Mercedes-Benz és a Változó Szelepvezérlés: Elvek és Fejlesztések
A modern motorok egyik fontos fejlesztése a változó szelepvezérlés (VVT), amely lehetővé teszi a szelep időzítésének megváltoztatását a motor működése közben. Ezáltal javul a motor teljesítménye és hatékonysága különböző fordulatszámokon. A többszelepes motorok után a következő lépés a változó szelepvezérlés kifejlesztése volt. Változó szelepvezérlés nélkül a motor teljesítménye egy bizonyos fordulatszám-tartományra van optimalizálva, ettől eltérő tartományokban a motor teljesítménye csökken. A megoldás a szelepnyitás és zárás időzítésének változtatása a motorfordulatszám függvényében. Az előnyök: nagyobb maximális fordulatszám, nagyobb maximális erő, kis fordulatszámon nagyobb nyomaték.
A Változó Szelepvezérlés Működési Elve
A VVT lényege, hogy a szívó- és kipufogószelepek nyitási és zárási időpontjait a motor aktuális igényeihez igazítja. Idősebb autótípusoknál szívó- és kipufogószelepei meghatározott ideig nyitottak a négyütemű ciklus egy meghatározott pontján, és csak egy bizonyos ideig. A mai modern motoroknál megváltoztathatják a szelep időzítését. Ezen megoldást a vezérlésmódosító kerék, vagy más néven okoskerék segítségével van megvalósítva. Ez általában egy változó vezérműtengely vezérlés, amely javítja a forgatónyomatékot az alacsony és a magas fordulatszámokon is azáltal, hogy előre mozdítja vagy késlelteti a vezérműtengely időzítését a hajtó kerékhez képest. Egyes dupla felső vezérműtengelyes (DOHC) alkalmazások ugyanezeket a funkciókat a szívó- és kipufogó oldali vezérműtengelyeknél is alkalmazzák. A szívó- és kipufogószelepek egyidejű nyitva tartása, amikor a motor kipufogóról szívóütemre vált, lehetővé teszi a motor számára, hogy kihasználja a kipufogónyíláson kilépő kipufogógázok által keltett enyhe nyomáscsökkenést, hogy segítse a töltést a hengerbe szívni.
A motorvezérlő egy elektromágneses szelep vezérlésével szabályozza az olaj átáramlását. A folyamatosan változó szelepvezérlés csak számítógéppel működtetett mágnesszelepek használatával érhető el, amelyek pontosan szabályozzák a szívó- és kipufogószelep nyitási és zárási eseményeit. Minden gépjárműgyártónak megvan a maga egyedi VVT (Variable Valve Timing) rendszere, de többségük egy teljesen működőképes, változó szelepvezérlő mágnesszelepre támaszkodik, hogy szabályozza az olaj áramlását a VVT rendszerbe, amikor be van kapcsolva.
How Variable Valve Timing Works
Ez a rendszer általában akkor aktiválódik, ha jelentős terhelés éri a motort. Néhány példa erre, amikor egy jármű túlsúlyos, emelkedőn halad, vagy amikor gyorsulunk. Amikor a VVT mágnesszelep aktiválódik, olajat küldünk a változó szelep vezérmű láncának és fogaskerék-egységének kenésére. Sok előnnyel jár, ha a VVT és gyakorlatilag nincs hátránya.
A Változó Szelepvezérlő Rendszerek Fejlődése és Típusai
Alfa Romeo Variator
A változó szelepvezérléses technológia elsőként 1980-ban, az Alfa Romeo Spider személygépkocsikban jelent meg. A fejlesztő mérnökök nem sokat variáltak az elnevezéssel, megszületett a Variator. Fordulatszám függvényében, egy szolenoid szelep segítségével olajat áramoltatnak a szívó oldali vezérműtengely végén található hengerbe, amiben egy spirál rugó található fogaskerekekkel és egy dugattyúval. A fejlett motoroknál magasabb fordulaton tovább egybe nyitott szívó- és kipufogószelepek miatt gyorsabb a gázok áramlása, ami közvetlenebb s energikusabb motorvezérlést eredményez. Viszont alacsonyabb fordulaton nem működtethető kellő hatékonysággal. Ezért ennek a hiányosságnak az elkerülése végett alacsonyabb fordulatszám-tartományban (<3000 RPM) 25°-kal el kell a szívó oldali vezérműtengelyt forgatni, ezt a feladatot végzi el a Variator. Valamennyi 2.0 'Nord' motorban, majd később a kisebb lökettérfogatú Twin Spark (dupla gyertyás) motoroknál is alkalmazták.
