Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Zpracoval: Pavel BRABEC
Pracoviště: KVM
Tento materiál vznikl jako součást projektu In-TECH 2, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR. In-TECH 2, označuje společný projekt Technické univerzity v Liberci a jejích partnerů - Škoda Auto a.s. a Denso Manufacturing Czech s.r.o. Cílem projektu, který je v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost (OP VK) financován prostřednictvím MŠMT z Evropského sociálního fondu (ESF) a ze státního rozpočtu ČR, je inovace studijního programu ve smyslu progresivních metod řízení inovačního procesu se zaměřením na rozvoj tvůrčího potenciálu studentů. Tento projekt je nutné realizovat zejména proto, že na trhu dochází ke zrychlování inovačního cyklu a zkvalitnění jeho výstupů. ČR nemůže na tyto změny reagovat bez osvojení nejnovějších inženýrských metod v oblasti inovativního a kreativního konstrukčního řešení strojírenských výrobků. Majoritní cílovou skupinou jsou studenti oborů Inovační inženýrství a Konstrukce strojů a zařízení. Cíle budou dosaženy inovací VŠ přednášek a seminářů, vytvořením nových učebních pomůcek a realizací studentských projektů podporovaných experty z partnerských průmyslových podniků.
Délka projektu: 1.6.2009 – 31.5. 2012 Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Úvod do problematiky
Účel výměna obsahu válce (spaliny musí se musí nahradit čerstvou směsí)
Typy: SV (side valve) OHV (overhead valve) OHC (overhead camshaft) F
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Úvod do problematiky – Typy rozvodů
a) SV b) OHV c) OHC d) F
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Úvod do problematiky – Typy rozvodů
OHV 1
6
5 4
2
3
1. Rocker arm (vahadlo) 2. Exhaust valve (výfukový ventil) 3. Inlet (intake) valve (sací ventil) 4. Camshaft (vačkový hřídel) 5. Cam follower /tappet/ (zdvihátko) 6. Push rod (zdvihací tyčka)
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Úvod do problematiky – Typy rozvodů
OHC (DOHC)
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Úvod do problematiky – Typy rozvodů
F
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Úvod do problematiky – Turbulence náplně válců
Turbulence náplně válce bývá výsledkem tvaru sacího kanálu (ve fázi sání) a pohybem pístu (během komprese).
příčný vír - tumble tečný vír - swirl vír vlivem pohybu a tvaru pístu
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Úvod do problematiky – Turbulence náplně válců
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Úvod do problematiky – Časování ventilových rozvodů
p -V diagram HÚ DÚ
VO SO kruhový diagram SZ VZ
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Úvod do problematiky – Časování ventilových rozvodů
Příklad
malé překrytí ventilů velké překrytí ventilů
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Úvod do problematiky – Hydraulické vymezování ventilové vůle
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Úvod do problematiky – Hydraulické vymezování ventilové vůle
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Úvod do problematiky – Hydraulické vymezování ventilové vůle
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Úvod do problematiky – Hydraulické vymezování ventilové vůle
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Úvod do problematiky – Hydraulické vymezování ventilové vůle
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Jednotlivé provozní režimy (zatížení a otáček) z hlediska ekonomie a ekologie vyjadřují rozdílné plnění válce a tím i rozdílné časování. Tyto rozdílné požadavky mohou být splněny variabilním časováním pomocí různých konceptů: a) fázování b) doba trvání zdvihu ventilu c) změna velikosti zdvihu
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Jednotlivé provozní režimy (zatížení a otáček) z hlediska ekonomie a ekologie vyjadřují rozdílné plnění válce a tím i rozdílné časování. Tyto rozdílné požadavky mohou být splněny variabilním časováním pomocí různých konceptů: 1) stupňovitě/přepínatelně (dicrete/switchable) 2) spojitě (continuous)
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Přehled variability různých konceptů ventilových rozvodů
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Přehled diskrétních systémů pro variabilitu ventilových rozvodů
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Přehled plně variabilní (spojitě /continuous) systémů ventilových rozvodů
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Charakteristika různých systémů variability ventilových rozvodů
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Tyto rozdílné požadavky mohou být splněny variabilním časováním pomocí různých konceptů (z hlediska konstrukce): I) natáčení sacích vaček II) natáčení obou vačkových hřídelů III) koncept spojený variabilním zdvihem ventilů IV) elektromagnetický systém V) elektrohydraulický systém
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
„přepínání vaček“
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Honda VTEC
video video
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Honda VTEC
video
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Audi Valvelift
video http://www.youtube.com/watch?v=4AQgiAulFcM&feature=player_embedded
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
„natáčení vaček“
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Škoda Auto 2.0 l / 88 kW
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Škoda Auto 2.0 l / 88 kW
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Škoda Auto 2.0 l / 88 kW
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Škoda Auto V6 2.8 l 142 kW; 1.8 l 92 kW
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Škoda Auto V6 2.8 l 142 kW; 1.8 l 92 kW
základní poloha (výkon) poloha pro max. moment
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Toyota VVT-i
video http://www.carbibles.com/fuel_engine_bible_vvt.html
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
BMW Valvetronic
Označení Valvetronic nesou motory automobilky BMW s proměnným zdvihem ventilů. Variabilní zdvih ventilů se využívá k optimalizaci parametrů motorů, díky němu dosahují motory vyšších výkonů a nižší spotřeby. Tyto motory mají variabilní zdvih sacích ventilů. Obvykle je ale systém Valvetronic kombinován se systémem Double-Vanos, tedy s variabilním časováním ventilů. Variabilní rozvody (proměnné časování i zdvih) slouží ke zdokonalení výměny náplně válců pístového spalovacího motoru.
