Változó szelepvezérlés

2007.11.16. 15:25
9 hozzászólás
A többszelepes motorok után a következő lépés a változó szelepvezérlés kifejlesztése volt. Nagyobb fordulatszámon a szelepek is egyre gyorsabban nyitnak-zárnak, és egyszerűen nincs elég idő ahhoz, hogy elég levegő jusson a hengerbe, a kipufogógáz pedig kijusson belőle.
Egy teherautó motorja például alacsonyabb fordulatszám-tartományra, egy családi autó motorja a középtartományra, egy sportkocsié pedig a felsőre lenne hangolva. Változó szelepvezérlés alkalmazásával azonban szélesebb tartományban működhet optimálisan a motor. Az előnyök: nagyobb maximális fordulatszám, nagyobb maximális erő, kis fordulatszámon nagyobb nyomaték.
 
A megoldás a szelepnyitás és zárás időzítésének változtatása a motorfordulatszám függvényében. Változó szelepvezérlés nélkül a motor teljesítménye egy bizonyos fordulatszám-tartományra van optimalizálva, más tartományokban a motor nem a leghatékonyabban működik. Tömegyártásban az Alfa Romeo kezdte alkalmazták ezt a technikát a nyolcvanas évek elején.
 
Egyes gyártók nemcsak a szelepek nyitásának és zárásának idejét szabályozzák, hanem a szelepnyitás mértékét is. Minél magasabbra emelik a szelepet, annál több levegő jut az égéstérbe.
A Honda a 80-as években mutatta be VTEC motorjait. Működésüket a legegyszerűbben megérteni úgy lehet, ha elképzeljük a vezérműtengelyt, melyen kétféle formájú bütykök mozgatják a szelepeket. Az egyik kb. 4500-as fordulatig működik, majd a motorelektronika átvált a másik formára, mely magasabbra emeli, és hosszabban tartja nyitja a szelepeket.
Ezt a hátrányt küszöbölik ki a folyamatosan változó szelepvezérlésű motorok. Az egyszerűbbek a fordulatszám változásával arányosan folyamatosan kissé elforgatják a vezérműtengelyt, vagyis a szelepek korábban vagy később nyílnak és záródnak. A rendszer hátránya, hogy sem a szelepnyitás időtartamát, sem a magasságát nem változtatja. Ezért egyes gyártók ötvözik a két megoldást, és a folyamatosan változó szelepvezérlést párosítják a VTEC motorokból ismert dupla vezérlőtengely-bütykökkel (Toyota VVTL-i motorok - Celica GT-S).
Ez a rendszer, bár az alacsony fordulatszámon elérhető nyomatékot és a magas fordulatszámon kitaposható teljesítményt is növeli, mégis alapvetően kettős személyiségű motort eredményez. Amíg a második sor bütyök át nem veszi az alap szett szerepét, a motor visszafogott, utasaink a fejüket csóválják, hogy minden összekuporgatott pénzünket erre az érezhetően nem túl különleges autóra költöttük. Amint azonban a motorvezérlő elektronika úgy dönt, elvonási tünetekben szenvedő motorunk megkaphatja előírt oxigénadagját, elszabadul a pokol.
Bármennyire élvezetes az átalakulás, a maximális teljesítmény csak akkor kamatoztatható, ha a fordulatszámmérőről leolvasható érték rettentően magas. Két dolog közül választhatunk tehát: vagy az ideális 5000 és 9000 közötti fordulatszám-tartományban tartjuk a motort, vagy pedig felváltunk. Ezzel leesik a fordulatszám, és autónk máris tuningladák martalékává válik. Belátható, hogy egy ilyen rendszernek közúton akadnak éppen hátulütői. Mi hát az ideális megoldás?

A Rover VVC motorjai 
Mindenesetre a motorvezérlő elektronika nemcsak a szelepnyitás és zárás idejét, hanem a nyitás időtartamát is fokozatmentesen szabályozza. Ennek eredményeképpen elmarad a fent leírt brutális átalakulás, a motor folyamatosan ideális szelepbeállításokkal működik. Kis fordulatszámon nő a nyomaték, vezethetőbb az autó, nagy fordulatszámon pedig vágtára készen várakozik a szilaj ménes. A Rover mérnökei azonban még nem dőlhetnek hátra, egy dolgot ugyanis nem terveztek bele láthatóan okos motorjukba: a szelepnyitás magasságát nem változtatja a VVC motor. Emiatt csúcsteljesítményben elmarad a VTEC mögött. Ráadásul a bonyolult szelepvezérlés miatt V6-os és V8-as motorokra alkalmazni nagyon költséges, V12-esekre pedig lehetetlen.
 
A BMW  Valvetronic  motorjai
A BMW úgy döntött, a számítógép kezébe adja a szelepek mozgatásának ügyét. A Valvetronic rendszerben a vezérműtengely a szelepeket egy köztes himba segítségével nyomkodja, amelynek a közepe egy excenteren ide-oda mozgatható. A végeredmény: a szelepek hol alig, hol óriásit nyitnak, néha sokáig, néha csak egészen rövid ideig, egyszer hamar kezdik a dolgukat, másszor később. A hengerfej fizikai korlátai között így szinte tökéletesen adagolható a beszívott levegő mennyisége, és igen jól üríthetők a kipufogógázok robbanás után az egéstérből. Mi több, a szívócsőbe nem is kell többé pillangószelep, emiatt pedig nemcsak erősebb, de még takarékosabb is lehet a valvetronicos motor. Mivel a Mini tulajdonosa a BMW, a PSA-konszernnel pedig együttműködésben gyártja a kisebb valvetronicos benzinmotorokat, ezért az új Miniben és a Peugeot egyes modelljeiben is ilyen újfajta motorok dolgoznak.