سیستم VVT

اول از همه به توضیح میل بادامک (میل سوپاپ) میپردازیم :

 

در قسمت موتور خودرو و اجزاء آن شاید تاکنون واژه میل بادامک را شنیده اید و یا به حروف اختصاری OHV، SOHC، یا DOHC مندرج بر کاور موتور برخی خودروها توجه نموده اید؟ آیا می دانید این حروف اختصاری به چه مشخصه ای در موتور اشاره دارند یا به کدام بخش از موتور خودرو مربوط می شوند؟ این عبارت ها در حقیقت به نوع میل بادامک (Camshaft) در موتور اشاره دارند. میل بادامک قطعه ای است که وظیفه باز و بسته نمودن سوپاپ ها را به عهده دارد.

به عبارتی دیگر قطعه‌ای در موتور خودرو و دیگر موتورهای پیستونی چهار زمانه است که سوپاپ ها را باز و بسته می‌کند. این قطعه از یک استوانه فلزی به عنوان محور اصلی تشکیل شده که روی آن محورهایی به شکل بیضی یا دایره غیر هم‌محور قرار دارد

میل سوپاپ توسط دنده ای که بوسیله زنجیر یا تسمه تایمینگ به میل لنگ متصل میشود میچرخد . در موتور های چهار زمانه به ازای هر دو دور میل لنگ میل سوپاپ یک دور میچرخد

این قطعه در برخی موتورها در بالای سیلندر واقع است و در برخی دیگر در پایین موتور قرار گرفته است.

وظایف میل بادامک :

 

1- باز و بسته کردن سوپاپ ها توسط چرخش میل سوپاپ و قرار گرفتن بادامک ها زیر تایپت ها

2- روی میل سوپاپ یک دایره خارج از مرکز (اکسانتریک)وجود دارد که با قرار گرفتن شیطانک پمپ بنزین وبالا و پایین رفتن ان انتقال بنزین از باک به کاربراتور توسط پمپ بنزین انجام می شود.

3- روی میل سوپاپ دندانه ای وجود دارد ک این دنده دلکو و اویل پمپ را بکار می اندازد.

 

 

انواع میل بادامک :

 

میل بادامک(Overhead Valve (OHV

 

OHV به میل بادامکی اطلاق می شود که در پایین موتور قرار دارد و نیرو را از طریق میله های بلندی به سوپاپ ها منتقل می کند. اگرچه این نوع میل بادامک ها تقریباً قدیمی شده اند، اما چندین دهه است که با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته اند. موتورهای مجهز به این نوع میل بادامک ها نسبت به انواع دیگر، کوچک تر هستند و دوام بالاتری دارند. گفتنی است، در این نوع موتورها، تنظیم زمان بندی دقیق سوپاپ ها در سرعت های بالا، قدری مشکل است. نکته منفی دیگر این که در این نوع موتورها، نصب بیش از دو سوپاپ برای هر سیلندر غیر ممکن است.

 

میل بادامک (Single Overhead Camshaft (SOHC

 

SOHC به میل بادامکی اطلاق می شود که به صورت ردیفی در بالای سیلندرها قرار گرفته است. این نوع میل بادامک ها اغلب در موتورهای خطی وجود دارند. در موتورهای خطی که تنها دارای یک میل بادامک هستند، در هر سیلندر دو سوپاپ تعبیه شده است: یکی برای ورود هوا و سوخت و دیگری برای خروج گازهای حاصل از احتراق. از آن جا که در این نوع موتورها باز و بسته شدن سوپاپ ها مستقیماً توسط میل بادامک و بدون واسطه انجام می شود، زمان بندی سوپاپ ها در سرعت های بالا نسبت به موتورهای OHV بسیار دقیق تر است.

