Bregasto vratilo (II)

4. ožujka 2013.
Škola - Bregasto vratilo (II)
autor: AUTONET.HR 

Varijacije iste teme

Drugi nastavak prošlotjedne priče upoznat će nas s izvedbama motora s više bregastih vratila u glavi, pogonom razvodnog sustava te izmjenjivačem faze. Pojasnit ćemo prednosti ovih sklopova te koje sve varijante navedene priče surećemo u praksi
Peugeot L76 - 4 ventila po cilindru i dva bregasta vratila u glavi, davne 1912. (Bibliothèque National de France)Peugeot L76 - 4 ventila po cilindru i dva bregasta vratila u glavi, davne 1912. (Bibliothèque National de France)
Govoreći o načinu na koji bregasto vratilo otvara ventil, u proteklom smo se nastavku dotakli teme smještaja bregastog vratila. Rekli smo kako je tradicionalna konstrukcija motora imala bregasto vratilo smješteno u bloku motora. Ono je putem podizača i njegove šipke djelovala na "ljuljačku" koja je potom pritiskala (otvarala) ventil. No, veliki mehanički gubici ovakvog prijenosa, kao i potreba za viševentilskom tehnologijom polako su iz upotrebe izbacili motore s bregastim vratilom u bloku (premda ne u potpunosti). Danas, većina benzinskih i dieselskih pogonskih strojeva u automobilima imaju bregasto vratilo (ili više njih) smješteno u glavi motora.

Bregastim vratilom u glavu!

Smještaj bregastog vratila u glavi motora, osim pojednostavljenja konstrukcije (izostanak podizača i njihovih vodilica u bloku motora), omogućio je i da se na učinkovitiji način kontrolira upravljanje ventilima u viševentilskim motorima. Naime, s napredovanjem tehnologije materijala i ulaskom u upotrebu izdržljivijih legura, postepeno je počela rasti specifična snaga motora (KS/l). U tom osnaživanju veliku ulogu odigrala je i ideja o ugradnji viševentilske tehnologije.

Dva bregasta vratila u glavi rednog 4-cilindričnog motora (Renault Group)Dva bregasta vratila u glavi rednog 4-cilindričnog motora (Renault Group)
Iako nije revolucionarno nova, ovakva je konstrukcija u svoje vrijeme stvorila pravu poplavu malih jurilica, poput legendarnog Suzuki Swifta GTI (sjećamo ga se kao jednog od najpopularnijih sportskih automobila s početka 1990-ih) i sličnih mu automobila. Danas, pak, u doba downsizinga i sveopće ekološke osviještenosti, viševentilski motori nude bolju iskoristivost goriva te time i veću snagu po jedinici obujma, uz nižu potrošnju goriva odn. manje štetne emisije.

Dakako, ideja je jednostavna i temelji se na činjenici da je kroz dva ventila moguće ugurati više smjese goriva i zraka nego li kroz jedan, koji u praksi nikada ne može biti velik kao ta dva zajedno. Istovremeno, kroz dva je ventila lakše "istjerati" ispušne plinove nego li kroz jedan. No, vratimo se temi. Uobičajena konstrukcija kakvu danas susrećemo kod velikog dijela automobila u rasponu od B do D segmenta podrazumijeva 4-cilindrični motor sa 16 ventila i dva bregasta vratila u glavi motora.

Dva bregasta vratila u glavi 6-cilindričnog boxer motora (Porsche AG)Dva bregasta vratila u glavi 6-cilindričnog boxer motora (Porsche AG)
Popularni natpisi sa stražnjeg dijela nekadašnjih jurilica (Twin Cam, DOHC i sl.) s vremenom su iščezli, a s obzirom na veliku rasprostranjenost viševentilske tehnologije (viševentilskom tehnologijom smatra se ona kod koje imamo više od osnovnog broja ventila po jednom cilindru - dakle, više od jednog usisnog i jednog ispušnog). U velikoj većini motora, konstrukcija s dva bregasta vratila pokretat će ventile putem lončastih podizača (vidi prošli nastavak) koji su opremljeni hidrauličkim sustavom za automatsko podešavanje.

U pravilu, konstrukcija koja podrazumijeva dva bregasta vratila u glavi motora koristi jedno bregasto vratilo za pokretanje usisnih, a drugo za pokretanje ispušnih ventila.

DOHC Double overhead camshaft (dva bregasta vratila u glavi motora)
Twin Cam Twin Camshaft (oznaka za dva bregasta vratila, u pravilu smještena u glavi motora; u osnovi isto što i DOHC)
SOHC Single overhead camshaft (jedno bregasto vratilo u glavi motora)
OHC Overhead camshaft (bregasto vratilo u glavi motora - označava bregasto vratilo smješteno iznad klipova; u osnovi isto što i SOHC)
OHV Overhead valve (bregasto vratilo smješteno sa strane, najčešće u bloku motora koje ventile pokreće putem podizača - označava ventile smještene iznad klipova)


Osnovni dijelovi razvodnog sustava SOHC motoraOsnovni dijelovi razvodnog sustava SOHC motora
Zupčasti remeni, lanci i ostalo

Kada spomenemo termin "sustav razvoda" ili "razvodni sustav", u osnovi mislimo na mehanizam za pokretanje bregastih vratila (te, ovisno o kontekstu i sama bregasta vratila). Naime, kada je riječ o načinu pokretanja bregastih vratila, dva su osnovna načela koja susrećemo u većini današnjih automobila: pogon zupčastim remenom i pogon lancem. Radi se, u stvari, o tome da je bregasta vratila potrebno zavrtiti kako bi proradila. Pogon se stoga dovodi s koljenastog vratila (radilice) na kojem se nalaze remenica ili zupčanik.

