Studiu cu privire la construcția și funcționarea sistemelor de distribuție variabilă [310439]

REZUMAT

CUPRINS

Studiu cu privire la construcția și funcționarea sistemelor de distribuție variabilă

Introducere

Prin distribuție se înțelege ansamblul organelor motorului cu ardere internă care permite umplerea cilindrilor cu încărcătură proaspătă și evacuarea gazelor arse din cilindrii. [anonimizat], [anonimizat] (arcuri, tacheți, tije, culbutori, etc.), lanțul/cureaua de distribuție și pinioane de angrenare.

[anonimizat], momentele de deschidere și închidere ale acestora nu sunt fixe. În literatura de specialitate acestea sunt cunoscute sub numele de VVA (Variable Valve Acuation System) sau VVT (Variable Valve Timing System).

La început s-a [anonimizat] 1960 a fost introdus și în construcția de motoare pentru automobile de cei de la FIAT.

[anonimizat], duratei și gradul de deschidere/închidere ale supapelor sunt controlate de Unitatea Control Motor.

[anonimizat] a supapelor ([anonimizat]) în timpul funcționării motorului.

Defazorul (figura 1.1) folosește presiunea uleiului din sistemul de ungere al motorului care este dirijată printr-o electrovalvă comandată la rândul său de unitatea de control motor (ECU) și poate fi montată fie pe arborele care comandă supapele de admisie fie pe arborele care comandă supapele de evacuare. Strategia de funcționare ia în calcul în principal turația și sarcină motorului.

[anonimizat], acesta fiind capabil să modifice poziția relativă a [anonimizat] (TI-VCT) sau continuu.

Defazorul este o parte componentă a motorului, [anonimizat]. [anonimizat] a varia momentul de deschidere și închidere a supapelor de admisie și evacuare. Figura 1.1

Acest lucru este posibil prin corecția unghiului de rotație al poziției arborelui cu cama față de poziția arborelei cotit. Domeniul de corecție este cuprins în majoritatea cazurilor între 30° și 60° unghi arbore cu camă.

Defazorul permite o reglare variabil continuă a [anonimizat], la momentul respectiv. [anonimizat].

[anonimizat] a motorului. [anonimizat] o unitate corespunzătoare de reglaj. [anonimizat].

1.2 Variante de construcție penru defazoare

1.2.1Deosebiri datorate conceptului de funcționare

Pentru acționarea mecanismului de distribuție și implicit a defazorului, există diferite concepte, cu acționare prin lanț de distribuție (figura 1.2.1.1-a) sau curea de distribuție (figura 1.2.1.1-b), motiv pentru care stau la dispoziție defazoare corespunzătoare.

Pentru un defazor cu acționarea mecanismului de distribuție prin lanț, este suficientă etanșeitatea rezultată datorită geometriei acestuia.

La defazorul cu acționarea mecanismului de distribuție prin lanț, funcționarea lanțului dințat are loc în ulei, deci în mediu umed.

La un motor cu acționarea mecanismului de distribuție prin curea dințată, funcționarea se realizează in mediu uscat (fara ulei), din acest motiv, cerintele pentru o etanseitate extremă a defazorului, sunt foarte ridicate.

a Figura 1.2.1.1 b

Mai există ca și concept, defazorul controlat electronic(figura 1.2.2.2) care este situat direct pe arborele cu came,acesta având același unghi de sincronizare. Acesta rotește arborele cu came în aceiași direcție sau în direcția opusă a lanțului sau a curelei dințate,astfel facilitând deschiderea supapelor mai devreme sau mai târziu.

Aceasta rezultă in pierderi mai mici comparativ cu sistemele hidraulice și rezultă reduceri semnificative în emisii și consum de combustibil. Optimizând puterea motorului și puterea de ieșire este un factor decisiv in creșterea placerii de a conduce.

Figura 1.2.1.2

Avantaje :

Mecanismul de distribuție variabilă electronic crește comfortul semnificativ la pornirea motorului, acesta nu este un avantaj pentru sistemul start-stop al motorului, dar este de asemenea un avantaj pentru vehiculele hibrid datorită faptului că motorul poate fii pornit fară șocuri. Aceasta de asemenea conduce către beneficii semnificative în ceea ce privește consumul de combustibil datorită independenței față de circuitul uleiului.

Viteza de reacție la aprindere (figura 1.2.2.2)-din moment ce unitatea de sincronizare electromecanică operează independent de presiunea uleiului, ele pot atinge viteze de sincronizare sau de adaptare mari la turații mici ale motorui sau în timpul pornirii motorului.Aceasta rezultă performanțe dinamice crescute în special la turații mici.

