Zmienne fazy rozrządu (VVT)

Zmienne fazy rozrządu, powszechnie oznaczane skrótem VVT, to technologia pozwalająca silnikowi zmieniać moment otwarcia i zamknięcia zaworów względem położenia tłoków, zamiast ustalać te fazy na stałe dla wszystkich warunków. Ponieważ idealny moment otwarcia i zamknięcia zaworów dolotowych i wydechowych mocno różni się między biegiem jałowym, jazdą stałą a pracą przy wysokich obrotach, sztywny kompromis nieuchronnie pozostawia braki w osiągach, ekonomii lub emisji w którejś części zakresu. VVT rozwiązuje to, dynamicznie dostosowując fazy w miarę zmiany warunków.

Najczęstsza realizacja oddziałuje na wałek rozrządu poprzez urządzenie zwane przestawiaczem faz (cam phaser), osadzone na końcu wałka. Sterowany przez układ zarządzania silnikiem przestawiacz wykorzystuje ciśnienie oleju, kierowane zaworem elektromagnetycznym, by obrócić wałek o kilka stopni do przodu lub do tyłu względem napędu od wału korbowego. Takie przyspieszenie lub opóźnienie wałka przesuwa całe zdarzenie otwarcia zaworów wcześniej lub później. W silnikach z osobnymi wałkami dolotowym i wydechowym każdy często można przestawiać niezależnie, co daje sterownikowi precyzyjną władzę nad kluczowym okresem zachodzenia faz, gdy zawory dolotowe i wydechowe są otwarte jednocześnie.

Wartość tego sterowania polega na tym, że optymalizuje naraz kilka konkurujących celów w całym zakresie obrotów. Przy niskich obrotach odpowiednie fazy poprawiają stabilność i kulturę biegu jałowego; w środkowym zakresie maksymalizują moment obrotowy i elastyczność; przy wysokich obrotach sprzyjają mocy maksymalnej, utrzymując zawory otwarte dłużej, by napełnić i opróżnić cylindry; a w całym zakresie dobrze zarządzane zachodzenie faz może poprawić zużycie paliwa i ograniczyć emisję, czasem przez wewnętrzną recyrkulację kontrolowanej ilości spalin. Pojedynczy silnik może więc być elastyczny w mieście, oszczędny w trasie i energiczny pod naciskiem — czego rozrząd o stałych fazach nie umożliwia.

Bardziej zaawansowane układy wykraczają poza samo przestawianie wałka i zmieniają również wznios zaworów lub sam profil krzywki. Słynny VTEC Hondy na przykład przełącza się między osobnymi krzywkami, by przy wysokich obrotach uzyskać radykalnie inną pracę zaworów, podczas gdy układy takie jak Valvetronic BMW zmieniają wznios w sposób ciągły, regulując obciążenie silnika bez klasycznej przepustnicy i ograniczając straty na napełnianie. Te podejścia łączą zmiany faz ze zmianami tego, jak daleko i jak długo zawory się otwierają, wydobywając jeszcze większe zyski w sprawności i mocy.

Technologia ta jest tak korzystna, że stała się niemal wszechobecna, a producenci sprzedają ją pod mnóstwem nazw handlowych — VVT-i Toyoty, VTEC i i-VTEC Hondy, VANOS BMW i wiele innych — które opisują warianty tej samej podstawowej idei. Zależność od ciśnienia i stanu oleju sprawia, że układy VVT są wrażliwe na jakość i poziom oleju, a zużyte przestawiacze czy zacinające się zawory elektromagnetyczne to rozpoznawane usterki w silnikach o wysokim przebiegu. Zbudowane wprost na podstawowym zaworze i wałku rozrządu, często łączone z konstrukcjami wielozaworowymi i z dwoma wałkami rozrządu w głowicy (DOHC), zmienne fazy rozrządu należą do najbardziej wpływowych udoskonaleń w rozwoju nowoczesnego silnika spalinowego.