Mercedes 200D differenciálmű hibaelhárítás
BMW VANOS és Valvetronic
1992-ben a BMW az Alfa Romeo megoldásához hasonlóan elektro-hidraulikus megoldást választott a változó szelepvezérlésének kidolgozásához, ez lett a VANOS (VAriable NOckenwellenSteuerung). Ez a rendszer -amely elsőként az M50-es motorban debütált- a fordulatszámot, és a gázpedál állását figyelembe véve forgatta el a szívó oldali vezérműtengelyt, alacsonyabb fordulaton később nyitva azokat, hogy egyenletesebbé téve az alapjáratot, illetve a motor járását.
A nagy áttörést a folyamatosan változó szelepvezérlésű motorok megjelenése jelentette. A BMW Valvetronic rendszerében (2001) a vezérműtengely a szelepeket egy köztes himbán keresztül működteti, mely egy excenteren elmozdítható. Így a számítógép döntése alapján a szelepek fokozatmentesen, 0 és 10 mm között hol kisebbet, hol nagyobbat nyitnak. A következménye, hogy a hengerfej fizikai korlátjainak határain belül szinte tökéletesen adagolható a beszívott levegő mennyisége, jól szellőztethető a kipufogógáz, takarékosabb a motor, nő a teljesítmény miközben csökken a károsanyag kibocsájtás. 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.
Porsche, Audi AVS és Fiat MultiAir
A Porsche mérnökei is az 1991-es esztendőt választották annak a dátumnak, amikor bemutathatják változó szelepvezérlésű motorjaikat a 996-os Carrera, illetve 986-os Boxster autóikban. A rendszer még mindig az elektro-hidraulikus vezérműtengely elforgatáson alapult, de azt kiegészítették egy különleges, 3 profil képzésű vezérműtengellyel, és egy szelepemelővel, ami magasabb fordulaton az olaj nyomásának köszönhetően ellenállóbb lett, és ettől jobban nyitott, míg olaj nélkül a benne levő rugó ellenállásával együtt is benyomódott, s a vezérműtengely középső profiljával érintkezve, kevésbé nyitotta meg a szelepek útját. A vezértengely elforgatásával pedig a harmadik szelepnyitási variáns lépett életbe.
Az AUDI változó szelepvezérlése az "AVS" nevet kapta, mely az Audi Valvelift System-ből származó rövidítés. Az AUDI mérnökeinek sikerült elkerülni a köztes szelepemelők alaklmazását, amik késleltették működésükkel a szelepek nyitását és zárást, ezáltal kevésbé precízen adagolva a szükséges gázmozgásokat. Az ügyes, de egyszerű mechanikai szerkezet ezek hiányában, vezérműtengely bütyök profilok használatával valósította meg a szelepemelést 3 variációban: magas fordulatszámon 11 mm, alacsonyabb fordulatokon pedig 2-től 5,7 mm emelkedést produkálva.
A FIAT nagy sikernek örvendő, többszörös díjnyertes motorjai az új generációs változó szelepvezérlés megtestesítői. A MultiAir néven ismert rendszerben a Valvetronichoz hasonlóan egy köztes darab szabályozásával lehet végtelen fokozatban állítani, egyenként a szelepek nyitási idejét, azok emelésének mértékét, akár függetlenítve a vezérműtengely állásától. Ezáltal már megszűntethető lett -a Valvetronic-kal ellentétben- a pillangószelep, aminek következtében szabadabban és közvetlenebben lehetett a motor lélegheztetését végezni. Tulajdonképpen korlátlanok a szelepvezérlés lehetőségei. Alapvetően a normál szelepnyitáson kívül lehetőség van különböző nyitási stratégiák alkalmazására, mindig a pillanatnyi helyzet kívánalmai szerint. A korai szívószelep zárástól (EIVC - Early Intake Valve Closing) a késleltetett szívószelep nyitásig (LIVO - Late Intake Valve Opening -más néven Multi-lift) bármilyen variáció rendelkezésre áll a maximális forgatónyomaték minél szélesebb tartományban való alkalmazásának érdekében.