Figura 1.2.2.2

1.2.2 Deosebiri datorate mișcarii in timpul funcționării

În funcție de modul de mișcare care o execută, există două tipuri diferite din punct de vedere a mișcării a defazoarelor hidraulice, cel cu mișcare axială a pistonului și cel cu camere formate de palete.

a) Defazorul cu mișcare axială a pistonului(figura1.2.2.1 a) – Defazorul cu mișcare axială a pistonului ghidează corecția hidraulică pe direcția axială fată de poziția oblică a dinților

b) Defazorul cu camera formate de palate(figura 1.2.2.1 b) – La defazoarele cu palete, camerele de ulei sunt poziționate în așa fel încât presiunea de ulei, în funcție de camera în care acesta acționează, să realizeze o rotație a defazorului.

1.3 Câmpul de acțiune la o corecție variabil continuă

Defazorul realizează o reglare variabil continuă într-un circuit închis de acționare. Pentru reglarea hidraulică a defazorului se utilizează presiunea uleiului din circuitul de ungere centrală al motorului.

În comanda motorului, unghiul de corecție impus (figura 1.3) al impulsului dat de ventil, se preia dintr-un câmp de acțiune cunoscut. Unghiul de corecție depinde de starea de încărcare (cuplul motor), de numărul de rotații, și alte stări de funcționare cum ar fii temperatura motorului s.a.

În aparatul de comandă destinat unității de corecție, unghiul rezultat al poziției relative al arborelui cotit fața de arborele cu camă se calculează din informațiile date de senzori, se compara cu unghiul dorit și se evaluează. Curentul electric de la ventilul de comandă se reglează corespunzător, modificând astfel debitul de ulei, reglând în acest mod, unghiul impus al defazorului.

Figura 1.3.2

Presiunea de ulei necesară producerii unghiului de corecție se reglează prin intermediul unui așa numit ventil electromagnetic proporțional, reglabil în trepte.

1.4 Schema hidraulică a mecanismului de distribuție

Unghiul rezultat se măsoară prin intermediul senzorilor în formă de roată declanșatoare la arborele cotit și la arborele cu camă, senzori ce preiau unghiul de corecție.

Printr-o frecvența ridicată de palpare și reglare, unghiul impus se poate menține cu o foarte mare precizie, existând posibilitatea comparării extremelor unghiurilor impuse.

Semnalele celor două roți de declanșare sunt preluate în unitatea de reglaj și în câmpul de acțiune cunoscut, se reglează pentru obținerea unghiului de corecție dorit, în funcție de condițiile de funcționare, curentul ce alimentează ventilul de comandă. (figura 1.4.1).

Figura 1.4.1

1.5 Parțile componente ale defazorului

Părțile comune constructive ale defazorului cu roată dințată pentru lanț sau curea sunt rotorul cu palete din construcție sau separate, statorul, capacul frontal și elementul de blocare compus din cartuș, arc și piston.

Figura 1.5.1

Statorul este strâns legat cu roata dințată și implicit cu arborele cu camă conducător.

Rotorul este strâns legat de arborele cu camă și se poate rotii în stator cu un anumit unghi, efectuând astfel reglarea variabil continuă a defazorului. Statorul, rotorul si cele două capace (capacul propriu zis si roata dintată), închid prin geometria lor, așa zisele camere de etanșare.

În camerele de etanșare se produce presiunea de ulei, permițând astfel rotirea rotorului in stator. Aceste camere de presiune sunt etanșe, datorită apăsarii, in direcție radială, a paletelor pe suprafața de așezare interioară a statorului, prin intermediul arcurilor si garniturilor.

Etansarea in direcția axială se realizează prin potrivirea statorului , rotorului, parților frontale ale paletelor și celor două capace (capacul de etansare si roata dintata), parti ce sunt prinse de stator prin intermediul șuruburilor.

1.6 Modul de functionare al defazorului

Momentul de defazare este transmis în timpul funcționării de către umplerea cu ulei a camerelor. Camerele permit obținerea unui unghi de defazare de 30-60 [°] al arborelui cotit, corespunzător unui unghi de 15-30 [°] la arborele cu camă. Acest lucru este posibil doar atunci, când este asigurată o etanșeitate a celor două camere.

În poziția de bază, elementul de blocare al defazorului este în poziție de blocare, în același timp, presiunea de ulei acționează lateral paleta si o menține in poziție finală, ventilul de comandă este astfel conectat.Prin urmare, numai când se asigură o scurgere minimă de ulei, poate fii demonstrată funcționalitatea defazorului. O presiune de ulei prea ridicată duce la un debit ridicat de ulei in defazor și astfel la o supraîncarcare a alimentarii cu ulei.

Elementul de blocare fixează dispozitivul defazor la oprirea motorului în poziția de bază, în mod tipic, timpul de distribuție "întârziat" pentru arborele cu came de admisie și "avansat" pentru arborele cu came de evacuare. Acest element de fixare se deblochează hidraulic la pornirea motorului. Figura 1.6.1

Pentru ca elementul să poată fii deblocat, respectiv blocat, este necesară existența unui anumit joc. Când presiunea uleiului din motor este oprită, iar defazorul trebuie să se deplaseze din poziția de bază, prin același orificiu de alimentare cu ulei, elementul de blocare este acționat hidraulic și se deblochează.

