Studiu cu privire la construcția și funcționarea sistem elor de [608129]

3
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
REZUMAT

4
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
CUPRINS

5
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
Studiu cu privire la construcția și funcționarea sistem elor de
distribuție variabilă

Introducere

Prin distribuție se înțelege ansamblul organelor motorului cu ardere internă care permite
umplerea cilindrilor cu încărcătură p roaspătă și evacuarea gazelor arse din cilindrii. Cuprinde
colectoarele de admisie și evacuare, supapele, arborii cu came, componente ce asigură
transmiterea mișcări de la came la supape (arcuri, tacheți, tije, culbutori, etc.), lanțul/cureaua
de distribuț ie și pinioane de angrenare.
Se spune că distribuția este variabilă atunci când durata de deschidere și înălțimea de
ridicare ale supapelor sunt variabile și, deasemenea, momentele de deschidere și închidere ale
acestora nu sunt fixe. În literatura de spec ialitate acestea sunt cunoscute sub numele de VVA
(Variable Valve Acuation System) sau VVT (Variable Valve Timing System).
La început s -a folosit sistemul în construcția de motoare de aviație, abia la sfârșitul
anilor 1960 a fost introdus și în construcția de motoare pentru automobile de cei de la FIAT.
Cu timpul schemele mecanice au fost înlocuite de cele electrohidraulice, unde varierea
momentului, duratei și gradul de deschidere/închidere ale supapelor sunt controlate de
Unitatea Control Motor.

1.1 General itați
Sistemele de distribuție variabilă sunt capabile să modifice momentul, durata și
înălțimea de deschidere a supapelor (una sau mai multe dintre acestea, în diferite combinații)
în timpul funcționării motorului.
Defazorul (figura 1.1) folosește presiun ea 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

6
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
care comandă supapele d e evacuare. Strategia de funcționare ia în calcul în principal turația și
sarcină motorului.
În general, modificarea momentului deschiderii supapei este realizată prin intercalarea unui
unui dispozitiv hidraulic intre pinionul de acționare și arborele cu came, acesta fiind capabil să
să modifice poziția relativă a celor două
repere, în trepte (TI -VCT) sau continuu.
Defazorul este o parte componentă a
motorului, care în conceptele moderne,
intră în acțiune cu ajutorul presiunii
uleiului din circuitul de unge re al
motorului. Cu ajutorul unui defazor, există
posibilitatea de a varia momentul de
deschidere și închidere a supapelor de
admisie și evacuare. Figura 1.1
Acest lucru este posibi l 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 timpilor de comandă al mișcării supapelor,
dependent de stadiul de funcționare ale motorului, la momentul respectiv. Acest lucru acționează
favorabil asupra comportamentului momentului de torsiune, asupra consumului de combustibil și
emisiilor de gaze.
Defazorul este ac ționat hidraulic, utiliz ând presiunea uleiului de la ungerea c entral ă a
motorului. Mecanismul de distribu ție este compus din partea hidraulic ă de varia ție, ventilul de
comand ă pentru circuitul de ulei și o unit ate corespunz ătoare de reglaj. Actual se dezvolta defazori
cu corec ție electric ă, care s ă reprezinte genera ția viitoare de defazori.

7
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
1.2 Variante de construc ție penru defazoare

1.2.1Deosebiri datorate conceptului de func ționare
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 corespunzătoar e.

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 lanțul ui dințat are loc în
ulei, deci în mediu umed .
La un motor cu ac ționarea
mecanismului de distribu ție prin curea
dințată, func ționarea se realizeaz ă in
mediu uscat (fara ulei), din acest
motiv, cerintele pentru o etanseitate
extrem ă a defazorului, sunt foa rte
ridicate .
a Figura 1.2.1.1 b
Mai există ca și concept, defazorul controlat elect ronic(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 rezult ă in pierderi mai mici comparativ cu sistemele hidraulice și rezult ă reduceri
semnificative în emisii și consum de combustibil. Optimiz ând puterea motorului și puterea de ie șire
este un factor decisiv in cr eșterea placerii de a conduce.

8
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE

Figura 1.2.1.2

Avantaje :
Mecanismul de distribu ție variabil ă electronic crește com fortul semnificativ la pornirea
motorului, acesta nu este un avantaj pentru sistemul start-stop al motor ului, dar este de asemen ea un
avant aj pentru vehiculele hibrid datorită faptului c ă motorul poate fii pornit far ă șocuri. Aceasta de
asem enea conduce c ătre beneficii semnificative în ceea ce prive ște consumul de combustibil
datorit ă independen ței față de circuitul uleiului.
Viteza de reacți e 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.Aceas ta rezultă
performanțe dinamice crescute în special la turații mici.

