|
Vtec
Değişken Zamanlamalı Supap Kontrol Sistemi
(Variable-valve timing and electronic-lift control) Değişken
supap zamanlaması, motor işletim sisteminin hangi devire
göre hangi supap zamanlamasının kullanılacağını belirlenmesi
ve her devirde en verimli çalışmayı sağlamasıdır. Böylece
motor düşük devirlerde az yakıt tüketirken yüksek devirlerde
de iyi bir performans sunmaktadır. Motor devri yükseldikçe
kayar pimli egzantirik milleri subaplara daha büyük bir kam
lobuyla hareket iletmekte ve hava yakıt oranının yeniden
düzenlenmesine imkan tanımaktadır.
DOHC VTEC
DOHC VTEC sistemi, yüksek devirli bir DOHC motorunda hem
gücü hem de torku optimize etmek için geliştirilmiştir. Her
iki supap için, 3 kam profili bulunur. Dış taraflardaki
profiller düşük devirlerde, ortadaki profil ise yüksek
devirlerde kullanılır
Düşük devirlerde, supaplar düşük kam profillerinde hareket
eden külbütörler tarafından açılır. Bu kam profilleri, düşük
devirlerde silindirin emişinin iyi ve yakıt tüketiminin
düşük olmasını sağlamak için kısa supap liftiyle ve kısa
açılma süresiyle hareket ederler. Kısa supap lifti ve açılma
süresiyle düşük ve orta devirlerde yüksek tork ve yakıt
tasarrufu sağlanır. Motorun hızı arttıkça, motorun
elektronik kontrol ünitesi kam mili takipçilerinin pimlerine
basınçlı yağ gönderen hidrolik sürgülü valfi çalıştırır
(5850 d/d’de). Basınçlı yağ pimleri, düşük devirde
çalışması için tasarlanan takipçileri 3. takipçiye
kilitleyecek bir pozisyona hareket ettirir. O ana kadar 3.
takipçi herhangi bir supabı hareket ettirmemektedir. Kam
mili takipçilerinin birbirine kilitlenmesiyle birlikte,
düşük devirde çalışan takipçiler yüksek devirde çalışan
takipçilerle aynı oranda çalışmaya zorlanırlar. Supapların
hem lift miktarı artmış hem de açık kalma süreleri
uzamıştır. Silindirin içine daha fazla dolgu alınmaktadır ve
artan devir sayısıyla birlikte motorun gücü de artmaktadır.
SOHC VTEC
Üstten tek eksantrikli bir motorda, her silindir sırası için
bir kam mili bulunur. Emme ve egzoz profilleri aynı kam mili
üzerinde yer alır. Alttaki şekilde kam milinin orta kısmında
3 kam profili bulunmaktadır, bunlar emme kam profilleridir.
Bu 3 kam profilinden dış tarafta olanlar düşük devirlerde
kullanılırken, ortadaki profil yüksek devirlerde
kullanılır.Fakat SOHC VTEC motorlarda egzoz supaplarının
zamanlamaları değiştirilmez. Egzoz supapları tüm devir
bantları için aynı profilleri takip eder. DOHC VTEC ve SOHC
VTEC motorlar arasındaki en büyük fark egzoz supaplarının
zamanlamaları arasındaki farktır. Bunun yanı sıra SOHC VTEC
motorların yapıları, DOHC VTEC motorlara göre daha basittir
Düşük devirlerde, dıştaki 2 kam profili direkt olarak
külbütörleri hareket ettirir. Düşük devirlerde kullanılan
kam profilleri motorun sakin çalışmasını ve düşük yakıt
tüketimi sağlar. Yüksek devirlerde ise; yüksek devirler için
tasarlanan profil, takipçiyi hareketlendirir. Fakat takipçi
herhangi bir parçayla bağlantılı olmadığı sürece, hiçbir
parçayı hareketlendirmez. Yüksek devirlerde, yağ basıncı
metal pimi külbütörlere ve takipçiye doğru iter ve 3 profil
sanki tek profile dönüşmüş gibi hareket etmeye başlar.
Külbütörler, yüksek devirler için tasarlanan profili takip
etmektedirler. Yüksek devirlerde emme supaplarının lifti
arttığı gibi açık kalma süreleri de artar. Artan devirler
birlikte motora daha fazla dolgu emilir ve motorun gücü
artar.
VTEC-E
VTEC-E sisteminin asıl amacı, düşük devirlerde yakıt
ekonomisini artırmak için oldukça fakir yakıt-hava karışımı
sağlamaktır. 1,5 litrelik SOHC VTEC-E sistemine sahip motor
92 HP güç üretmektedir. 12 supap modunda hava-yakıt oranı
20:1 ve üzerinde olabilmektedir.
