Променливото газоразпределение

В двигателите с вътрешно горене, системата за променливо газоразпределение (VVT), известна също като (VVA), е някакъв механизъм, или метод, който може да променя формата или времето за повдигане на клапата в при двигател с вътрешно горене. Има много начини, по които това може да се постигне, като се започне от механични устройства до електро-хидравлични системи.

Действие и видове

Вентилите, в рамките на двигателя с вътрешно горене, се използват за контролиране на потока на входящия и отработените газове и на горивната камера. Времето, продължителността и повдигането на тези клапани, има значително влияние върху работата на двигателя. В стандартен двигател, клапаните са фиксирани, така че изпълнението на различни натоварвания и скорости винаги е компромис между управляемост (мощност и въртящ момент), икономия на гориво и емисиите. Двигател, оборудван с променлива система за задействане на клапана, се освобождава от това ограничение, което позволява да бъде

Двигател на Toyota с VVT-I

подобрен обхвата на работа.
При буталните двигатели, които обикновено използват кукло-вентили за всмукателните и изпускателните, последните са задвижвани (пряко или косвено) от разпределителния вал. Камерите при отваряне на клапаните (с асансьор), за определен период от време (продължителност) по време на всеки цикъл приемат и газове. Времето за отваряне и затваряне на клапана също е важно. Разпределителният вал се задвижва от коляновия вал посредством ремъци, зъбни колела или вериги.
Профилът, в дължина и формата на гърбиците на вала, е оптимизиран за определени обороти на двигателя в минута (RPM), и този компромис обикновено ограничава нисък клас въртящ момент, или висок клас мощност. VVT позволява камера за синхронизация на промените, което води до по-голяма ефективност и мощност, по-широк диапазон на обороти на двигателя.
Един двигател изисква големи количества въздух при работа при високи скорости. Въпреки това, всмукателните клапани могат да се затворят, преди да е влязъл достатъчно въздух. Това води до намаляване на производителността на всяка горивна камера,. От друга страна, ако разпределителният вал държи клапаните отворени за по-дълги периоди от време, проблемите започват да се появят при по-ниски обороти на двигателя. Това ще доведе до неизгоряло гориво, което излиза от двигателя, тъй като клапаните са все още отворени. Това води до по-ниска ефективност и увеличаване на емисиите. Поради тази причина, чисто състезателните двигатели, които са предназначени да работи при скорости, близки до 2000 оборота в минута на празен ход, не могат да работят на празен ход и при ниска скорост (около 800 оборота в минута).
Натискът за постигане на екологичните цели и стандарти за горивна ефективност принуждава производителите на автомобили да използват VVT като решение. Най-простите VVT-системи за предварително или забавено време на прием или за изпускане на клапаните, са като ранните VANOS при BMW. Други (като VTEC Honda) превключват между две групи от гърбици при определени обороти на двигателя. Освен това при Honda I-VTEC може да се променят фазите на газоразпределение на приема непрекъснато.

Автомобилна употреба

През 1958 г. Porsche заявява германски патент, също като британски патент GB861369 през 1959 г. Porsche-патент използва осцилираща камера, управлявано чрез натискане /щанга от ексцентричния вал. Към момента не е известно дали работещ прототип е правен някога.
Fiat е първият производител, патентовал функционална автомобилна променлива система за газоразпределение, която включва променлива лифт. Разработена от Джовани Тороза в края на 1960 г., системата използва хидравлично налягане (САЩ Патент 3641988). Хидравличното налягане променя в зависимост от оборотите на двигателя и налягането във всмукателния. Типичната вариация по откриването е 37%.
През септември 1975 г., General Motors (GM) патентова система, предназначена да се променя повдигането на клапана, но поради

проблеми изоставя проекта.
Alfa Romeo е първият производител, който използва променлива система за газоразпределение в серийните автомобили (САЩ