 

 

Double Overhead Camshaft (DOHC)میل بادامک

 

DOHC به میل بادامک هایی اطلاق می شود که به صورت جفتی در بالای سیلندرها قرار گرفته اند. معمولاً در موتورهای خطی از دو میل بادامک DOHC و در موتورهای V-شکل از چهار میل بادامک DOHC استفاده می شود. در موتورهای مجهز به میل بادامک های DOHC، برای هر سیلندر چهار سوپاپ در نظر گرفته شده است؛ دو سوپاپ برای ورود هوا و سوخت و دو سوپاپ برای خروج گازهای حاصل از احتراق. در بیش تر اتومبیل های مدرن از موتورهای مجهز به میل بادامک هایDOHC استفاده می شود؛ زیرا تزریق هوا در این نوع موتورها بهتر است و با حجم موتور یکسان نسبت به سایر موتورهای فاقد میل بادامک DOHC، قدرت بیش تری تولید می شود.

معایب میل بادامک :

 

در اکثر موتورها سوپاپ ها بوسیله میل بادامک کنترل می گردد که نمی تواند با سرعت موتور تغییر کند . از این رو موقعیت بسته شدن اساسا برای یک سرعت مشخص موتور و با توجه به نوع استفاده از موتور طراحی می شود. این مسئله برای یک موتور صنعتی با یک سرعت و با یک کارکرد مشخص مشکلی ایجاد نمی کند ولی برای یک موتور خودروی سواری که در محدوده وسیعی از سرعتهای مختلف کار می کند به نوعی مصالحه و دقت در انتخاب مقادیر بهینه با توجه به شرایط ، نیاز دارد و نتیجه این نوع تنظیم خاص هم کاهش بازده حجمی موتور، هم در سرعتهای زیاد و هم در سرعتهای کم می باشد.

مهندسین مجبورند زمانبندی میانه ای را برای موتور انتخاب کنند. برای مثال در یک خودروی باری ممکن است زاویه همپوشانی کمی درنظر گرفته شود زیرا عموما آنرا با سرعت کم میرانند. برعکس یک خودروی مسابقهای نیازمند زاویه همپوشانی زیاد است زیرا باید در حداکثر سرعت، حداکثر قدرت را داشته باشد. 
یک خودروی معمولی از زاویه همپوشانی متوسط برخوردار است زیرا چه در سرعت کم و چه در سرعت زیاد باید کارکرد مناسبی داشته باشد و نمیتوان در این خودروها یک ناحیه را قربانی ناحیه دیگر کرد درصورتیکه در خودروی مسابقه یا خودروی باری میتوان ناحیهای از عملکرد را که کمتر مورد توجه میباشد را قربانی ناحیه دیگر نمود.

یکی از عوامل مهم انتشار آلایندگیها در موتورها ، مدت زمان همپوشانی سوپاپها (قیچی سوپاپها) می باشد.منظور از همپوشانی مدت زمانی است که سوپاپ هوا باز است ولی سوپاپ دود هنوز بسته نشده است . همانطوریکه میدانید در انتهای مرحله تخلیه سیلندر وشروع مرحله مکش، هم سوپاپ ورودی وهم سوپاپ خروجی، به صورت همزمان برای زمان کوتاهی باز هستند.

 هنگامی که این اتفاق رخ می دهد مقداری از گازهای خروجی داخل سیلندر می توانند از طریق سوپاپ ورودی باز، به داخل سیستم ورودی وارد شوند و سپس این گازهای خروجی به همراه هوا و سوخت ورودی، مجددا به داخل سیلندر بر می گردند،که باعث پس زدن مقداری از هوای ورودی در حال ورود وکاهش بازده حجمی موتور می شود . این مسئله در سرعتهای کم موتور که د ر آن زمان واقعی باز بودن همزمان سوپاپها، بیشتر است بیشترین تاثیر خود را داراست.

 بنابراین طراحی یک مکانیزم برای تنظیم سوپاپها (تغییر مدت زمان همپوشانی سوپاپها ) در دور آرام و دورهای بالا ی موتور می تواند تاثیر بسزایی در کاهش آلاینده ها و همچنین افزایش راندمان حجمی موتور شود.

