O que são os tempos de válvula e como eles funcionam

O projeto do motor de quatro tempos, que funciona segundo o princípio da liberação de energia durante a combustão de uma mistura de combustível e combustível, inclui um mecanismo importante, sem o qual a unidade não pode funcionar. Este é um mecanismo de temporização ou distribuição de gás.

Na maioria dos motores padrão, ele é instalado na cabeça do cilindro. Mais detalhes sobre a estrutura do mecanismo são descritos em artigo separado... Agora vamos nos concentrar no que é o tempo da válvula, bem como como seu trabalho afeta os indicadores de potência do motor e sua eficiência.

O que é o sincronismo das válvulas do motor

Resumidamente sobre o próprio mecanismo de temporização. O virabrequim por meio de uma correia (em muitos motores modernos de combustão interna, uma corrente é instalada em vez de uma correia emborrachada) é conectado a eixo de comando. Quando o motorista liga o motor, o motor de arranque dá a partida no volante. Ambos os eixos começam a girar de forma síncrona, mas em velocidades diferentes (basicamente, em uma rotação do eixo de comando, o virabrequim dá duas voltas).

Existem cames especiais em forma de gota na árvore de cames. Conforme a estrutura gira, o came empurra a haste da válvula com mola. A válvula abre, permitindo que a mistura combustível / ar entre no cilindro ou escape para o coletor de escape.

A fase de distribuição do gás é justamente o momento em que a válvula começa a abrir a entrada / saída até o momento em que fecha completamente. Cada engenheiro que trabalha no desenvolvimento de uma unidade de potência calcula qual deve ser a altura de abertura da válvula e quanto tempo ela permanecerá aberta.

Influência da sincronização da válvula na operação do motor

Dependendo do modo em que o motor está operando, a distribuição de gás deve começar mais cedo ou mais tarde. Isso afeta a eficiência da unidade, sua economia e torque máximo. Isso ocorre porque a abertura / fechamento oportuno dos coletores de admissão e escape é a chave para aproveitar ao máximo a energia liberada durante a combustão do HVAC.

Se a válvula de admissão começar a abrir em um momento diferente quando o pistão realizar o curso de admissão, então ocorrerá um enchimento desigual da cavidade do cilindro com uma porção de ar fresco e o combustível se misturará pior, o que levará à combustão incompleta da mistura.

Quanto à válvula de escape, ela também não deve abrir antes de o pistão atingir o ponto morto inferior, mas não depois de iniciar seu curso para cima. No primeiro caso, a compressão cairá e com isso o motor perderá potência. Na segunda, os produtos da combustão com a válvula fechada criarão resistência para o pistão, que já começou a subir. Esta é uma carga adicional no mecanismo da manivela, que pode danificar algumas de suas peças.

Para a operação adequada da unidade de potência, diferentes tempos de válvula são necessários. Para um modo é necessário que as válvulas abram mais cedo e fechem depois, e para outros, vice-versa. O parâmetro de sobreposição também é de grande importância - se ambas as válvulas serão abertas simultaneamente.

A maioria dos motores padrão tem um tempo fixo. Tal motor, dependendo do tipo de árvore de cames, terá eficiência máxima no modo esportivo ou com direção medida em baixas rotações.

Hoje, muitos carros do segmento médio e premium são equipados com motores, cujo sistema de distribuição de gás pode alterar alguns parâmetros de abertura da válvula, devido ao qual o enchimento e a ventilação de alta qualidade dos cilindros ocorrem em diferentes velocidades do virabrequim.

Veja como o tempo deve ser feito em diferentes velocidades do motor:

1. A marcha lenta requer as chamadas fases estreitas. Isso significa que as válvulas começam a abrir mais tarde, e a hora de seu fechamento, pelo contrário, é mais cedo. Não há estado aberto simultâneo neste modo (ambas as válvulas não serão abertas ao mesmo tempo). Quando a rotação do virabrequim é de pouca importância, quando as fases se sobrepõem, os gases de exaustão podem entrar no coletor de admissão e um determinado volume de VTS na exaustão.
2. O modo mais poderoso - requer fases amplas. É um modo em que, devido à alta velocidade, as válvulas ficam com uma posição aberta mais curta. Isso leva ao fato de que durante a direção esportiva, o enchimento e a ventilação dos cilindros são realizados de forma inadequada. Para remediar a situação, o tempo das válvulas deve ser alterado, ou seja, as válvulas devem ser abertas mais cedo, e sua duração nesta posição deve aumentar.