Патент 4231330). 1980 Alfa Romeo Spider 2.0 L има механична система VVT , това се използва също и в 1983 Alfetta модели 2.0 Quadrifoglio Oro, както и други автомобили. Системата е проектирана от инж. Джампаоло Гарцеа през 1970 г.
През 1986 г. Nissan разработи своя собствена форма на VVT с VG30DE (TT) двигател за MID4 – тяхната концепция. Nissan избира да се съсредоточи с техните NVCS (Nissan Valve Timing Control System) главно на въртящ момент при ниски и средни обороти на двигателя, защото по-голямата част от времето, автомобилните двигатели не работят при изключително високи скорости. Системата NVCS може да доведе до високи стойности на въртящия момент при ниски и средни обороти на двигателя. Двигателят VG30DE е използван за първи път в 300ZX (Z31) 300ZR модел през 1987 г. Това е първата кола, в която се използва електронно контролирана технология VVT.
Следващата стъпка бе предприета през 1989 г. от Honda с VTEC-системата. Honda започна производството на система, която дава на двигателя способността да работи на две напълно различни профили CAM, и премахва големия компромис в двигателния дизайн. Единият профил е проектиран да работи с клапите при ниски обороти на двигателя и осигурява добри условия за движението по пътищата, нисък разход на гориво и ниски изходни емисии. Вторият е по-високо повдигане, дългият профил влиза в експлоатация при високи обороти, за да се осигури увеличаване на изходната мощност. VTEC система е разработена да предоставя и други функции в двигатели, предназначени предимно за нисък разход на гориво. Първият двигател VTEC Honda е B16A, който беше инсталиран в Integra, CRX и Civic хечбек в Япония и Европа. През 1991 г. Acura NSX, захранвана от C30A, стана първото VTEC-оборудвано превозно средство на разположение в САЩ.
През 1992 г. Porsche представи VarioCam на модела си 968, който е с непрекъснато променливо газоразпределение на всмукателните клапани.
През 1992 г. BMW въведе системата VANOS. Тя е подобна на Nissan NVCS и осигурява две фазии, по-късно се появи и с три фази двойният VANOS, което значително подобрява управление на емисиите, увеличава мощността и въртящия момент, и предлага по-добра работа на празен ход, качество и икономия на гориво. Това е първата система, която може да осигури електронно управление, непрекъснато да се променя времето за прием и изпускателните клапани.
Ford започва да използва Variable Cam Timing през 1998 г. за двигателя на Ford Sigma и Ford със Zetec-двигател.
През 1999 г. Porsche представи VarioCam Plus на 911 Turbo, която съчетава в себе си непрекъснато газоразпределение и два етапни повдигачи на клапа на всмукателните клапани.
През 2001 г. BMW въведе системата Valvetronic. Системата може непрекъснато и точно да повдига всмукателните клапани, и в

N55 – първият турбо двигател на BMW с Valvetronic

допълнение, независима двойна система VANOS може едновременно да променя времето за прием и на изпускателните. Прецизен контрол на системата има над всмукателните, което дава възможност зареждането на въздухопровода да се контролира изцяло от последните, което премахва необходимостта от дроселната клапа и значително намалява загубата при изпомпване. Намаляването на изпомпването влияе на разходите с 10-15% увеличение на мощност и икономия на гориво.
Ford стана първият производител, които използва променливи фази на газоразпределение в пикап-камион, с най-продаваните Ford F-серия в модел 2004 г. Използваният двигател е 5,4 L 3-клапанов Triton.
Системите се усъвършенстват като технологияя при General Motors през 2005 г., DaimlerChrysler през 2007 г. и Dodge Viper 2008 г. Последният въвежда концентричен разпределителен вал Mechadyne, благодарение на което мощността достига 600 к.с.
През 2009 г. Porsche представи подобрена версия на VarioCam Plus на своя 911 GT3, включително изпреварване на променливите фази на газоразпределение и два лифта на всмукателните клапани, но с допълнително променливо газоразпределение на изпускателните клапани.
През 2012 г. General Motors представи всмукателния клапан Lift Control (IVLC) на двигател Ecotec Gen III, за да се даде възможност за променливо повдигане на клапата, изменяне продължителността и времеотварянето.