سیستم VVT :

به معنای variable valve timing زمان متغیر سوپاپ ها

 

این سیستم زمان بالا و پایین رفتن سوپاپ‌ها در پیشرانه را کنترل می‌کند. اگر بخواهیم به صورت خلاصه بیان کنیم، یک پیستون برای بالا و پایین رفتن و تولید نیرو احتیاج دارد که ترکیبی از سوخت و هوا در سیلندر وارد شده و در زمان مناسب جرقه زده شده و احتراق ایجاد شود. اما این قضیه به این راحتی‌ها هم نیست. زمانیکه سرعت خودرو زیاد است، برای احتراق به هوای بیشتری نیاز است و همچنین در زمانیکه سرعت خودرو کم است، به هوای کمتر. اگر این امر به درستی انجام نشود و به طور مثال، هوای کمی و یا بیش از اندازه وارد سیلندر شود، نه تنها در عملکرد پیشرانه تاثیر دارد، بلکه باعث می‌شود سوخت بدون اینکه به درستی تبدیل به نیرو شود، از سیلندر خارج شده و آلایندگی تولید شده را افزایش دهد. سیستم VVT سعی می‌کند که این مشکل را برطرف کرده و به طور مثال در سرعت‌های بالا، زمان بیشتری سوپاپ را باز نگه دارد تا هوای کافی برای احتراق وارد سیلندر شود و همچنین در سرعت‌های پایین نیز سعی می‌کند در زمان مناسب سوپاپ را ببندد تا هوای بیش از اندازه وارد سیلندر نشود.
جالب است بدانید که اولین بار شرکت آلفارومئو بود که در سال 1980 این سیستم را روی مدل Spider خود نصب کرد. این خودرو دارای یک پیشرانه 2 لیتری بود که سیستم VVT آن کاملا به صورت مکانیکی کار می‌کرد

 

مزایای VVT :

1-کاهش مصرف سوخت

2-رفع مشکل مربوط به قیچی شدن سوپاپها که منجر به ناقص سوزی می شود

3-کاهش آلایندگی

4-افزایش گشتاور موتور در دور پائین و بهبود عملکرد موتور

5-افزایش راندمان حرارتی وحجمی موتور

روش کار VVT :

 

این سیستم در هر شرکت خودرو سازی به مدل های مختلفی ساخته شده که ما در اینجا مدل شرکت تویوتا را برای شما توضیح خواهیم داد . این مدل نسبت به بقیه ساختار ساده تری دارد.

در این مدل vvt نقش رابطی میان میل بادامک و سوپاپ ها را دارد و از سه قطعه تشکیل شده است .

قطعه ی میانی وظیفه برخورد با میل بادامک و در نتیجه حرکت دو قطعه اطراف را دارد . دو قطعه اطراف که دارای قابلیت تنظیم شدن بوسیله چرخ دنده های داخلی را دارند میتوانند میزان برخورد به میل سوپاپ را تعیین کنند . این چرخ دنده ها از یک سیستم الکتریکی دستور تنظیم را دریافت میکنند که در شرایط نیاز یعنی افزایش سرعت خودرو دو قطعه بیشتر به سمت پایین میروند و ضربه ی عمیق تری به میل سوپاپ وارد میکنند(high lift ) و یا برعکس یعنی کاهش سرعت خودرو ان دو قطعه کمتر به سمت پایین میروند و ضربه ی کم تری به انها وارد میکنند

(low lift)

ضربه ی عمیق و یا ملایم همانطور که گفته شد توسط یک سیستم الکتریکی کنترل میشود و این سیستم از طریق میزان گازی که راننده از طریق پدال گاز وارد میکند میزان ان ضربه را تشخیص میدهد .

امروزه انواع شرکت های خودرو سازی این سیستم را به روش های جدیدتر و پیشرفته تر در حال ساخت میباشند که از انواع ان میتوان به vvt-i و cvvt و... اشاره نمود .

مدل استفاده شده این سیستم در خودرو را میتوان با بالا زدن کاپوت ماشین و نوشته ی روی موتور تشخیص داد .

 

معایب سیستم VVT :

 

این سیستم معایب خاصی ندارد اما بدلیل پیچیدگی ساخت ان در بعضی از خودرو ها دچار ایجاد مشکلاتی نیز شده است که به دقت سازنده های ان بستگی دارد . ممکن است مقداری حجم موتور بدلیل وجود بعضی از مدل های این سیستم افزایش یابد که البته در مدل های جدیدتر این مشکل بر طرف شده است .