Tork üretmek için, yakıt silindir içine emilen hava ile
birlikte yakılır. Ne kadar çok tork üretileceği, direkt
olarak, yakıt-hava karışımının birbiriyle ne kadar iyi
karışmasıyla ilgilidir. Düşük devirlerde motorların emme
dolgu hızı, yakıt ve havanın iyi bir şekilde birbirine
karışabilmesi için yeterli değildir. VTEC-E, yapay olarak
emme dolgu hızını türbülans etkisi yaratacak şekilde
artırır. Bu şekilde yakıt ve hava arasında oldukça iyi bir
karışım gerçekleşir. VTEC-E sistemine sahip olmayan bir
motor emme supapları için tek bir kam profiline sahiptir.
VTEC-E motoru ise, iki farklı emme kam profiline sahiptir.
Düşük devirlerde, her emme supabı kendi emme profilini takip
eder. Emme kam profillerinden biri diğerine göre oldukça
normal kalmaktadır. Diğeri ise, neredeyse yuvarlak bir
profile sahiptir. Düşük devirlerde sadece bir emme supabı
çalışmaktadır. Emilen dolgu bu supaptan silindire
girmektedir ve sonuç olarak silindir içinde türbülans efekti
oluşturulmaktadır. Türbülans etkisi, dolgunun çok iyi bir
şekilde karışmasını sağlamaktadır. Bu sayede motor, oldukça
fakir karışımlarda çalışabilmektedir. VTEC sistemi, düşük
devirlerde çalışmayan emme supabını aktif hale getirmek için
kullanılır. Resim:VTEC_E_2.JPGVTEC-E sisteminin 12 supapla
çalışma modu
Devir arttıkça daha fazla dolgu emilmek istenir, sadece bir
emme supabının çalışması motor için sınırlayıcı bir etki
oluşturmaya başlar. Yaklaşık 2500 d/d civarında, içi dolu
bir pim iki külbütör tarafından itilir ve iki külbütör tek
bir ünite halinde hareket etmeye başlar. Böylece, her iki
emme supabı normal kam profiline bağlı olarak hareket etmeye
başlar, neredeyse yuvarlak bir yüzeye sahip olan profil
kullanılmaz
3 KADEMELİ VTEC
Kademeli VTEC sistemi, VTEC-E ve SOHC VTEC sistemlerini
birleştirmiştir. Bu sayede motorun yakıt tüketimi düşürülmüş
ve yüksek devirlerde yüksek güç elde edilmiştir. 3-Kademeli
VTEC sistemine sahip 1,5 litrelik motor 128 HP güç
üretmektedir.
Birinci kademede külbütörler bağımsız olarak çalışmaktadır.
Düşük devirlerde sadece bir emme supabı çalışmakta, diğer
emme supabı ise neredeyse yuvarlak bir kam profilini takip
etmektedir. Motor, 2500 d/d’ye kadar 12 supap modunda
çalışmaktadır. 12 supaplı modla birlikte fakir yanma modu
(lean-burn) devrededir, yakıt-hava oranı 20:1 gibi bir orana
ulaşmaktadır. Bu sayede düşük devirlerde yakıt ekonomisi
sağlanmaktadır
İkinci kademe motorun orta devir bandında devrededir, 2500
d/d’de devreye girer ve 6000 d/d civarında devreden
çıkar. Uygulanan yağ basıncı pimi iterek iki emme supabının
külbütörlerinin beraber çalışmasını sağlar. İki supap da
düşük kam profilini takip etmektedir. Üçüncü kademede 6000
d/d’den sonra yağ basıncı iki kanaldan da geçerek
ortadaki kam profilini kilitler ve her iki emme supabı da
daha yüksek liftle daha uzun süre açık kalır.
i-VTEC
i-VTEC sisteminin en önemli özelliği ve diğer VTEC
sistemlerinden farkı, supap zamanlamasının sürekli değişken
olmasıdır. VTC (Variable Timing Control - Değişken Zamanlama
Kontrolü), motorun çalışması sırasında emme ve egzoz
supapları arasındaki supap bindirmesini ayarlayan/değiştiren
bir mekanizmadır. VTC ile birlikte i-VTEC, VTEC
sistemlerinin en büyük dezavantajı olan orta devir
bandındaki güçsüzlüğü ortadan kaldırmıştır. i-VTEC, VTEC-E
ve VTEC sistemlerinin bir kombinasyonunu kullanmaktadır. Bu
kombinasyon, motorun 12 supapla ekonomi modunda ve 16
supapla güç modunda çalışabilmesini sağlamaktadır.