În timpul funcționarii, ventilul de comandă este alimentat cu ulei. Astfel, uleiul este condus într-o cameră, de ex. Din A în B. Suplimentar, elementul de blocare se deblochează, iar rotorul se rotește. Astfel, prin deplasarea defazorului, se influențează ventilele respective.

1.7 Sistemul de distribuție variabilă dual

Sistemul de distribuție variabilă dual, TI-VCT (Twin Independent Variable Camshaft Timing), ultizat pentru aototurismele FORD, cu motorizare pe benzina variază timpii de deschidere și închidere a supapelor de admisie și a celor de evacuare, în funcție de punctul de funcționare al motorului. Acest sistem permite precizie exactă prin sincronizarea supapelor sau pentru o perioadă de timp în care ambele supape de admisie și evacuare sunt deschise în același timp.

Datorită controlului precis al deschiderii supapelor, sistemul de distribuție permite evacuarea completă a gazelor arse din cilindri îmbunătățind astfel performanța supraalimentării. Prin sincronizarea continuă a supapelor, motorul poate realiza la setările optime, un consum de combustibil redus sau o putere de ieșire mare. ȚI-VCT de asemenea, facilitează senzorul EGR care are ca și efect reducerea de NOx și reducerea emisiilor de hidrocarburi pe tot parcursul funcționarii motorului. Acest sistemul de distribuție a permis obținerea cuplului motor maxim de la turații foarte joase de 1300 – 1400 Nm.

1.7.1 Caracteristici ale sistemului de distribuție dual

1.7.2 Beneficiile echipării TI-VCT față de motoarele neechipate cu VCT

Aduce îmbunătățiri până la 7% la putere maximă și până la 5% la turație și viteza mică pentru un proces de accelerare la un nivel mai înalt.

Până la 4.5% reducerea de combustibil.

Reducerea cantității de NOx și a emisiilor de hidrocarburi fără a compromite funcționarea de mers în gol.

Optimizarea pornirii la rece și minimizarea emiterii de NOx în momentul pornirii autovehiculului.

2. AVCS-Active Valve Control System

Sistemul de distributie variabila AVCS este un mecanism hidraulic comandat de ECU, cu care permite reglarea timpului de inchidere sau deschidere al supapelor de admisie respectiv de evacuare cu ajutorul arborele cu came si un dispozitiv hidraulic montat pe capatul acesteia. Prin avansarea sau întârzierea deplasarii arborelui cu came, se poate realiza intarzierea sau avansarea momentului în care supapele s-au deschis sau inchis direct proportional cu sarcina motorului. Prin realizarea celor doua miscari in cele doua pozitii, se vede un efect benefic asupra functionarii motorului prin îmbunătățirea puterii motorului si economia semnificativa a combustibilului. Acest mecanism de distributie variabila, aduce si un efect benefic asupra noxelor, acestea micsorandu-se la minim fata de motoarele traditionale. Pentru realizarea miscarilor de defazare (avansat,intarziat),ECU preia date de la senzorii electronici ,senzori cum ar fi poziția clapetei de acceleratie, temperatura lichidului de răcire, măsurarea aerului de admisie și poziția arborelui cu came pentru a determina cantitatea optimă de combustibil de care motorul are nevoie pentru functionarea lui a un regim stabil, performant si cu mai putine noxe. In functie de necesitatea motorului, incarcarea cu sarcina a acestuia si stilul de conducere al conducatorului auto, ECU trimite un semnal electronic asupra magnetului central, urmand ca acesta sa apese pistonasul ventilului care funcționează în interiorul mecanismului de distributie variabila, urmand ca acesta sa redirectiond uleiul in camerele defazorului in functie de necesitatea motorului,realizand inchiderea sau deschidere supapelor de admisie sau evacuare mai repede sau mai tarziu. Dupa ce toate conditiile sunt stabilite,debitul uleiului intră in mecanismul de distributie variabila al arborelui cu came pe care acesta este montat realizandu-se procesul complet ,adica, in functie de necesitatea motorului, doua din camerele defazorului se vor umple cu ulei, astfel realizandu-se defazarea arborelui cu came.

În cazul in care , viteza de deplasare ceruta de conducatorul auto este relativ scazuta adica nu este necesara o turatie ridicata a motorului la un regim de deplasare constant, un singur mecanism de distributie variabila v-a efectua miscarea in pozitia avansata . In interiorul mecanismului de distributie variabila,pe măsură ce rotorul se roteste, camerele defazorului se vor umple cu ulei,acesta se roteste pana ajunge la capatul de cursa si se realizeaza pozitia de intarziere a defazorului respectiv al arborelui cu came,iar pentru miscarea de avansare supapele de admisie,se vor inchide mai devereme, aceasta miscare realizanduse in mod invers fata de miscarea in pozitia intarziat ceea ce va determina inchiderea supapelor de admisie mai repede respectiv accelerarea pierderii gazelor de eșapament în galeria de admisie. Prin aceasta miscare apare efectul de reducere de emisii toxice cum ar fi oxidul de azot (NOx),deoarece supapa de evacuare se deschide mai tarziu iar supapa de admisie se va închide mai repede. Închiderea supapei de admisie mai repede, adica in pozitia avansat, creeaza un raport de compresie ridicat in interiorul cilindrului.. Aceasta imbunatateste cumplul motor, si creste economia de combustibil.