Ao desenvolver o projeto de motores com temporização de válvula variável, os engenheiros levam em consideração a dependência do momento de abertura da válvula com a velocidade do virabrequim. Esses sistemas complexos permitem que o motor seja o mais versátil possível para diferentes estilos de condução. Graças a este desenvolvimento, a unidade apresenta um amplo leque de possibilidades:

• Em baixas rotações, o motor deve ser fibroso;
• Quando as rotações aumentam, não deve perder potência;
• Independentemente do modo em que o motor de combustão interna esteja operando, a economia de combustível, e com ela a compatibilidade ambiental do transporte, deve ter o nível mais alto possível para uma determinada unidade.

Todos esses parâmetros podem ser alterados alterando o design das árvores de cames. Porém, neste caso, a eficiência do motor terá seu limite apenas em um modo. Que tal o motor pode mudar o perfil por conta própria dependendo do número de revoluções do virabrequim?

Tempo de válvula variável

A própria ideia de alterar o tempo de abertura da válvula durante a operação da unidade de potência não é nova. Essa ideia apareceu periodicamente na mente de engenheiros que ainda estavam desenvolvendo motores a vapor.

Então, um desses desenvolvimentos foi chamado de engrenagem Stevenson. O mecanismo mudou o tempo de entrada do vapor no cilindro de trabalho. O regime foi denominado "corte a vapor". Quando o mecanismo foi acionado, a pressão foi redirecionada dependendo do projeto do veículo. Por isso, além da fumaça, as velhas locomotivas a vapor também emitiam baforadas quando o trem ficava parado.

O trabalho com a mudança de temporização das válvulas também foi realizado com unidades de aeronaves. Assim, um modelo experimental do motor V-8 da empresa Clerget-Blin com capacidade de 200 cavalos poderia alterar esse parâmetro devido ao fato de que o projeto do mecanismo incluía uma árvore de cames deslizante.

E no motor Lycoming XR-7755, árvores de cames foram instaladas, nas quais havia dois cames diferentes para cada válvula. O dispositivo tinha acionamento mecânico e era acionado pelo próprio piloto. Ele poderia escolher uma das duas opções, dependendo se precisava levar o avião para o céu, fugir da perseguição ou simplesmente voar economicamente.

Quanto à indústria automotiva, os engenheiros começaram a pensar na aplicação dessa ideia ainda na década de 20 do século passado. O motivo foi o surgimento de motores de alta velocidade instalados em carros esportivos. O aumento de potência nessas unidades tinha um certo limite, embora a unidade pudesse ser ainda mais desenrolada. Para que o veículo tivesse mais potência, a princípio apenas o volume do motor foi aumentado.

O primeiro a introduzir o tempo de válvula variável foi Lawrence Pomeroy, que trabalhou como projetista-chefe para a empresa automotiva Vauxhall. Ele criou um motor no qual um eixo de comando especial foi instalado no mecanismo de distribuição de gás. Várias de suas câmeras tinham vários conjuntos de perfis.

O 4.4 litros tipo H, dependendo da velocidade do virabrequim e da carga que ele experimentou, poderia mover o eixo de comando ao longo do eixo longitudinal. Devido a isso, o tempo e a altura das válvulas foram alterados. Como essa parte tinha limitações de movimento, o controle de fase também tinha seus limites.

A Porsche também esteve envolvida nesta ideia. Em 1959, apareceu uma patente para os "cames oscilantes" da árvore de cames. Este desenvolvimento deveria alterar a altura das válvulas e, ao mesmo tempo, o tempo de sua abertura. O empreendimento permaneceu em fase de projeto.

O primeiro mecanismo de controle de tempo de válvula funcional foi desenvolvido pela Fiat. A invenção foi desenvolvida por Giovanni Torazza no final dos anos 60. O mecanismo usava empurradores hidráulicos, que mudavam o ponto de articulação do taco da válvula. O dispositivo funcionava dependendo da velocidade do motor e da pressão no coletor de admissão.

No entanto, o primeiro carro de produção com fases GR variáveis ​​foi da Alfa Romeo. O modelo Spider 1980 recebeu um mecanismo eletrônico que muda de fase dependendo dos modos de operação do motor de combustão interna.

