za ulje, ali na drugaĆØiji, niÅ”ta manje složen naĆØin. Pored svega toga, VVTL-i poseduje i standardni VVT sistem na krajevima bregaste, Å”to dodatno komplikuje funkcionisanje ĆØitavog agregata. Stoga ne ĆØudi fabriĆØko povlaĆØenje nekih modela proizvedenih do 2002. godine, kojima se brzo kvario sistem podizanja ventila. Naravno, u tržiÅ”noj utakmici niko neƦe sedeti skrÅ”tenih ruku, pa je tako i Honda ponudila svoju varijantu ovog sistema. To je i-VTEC, prvi put primenjen na Honda Stream MPV modelu.




Sada, na kraju priĆØe, VVT agregate možemo podeliti u tri grupe: Sistemi koji se baziraju na podizanju ventila (V-TEC), sistemi koji se baziraju na promeni tajminga otvaranja/zatvaranja ventila (VVT-i) i sistemi koji inkorporiraju i jedno i drugo (VVTL-i). Danas su gotovo svi važniji proizvoĆ°aĆØi prihvatili neki od ovih sistema, bilo licencno, bilo samorazvojno. U svakom sluĆØaju, svi se oni svode na iste ciljeve i sliĆØne naĆØine funkcionisanja.


KategorijaOcena (5 - 10)
UKUPNO0.00