2.1 Variante constructive

Ca variante constructive, la mecanismul de distributie variabila AVVS, avem doua moduri constructive denumite AVCS dual si AVCS single.Diferenta dintre cele doua variante constructive este ca , la varianta „single”, mecanismul de distributie este montat doar pe unul din arborii cu came, iar la varianta „dual” , pe fiecare dintre cei doi arbori cu came este motat cate un mecanism de distributie variabila care functioneaza individual cu arborele lui.

Pentru solutia constructiva AVCS-single ,acesta avand un nivel de incarcare maxima, mecanismul de distributie se va deplasa in punctul de avans maxim și va reduce treptat viteza de avans deoarece turația motorului va creste pana la limita ceruta de conducatorul auto. La un avans total, camera începe să vadă un efect de absorbție slab deoarece sincronizarea impulsurilor de evacuare este scazuta. Acest efect se bazează pe treapta de presiune negativă a impulsului de evacuare în combinație cu un moment de suprapunere pentru a ajuta procesul de admisie,de asemenea, prin închiderea supapei rezulta o compresie dinamică semnificativ ridicata, care ajută la realizarea unui cuplu motor ridicat/

Pentru solutia constructiva AVCS-dual , sistemul de distributie variabila poate regla independent defazarea arborelui cu came atat pe adimisie cat și de evacuare, permițând un moment mai mare de suprapunere al fazelor și un control mai precis al inchiderii si deschiderii supapelor.

Figura 2.1.1 Graficul de functionare a sistemului AVCS dual

2.2 Beneficiile sistemului AVCS dual

Ca orice sistem de distributie variabila, sistemul AVCS dual are un rand de avantaje ce permit ECU-ului să ajusteze în mod independent pozitia arborilor cu came de admisie respectiv evacuare,toate aceste aducand anumite beneficii in functionarea motorului respectiv poluarii mediului.Acestea pot fi :

Cresterea duratei si efectului momentului de suprapunere a adimisiei respectiv a evacuarii;

Creșterea economiei de combustibil și reducerea emisiilor de noxe;

Cresterea cuplului motor;

3. Mecanisme de distributie variabila utilizate la autoturismele FIAT

3.1Sistemul de distribuție variabilă UniAir

UniAir este primul sistem de distributie variabila electrohidraulic din lume care efectueaza un control complet al contributie fiecarei supape de pe cilindru,a ceasta înseamnănd că motorul funcționează întotdeauna la o eficiență optimă.

UniAir reduce semnificativ consumul de combustibil cu până la 10%, crește puterea cu 10% și cuplul cu până la 15%la o viteză de deplasare mai mica,aceste îmbunătățiri aducand performante ridicate asupra motorului.

Figura 3.1.1 Vedere cu un motor echipat cu mecaanism de distributie variabila UniAir

Sistemul UniAir a debutat mai întâi pe motorul MultiAir de 1.4 litri, în 4 cilindri, pe benzină, ce echipează Alfa MiTo, ulterior fiind utilizat și pe motorul TwinAir, în 2 cilindri, pe benzină, ce echipează Fiat 500.

Motorul MultiAir de la Fiat Motorul TwinAir de la Fiat

Utilizarea sistemului de distribuție UniAir vine cu o serie de avantaje :

sistem de control al supapelor mai compact

îmbunătățirea comportării motorului la diferite regimuri (pornire, sarcini parțiale, accelerări)

reducerea emisiilor de hidrocarburi (HC) cu până la 40%, a oxizilor de azot (NOx) cu 60%

creșterea cuplului motor cu aproximativ 15%

Motorul TwinAir de la Fiat

Sistemul UniAir este un sistem de distribuție cu arbore cu came dar la care controlul supapelor de admisie se face prin comandă electrohidraulică. Un mare avantaj este că acest sistem nu depinde de tipul motorul, se poate utiliza atât pe benzină cât și pe diesel, iar pentru acționare utilizează uleiul din sistemul de lubrifiere al motorului.

Datorită controlului precis al deschiderii supapelor de admisie, sarcina motorului se poate regla făra utilizarea unui obturator, pe toată gama de turații. În cazul unui motor diesel, sistemul UniAir permite controlul temperaturii de ardere prin varierea cantității de gaze arse rămase în cilindri. De asemenea, acest sistem de distribuție permite și varierea raportului de comprimare, astfel încât să se obțină o ardere completă și omogenă a amestecului aer-combustibil.

Pe lângă varierea fazelor de deschidere și a înălțimii de ridicare a supapelor de admisie, sistemul UniAir permite deschiderea și închiderea supapelor de două ori pe același ciclu de admisie. Aceasta particularitate extinde suplimentar potențialul de control al procesului de ardere.