Figura 1.2.2.2

9
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
1.2.2 Deosebiri datorate mi șcarii in timpul func ționării
În funcție de modul de mișcare care o execută, există două tipuri diferite din punct de
vedere a mișcăr ii a defazoarelor hidraulice, cel cu mișcare axială a pistonului și cel cu camere
formate de palete.
a) Defazorul cu mi șcare axial ă a
pistonului(figura1.2.2.1 a) – Defazorul cu
mișcare axial ă a pistonului ghideaz ă corec ția
hidraulic ă pe direc ția axi ală fată de poziția
oblic ă a din ților

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 rea lizeze o rotație a defazorului.

1.3 C âmpul de ac țiune la o corec ție variabil continu ă

Defazorul realizează o reglare variabil continuă într -un circuit închis de acționare.
Pentru reglarea hidraulică a defazorului se utilizează presiunea uleiului din cir cuitul 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 Figura 1.3.1 a Figura 1.2.2.1 b

10
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
încărcare (cuplul motor), de numărul d e 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 n ecesară producerii unghiului de corecție se reglează prin intermediul unui
așa numit ventil electromagnetic proporțional, reglabil în trepte.

1.4 Schema hidraulic ă a mecanismului de distribu ție

Unghiul rezultat se măsoară prin intermediul s enzorilor în formă de roată declanșatoare la
arborele cotit și la arborele cu camă, senzori ce preiau unghiul de corecție.
Printr -o frecven ța ridicat ă de palpare și reglare, unghiul impus se poate men ține cu o foarte mare
precizie, exist ând posibilit atea compar ării 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 funcți onare, curentul ce alimentează ventilul de comandă. (figura 1.4.1) .

11
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE

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

12
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
Statorul este str âns legat cu roata din țată și implicit cu arborele cu cam ă conduc ător.
Rotorul este str âns legat de arborele cu cam ă și se p oate roti i în stator cu un anumit unghi,
efectu ând astfel reglarea variabil continu ă a defazorului. Statorul, rotorul si cele dou ă capace
(capacul propriu zis si roata dintat ă), închid prin geometria lor, a șa zisele camere de etan șare.
În camerele de etan șare se produce presiunea de ulei, permi țând astfel rotirea rotorului in
stator. Aceste camere de presiune sunt etan șe, datorit ă apăsarii, in direc ție radial ă, a paletelor pe
suprafa ța de a șezare interioar ă a statorului, prin intermediul arcurilor si garni turilor.
Etansarea in direc ția axial ă se realizeaz ă prin potrivirea statorului , rotorului, par ților 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 func ționării de c ătre umplerea cu ulei a
camerelor. Camerele permit ob ținerea unui unghi de defazare de 30 -60 [°] al arborelui cotit,
corespunz ător unui unghi de 15 -30 [°] la arborele cu cam ă. Acest lucru este posibil doar atunci,
când este asigurat ă o etan șeitate a celor dou ă camere.
În poziția de baz ă, elementul de blocare al defazorului este în pozi ție de blocare, în acela și
timp, presiunea de ulei ac ționeaz ă
lateral paleta si o men ține in p oziție
finală, ventilul de comand ă este
astfel conectat. Prin urmare, numai
când se asigur ă o scurgere minim ă de
ulei, poate fi i demonstrat ă
funcționalitatea defazorului. O
presiune de ulei prea ridicat ă duce la
un debit ridicat de ulei in defazor și
astfel la o supra încarcare a
alimentarii cu ulei.
1. Stator
2. Rotor
3. Palete
4. Element blocare
A. Camera ulei A
B. Camera ulei B
Figura 1.6.1

13
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
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 mo tor 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. Ast fel, 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 distribuț ie variabil ă 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 sa u 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 ma xim de la turații foarte joase de 1300 – 1400 Nm.

14
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE

1.7.1 Caracteristici ale sistemului de distribu ție dual

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

 Aduce îmbunătățiri până la 7% la putere maximă și până l a 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. Valva electronică a solenoidului este
controlată în mod direct d e uleiul din
motor pe un circuit de înaltă presiune
avânt ca scop reglarea paletei fixe prin
intermediul roții dințate a sistemului de
distribuție.

Arborele cu came se poate rotii relativ
ușor față de poziția inițială permițând
sincronizarea întârziată sau avansată a
arborelui cu came pe baza presiunii
uleiului dirijat de electrovalv ă.

La utilizarea defazorului pentru
controlul supapelor,admisia si evacuarea
pot fii in pozitia avanzata sau intarziata
independent una fata de cealalta.
Sistemele competitive traditionale
functioneaza cu un singur defazor.