Honda VTEC és Toyota VVT-i/VVTL-i
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. A Honda VTEC rendszere már nem csak a szelepek nyitásának- illetve zárásának idejét, hanem a mértékét is szabályozni tudta. A vezérműtengelyt kétféle profilú bütyökkel szerelték - az egyik ~ <4500 percenkénti fordulatszámig működött, majd átváltott a másik profilú bütyökre, amely a szelepeket magasabbra emelte és hosszabb ideig tartotta nyitva. Ez a rendszer, bár az alacsony fordulatszámon elérhető nyomatékot és a magas fordulatszámon kitaposható teljesítményt is növeli, mégis alapvetően kettős személyiségű motort eredményez.
A Toyota fejlesztésért felelős vezetője 1991-ben, amikor bemutatták az új generációs motorcsaládjukat, nem kevesebbet állított, mint hogy "VVT is the heart of every modern Toyota!" - ami magyarul azt jelenti, hogy "A VVT minden modern Toyota szíve". A Toyota VVTL-i rendszerrel szerelt benzinmotorjai 1997-ben egy lépéssel tovább mentek a VVT-i motoroknál. Ez a rendszer automatikusan szabályozza szívó-, és kipufogóoldali szelepek emelésének mértékét is. Innen ered az elnevezésben az "L" betű, mely az angol nyelvben a "Lift" - magyarul emelést- jelenti. Az alacsony fordulatszám tartományban (1.) a vezérműtengely bütyke hosszabb utat tesz meg, így kevésbé nyitja, emeli a szelepeket. Nagyabb fordulaton (2.) egy csúszka kerül az útjába, lerövidítve ezzel az utat, ugyanakkor tovább és jobban nyitva tartva a szelepeket.
Környezettudatosság és Változó Szelepvezérlés
A Suzuki nagy hangsúlyt fektet a környezetvédelemre és a fenntartható közlekedésre. A Suzuki törekvéseinek középpontjában az előttünk álló időszakban a környezet védelme áll. A vásárlók gazdasági lehetőségeit figyelembe véve a vállalat úgy véli, az üzemanyag-fogyasztás és a szén-dioxid-kibocsátás mérséklése érdekében környezetbarát autót kell kínálnia - megfizethető áron. Így a vállalat, amellett hogy üzemanyagcellás és egyéb új generációs erőforrásokat fejleszt, a már bevált technológiák környezetkímélő tulajdonságainak maximalizálására törekszik. A még inkább környezettudatos működés érdekében a Suzuki új környezeti kezdeményezéseket indított el: ilyen a stop/start rendszerű motorok fejlesztése és a váltakozó szelepvezérlés a kis járművek esetében. E megoldásokkal a vállalat az egyliteres Splash szén-dioxid-kibocsátását 109 g/km-re, az Altóét 95 g/km-re szeretné csökkenteni. Csakúgy, mint a korábbi környezetbarát fejlesztések esetében, a Suzuki célja most is az, hogy úgy érjen el kiváló környezeti paramétereket, hogy a beépített berendezések számát, s ebből következően a költségeket nem növeli.
Gyakori Motorvezérlési Problémák: Példák és Hibajelenségek
VW TSI Motorok Vezérműlánc Problémái
Sok kocsitulajdonos hiába jelentkezett a garanciális időn belül, minálunk például 3 éven belül, hogy zörög a lánc és valami nincs rendben, ál magyarázatokkal lerázták. Aztán amikor a gyártási hibából eredő gond túlment a garanciaidőn, és komolyabbá is vált, rögtön javasoltak -munkadíjjal együtt- egy közel 500 eFt-os teljes vezérműegység cserét, mert a VW módosított és most már csak ez a jó és csak egyben lehet kicserélni 5-6 alkatrészt.
A legtöbb VW TSI motornál egyébként nem a láncnyúlás a fő probléma, tehát annak kicserélése önmagában nem sokat ér. A tervezési-konstrukciós hiba fő forrása az alul méretezett láncfeszítő dugattyúfal (3 mm körüli), ami idővel oválissá tud nyúlnyi és a láncfeszítő dugattyú be tud benne feszülni. Illetve elfolyathatja maga mellett az olajat. Harmadik hibaforrás, hogy a lánc túl hosszú és túl nagy a súlya, ami a döccenők, terhelésváltásoknál ütésszerű "csapásokat" közvetít a láncfeszítőkre és a láncfeszítő dugattyúra is. Indításkor nincs megfelelő erejű előfeszítés, lötyögő állapotból indul. A dugattyús olajfeszítő pici rugócskája ezt megoldani képtelen. A lánc a mi kocsinkban többsoros és kellően erősnek látszik. Sőt szerintem a hiba egyik forrása az, hogy túl nehéz is egyben és nincs kellő képen megvezetve és kitámasztva. Egyedül a vezérműtengely szögállító szerkentyűt nem szedtem még szét, így arról nem tudok nyilatkozni érdemben, de azt is ki kellett cserélni. Csak nemrég szedtem szét a konzervdoboz kinézetű vezérműtengely szögállító szerkentyűt, amit nem is értem miért hívnak zsargonban okoskeréknek, hiszen semmi okosság sincs benne. Olajnyomásra elmozdulást végez, ennyi.