Sistemul de distribuție variabilă UniAir – elemente componente

supapă electrohidraulică (comandată de calculatorul de injecție)

rezervor de ulei

pompă cu piston

culbutor de acționare

arbore cu came (conține atât camele pentru supapele de admisie cât și cele pentru evacuare)

camă admisie

camă evacuare

canal hidraulic de legătură

cameră de presiune înaltă

chiulasă

supapă de admisie

supapă de evacuare

Pentru deschiderea supapei de admisie (11), cama (6) apasă, prin intermediul culbutorului (4), pe pistonul pompei (3). Astfel, pompa creează o presiune hidraulică, care se transmite prin canele de legătură (8) la camerele de înaltă presiune (9). În aceste camere se află tijele supapelor asupra cărora va acționa presiunea uleiului și le va deschide. Controlul deschiderii supapelor de admisie se face de către supapa electrohidraulică (1), care variază presiunea uleiului din camera (9), ceea ce va avea ca rezultat varierea forței de apăsare asupra tijei supapei (11).

La acest sistem de distribuție nu există legătură mecanică directă între arborele cu came (5) și supapele de admisie (11). Comanda de deschidere este dată prin sistemul hidraulic, a cărui presiune este controlată de supapa electrohidraulică (1), comandată închis sau deschis. Când supapa electrohidraulică (1) este complet închisă, datorită incompresibilității uleiului, sistemul se comportă ca un sistem de distribuție clasic, deschiderea supapei de admisie (11) fiind legată de profilul camei (6).

Datorita gradului mare de flexibilitate al deschiderii supapelor, calculatorul de injecție conține o serie de strategii de control, activate în funcție de regimul de funcționare al motorului.

Sistemul de distribuție UniAir – moduri de funcționare

Full Lift (ridicare totală)

Pentru regimul de putere maximă supapa electrohidraulică este tot timpul închisă, iar supapa de admisie se deschide până la înălțimea maximă, urmărind profilul camei. În acest mod de funcționare se obține puterea maxima la turații ridicate.

EIVC – Early Intake Valve Closing (închidere cu avans a supapei de admisie)

La turații joase, pentru a obține un cuplu ridicat, supapa electrohidraulică este deschisă înainte de sfârșitul acționării camei, ceea ce conduce la o închidere cu avans a supapei de admisie. Acest mod de funcționare elimină curgerea inversă a gazelor proaspete, înapoi în galeria de admisie și maximizează cantitatea de aer admisă în cilindri.

Partial Load (sarcini parțiale)

În domeniul sarcinilor parțiale supapa electrohidraulică este de asemena acționată mai devreme, ceea ce conduce la o închidere cu avans a supapei de admisie. Prin acest mod de acționare se poate controla cantitatea de aer din cilindri în funcție de cuplul cerut de la motor.

LIVO – Late Intake Valve Opening (deschidere cu întârziere a supapei de admisie)

De asemenea, în timpul acționării camei, supapa electrohidraulică poate fi deschisă, ceea ce conduce la o ridicare parțială și cu întârziere a supapei de admisie. Astfel, se controlează cantitatea de aer ce intră în cilindri precum și turbulența acestuia, obținându-se o turație de ralanti redusă și stabilă.

Multilift (ridicări multiple)

Strategiile de control pentru sarcini parțiale și pentru deschidere întârziată se pot combina într-o singură strategie ce are ca rezultat deschiderea multiplă a supapei pe ciclul de admisie. Prin acest mod de funcționare se optimizează turbulența în cilindri, fenomen ce are un impact pozitiv asupra procesului de ardere.

Sistemul de distribuție MultiAir a fost proiectat și fabricat astfel încât să satisfacă atât condițiile de performanță cât și de cost. S-a acordat o atenție deosebită dimensiunilor sistemului, maselor și a frecărilor dintre piesele în mișcare. De asemenea, utilizarea uleiului de ungere a motorului, pentru acționarea supapelor, s-a dovedit soluția optimă din punct de vedere al costurilor.

CVCP (Continuous Variable Cam Phaser) – Fiat Fire

Ca obiectiv de reducere a consumului și a poluării pentru a obține cele mai bune rezultate la standardele de mediu, a fost încorporat un defazor care funcționează în sens al întârzierii respectiv avansarii, generând un efect EGR care produce o combustie eficienta.Efectul în direcția întârzierii permite încorporarea gazelor de eșapament în compresie care necesită o cantitate mai mică de combustibil.

Vedere din fata si lateral a mecanismului

El este capabil să genereze o reducere a consumului de combustibil de până la 5%, în plus față de modelul clasic ( fara defazor) si permite creșteri de performanță la rotatii mici. Acest sistem este fără precedent prezent în motoarele cu capacitate redusă produse în automobilele din Brazilia. Funcționarea CVCP permite adoptarea fazei ideale pentru arborele de comandă fiecare regim de operare al elicei, optimizând cuplul în rotații reduse și puterea în cele mai înalte.