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
BMW Valvetronic
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
BMW Valvetronic
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
BMW Valvetronic
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
BMW Valvetronic
video
http://www.youtube.com/watch?v=RE5Tx47-b24&feature=related
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Elektromagnetický systém
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Elektrohydraulický systém - FIAT systém MultiAir
- Odpadá tedy přímá mechanická vazba mezi vačkovým hřídelem a sacími ventily. - Možnost otevírat sací ventily nezávisle na poloze vačkového hřídele a nezávisle na ostatních válcích. - Pouze jeden vačkový hřídel - zjednodušení mechanické konstrukce motoru. - Plnění motoru bez pomoci škrticí klapky.
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Elektrohydraulický systém - FIAT systém MultiAir
1- Vačka pro ovládání výfukového ventilu 2 - Vložená vačka 3 - Elektromagnet 4 - Olejová komora připojená na hydraulický ventil 5 - Ventilové pružiny jsou vynechány pro přehlednost
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Elektrohydraulický systém - FIAT systém MultiAir - vložená vysokotlaká komora naplněná olejem mezi vačkou a sacím ventilem - pumpa, stlačovaná vahadlem podle profilu vačky, tlačí olej k solenoidovému ventilu ovládanému ŘJ • je-li solenoid aktivován, olej je vytlačován kanály do zdvihátek a stlačuje ventilové pružiny • není-li solenoid aktivován, olej plní nízkotlaký akumulátor uvnitř hydraulického modulu
solenoidový ventil
kanály vysokotlakého sací vačka na jediném obvodu vačkovém hřídeli
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Elektrohydraulický systém - FIAT systém MultiAir
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Elektrohydraulický systém - FIAT systém MultiAir
Režimy ovládání sacích ventilů
• profil zdvihu sacího ventilu je měněn v závislosti na požadavku naplnění motoru vzduchem, při libovolné zátěži a bez vyšší spotřeby • jsou použity různé strategie pro optimalizaci účinnosti spalování, výkonu, točivého momentu, spotřeby a emisí
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Úplné otevření ventilu – maximální výkon
Zpožděné otevření ventilu – volnoběh motoru
Předčasné zavření ventilu – nízké otáčky
Částečné otevření ventilu – částečné zatížení motoru
Multi lift – městský cyklus
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Elektrohydraulický systém - FIAT systém MultiAir
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Elektrohydraulický systém - FIAT systém MultiAir
video
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Variabilní časování ventilových rozvodů
Elektrohydraulický systém - FIAT systém MultiAir
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Názvy systémů
Toyota Yamaha • VVT (Variable Valve Timing) • VCT (Variable Cam Timing) • VVT-i (Variable Valve Timing with Intelligence) • Dual VVT-i (Dual Variable Valve Timing with Intelligence) BMW • Triple VVT-iE (Variable Valve Timing with Intelligence by Electric Motor) • Valvetronic • VVTL-i (Variable Valve Timing and Lift Intelligent System) • VANOS (Variable Nockenwellensteuerung) • Valvematic • Double VANOS (DoubleVariable Nockenwellensteuerung)
Subaru Mitsubishi • AVCS (Active Valve Control System) • MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve Timing Electronic • Dual AVCS (Dual Active Valve Control System) Control System) • i-AVLS (Intelligent Active Valve Lift System) Mazda Honda • S-VT (Sequential Valve Timing) • VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control) • VTEC-E (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control for Efficiency) Volkswagen Group • 3-Stage VTEC (3-Stage Variable Valve Timing and Lift Electronic Control) • VVT (Variable Valve Timing) • i-VTEC (Intelligent Variable Valve Timing and Lift Electronic Control) • i-VTEC with VCM (Intelligent Variable Valve Timing and Lift Electronic Porsche Control with Variable Cylinder Management) • VarioCam • i-VTEC i (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control for Injection) • VarioCam Plus • AVTEC (Advanced VTEC) • HYPER VTEC (Hyper Variable Valve Timing and Lift Electronic Control) Suzuki • VVT (Variable Valve Timing) Nissan • Alfa Romeo • N-VCT (Nissan Variable Cam Timing) • TwinCam • VVL (Variable Valve Lift and Timing) • CVTC (Continuous Variable Valve Timing Control) • VVEL (Variable Valve Event and Lift)
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
Zdroje
• http://www.carbibles.com/fuel_engine_bible_vvt.html • http://sycomoreen.free.fr/syco_deutsch/moteurs_pompes_problematique_archihybrid_deu.html • http://audivwcrewpr.com/viewtopic.php?t=14986&sid=8c47abd9f9c193d1943e2ddec34b1842 • http://www.2carpros.com/articles/how-camshaft-variable-valve-timing-works • http://autospeed.com/cms/title_Variable-Valve-Timing/A_110859/article.html • Kirsten, K.: The variable valve train in the debate on downsizing and hybrid drives, 32. Internationales Wiener Motorensymposium 2011 • materiály firmy Škoda Auto a.s. • http://cs.autolexicon.net/articles/valvetronic/ • http://www.fiat.cz/technologie/twinair/ • http://www.auto.cz/fiat-twinair-podrobneji-o-novych-dvouvalcich-22382 • http://www.google.cz
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Moderní systémy ventilových rozvodů spalovacího motoru
DDěěkujikuji zaza pozornostpozornost
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