Enjinprestasie — insluitend drywingslewering, wringkrag, brandstofverbruik en uitlaatgasse — hang af van dosyne presies afgestelde faktore. Een van die mees kritieke, maar dikwels oor die hoof gesiene, is kleptydberekening: die presiese oomblik waarop inlaat- en uitlaatklepe oopgaan en sluit tydens elke enjinsiklus. Veranderlike kleptydberekeningsisteme (VVT) is ontwikkel om hierdie tydberekening oor alle rykondisies te optimeer, en hulle het die werking van moderne enjins radikaal verander.
Hoe Klepe Beheer Word in ‘n Tradisionele Enjin
In ‘n konvensionele vierslag-verbrandingsenjin word inlaat- en uitlaatklepe deur nokulasskifte geaktueer. Die vorm van hierdie skywe bepaal drie sleuteleienskappe:
- Tydberekening — wanneer die klep oopgaan en sluit relatief tot die suier se posisie
- Duur — hoe lank die klep oopbly (die breedte van die fase)
- Heffing — hoe ver die klep van sy sitplek beweeg
In die meeste tradisionele enjins is hierdie fases vas — die nokasprofiel verander nooit, ongeag of jy in verkeer stationêr loop of op die snelweg versnel. Hierdie styfheid is ‘n fundamentele beperking.
Waarom Vaste Kleptydberekening ‘n Probleem Is
Gasgedrag binne-in die silinder, inlaatpoorte en uitlaatpoorte verander aansienlik afhangende van enjinspoed en -las. Vloeisnelheid verskuif voortdurend, en drukgolwe in die inlaat- en uitlaatkanale kan silindervulling óf help óf benadeel, afhangende van die tydberekening. Om hierdie rede kan ‘n enkele vaste kleptydberekening nie oor alle bedryfstoestande optimaal wees nie.
So verskil die ideale kleptydberekening tussen twee algemene scenario’s:
- By stationêre werking: Nou kleptydberekening werk die beste — laat opening en vroeë sluiting, met minimale of geen kleppoortvlak (die kort tydperk wanneer beide inlaat- en uitlaatklepe gelyktydig oop is). Dit verhoed dat uitlaatgasse terug in die inlaatspruitstuk gedruk word of dat onverbrande mengsel in die uitlaat ontsnap.
- By maksimum drywing: Wye fases is nodig — klepe moet vroeër oopgaan en langer oopbly om die maksimum volume lug-brandstofmengsel in die silinders toe te laat. ‘n Wyer oorvlakfase help ook om uitlaatgasse doeltreffender teen hoë TPM te suiwer.
Enjinontwerpers word dus gedwing om moeilike kompromieë te maak. ‘n Enkele vaste nokasprofiel moet gelyktydig die volgende lewer:
- Sterk lae- en middelbereikwringkrag
- Aanvaarbare bo-end-drywing
- Gladde, stabiele stationêre werking
- Goeie brandstofverbruik en lae uitlaatgasse
Om al hierdie vereistes met een statiese nokasprofiel te bevredig is byna onmoontlik — en dit is presies waarom veranderlike kleptydberekening uitgevind is.
Wat Veranderlike Kleptydberekening Doen
Veranderlike kleptydberekeningsisteme laat die enjin se klepgedrag toe om intydse aan te pas by veranderende rykondisies. Deur fasetydberekening, duur en heffing aan te pas, kan ingenieurs ‘n enjin se drywingskurwe dramaties hervorm sonder meganiese kompromieë. Die potensiële voordele sluit in:
- Verhoogde wringkrag oor ‘n breër TPM-reeks
- Hoër piekdrywingslewering
- Verbeterde brandstofverbruik
- Verminderde uitlaatgasse
- Gladder stationêre werking en gasreaksie
Tipes Veranderlike Kleptydberekeningsisteme
Faseverskuiwers (Nokasfa severskuiwers)
Die mees algemene VVT-benadering gebruik ‘n faseverskuiwer — ‘n hidraulies geaktueerde koppelaar wat die nokas relatief tot die krukstang draai. Soos enjinspoed toeneem, vervroeg die sisteem die inlaatnokasse, wat veroorsaak dat inlaatklepe vroeër oopgaan. Dit verbeter silindervulling teen hoë TPM. Die meeste implementasies werk slegs op die inlaatnokasse, alhoewel dubbelkamstelsels (soos BMW se Double VANOS) beide inlaat- en uitlaattydberekening onafhanklik aanpas.