Vedere explodata

CVCP(Continuous Variable Cam Phaser) este un sistem electro-hidraulic controlat de modulul electronic de comandă a motorului (ECU) care permite un regim special de funcționare a motorului în sarcini parțiale. În e1, arborele de control funcționează extrem de întârziat, oferind controlul cantității de aer care intră în motor și, prin urmare, puterea produs de el.Controlul cantitatatii a noului amestec de aer combustibil din cilindru este facuta de mecanismul CVCP. În acest caz, CVCP permite utilizarea motorului în sarcini parțiale. să fie îndreptate de supape și nu de clapeta de accelerație. De aici se ajunge la o scădere a consumului, datorită diminuării pierderilor de pompaj obținută prin reducerea performanțelor supapei „fluturelui” (solenoid) și a condițiilor de presiunea din interiorul cilindrului care este mai favorabilă în timpul ciclului.

Sistemul de comanda CVCP

Sistemul are patru palete(vane), fiecare în cadrul propriului său interval de lucru. Paletele,statorul și rotorul constituie partea variabila a mecanismului.. Mișcarea relativă dintre stator și rotorul permite variația fazei motorului. Cele două intervale dintre fiecare paletele sunt conectate hidraulic, astfel încât intre cele două deschideri(camere) să intre uleiul respectiv sa iasa realizandu-se defazarea. În miscarea lui, uleiul curge sub presiune provenind din sistemul de ungere al motorului. Controlul scurgerii uleiului între camerele de atingerea intervalulului de întârziere respectiv avansare permit o variație relativă între arborele cotit și arborele cu came. În acest fel, este posibil să se facă defazarea de la 0 la 50 de grade de întârziere în raport cu arborele cotit. Distribuția uleiului dintre cele două camere este comandat de o supapă numita solenoid.

Sistemul de distributie variabila utilizat la motorul BMW N20

Supapele de admisie și evacuare sunt componente ale sistemului de distributie si transmisie de la motorul N55. Supapa de admisie are o tija cu diametru de 5 mm.Supapa de evacuare are un diametru al tijei de 6 mm, deoarece este gol.Scaunele supapei de evacuare sunt fabricate din material întărit și scaunele supapelor de admisie sunt tratate . Arcurile supapelor utilizate pentru supapele de admisie și evacuare sunt diferite. Arcurile supapei de admisie si arcurile supapelor de evacuare sunt familiare de la motoarele N52, N52TU și N55.

Valvetronic cuprinde controlul complet al supapelor și controlul variabil al arborelui cu came (dublu VANOS), ceea ce face ca timpul de închidere al supapei de admisie si de evacure să fie reglabil în mod liber, adica efectuată pe ambele parti atat admisie cat și evacuare .Timpii de deschidere și închidere și, prin urmare, perioada de deschidere și ridicarea supapei de admisie sunt reglate cu ajutorul mecanismelor de distributie (defazor).Fata de modelul anterior, Sistemul VANOS a fost modificat.Această modificare oferă acum o unitate VANOS chiar mai rapidă ca viteze de reglare.Modificarea a redus, de asemenea, defecțiunea sistemelor anterioare VANOS ale motoarelor N55 , pierderile de ulei fiind mai mici.

Componentele sistemului N20

1-conducta de ulei care alimenteaza defazorul de pe arborele de admisie.

2-mecanism de distributie variabila.

3-senzor pozitie mecanism distributie variabila de pe arborele admisie.

4-magnet ( solenoid, actuator).

5-circuit principal alimentare ulei.

6-conducta de ulei ungere arbore cu came(cuzineti).

7- senzor pozitie mecanism distributie variabila de pe arborele admisie.

8- magnet ( solenoid, actuator).

9- mecanism de distributie variabila.

10- conducta de ulei care alimenteaza defazorul de pe arborele de evacuare.

11- conducta de ulei ungere arbore cu came(cuzineti).

12-Intinzator.

Următorea figura prezintă traseul canalelor de ulei din unitatea Vanos (rotor). Arborele cu came de admisie poate ajunge in pozitia „Avansat“ pe traseul hașurat cu galben deschis. In pozitia „retras“ ajunge pe traseul marcat cu galben inchis.

Rotor.

Canalul de curgere a uleiului pentru pozitia avansat.

Canalul de curgere a uleiului pentru pozitia intarziat.

Canalul de curgere a uleiului pentru pozitia avansat.

Canalul de curgere a uleiului pentru pozitia intarziat.

Rotorul

Pinul de blocare asigură faptul că defazorul este blocat într-o poziție stabilită când presiunea uleiului nu actioneaza asupra lui. Arcul spiral sau arcul de torsiune prezent pe capacul de blocare,este proiectat pentru a ajuta defazorul sa revina in poztia de blocare mai usor dupa ce acesta nu mai este alimentat cu ulei din circuitul de ungere al motorului.

Capac de blocare.

Pin de blocare.

Arc elicoidal.

Cartus.

