Variable ventiltider

Variable ventiltider eller VVT er et generelt uttrykk for en teknologi innen bilmotorer. VVT gjør det mulig å justere åpningstidene (løft eller varighet, eller begge) for ventilene på innsug- eller eksossiden i en bilmotor mens motoren er i drift.

Stempelmotorer er utstyrt med ventiler for innsug og eksos. disse drives (direkte eller indirekte) av en kamaksel. Kamakselen åpner ventilene (løfter) i en viss tid (varighet) i hver innsug- og eksossyklus. Tidspunktet dette skjer på i syklusen er også svært viktig. Kamakselen drives av veivakselen gjennom en gummireim, et kjede eller via tannhjul.

Profilen (posisjon og form på kamakselens knaster) optimiseres for et visst turtall, og dette begrenser vanligvis dreiemomentet på lave turtall eller hestekreftene ved høyere turtall. VVT gjør det mulig å endre kamakselprofilen under drift, noe som dermed øker effektivitet og effekt.

På høye turtall har en motor behov for store mengder luft, men innsugsventilene kan lukke før all luften har fått muligheten til å slippe inn i sylinderen, og dermed begrenses effekten. Samtidig vil det oppstå problemer hvis kamakselen holder ventilene åpne for lenge, særlig på lavere turtall. Dette vil gjøre at uforbrent bensin forlater forbrenningskammeret fordi begge ventiler (både innsug og eksos) er åpne samtidig. Dette fører også til lavere effekt samt økte utslipp.

Press for å senke utslipp og øke drivstofføkonomien tvinger bilprodusenter til å benytte VVT som løsning. De enkleste VVT-systemene (som Mazdas S-VT) fremskynder eller forsinker åpningen av innsug- eller eksosventiler. Andre (som Hondas VTEC) skifter mellom to sett av kamakselknaster på ulike motorturtall. Andre igjen (som BMWs Valvetronic) kan endre løft og varighet kontinuerlig, også kalt Continous variable valve timing (Kontinuerlig variable ventiltider, CVVT).

Historie

Fiat var den første bilprodusenten som patenterte et funksjonelt system for variable ventiltider som inkluderte variable løft. Systemet ble utviklet av Giovanni Torazza sent på 1960-tallet, og benyttet hydraulisk trykk for å variere ventilenes løft. Dette trykket varierte etter motorens turtall og trykk i innsugsmanifolden.

I september 1975 patenterte General Motors et system som var tenkt å variere ventilløft. De ønsket å styre innsugsventilene for å senke motorens utslipp, og dette ble gjort ved å minimere løftet ved lave turtall. Det ble problemer med motorens gange ved svært lave ventilløft, og prosjektet ble skrinlagt.

Alfa Romeo var den første produsenten som benyttet et system for variable ventiltider på en produksjonsbil. Alfa Romeo Spider fra årsmodell 1980 hadde et mekanisk VVT-system på biler solgt i USA. Dette systemet ble også brukt i Alfa Romeo Alfetta fra 1983 samt andre modeller.

I 1986 utviklet Nissan sin egen form for VVT i sin VG30DE(TT)-motor, i konseptbilen Mid-4. Nissan fokuserte på dreiemoment ved lave og middels turtall, fordi motoren ville befinne seg i dette turtallsområdet det aller meste av tiden. NVCS-systemet kan sørge for både en stabil tomgang og høyt dreiemoment ved lave og middels turtall. VG30DE-motoren ble først benyttet i 300ZX (Z31) 300ZR i 1987, og var dermed den første produksjonsbilen utstyrt med elektronisk styrt VVT-teknologi.

Deretter kom Honda på banen i 1989 med sitt VTEC-system. Honda hadde startet produksjonen av et system som lot motoren operere med to vidt forskjellige kamakselprofiler, og eliminerte dermed et stort kompromiss i motorutvikling. Den éne profilen var laget for å styre ventilene ved lave turtall, og leverte en stabil tomgang, lavt bensinforbruk og lave utslipp. Den andre kamprofilen var utviklet for høye turtall, og gav høye ventilløft og lang åpningstid for ventilene. Denne ble satt i drift på høyere turtall for å gi økt effekt. Hondas første VTEC-motor var Honda B16A, som ble levert i Integra, CRX og Civic.

I 1991 patenterte forskere ved Clemson University i USA Clemson-kamakselen, som var utviklet for å levere kontinuerlige variable ventiltider for både innsug- og eksosventiler på én enkelt kamaksel. Denne muligheten gjør den egnet for både støtstangsmotorer og motorer med overliggende kamaksler.

I 1992 introduserte BMW sitt VANOS-system. I likhet med Nissans NVCS-system kunne VANOS variere åpningstidene for innsugskamakselen i steg, men forskjellen var at VANOS kunne styre tre forskjellige steg fremfor NVCSs to. I 1998 lanserte BMW Dobbel VANOS, som var det første systemet som leverte elektronisk styrt, kontinuerlig variable ventiltider for både innsug- og eksosventiler. I 2001 introduserte BMW Valvetronic-systemet, som kontinuerlig kan variere løftet på innsugsventil samtidig som åpningstider for både innsug- og eksosventiler varieres.

Ford ble den første produsenten som benyttet variable ventiltider i en lett lastebil, med sin Ford F-serie fra 2004, som er utstyrt med Ford Triton-motoren på 5.4 liter.

I 2005 tilbød General Motors det første systemet for variable ventiltider utviklet spesielt for V6 støtstangsmotorer.

Bruk av VVT-systemer

Autoritetsdata