|
| الصمامات متغيرة التوقيت في محرك السيارة |
الابحاث التي تجري علي محركات السيارات لزياده كفاءتها وتحسين أدائها تقريبا لا تتوقف، والتصميمات الحديثة للمحركات تشتمل على آلية صمامات (الصبابات) يطلق عليها آلية الصمامات متغيرة التوقيت (VVT ) وهي اختصار لvariable valve timing ، ببساطه في الماضي، كانت صمامات السحب والعادم في السيارة تفتح كمية محددة عند نقطة محددة في دورة الأشواط الأربعة، ولفترة زمنية محددة. كان الأمر بهذه البساطة. ومع ذلك، في الوقت الحاضر، لا يمكن للعديد من المحركات أن تتغير فقط عندما تفتح صماماتها، ولكن أيضًا مقدار فتحها ومدة فتحها - أي أن السيارات الجديدة يمكن أن تغير توقيت الصمام، ورفع الصمام، ومدة الصمام. دعونا نلقي نظرة على كيفية عمل توقيت الصمام المتغير (VVT).
ما هو نظام VVT في السيارة
توقيت الصمام المتغير (VVT) هو تقنية تستخدم في محركات الاحتراق الداخلي (وهي المحركات المستخدمة في السيارات التي تعمل بالوقود ) للسماح بالتغييرات في توقيت فتح وإغلاق الصمام. تساعد هذه التقنية في تحسين أداء المحرك وكفاءة استهلاك الوقود والانبعاثات. في المحرك التقليدي، يتم تحديد توقيت فتح وإغلاق الصمام بشكل أساسي من خلال دوران العمود المرفقي. ومع ذلك، فإن أنظمة VVT تمكن وحدة التحكم في المحرك (ECU) من ضبط التوقيت ليناسب ظروف القيادة المختلفة.
تستخدم معظم الشركات المصنعة تقنية توقيت الصمامات المتغير، وعلى الرغم من اختلاف التفاصيل، فإن الأنظمة جميعها تجري تعديلات صغيرة على وقت فتح وإغلاق صمامات سحب المحرك لتغذية خليط الهواء والوقود في المحرك بناءً على كيفية قيادة السيارة. ويتم ذلك لتحقيق أقصى قدر من الأداء وتقليل الانبعاثات.
تعمل بعض أنظمة الصمامات المتغيرة أيضًا على صمامات العادم، والتي تفتح للسماح لخليط الهواء والوقود بالخروج من المحرك.
ظروف تشغيل معينة، وبواسطة تغيير مسافة رفع الصمام، وطول فترة فتحه أثناء شوط السحب تتغير خصائص القدرة للمحرك.
وظيفة نظام VVT في السيارة
الهدف من وجود هذه الآلية في التصميمات الحديثة هو تغيير مسافة رفع الصمام عن قاعدته، وأيضا تغيير طول فترة فتح الصمام عندظروف تشغيل معينة، وبواسطة تغيير مسافة رفع الصمام، وطول فترة فتحه أثناء شوط السحب تتغير خصائص القدرة للمحرك.
بمعني يسمح التوقيت المتغير للصمامات للمحرك بتغيير خصائص الاحتراق (كمية الوقود والهواء، وكفاءة الاحتراق، وهكذا) عند كل مدى سرعة للمحرك. النتيجة هي زيادة قدرة المحرك وزيادة اقتصاديات التشغيل بمعني استهلاك وقود أقل ، وتقليل الانبعاثات.
حيث يتم ضبط وضع الصمام طبقا لدرجة تحميل المحرك والتي تقوم بمراقبتها وتسجيلها وحدة التحكم الالكترونية (كمبيوتر السيارة).
بمعني عندما يرسل كمبيوتر السيارة أمرا بزيادة القدرة، فهو يقوم بضبط آلية تشغيل الصمامات للحصول على أقصى رفع ممكن للصمام عن قاعدته لأطول فترة ممكنة فتزداد كمية الشحنة فتزداد الكفاءة الحجمية وتزداد القدرة المتولدة تبعا لذلك.
ونظام آخر يستخدم صمام كهربي (variable valve timing solenoid) للتحكم في كمية سريان الزيت الواصل لرافع الصمام الهيدروليكي، واعتماداً على كمية الزيت يقوم الرافع بالتحكم في مقدار رفع الصمام وفترة فتحه،
والنظام الثالث هو باستخدام عدة كامات تركب فوق كل صمام و يستخدم نظام غلق يقوم بتشغيل الكامة التي يحتاجها المحرك لزيادة القدرة والحصول على أعلى أداء للمحرك.
بالرجوع إلى الشكل السابق، يوجد ثلاث كامات لكل مجموعة من صمامات السحب وصمامات العادم. خلال التشغيل عند النظام القياسي (أداء السرعة المنخفضة)، تقوم الكامات A وB بتشغيل الصمامين كل على انفراد.