Arcul spiral sau arcul de torsiune este proiectat pentru a compensa frecarea arborelui cu came, deoarece fără arc spiral defazorul se adaptează mult mai repede la "intarziat” (cu frecare) decât la "avansat" (împotriva frecarii).

Efectul de blocare este asigurat de presiunea uleiului.Pentru realizarea blocarii, este nevoie de o perioada de sincronizare, adica din momentul in care motorul este oprit si pe circuitul de alimentare al mecanismului de distributie mai ramane o presiune mica de ulei, arcul spiral sa actioneze si sa ajute la blocarea acestuia.Sincronizarea acestuia se poate realiza din constructia jocului de blocare avand o valoare stabilita de proiectant.Defazorul este montat pe arborele cu came si este controlat de ventil. Fluxul de ulei în defazor este controlat de aceast ventil central.

Magnetul central primeste semnal electric de la ECU, si el apasa cu pinul carcasa ventilului care presează pe elementul mobil al ventilului de comutare, astfel, aceasta supapă directioneaza uleiul in camerele defazorulu in functie de necesitate,directionarea facandu-se de sectiunea 4 a carcasei ventilului .In imaginea de mai jos este prezentată ventilul .

Figura 1 Figura 2

1-Filtru

2-Bila

3-Arc

4-Pistonas

5-Canal de circulare a uleiului

6-Carcasa

7-Carcasa pisonasului

8-Canal de intrare a uleiului din instalatia de ungere

9-Canal de intrare a uleiului care directioneaza mecanismul de distributie in pozitia avansat.

10- Canal de intrare a uleiului care directioneaza mecanismul de distributie in pozitia intarziat.

In figura 1 este prezentat traseul uleiului din instalatia de ungere in defazor, iar in figura 2 este prezentat traseul uleiului din defazor in instalatia de ungere.

Sistemul de distributie variabila VVL (Variable Valve Lift)

Pentru realizarea economiei de combustibil,o performanță și manevrabilitate cat mai buna , tehnologia Variable Valve Lift permite două moduri de funcționare adica ,permite schimbul de gaze pentru a fi optimizat la o viteză mai mică și un cuplu mai mare și la o viteză mai mare și o putere de ieșire mai mare.

Acest lucru este realizat printr-un braț de ridicare cu două căi, care este acționat de came separate, cu profiluri de ridicare joasă și înaltă, miscarea realizandu-se printr-un brat care se are o miscare sus jos, fiind actionat de came separate.
Sistemul Audi Valve Lift System (AVS) a fost creat si implementat pentru a optimiza ciclul de încărcare si de ardere. Ordinea de ardere a motorului 2.0L CAEB este separată.Această "separare a secvenței de ardere" înseamnă impulsurile de gaz produs în timpul ciclurilor de evacuare ale fiecarui cilindru individual si nu afectează impulsurile dispozitivului declanșat anterior celorlalti cilindri. Rezultatul este denumit "încărcare prin impuls".

Designul mecanic și funcția AVS pe Motorul TFSI cu 4 cilindri se aseamănă foarte mult cu 6 cilindri cu aspirație naturală. Cu toate acestea, diferite se folosesc efecte termodinamice.

La turații reduse ale motorului, conturul profilului lăbuitor al profilului îngust este folosit. La viteze mari ale motorului, AVS se modifică la a mai mult conturul lobului cam profil. Conturul lobului cam îngust oferă o evacuare foarte târzie deschiderea ventilului. Acest lucru împiedică efectiv fluxul retroactiv al gazul de eșapament în timpul fazei de suprapunere a supapei datorită pre-evacuare puls (la punctul de deschidere supapa de evacuare) a cilindrului, care este deplasat la un unghi al arborelui cotit de 180 °. Deci, sunt posibile temporizări avansate ale supapelor de admisie.

Gradientul de presiune al cilindrului pozitiv permite camera de ardere să fie eficient curățată. Acest îmbunătățește amestecul de combustibil prin reducerea gazului rezidual conținut în cilindru și prin facilitarea avansării (pentru că aerul de admisie mai puțin este expulzat după BDC). Aceste îmbunătățiri duc la un răspuns mult mai bun și cuplu mult mai mare la turații reduse. Presiunea de încărcare poate să fie construită mai repede, făcând curba de cuplu mai abruptă și minimizarea decalajului turbo.

Fiecare cilindru are propriul element de camă mobilă montat pe arborele cu came. Două contururi de ridicare a supapei sunt posibil pentru fiecare supapă de evacuare. Schimbarea între contururile lobului cam mare și mic sunt obținute prin deplasarea longitudinală a elementelor de camă. Elementele cu came sunt deplasate pe arborele cu came de către servomotoare solenoid. În timp ce un actuator comută de la ridicarea supapei mici până la ridicarea supapei mari, celălalt actuator comută de la ridicarea supapei mari în ridicarea supapei mici.Cel de-al doilea dispozitiv de acționare se oprește de la ridicarea supapei mari la supapa mică. Atunci când un actuator este activat de către Modulul de comandă al motorului (ECM), un bolț metalic este extins și se cuplează în canelura de deplasare a camei element.

