Μεταβλητός χρονισμός βαλβίδων (VVT)

Ο μεταβλητός χρονισμός βαλβίδων, ευρέως γνωστός με τη συντομογραφία VVT, είναι τεχνολογία που επιτρέπει στον κινητήρα να μεταβάλλει το πότε ανοίγουν και κλείνουν οι βαλβίδες του σε σχέση με τη θέση των εμβόλων, αντί ο χρονισμός να παραμένει σταθερός για όλες τις συνθήκες. Επειδή η ιδανική στιγμή ανοίγματος και κλεισίματος των βαλβίδων εισαγωγής και εξαγωγής διαφέρει σημαντικά μεταξύ ρελαντί, ταξιδιού και λειτουργίας σε υψηλές στροφές, ένας σταθερός συμβιβασμός αφήνει αναπόφευκτα τις επιδόσεις, την οικονομία ή τις εκπομπές να υστερούν σε κάποιο τμήμα του φάσματος. Ο VVT λύνει το πρόβλημα προσαρμόζοντας τον χρονισμό δυναμικά, καθώς αλλάζουν οι συνθήκες.

Η συνηθέστερη υλοποίηση επεμβαίνει στον εκκεντροφόρο μέσω ενός μηχανισμού μετατόπισης φάσης (cam phaser), τοποθετημένου στο άκρο του άξονα. Ελεγχόμενος από τη διαχείριση του κινητήρα, ο μηχανισμός χρησιμοποιεί πίεση λαδιού, κατευθυνόμενη από ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, για να περιστρέψει τον εκκεντροφόρο λίγες μοίρες εμπρός ή πίσω σε σχέση με τη μετάδοση από τον στροφαλοφόρο. Με αυτή την προπορεία ή την καθυστέρηση του εκκέντρου, ολόκληρο το γεγονός ανοίγματος των βαλβίδων μετατοπίζεται νωρίτερα ή αργότερα. Σε κινητήρες με χωριστούς εκκεντροφόρους εισαγωγής και εξαγωγής, καθένας μπορεί συχνά να ρυθμίζεται ανεξάρτητα, δίνοντας στη μονάδα ελέγχου λεπτομερή εξουσία πάνω στην κρίσιμη περίοδο της επικάλυψης, όταν οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι ανοιχτές ταυτόχρονα.

Η αξία αυτού του ελέγχου έγκειται στο ότι βελτιστοποιεί ταυτόχρονα αρκετούς ανταγωνιστικούς στόχους σε όλο το φάσμα στροφών. Στις χαμηλές ταχύτητες, ο κατάλληλος χρονισμός βελτιώνει τη σταθερότητα και την ομαλότητα του ρελαντί· στη μεσαία περιοχή μεγιστοποιεί τη ροπή και την ελαστικότητα· στις υψηλές στροφές ευνοεί τη μέγιστη ισχύ, κρατώντας τις βαλβίδες ανοιχτές περισσότερο ώστε οι κύλινδροι να γεμίζουν και να αδειάζουν καλύτερα· και σε όλο το εύρος, η σωστά διαχειριζόμενη επικάλυψη μπορεί να βελτιώνει την κατανάλωση και να μειώνει τις εκπομπές, ενίοτε με ελεγχόμενη εσωτερική ανακυκλοφορία καυσαερίων. Ένας και ο αυτός κινητήρας μπορεί έτσι να είναι βολικός στην πόλη, οικονομικός στο ταξίδι και ζωηρός όταν πιεστεί — συμπεριφορά αδύνατη με σταθερό χρονισμό.

Τα πιο προηγμένα συστήματα δεν περιορίζονται στη μετατόπιση φάσης του εκκεντροφόρου, αλλά μεταβάλλουν και το βύθισμα των βαλβίδων ή το ίδιο το προφίλ των εκκέντρων. Το φημισμένο VTEC της Honda, για παράδειγμα, εναλλάσσεται μεταξύ διαφορετικών εκκέντρων, προσφέροντας ριζικά διαφορετική λειτουργία βαλβίδων στις υψηλές στροφές, ενώ συστήματα όπως το Valvetronic της BMW μεταβάλλουν το βύθισμα συνεχώς, ελέγχοντας το φορτίο του κινητήρα χωρίς συμβατική πεταλούδα γκαζιού και μειώνοντας τις απώλειες άντλησης. Οι προσεγγίσεις αυτές συνδυάζουν αλλαγές χρονισμού με αλλαγές στο πόσο και για πόσο ανοίγουν οι βαλβίδες, αποσπώντας ακόμη μεγαλύτερα κέρδη σε απόδοση και ισχύ.

Η τεχνολογία είναι τόσο ωφέλιμη ώστε έχει γίνει σχεδόν πανταχού παρούσα, και οι κατασκευαστές την προωθούν με πληθώρα εμπορικών ονομασιών — VVT-i της Toyota, VTEC και i-VTEC της Honda, VANOS της BMW, και πολλές ακόμη — που όλες περιγράφουν παραλλαγές της ίδιας βασικής ιδέας. Η εξάρτηση από την πίεση και την κατάσταση του λαδιού καθιστά τα συστήματα VVT ευαίσθητα στην ποιότητα και τη στάθμη του λιπαντικού, ενώ φθαρμένοι μηχανισμοί φάσης και κολλημένες ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες είναι αναγνωρισμένες βλάβες σε κινητήρες με πολλά χιλιόμετρα. Χτισμένος πάνω στη βασική βαλβίδα και τον εκκεντροφόρο, και συχνά συνδυασμένος με πολυβάλβιδες διατάξεις και διπλούς εκκεντροφόρους επικεφαλής, ο μεταβλητός χρονισμός βαλβίδων συγκαταλέγεται στις πιο καθοριστικές εξελίξεις του σύγχρονου κινητήρα εσωτερικής καύσης.