في هذه الحالة لا تستخدم الكامة المركزية وذراع التأرجح الأوسط ، حيث تدور الكامة المركزية وتقوم بتحريك ذراع التأرجح المركزي ولكنها غير متصلة بأذرع التأرجح الخارجية (الابتدائية والثانوية).
وعند الاحتياج لأداء السرعة العالية، تستخدم الكامة المركزية (الكامة المستخدمة للسرعة العالية)، حيث يتصل ذراع التأرجح الأوسط هيدروليكياً بأذرع التأرجح الخارجية عن طريق توصيل ضغط هيدروليكي إلى مكبس داخل الثلاث توابع كامات.
عندئذ تتصل كل أذرع التأرجح الثلاث معا، وبالتالي الكامة المركزية ستؤثر على الصمامات ويتم الحصول على الأداء العالي. في هذا الوقت ستدور الكامتين الخارجيتين لكن دون أن يتلامسا مع أذرع التأرجح الخارجية.
يتم التحكم في الضغط الهيدروليكي في هذا النظام بواسطة وحدة تحكم المحرك. اعتمادا على سرعة وحمل المحرك، وسرعة السيارة ودرجة حرارة سائل التبريد، ترسل إشارة إلى صمام صولونويد، فيفتح أو يغلق ممر للزيت من مضخة الزيت إلى أذرع التأرجح بعمود الكامات لتشغيلها متصلين أو منفصلين.
التصميمات المختلفة في آليه الصمامات متغيرة التوقيت
توجد عدة تصميمات وأنواع لآلية الصمامات متغيرة التوقيت. أحدها يستخدم آلية هيدروليكية تركب على عمود الكامات وتسمح له بالدوران بالنسبة إلى ترس إدارته فتنتج زيادة بحوالي 20 درجة في توقيت فتح الصمام.ونظام آخر يستخدم صمام كهربي (variable valve timing solenoid) للتحكم في كمية سريان الزيت الواصل لرافع الصمام الهيدروليكي، واعتماداً على كمية الزيت يقوم الرافع بالتحكم في مقدار رفع الصمام وفترة فتحه،
والنظام الثالث هو باستخدام عدة كامات تركب فوق كل صمام و يستخدم نظام غلق يقوم بتشغيل الكامة التي يحتاجها المحرك لزيادة القدرة والحصول على أعلى أداء للمحرك.
|
| محرك يستخدم تقنية الصمامات المتغيرة التوقيت باستخدام عدة كامات مركبة فوق كل صمام |
ويمكن الحصول على الحالة المثالية إذا أمكن تصميم المحرك ليعمل عند
أداء السرعة العالي كما في سيارات السباق، وليعمل في نفس الوقت عند أداء
السرعة المنخفضة في المحركات القياسية. وهذا يؤدي إلى الحصول على أقصى أداء
للمحرك عند مدى واسع من ظروف التشغيل.
طريقة التشغيل
 |
| طريقة التشغيل |
بالرجوع إلى الشكل السابق، يوجد ثلاث كامات لكل مجموعة من صمامات السحب وصمامات العادم. خلال التشغيل عند النظام القياسي (أداء السرعة المنخفضة)، تقوم الكامات A وB بتشغيل الصمامين كل على انفراد.
في هذه الحالة لا تستخدم الكامة المركزية وذراع التأرجح الأوسط ، حيث تدور الكامة المركزية وتقوم بتحريك ذراع التأرجح المركزي ولكنها غير متصلة بأذرع التأرجح الخارجية (الابتدائية والثانوية).
وعند الاحتياج لأداء السرعة العالية، تستخدم الكامة المركزية (الكامة المستخدمة للسرعة العالية)، حيث يتصل ذراع التأرجح الأوسط هيدروليكياً بأذرع التأرجح الخارجية عن طريق توصيل ضغط هيدروليكي إلى مكبس داخل الثلاث توابع كامات.
عندئذ تتصل كل أذرع التأرجح الثلاث معا، وبالتالي الكامة المركزية ستؤثر على الصمامات ويتم الحصول على الأداء العالي. في هذا الوقت ستدور الكامتين الخارجيتين لكن دون أن يتلامسا مع أذرع التأرجح الخارجية.
يتم التحكم في الضغط الهيدروليكي في هذا النظام بواسطة وحدة تحكم المحرك. اعتمادا على سرعة وحمل المحرك، وسرعة السيارة ودرجة حرارة سائل التبريد، ترسل إشارة إلى صمام صولونويد، فيفتح أو يغلق ممر للزيت من مضخة الزيت إلى أذرع التأرجح بعمود الكامات لتشغيلها متصلين أو منفصلين.