Emme kam miline takılan VTC hareketlendiricisi, motorun
yüküne bağlı olarak sürekli değişken supap zamanlamasını
sağlaması için yağ basıncı tarafından kontrol edilir. VTC
mekanizması, şekilde görülmektedir. Bu sistemde temel fikir,
kam milini bağlı olduğu dişliden ayırmak, tabla (mavi renkle
gösterilmiştir) ile birbirlerine göre izafi hareketlerini
sağlamak, motorun yük ve gaz pedalı durumuna göre değişken
zamanlamayı gerçekleştirmektir
i-VTEC sisteminde, değişken supap zamanlamasını sağlamak
için tabla üzerinde dişli çark mekanizması kullanılmaktadır.
Kam mili dönme yönünde ilerlerken, eğer supap zamanlamasında
avans verilmesi istenirse, tabla kam milini kam dişlisinden
ayırır, kam miline kilitlenir ve dişli ile aynı yönde
dönerek mili olması gereken açı değerinden daha büyük bir
değere getirir. Eğer supap zamanlamasında gecikme yapılması
istenirse, tabla kam milini yine kam dişlisinden ayırır, kam
miline kilitlenir ve dişli ile ters yönde dönerek mili
olması gereken açı değerinden daha küçük bir değere getirir.
Supap zamanlamasının değişkenliği bu şekilde sağlanmaktadır.
VTC mekanizması, supap zamanlamasını avans veya rötar
durumlarında 250 değiştirebilmektedir. VTC elektronik
kontrol ünitesi, motor devrini, kam mili ve gaz kelebeği
pozisyonunu, ateşleme zamanını ve motorun egzoz durumunu
sürekli kontrol ederek gerekli supap zamanlamasını belirler.
i-VTEC için 4 kademe bulunmaktadır. 1., 2. ve 3.
kademelerde, supapları düşük miktarda açan kam profilleri
devrededir. 4. kademedeyse, supapları yüksek miktarda açan
kam profilleri devrededir. i-VTEC motorlarda sadece emme kam
milinde VTEC sistemi mevcuttur.
1., 2. ve 3. kademelerde emme supaplarından biri hareketsiz
kalmaktadır. Bu, VTEC-E' deki 1 emme supaplı çalışma
durumuna benzemektedir. 1 emme supabı hareketsiz dururken,
diğeri açılmaktadır. Bu şekilde, hava akımı üzerinde bir
türbülans efekti oluşturulmasına, fakir yanma ve rölanti
devirlerinde 20:1'den büyük hava-yakıt oranlarına
kullanılmasına fırsat vermektedir.
1. kademe, motorun elektronik kontrol ünitesinin 20:1'den
yüksek hava yakıt oranlarını kullandığı fakir yanma modudur.
VTC, emme/egzoz supap bindirmesini minimuma getirir. 1.
kademe, sadece fakir yanma modunda yada düşük oranlı kelebek
pozisyonlarında kullanılır. Elektronik kontrol ünitesi,
yüksek oranlı kelebek pozisyonları için 3. kademeyi devreye
sokar. 2. kademede, fakir yanma modunu terk edip 14.7-12:1
hava-yakıt oranlarına geri dönebilmektedir ve supap
bindirmesini maksimuma çıkarabilmektedir. Bu şekilde EGR
efekti artırılmakta ve emisyonlar iyileşmektedir. 3. kademe
elektronik kontrol ünitesinin, emme/egzoz supaplarının
açılmasını ve bindirmesini motor devrine bağlı ve dinamik
olarak değiştirdiği bir durumdur. Burada motor devrinin
düşük fakat gaz kelebeğinin yüksek oranda açık olduğu
durumlar geçerlidir. Yavaş çalışma devirleri; ideal çalışma
şartlarının geçerli olduğu düşük devirler, kapalı ya da
kapalıya yakın gaz kelebeği pozisyonları anlamına gelir. Bu
durum, eğimi sıfıra yakın yol kullanımlarında, sabit hızda
kullanımlarda da geçerlidir. 4. kademe, devir yükseldiğinde
ve gaz pedalına sonuna kadar basıldığında aktif hale gelir.
Bu modda, emme kam milinin supaplarını yüksek oranda açan
kamları devreye girer, motor 16 supap moduna geçer.
Supapların açık kalma süreleri ve liftleri artar. VTC,
istenilen güç miktarını ve optimum emme/egzoz supap
zamanlamasını ve bindirmesini elde etmek için emme kam
milini dinamik olarak değiştirir.
Otomobil markalarındaki değişken zamanlamalı supap kontrol
sistemleri, Honda VTEC, Toyota VVT-i, BMW Vanos, Rover VVC
dir.
|