S tog mjesta, pogonski remen ili lanac kreće prema glavi motora gdje zahvaća remenice ili zupčanike pričvršćene na jednom kraju bregastog vratila. I remen i lanac imaju svoje zatezače kako bi u svakom trenutku rada bili propisno napeti. Popuštanje napetosti remena ili lanca može, u krajnjem slučaju, dovesti do preskakanja preko zubaca remenice (zupčanika), a time i do poremećaja u usklađenosti otvaranja ventila. Rezultat je, dakako, katastrofalan jer pri tome klipovi svojim čelom mogu naletiti na predugo otvorene ventile i tome slično. Kod većine normalnih DOHC motora ovakav se kvar mjeri u tisućama (čega već) te stoga remen (lanac) mora redovito doktoru na pregled (odn. u propisanim servisnim intervalima).

Pogon bregastih vratila DOHC V-motora: lanac, zupčasti remen ili zupčanici (Audi / Mitsubishi / Aprilia)Pogon bregastih vratila DOHC V-motora: lanac, zupčasti remen ili zupčanici (Audi / Mitsubishi / Aprilia)
Uz pogon bregastih vratila putem zupčastog remena i lanca neki motori koriste i zupčanike. Ovakav pogon svoju najveću prednost ima u činjenici da se izbjegava potreba za održavanjem napetosti razvodnog remena ili lanca čime izostaje opasnost od kvara na razvodnom sustavu te također nudi veću preciznost u radu, posebno bitnu kod motora koji rade pri vrlo visokim okretajima (npr. pogonski strojevi motocikala). No, pogon putem zupčanika je težak i bučan te se kod velikoserijskih automobilskih motora u pravilu ne koristi.

Napomenimo još jednom da se bregasta vratila okreću 1/2 brzine koljenastog vratila, tj. samog motora.

Sustav za promjenu faze bregastih vratila (Daimler AG)Sustav za promjenu faze bregastih vratila (Daimler AG)
Promjenjivo upravljanje ventilima, što je to?

Posljednji odlomak priče o bregastim vratilima posvetit ćemo izmjenjivačima faze. Kao što smo već u nekoliko nastavaka spominjali, uvjeti rada motora znatno se mijenjaju s promjenom brzine rada (broja okretaja). Pri većim brzinama mnoge je radnje potrebno ubrzati, pa se tako trenutak paljenja pomiče na ranije, a koristimo i preklapanje ventila. Već je davno ustanovljeno da bi se korekcijama u upravljanju ventilima moglo iz motora izvući još više snage, odnosno omogućiti optimalniji rad u širem rasponu broja okretaja.

Izmjenjivači (varijatori) faze u stvari su sustavi koji omogućavaju zakretanje bregastog vratila u odnosu na pogonsku remenicu (ili zupčanik) čime se omogućava pomicanje vremena u kojemu su ventili otvoreni ili zatvoreni. Izmjenjivači faze rade na nekoliko načina, s obzirom na sustav koji zakreće bregasta vratila. Najčešće su to mehanički i hidraulički (elektronikom kontrolirani) sustavi.

VVT-i sustav (Toyota Motor Co.)VVT-i sustav (Toyota Motor Co.)
Bitno je napomenuti da ne rade svi sustavi promjenjivog upravljanja ventilima na svim bregastim vratilima. Katkada to možemo ustanoviti već i prema samoj oznaci sustava, jer, npr. VVT-i mijenja fazu usisnih ventila, dok Dual-VVT-i to radi i s ispušnima.

Sustavi za promjenu faze rada bregastih vratila danas su poznati pod raznim komercijalnim nazivima i svi se donekle razlikuju u načinu rada ili metodi aktivacije faznog pomaka. No, svakako najpoznatiji je prvi masovno upotrijebljeni takav sustav, hondin VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control). Nastao na temelju iskustava s bolidima Formule 1, ovaj je sustav promjenjivog upravljanja ventilima u automobilima predstavljen sredinom 1980-ih. Dakako, VTEC je bio tek prvi komercijalno uspješan sustav ove vrste. S promjenjivim upravljanjem ventilima eksperimentirali su u Porscheu krajem 1950-ih, a desetak godina kasnije Fiat je patentirao prvi funkcionalni sustav ove vrste.

Ostali poznatiji sustavi promjenjivog rada ventilima su BMW-ov hidraulički VANOS (variable Nockenwellensteuerung), toyotin VVT-i (Variable Valve Timing - intelligent), porscheov VarioCam, mitsubishijev MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system) itd.

Komentari

Napiši komentar

Prijavite se



Prijava preko facebooka

Pogledaj sve komentare

Powered by AdminMax v6 © 2005-2018 by Internet Softver Design by WEB Marketing