Variabele kleptiming: hoe werkt deze technologie?
Variabele kleptiming, of variabele distributiedistributie, is een technologie die het mogelijk maakt de parameters van een viertaktmotor met interne verbranding te optimaliseren, waardoor de prestaties worden verhoogd en het brandstofverbruik wordt verlaagd.
Met variabele kleptiming is het mogelijk om de lift, het klepopeningsmoment of de klepopeningstijd, of een combinatie van de genoemde parameters, onafhankelijk van de krukaspositie te regelen. De regeling van de klep is echter afhankelijk van het toerental, de motorbelasting en andere factoren.
Inhoud
Hoe werkt variabele kleptiming?
Bij een standaardverdeling wordt de timing bepaald door de geometrie en is de beweging van de kleppen nauw verbonden met de positie van de krukas. Het openen en sluiten van de kleppen is dus onveranderlijk en afhankelijk van de beweging van de zuigers.
Het moment van openen en sluiten van de kleppen heeft echter een aanzienlijke invloed op de kwaliteit van het vullen van de cilinders, afhankelijk van het motortoerental. Bij variabele timing verandert de nokkenasinstelling dus afhankelijk van het motortoerental en de belasting.
Motorzuigers: hoe werken ze?
Bij stationair en hoog toerental is de inlaatnokkenas zo ingesteld dat hij de inlaatklep iets later dan normaal sluit, waardoor de motor bij stationair toerental soepel draait en het vermogen bij hoge toerentallen goed benut.
Bij lage en gemiddelde snelheden is de nokkenas zo ingesteld dat hij de inlaatklep iets eerder sluit dan normaal, wat resulteert in een grotere vulling van de cilinders en een betere koppelstroom.
Effect van aanpassing van de kleptiming
1. Vertraagde sluiting van de inlaatklep
Als de inlaatklep iets langer open blijft dan normaal, duwt de zuiger tijdens de compressieslag lucht uit de cilinder en terug in het inlaatspruitstuk. De lucht die naar buiten wordt geperst, vult de aanzuigbuis met hogere druk en zuigt deze lucht tijdens de volgende slagen terug de verbrandingskamer in.
Het vertraagd sluiten van de klep vermindert de zuigpompverliezen met 40% tijdens belasting en vermindert de uitstoot van stikstofoxide met 24%. De uitstoot van koolwaterstoffen blijft onveranderd.
2. Voortijdig sluiten van de zuigklep
Een andere manier om de pompverliezen die gepaard gaan met een laag motortoerental te verminderen, is door een hoog vacuüm te creëren door de inlaatklep eerder dan normaal te sluiten. Hierbij wordt de inlaatklep halverwege de inlaatslag gesloten.
Bij lage snelheden en belastingen is de brandstof- en luchtbehoefte van de motor laag en is de arbeid die nodig is om de cilinder te vullen relatief hoog, waardoor het voortijdig sluiten van de inlaatklep de pompverliezen aanzienlijk vermindert. Het voortijdig sluiten van de inlaatkleppen vermindert de pompverliezen met 40% en het brandstofverbruik met 7%. Ook de uitstoot van lachgas wordt met 24% verminderd.
3. Voortijdig openen van de inlaatklep
Een andere manier om de uitstoot te verminderen is door de inlaatklep voortijdig te openen. Door de inlaatklep eerder dan normaal te openen, worden een deel van de verbrande uitlaatgassen via de inlaatklep uit de cilinder geperst.
Motorklep: wat is de functie ervan?
In het inlaatspruitstuk worden deze uitlaatgassen door de omringende lucht gekoeld en bij de volgende slag terug de cilinderruimte in gezogen, wat helpt bij het reguleren van de cilindertemperatuur en de stikstofoxide-uitstoot.
4. Vroeg/laat sluiten van uitlaatkleppen
Met behulp van de uitlaatklep kunnen we ook de uitstoot verminderen. Wanneer de uitlaatklep opengaat, duwt de zuiger de uitlaatgassen vanuit de cilinder naar buiten in het uitlaatspruitstuk. We kunnen bepalen hoeveel uitlaatgas er nog in de cilinder zit door de timing van de uitlaatkleppen te manipuleren.
Als de uitlaatklep langer open staat dan normaal, wordt de cilinder meer geleegd en dus klaar om tijdens de inlaatslag te worden gevuld met meer brandstof en lucht, waardoor de motor meer vermogen kan leveren. Als de uitlaatklep iets eerder wordt gesloten, blijven er meer uitlaatgassen in de cilinder achter, waardoor de vorming van emissies wordt verminderd.
Voordelen van variabele kleptiming
Variabele kleptimingtechnologie wordt gebruikt om de cilinderkopvervanging in een zuigermotor te verbeteren, wat resulteert in een hoger vermogen, een lager brandstofverbruik, lagere emissies en een hoog koppel over een breed motortoerentalbereik.
Variabele kleptiming wordt voornamelijk gebruikt in motoren met elektrische ontsteking. Dit komt omdat deze motoren in een groter toerentalbereik werken, waardoor het gebruik van variabele kleptimingtechnologie efficiënter en logischer is. Het fundamentele nadeel van benzinemotoren is de gasklepregeling, waardoor hun efficiëntie bij lage belasting afneemt.
Gasklep: hoe het werkt en de mogelijke storingen
Dankzij de variabele timing van de kleppen is het mogelijk om de gasklep te verkleinen of volledig te verwijderen, waardoor de pneumatische weerstandspompverliezen in het inlaatspruitstuk worden verminderd en zo de vulefficiëntie van de motor wordt verhoogd, vooral bij lage belastingen.
Naast benzinemotoren begint de variabele timing-technologie ook toegepast te worden op dieselmotoren, vooral als gevolg van de steeds strengere emissienormen. De eerste dieselmotor voor personenauto's met variabele kleptiming werd in 2010 door Mitsubishi ontwikkeld.
Het gebruik van variabele kleptiming kan dit met zich meebrengen
- 10-30% reductie in brandstofverbruik
- 10-15% toename in effectief vermogen en koppel
- 20-25% reductie in uitlaatgasemissieproductie
Ontwerp met variabele kleptiming
Verschillende fabrikanten gebruiken verschillende technologieën om variabele kleptiming te implementeren. Structureel kan variabele kleptiming bijvoorbeeld op de volgende manieren worden bereikt:
- mechanisch gestuurde nokkenas
- hydraulische nokkenasverplaatsers
- hydraulische klepbediening
- elektromagnetisch gestuurde kleppen
Benaming van motoren uitgerust met variabele kleptiming:
Naast verschillende technologieën gebruiken autobedrijven ook verschillende aanduidingen voor hun motoren, die zijn uitgerust met variabele timing. Hier zijn enkele voorbeelden:
AVCS (Subaru)
AVLS (Subaru)
CVTCS (Nissan, Infiniti)
CVVT (Alfa Romeo, Citroën, Hyundai, Kia, Peugeot, Renault, Volvo)
DCVCP (algemene motoren)
MIVEC (Mitsubishi)
MultiAir (Fiat)
N-VCT (Nissan)
S-VT (Mazda)
Ti-VCT (Ford)
VANOS (BMW)
VarioCam (Porsche)
VCT (Ford)
VTEC, i-VTEC (Honda)
VVL (Nissan)
Kleplift (Audi)
VVEL (Nissan)
VVT (Chrysler, General Motors, Suzuki, Volkswagen Groep)
VVT-i, VVTL-i (Toyota, Lexus)
VTVT (Hyundai, Kia)