Jacek Łęgiewicz
"Auto+"
Fot./rys. Honda
Stosowanie układów rozrządu o zmiennych parametrach pracy ma na celu poprawę napełnienia cylindrów silnika spalinowego czynnikiem roboczym i usprawnienie wymiany ładunku.
W ten sposób można optymalizować osiągi, zużycie paliwa i poziom toksyczności spalin jednostki napędowej w zależności od jej obciążenia i prędkości obrotowej wału korbowego. Regulacji (stopniowej lub płynnej) mogą podlegać zarówno zmienne fazy rozrządu, jak i wznios zaworów (dolotowych) oraz obydwie te wielkości jednocześnie (w systemach tzw. pełnozmiennych). Umożliwiający to element systemu stanowią zwykle w tym ostatnim przypadku krzywki o zróżnicowanym profilu, innym - tzw. "ekonomicznym" - dla zakresu małych (przeważnie poniżej ok. 2000 obr/min) i średnich prędkości obrotowych, a innym - tzw. "dynamicznym" - dla prędkości dużych (przeważnie powyżej ok. 5000 obr/min). Przestawianie odbywa się przy użyciu sterowanych hydraulicznie (ciśnieniem oleju) dodatkowych dźwigienek, sprzęganych i rozłączanych z zasadniczymi dźwigienkami zaworowymi oraz przez obrót wałka (wałków) rozrządu.
Przykładem jest układ i-VTEC (Intelligent Variable Timing and Lift Electronic Control), rozwinięcie opracowanego pod koniec lat 80. ubiegłego wieku przez inżynierów Hondy rozwiązania o nazwie VTEC (Variable Timing and Lift Electronic Control). Oznacza płynną, sterowaną elektronicznie regulację zmiennych faz rozrządu i wzniosu zaworów.
Najnowszą generację tego systemu japońska firma wprowadza obecnie w benzynowym, rzędowym, czterocylindrowym silniku o pojemności skokowej 1,8 dm3, przeznaczonym m.in. do napędu nowego modelu Civic. Redukcję zużycia paliwa (o 6% w stosunku do dotychczasowego silnika 1.7 VTEC) uzyskano w nim przez opóźnienie zamykania zaworów dolotowych przy małym obciążeniu silnika, np. podczas jazdy ze stałą prędkością (zakres niskich prędkości obrotowych wału korbowego). To one w głównej mierze sterują wówczas napełnieniem cylindra. Dzięki temu przepustnica może być wtedy w pełni otwarta, co umożliwia zmniejszenie o 16% strat wywoływanych zazwyczaj efektem dławienia przepływu podczas suwów dolotu i wylotu. Przepustnica jest oczywiście sterowana elektronicznie ("by wire"), bez mechanicznych połączeń z pedałem przyspieszenia.
Sterownik silnika uznaje, że samochód jedzie ze stałą prędkością i czasy zamykania zaworów dolotowych mogą być opóźnione, gdy spełnione są następujące warunki, określone na podstawie wskazań odpowiednich czujników: temperatura cieczy chłodzącej powyżej 60°C, włączony bieg drugi lub wyższy, prędkość jazdy ponad 10 km/h, prędkość obrotowa wału korbowego pomiędzy 1000 a 3500 obr/min.
W konstrukcji silnika 1.8 i-VTEC zastosowano ponadto wiele rozwiązań mających na celu poprawę sprawności i obniżenie masy. Kolektor dolotowy o zmiennej długości - większej przy niskich obrotach i mniejszej przy obrotach wysokich - umożliwia uzyskanie efektu doładowania dynamicznego. Pokrywę łożysk głównych i dźwigienki zaworowe wykonano ze stopów lekkich, niektóre elementy układu rozrządu (pokrywę głowicy oraz napinacz i prowadnice łańcucha) - z tworzywa sztucznego. Kadłub i wał korbowy mają podwyższoną sztywność. Korbowody są produkowane metodą kontrolowanego odłamywania stopy, a wskutek użycia wytrzymalszych materiałów są one o 13% lżejsze od konwencjonalnych. Duży nacisk położono na ograniczenie tarcia wewnętrznego (uzyskany wynik to redukcja o 10%) ruchomych elementów jednostki napędowej - części prowadzące tłoków pokryto warstewką dwusiarczku molibdenu, pierścienie tłokowe są pokrywane jonowo, a ścianki cylindrów poddano obróbce honowaniem, by zapewnić lepsze utrzymywanie na ich powierzchni filmu olejowego. Tłoki są chłodzone natryskiem oleju, aby uniknąć zjawiska spalania stukowego. Łańcuch napędu pojedynczego (SOHC) wałka rozrządu ma małą szerokość w celu zmniejszenia hałaśliwości pracy. Zespolony (konwerter wstępny plus konwerter główny) konwerter katalityczny, współpracujący z masowym przepływomierzem powietrza, umieszczono tuż za kolektorem wylotowym, zintegrowanym konstrukcyjnie z głowicą, aby skrócić czas nagrzewania się układu oczyszczania spalin do temperatury roboczej.
Honda szacuje, że osiągi nowego silnika okażą się porównywalne z parametrami jednostek dwulitrowych przy zużyciu paliwa zbliżonym z kolei do uzyskiwanego przez silniki o pojemności 1,5 dm3. Jednostka i-VTEC odznacza się ponadto zwartą budową (jest lżejsza np. od silnika 1.7 VTEC o 5 kg i krótsza prawie o 15 mm, składa się też z mniejszej liczby części) i cichą pracą.
_________________________powrót___________________________