Chiptuning a Mercedes E 270 CDI-hez
| Alkatrész neve | Megjegyzés |
|---|---|
| Vezérműtengely szögállító egység | A változó szelepvezérlés központi eleme |
| Lánckerék | |
| Lánc | |
| Lánc távtartók | |
| Olajos láncfeszítő készülék | |
| Vezérmű fedél | |
| Néhány csavar |
Turbónyomás Szabályzó Szelep: Működés és Hibaelhárítás
A turbó nyomásszabályzó szelep a motor egy rendkívül fontos eleme. A turbótöltő teljesítményének szabályozásáért felel, és ha nem működik megfelelően, akkor az a motor teljesítményében nagyon sok gondot tud okozni. Ezért is olyan lényegese, hogy a turbónyomás szabályzó szelep hiba jeleit felismerjük, mert csak így tudjuk a további károkat megelőzni. A motor egy összehangolt gépezet, melyben minden elemnek fontos szerep jut. Nincs ez másként a turbónyomás szabályzó szelep esetében sem. A nyomásszabályzó szelep egy szinte minden turbófeltöltőn megtalálható alkatrész. Több néven is emlegetik: turbo actuator/wastegate szelep/megkerülő szelep/”drucklabda”.
A turbófeltöltők alapvető működési elve azon alapul, hogy a kipufogógázt, ami veszendőbe menne, munkára fogjuk. A tökéletes égéshez több levegő szükséges, amit a szívó motorok már nem tudnak biztosítani. A turbófeltöltőt a kipufogógáz hajtja meg és az általa létrehozott többletlevegőt juttatja be az égetésbe, ahol nagy nyomással juttatja hozzá az üzemanyagot. Szabályzó nélkül a turbófeltöltő nyomásértéke kontrollálatlanul emelkedne, ezt pedig nem bírná el az autó motorja. Éppen ezért szükség van egy eszközre, ami a turbón áthaladó maximális töltőnyomást korlátozza. Létezik külső és belső nyomásszabályzó szelep. A belső szelep a turbófeltöltő részét képezi. A külső szelep a turbófeltöltő és a hengerfej között helyezkedik el.
A régebbi típusú turbófeltöltőket még a „hagyományos”, nyomásra működő szabályzó szelepekkel szerelték, melyek a többlet töltőnyomást engedik le. A későbbi, változó geometriás turbófeltöltőknél már vezérlőszelepnek nevezzük ezt az alkatrészt. Ebben a kategóriában is több típust különböztetünk meg. Vannak sima vákuumos, és helyzetérzékelő pótméterrel egybeépített vákuumos vezérlésű szeleppel szerelt turbófeltöltők, illetve elektromotoros vezérlésű turbók. Vákuumos szabályzók esetén idővel a nyomás és a hő kezdheti el gyengíteni a rugót. Ez eredményezheti, hogy a wastegate előbb nyit, mint kellene, és csökkenti a nyomást - ezáltal a turbó teljesítményét. Továbbá az is előfordulhat, hogy elszakad benne a membrán, ami azt jelenti, hogy a szelep egyáltalán nem tud kinyitni. Egy hibás elektromos aktuátor is okozhatja, hogy a gépjármű elveszíti az erejét, és kigyullad a „check engine” lámpa. Az elektromos vezérlésű turbófeltöltők elektronikájának meghibásodása összefügg a változó geometria meghibásodásával. Ha a változó geometria nem működik, vagy akadozik, akkor a vezérlőmotor fogaskerekei sérülnek. Ilyenkor csere szükséges. A helyzetérzékelő pótméterrel ellátott szelepeknél a leggyakoribb hiba a pótméter meghibásodása. Ez egy rendkívül érzékeny alkatrész, akár egy beázás is tönkreteheti. Önmagában az alkatrész karbantartására külön nincs mód, mert ez egy zárt rendszer. Évről évre fejlődik a technika a turbófeltöltők terén is, akárcsak bármely más területen. A szabályzók is egyre komplexebbek lesznek, a javítási és cserelehetőségek pedig csökkennek. Nyomásszabályzó vagy vezérlő elektronika nélkül tehát a turbófeltöltő nem tudná ellátni optimálisan a feladatát. Meghibásodása egyértelműen észlelhető, például nem lehet beállítani a gépjárművön a turbót, nem adja le a megfelelő teljesítményt, esetleg letilt az autó.