Elementul de camă este proiectat să se deplaseze automat atunci când arborele cu came se rotește, schimbând astfel ambele supapele de evacuare către celălalt contur al lobului camă. Cu toate acestea, canelura de deplasare în elementele de camă trebuie să fie astfel configurată astfel încât știftul de acționare a metalului să fie împins înapoi după ce se efectuează trecerea. Pinul metalic nu pot fi modificate în mod activ de ECM.

Pentru a vă asigura că și elementele de camă nu sunt deplasate atunci când sunt ajustate, călătoria de ajustare este limitatăde o oprire. Opritoarele sunt rulmenții cu arbore cu came în cilindru capacul capului.

Elementele de camă sunt localizate și ținute în loc de un a detentă în arborele cu came cu bile cu arc.

Există două contururi ale lobilor cam fiecare valvă pe fiecare camă element. Micile cambe(prezentate în verde) implementează a supapa de deschidere a vanei de 0,25 in (6,35 mm). Lungimea de deschidere este unghiul arborelui cotit de 180 °. Supapa de evacuare se închide la 2 ° după TDC. Cursa completă asigurată de lobii cu came mari (prezentată în pag roșu) este de 0,40 in (10 mm), cu o lungime de deschidere de 215 ° unghiul arborelui cotit.

Servomotoarele de reglare a arborelui cu came sunt electromagnetice servomotoare de tip solenoid. Sunt utilizați doi actuatori per cilindru. Un actuator mișcă elementul camă pe arborele cu came pentru ridicarea supapei mari. Celălalt actuator resetează funcția element de camă pentru ridicarea supapei mici. Fiecare dispozitiv de acționare este atașat extern la capul cilindrului acoperiți cu un șurub. Sunt sigilate cu inele O. Cand actuatorul este activat de ECM, un bolț metalic angrenează o canelură de deplasare în elementul cam, prin aceasta deplasându-se celălalt lob de camă în poziție.

Un solenoid este integrat în servomotor. Cand solenoidul este activat de ECM, un știft metalic este extins. Solenoidul este activat prin aplicarea scurtă a lui voltajul bateriei. Atunci când știftul metalic este extins, acesta este ținut în poziția de a magnet permanent pe carcasa servomotorului.

Datorită timpului de extindere rapidă (18 – 22 ms), metalul pin trece printr-o accelerare foarte rapidă. Un inel de amortizare în apropierea magnetului permanent asigură faptul că pinul se află să nu se întoarcă înapoi sau să se deterioreze. Pivotul metalic se extinde în canelura de deplasare apoi deplasează elementul camă pe măsură ce arborele cu came se rotește.

Conturul canelurii de deplasare este proiectat pentru a împingeți știftul metalic al actuatorului înapoi după puțin timpo rotație a dispozitivului de acționare. Magnetul permanent se asigură că știftul metalic rămâne în această poziție. Cand magnetul permanent împinge pinul metalic, tensiunea este indusă în bobina magnetică a solenoidului.Acest semnal de revenire este înregistrat de ECM. Poate doar se generează dacă știftul metalic este împins de spate canelura de deplasare după elementul de camă fost mutat. ECM evaluează intrarea de semnal ca a o ajustare reușită.

Conturul canelurii de deplasare este proiectat pentru a împingeți știftul metalic al actuatorului înapoi după puțin timpo rotație a dispozitivului de acționare. Magnetul permanent se asigură că știftul metalic rămâne în această poziție. Cand magnetul permanent împinge pinul metalic, tensiunea este indusă în bobina magnetică a solenoidului.Acest semnal de revenire este înregistrat de ECM. Poate doar se generează dacă știftul metalic este împins de spate canelura de deplasare după elementul de camă fost mutat. ECM evaluează intrarea de semnal ca a o ajustare reușită.

Actuatoarele de reglare a arborelui cu came sunt activate ECM, care oferă un semnal de la sol. Tensiunea la servomotoarele sunt furnizate de Motronic Engine Control Modulul de alimentare al releului J271. Sistemul este gata pentru funcționarea la o temperatură a lichidului de răcire de 14 ° F (-10 ° C). Când motorul este pornit, lobii de contur mai mari sunt pe poziție. Imediat după pornirea motorului, sistemul se transformă în lobii de contur mai mici. Când motorul se oprește, AVS trece înapoi la cam contur mare. Puterea maximă pe actuator este de 3 amperi.

BIBLIOGRAFIE

http://www.bimmerpost.com/goodiesforyou/BIMMERPOST-N20engine.pdf

http://www.comeanddriveit.com/engine/subaru-avcs-explained

http://m.schaeffler.com/content.mobile.products/en/products/automotive/engine/uniair/uniair_info.html

http://m.schaeffler.com/remotemedien/media/_shared_media/08_media_library/01_publications/schaeffler_2/brochure/downloads_1/pua_de_us.pdf