Maneiras de alterar a duração e a largura do tempo da válvula

Hoje existem vários tipos de mecanismos que alteram o momento, o tempo e a altura da abertura da válvula:

1. Em seu design mais simples, é uma embreagem especial que é instalada no acionamento do mecanismo de distribuição (deslocador de fase). O controle é realizado graças ao efeito hidráulico no mecanismo executivo, e o controle é realizado pela eletrônica. Quando o motor está em marcha lenta, o eixo de comando está em sua posição original. Assim que as rotações aumentam, a eletrônica reage a este parâmetro e aciona a hidráulica, que gira levemente o eixo de comando em relação à posição inicial. Graças a isso, as válvulas abrem um pouco mais cedo, o que permite encher rapidamente os cilindros com uma nova porção de BTC.
2. Alterando o perfil do came. Este é um desenvolvimento que os motoristas usam há muito tempo. A instalação de uma árvore de cames com cames não padrão pode fazer com que a unidade trabalhe com mais eficiência em rpm mais altas. No entanto, essas atualizações devem ser realizadas por um mecânico experiente, o que leva a um grande desperdício. Em motores com o sistema VVTL-i, as árvores de cames têm vários conjuntos de cames com perfis diferentes. Quando o motor de combustão interna está em marcha lenta, os elementos padrão desempenham sua função. Assim que o indicador de velocidade do virabrequim passa da marca de 6 mil, o eixo de cames se desloca ligeiramente, devido ao qual outro conjunto de cames entra em operação. Processo semelhante ocorre quando o motor gira até 8.5 mil e o terceiro conjunto de cames começa a funcionar, o que torna as fases ainda mais largas.
3. Mudança na altura de abertura da válvula. Este desenvolvimento permite alterar simultaneamente os modos de funcionamento da cronometragem, bem como excluir a válvula borboleta. Em tais mecanismos, pressionar o pedal do acelerador ativa um dispositivo mecânico que influencia a força de abertura das válvulas de admissão. Este sistema reduz o consumo de combustível em cerca de 15 por cento e aumenta a potência da unidade na mesma quantidade. Em motores mais modernos, não um mecânico, mas um análogo eletromagnético é usado. A vantagem da segunda opção é que os componentes eletrônicos são capazes de alterar os modos de abertura da válvula com mais eficiência e suavidade. A altura de levantamento pode ser quase ideal e os tempos de abertura podem ser maiores do que nas versões anteriores. Tal desenvolvimento, por uma questão de economia de combustível, pode até desligar alguns cilindros (não abra algumas válvulas). Esses motores ativam o sistema quando o carro para, mas o motor de combustão interna não precisa ser desligado (por exemplo, em um semáforo) ou quando o motorista diminui a velocidade do carro usando o motor de combustão interna.

Por que mudar o tempo da válvula

O uso de mecanismos que alteram o tempo da válvula permite:

• É mais eficiente utilizar o recurso da unidade de potência nos diferentes modos de sua operação;
• Aumente a potência sem a necessidade de instalar uma árvore de cames personalizada;
• Torne o veículo mais econômico;
• Fornece enchimento e ventilação eficazes de cilindros em altas velocidades;
• Aumente a compatibilidade ambiental do transporte devido à combustão mais eficiente da mistura ar-combustível.

Uma vez que os diferentes modos de operação do motor de combustão interna requerem seus próprios parâmetros de tempo de válvula, usando os mecanismos para alterar o FGR, a máquina pode corresponder aos parâmetros ideais de potência, torque, respeito ao meio ambiente e economia. O único problema que nenhum fabricante pode resolver até agora é o alto custo do aparelho. Comparado com um motor padrão, um analógico equipado com um mecanismo semelhante custará quase o dobro.

Alguns motoristas usam sistemas de cronometragem de válvula variável para aumentar a potência do carro. No entanto, com a ajuda de uma correia dentada modificada, é impossível espremer o máximo da unidade. Leia sobre outras possibilidades aqui.

Em conclusão, oferecemos um pequeno auxílio visual na operação do sistema de temporização variável da válvula:

Sistema de temporização de válvula variável usando o exemplo de CVVT

Perguntas e Respostas:

Qual é o tempo da válvula? É o momento em que a válvula (entrada ou saída) abre / fecha. Este termo é expresso em graus de rotação do virabrequim do motor.

ЧO que afeta o tempo da válvula? A sincronização da válvula é afetada pelo modo de operação do motor. Se não houver um comutador de fase no tempo, o efeito máximo é alcançado apenas em uma certa faixa de rotações do motor.

Para que serve o diagrama de temporização da válvula? Este diagrama mostra a eficiência do enchimento, combustão e limpeza em cilindros em uma faixa específica de RPM. Ele permite que você selecione corretamente o tempo da válvula.