Veranderlike Fasebreedte-sisteme
Meer gevorderde sisteme gaan verder as bloot die verskuiwing van die fase — hulle kan dit ook verbreed of vernou. ‘n Bekende voorbeeld is Toyota se VVTL-i-sisteem, wat twee nokasprofile op dieselfde as gebruik:
- Onder 6 000 TPM beheer die standaard nokaskyf die klepbeweging
- Bo 6 000 TPM neem ‘n sekondêre nokas met ‘n meer aggressiewe profiel oor, wat die tydberekening verbreed en klepheffen verhoog
- Soos die enjin sy 8 500 TPM-rooilyn nader, lewer hierdie oorgang ‘n kenmerkende oplewing van drywing — ‘n merkbare “tweede asem” tydens harde versnelling
Veranderlike Klepheffing-sisteme
Om te verander wanneer klepe oopgaan is een ding — om te verander hoe ver hulle oopgaan is ‘n ander saak. Veranderlike heffingstelsels, soos BMW se Valvetronic of Nissan se VVEL, laat die inlaatklepheffing toe om deurlopend op grond van die gasposisie aangepas te word.
Hierdie benadering bied ‘n beduidende voordeel: dit kan die behoefte aan ‘n konvensionele gasklep uitskakel. Hier is waarom dit saak maak:
- ‘n Tradisionele gasklep skep ‘n gedeeltelike vakuum in die inlaatkanaal by lae laste, wat pompverliese verhoog
- Hierdie vakuum vertraag gasvloei, benadeel silindervullingskwaliteit en demp gasreaksie
- Deur enjinlas deur klepheffing eerder as ‘n gasklep te beheer, kan die inlaat grootliks onbeperk bly
Die resultate is aansienlik. Gaskleflose veranderlike heffingstelsels lewer tipies:
- 8–15% verbetering in brandstofverbruik
- 5–15% toenames in beide piekdrywing en wringkrag
- Merkbaar skerper gasreaksie, veral teen lae spoed
Elektromagnetiese Klepaktuering
Die mees gevorderde konsep in klepbeheer vervang meganiese nokasse heeltemal met elektromagneties geaktueerde klepe. Elke klep word onafhanklik deur elektroniese solenoïdes oopgemaak en toegemaak, wat die enjinbeheerstelsel volledige vryheid gee oor tydberekening, heffing en duur vir elke individuele klep op elke siklus.
Die moontlikhede wat dit ontsluit, is merkwaardig:
- Perfek geoptimeerde kleptydberekening vir elke TPM en laskondisie
- Individuele silindersdeaktivering tydens ligte-las-ry om brandstof te bespaar
- Dinamiese wisseling tussen verbrandingsiklusse — byvoorbeeld die omskakeling van ‘n vierslagenjin na ‘n sesstag-konfigurasie op die vlieg
- Volledige uitskakeling van die nokas en gepaardgaande meganiese verliese
Elektromagnetiese klepstelsels bly grootliks in die navorsings- en ontwikkelingsfase, maar hul potensiaal om die verbranding-effektiwiteit te herdefinieer is beduidend. Of hulle in die nabye toekoms massaproduksie bereik, bly nog te sien.
Die Slotsom
Veranderlike kleptydberekening is een van die mees ingrypende tegnologieë in moderne enjinontwikkeling. Deur klepgedrag aan te pas om elke rykondisie te pas — van stadsverkeer tot volle-gas-versnelling — stel VVT-sisteme ingenieurs in staat om enjins te lewer wat gelyktydig kragtiger, meer doeltreffend en skoner is as vaste-tydberekeningontwerpe ooit kon wees.
Dit gesê, kleptydberekeningsoptimering het sy grense. Die verdere benutting van drywing, wringkrag en doeltreffendheid uit ‘n gegewe silinderkubusinhoud sal toenemend op ander tegnologieë staatmaak — gekombineerde gedwonge induksie-sisteme, veranderlike kompressieverhouding-enjins en alternatiewe brandstowwe. Maar dit is ‘n storie vir ‘n ander artikel.
Dit is ‘n vertaling. U kan die oorspronklike hier lees: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e33f9.html
Gepubliseer Januarie 13, 2022 • 6m om te lees