A turbónyomás szabályzó szelep meghibásodásának jelei
- Lomhább az autó a szokottnál, és alacsony a teljesítménye is: nagyon árulkodó jel az, amikor az autónak hirtelen csökken a teljesítménye, és a gyorsulásban is jelentős visszaesés tapasztalható. Ilyenkor a szelep nem szabályozza megfelelően a turbótöltő nyomásást, emiatt pedig a motorhoz nem jut el a szükséges levegő és üzemanyag mennyiség, melyre az égéshez szüksége lenne.
- Megnő az üzemanyag-fogyasztás: ez a hibajel meglehetősen általános, és sokféle dolog állhat a háttérben, akár a turbónyomás szabályzó szelep hibájára is utalhat. Ha a szelep hibás, az az üzemanyag-fogyasztásra is kedvezőtlenül hat, ugyanis ilyenkor a turbófeltöltő folyamatosan nagy nyomást generál, emiatt pedig túl sok üzemanyag kerül felhasználásra.
- Szokatlan zajok a motortérben: ha szokatlan zajok sosem jelentenek jót egy autó esetében, különösen, ha azok a motortérből származnak. Ez is arra utalhat, hogy a turbónyomás szabályzó szelep hibásan működik, ezért mindenképp lényeges, hogy azonnal szerelőhöz forduljunk.
- Fekete füst árad a kipufogóból: nagyon árulkodó jel, ha fekete füst jön ki a kipufogórendszerből. Ez annak a jele, hogy a motor nem képes megfelelően elégetni az üzemanyagot, és ez okozza a nagy mennyiségű fekete füstöt.
- Rángat az autó: amennyiben lökéseket és rángatást tapasztalunk vezetés közben, az is arra utal, hogy a turbónyomás szabályzó szeleppel gond van. Ilyenkor ugyanis a turbótöltő nyomása nem stabil, ingadozik, ez pedig a motor teljesítményének instabilitásához vezet.
- Szelepkárosodás: ha a motortérbe pillantva azt vesszük észre, hogy a szabályzószelep szivárog, esetleg sérült, akkor az mindenképp arra utal, hogy az alkatrész cserére szorul.
- Világít a motorhiba jelző lámpa: amikor a műszerfalon felvillan a motorhiba ellenőrző lámpa, az jót nem jelent, viszont azonnali beavatkozást igen. A hibajel számos dolog miatt felvillanhat, többek között a turbónyomás szabályzó szelep hibája miatt is.
Ezeket a jelenségeket mindenképp komolyan kell venni, még akkor is, ha egyik-másik jelenség különösebben nem zavar minket a mindennapi közlekedésben.
Lehetséges okok
A turbónyomás szabályzó szelep hiba jeleket számos dolog okozhatja: elektromos hibák, a vákuum-ellátáshoz kapcsolódó gondok, de maga a szelep is meghibásodhat. Az elektromos hibák kapcsolódhatnak a csatlakozókhoz vagy a biztosítékhoz, a vákuum-ellátás kapcsolatos problémák esetében pedig a szivárgó tömlő vagy a belső meghibásodás lehet a bajok forrása. Amennyiben a szelep megy tönkre, akkor javításra nem nagyon van lehetőség, általában csak a csere jöhet szóba, ami lényegesen drágább, mint az elektromos vagy tömlő hiba javítása. Bármelyik turbónyomás szabályzó szelep hiba jelet is tapasztaljuk, azonnal forduljunk szerelőhöz, mert komolyabb károsodáshoz is vezethet, ha a bajok forrását nem tárjuk fel időben, illetve nem orvosoljuk azokat.
tags: #mercedes #benz #valtozoszelepvezerlo #működése