15
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
 Optimizarea pornirii la re ce 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 de schidere 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 momentul ui
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
îmbunătăți rea puterii motorului si economia semnificativa a combustibil ului. 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 cons tant, un singur mecanism
de distributie variabila v -a efectua miscarea in pozitia avansata . In interiorul mecanismului de
distributie variabila,p e 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 adm isie,se

16
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
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),d eoarece 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 a vansat, 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 mo duri
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 avan s maxim și va reduce treptat viteza de
avans deoarec e 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 p entru a ajuta procesul de admisie,d e
asemenea, prin închiderea supapei rezulta o compresie dinamică semnificativ ridicata , care ajut ă 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 faz elor și un control mai precis al inchiderii si deschiderii supapelor.

Figura 2.1.1 Graficul de functionare a sistemului AVCS dual

17
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
2.2 Beneficii le sistemului AVCS dual
Ca orice sistem de distributie variabila , sistemul AVC S 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. Aces tea pot fi :

 Cresterea duratei si efectului momentu lui 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 distribuț ie 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 înseamnă nd că motorul
funcționează întotdeauna la o eficiență optim ă.
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

18
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
Sistemul UniAir a debutat mai întâi pe motorul MultiAir de 1.4 lit ri, 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) c u 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 distribu ție 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 u leiul 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 c ontrolul temperaturii de ardere prin varierea cantității de gaze arse rămase în

19
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
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 –
combus tibil.
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 d e control al procesului de
ardere.

Sistemul de distribuție variabilă UniAir – elemente componente

1. supapă electrohidraulică (comandată de calculatorul de injecție )
2. rezervor de ulei
3. pompă cu piston
4. culbutor de acționare
5. arbore cu came (conține atât camele pentru sup apele de admisie cât și cele pentru evacuare)
6. camă admisie
7. camă evacuare
8. canal hidraulic de legătură
9. cameră de presiune înaltă
10. chiulasă
11. supapă de admisie
12. supapă de evacuare
Pentru deschiderea supapei de admisie (11), cama (6) apasă, prin intermediul
culbut orului (4), pe pistonul pompei (3). Astfel, pompa creează o presiune hidraulică, care se

20
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
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 v a 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 distr ibuție 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 flexibilit ate 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 l a 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 el ectrohidraulică 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.

21
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
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 c ontrola 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 con duce 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 d e 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 c e 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 re ducere 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.

22
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE

Vedere din fata si lateral a mecanismului

El este capabil să genereze o reducere a consumului de combustibil de p ână 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 adoptar ea 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, pute rea produs de el. Control ul
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 a ici se ajunge la o scădere a consumului, datorită diminuării pierderilor de

23
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
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 moto rului. 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 ung ere 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 si stemului 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

24
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
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 cont rolul complet al supape lor 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 uni tate 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.

25
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
• 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 mar cat cu galben inchis.
1. Rotor.
2. Canalul de curgere a uleiului pentru pozitia avansat.
3. Canalul de curgere a uleiului pentru pozitia intarziat.
4. Canalul de curgere a uleiului pentru
pozitia avansat.
5. 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.
1- Capac de blocare.
2- Pin de blocare.
3- Arc elicoidal.
4- 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)

26
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
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 m ica 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 pri meste semnal electric de la ECU, si el apasa cu pinul carcasa ventilului
care presează pe elementul mobil al ventilului de comutare, astfel, aceasta supapă directione aza
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 .

27
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
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 economie i de combustibil, o performanță și manevrabilitate cat mai
buna , tehnologia Variable Valve Lift perm ite două moduri de funcționare adica ,perm ite
schimbul de gaze pentru a fi optimizat la o viteză ma i mică și un cuplu mai mare și la o viteză
mai mare și o putere de i eșire mai mare.
Acest lucru este realizat printr -un braț de ridicare cu două căi, care este acționat de came
separate, cu profil uri 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. Ordin ea 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".

28
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
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 contur ul 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 c otit 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 ma i 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 p ână la ridicarea supapei mari, celălalt
actuator comută de la ridicarea supapei mari în ridicarea supapei mici.Cel de -al doilea dispozitiv de

29
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
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
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 met alic 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 capulu i.
Elementele de camă sunt localizate și ținute în loc de un a detentă în arborele cu came
cu bile cu arc.

30
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE

Există două contururi ale lobilor cam fiecare valvă pe fie care camă element. Micile
cambe (prezentate în verde) implementează a supapa de deschider e 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 de schidere 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

31
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
șurub. Sunt sigilate cu inele O. Cand actuato rul 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 perma nent pe carcasa
servomotorului.
Datorită timpului de extindere rapidă (18 – 22 ms), metal ul 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 ele mentul 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

32
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE
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 disp ozitivului 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. P oate 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, l obii 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.

33
UNIVERSITATEA "TRANSILVANIA" BRASOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ LUCRARE DE DISERTATIE

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/u
niair_info.html
http://m.schaeffler.com/remotemedien/media/_shared_media/08_media_library/01_publ
ications/schaeffler_2/brochure/dow nloads_1/pua_de_us.pdf