Sambata, 21 Februarie 2009
Toyota Avensis cu tehnologie Valvematic
Autor : Victor COLTANEL
Unul din elementele cheie care stau la baza noului sistem Toyota Optimal Drive este noul sistem de distribuţie Valvematic disponibil pentru motoatele pe benzină, cu emisii de CO2 şi consum de combustibil scăzute cu 10-26%, în funcţie de motorizare putere crescută cu 3-20%. Acest sistem este disponibil acum pe noul model Toyota Avensis, proaspăt lansat şi în România.
Caracteristicile sistemului Valvematic:
• Emisii mai scăzute datorită arderilor mai eficiente
• Eficienţă crescută a consumului de combustibil prin reducerea pierderilor pompei de alimentare
• Putere mărită obţinută prin creşterea cursei supapelor de admisie
• Repriză bună a motorului obţinută prin optimizarea curgerii aerului în galeria de admisie
Tehnologia Valvematic este o dezvoltare inovatoare a apreciatului Sistem Inteligent de Distribuţie Variabilă Dublă a Supapelor (dual VVT-i). Suplimentar distribuţiei variabile duble, care controlează timpii de admisie şi evacuare, tehnologia Valvematic adaugă şi un control continuu a cursei supapelor de admisie pentru a obţine o precizie mai bună a volumului şi vitezei jetului de aer ce intră în motor. Această tehnologie aduce un beneficiu major în creşterea randamentului de ardere, ceea ce va produce o putere mai mare pentru un consum mai mic de combustibil.
Cele două elemente de bază ale sistemului Valvematic sunt un actuator (mecanism de acţionare) şi o unitate de control continuu a cursei supapelor. Mişcarea de deschidere a supapelor de admisie este transmisă de la arborele cu came către valve printr-un culbutor. Pentru a controla cursa deschiderii supapei, unitatea de control continuu variază spaţiul dintre supapă şi culbutor şi de aici rezultă deschiderea valvei. Actuatorul Valvematic este compact şi este situat în capul cilindrilor. Utilizează un mecanism de tip şurub pentru a ajusta spaţiul şi momentul de contact dintre valvă şi culbutor. Ca urmare, Toyota a reuşit să integreze sistemul de operare Valvematic în capul cilindrilor, fără a fi nevoie să crească dimensiunile de gabarit ale motorului. Controlul cursei supapelor face posibil un control şi mai precis a curgerii aerului în motor comparativ cu motoarelor actuale cu VVT-i. Tehnologia Valvematic asigură proiectarea altor componente ale zonei de combustie a motorului pentru a fi mult mai eficiente.
Una din forţele care limitează motoarele convenţionale cu combustie internă este aşa numita „pierdere la pompare". Această pierdere este datorată vacuumului creat în galeria de admisie la turaţia motorului scăzută spre mediu. La turaţii joase spre mediu ale motorului este necesară o cantitate redusă de amestec de carburant, aer-combustibil. Aşadar, într-un motor convenţional cu combustie internă, admisia este deschisă parţial şi are loc o pierdere de presiune în galeria de admisie când camera de ardere este umplută cu amestecul carburant.
În aceste condiţii, pistoanele sunt obligate să învingă în mod continuu aceste forţe de depresiune, ceea ce duce la scăderea eficienţei motorului. În motoarele echipate cu sistemul Valvematic, cursa supapelor este variabilă, aşadar la turaţii scăzute spre mediu ale motorului aceasta face ca amestecul carburant să fie controlat printr-o cursă mai mică a supapelor, lăsând practic admisia complet deschisă, ceea ce reduce efectul de pierdere de presiune.
Amestecul carburant controlat printr-o cursă mai mică a supapelor în plaja de turaţii scăzute spre medii ale motorului conduce la scăderea consumului de combustibil în plus şi prin faptul că asigură o frecare mecanică redusă. Fiecare supapă este cuplată cu un arc şi atunci când este deschisă, o forţă va fi aplicată arcului. În motoarele cu benzină convenţionale, supapa este deschisă tot timpul la maxim, indiferent de turaţia motorului. Cu sistemul Valvematic, care variază cursa supapei în funcţie de turaţia motorului şi sarcină, energia necesară pentru deschiderea valvelor este redusă.
Beneficiile emisiilor reduse
Principiul cheie pentru eficientizarea consumului de combustibil - livrarea unei puteri mai mari cu un consum de combustibil mai mic şi cu emisii mai scăzute - este să asigure cel mai bun raport de aer şi combustibil în amestecul carburant care intră în camera de ardere. Dacă viteza aerului din galeria de admisie este prea mică, aerul şi combustibilul nu se pot amesteca complet, ceea ce conduce la un randament de ardere redus şi o cantitate de emisii poluante crescute la o anumită putere furnizată de motor. Principiu sistemului Valvematic este de a controla atât viteza, cât şi volumul aerului ce va forma amestecul carburant din motor prin variaţia cursei şi timpului de deschidere a supapelor de admisie. La turaţii scăzute spre medii ale motorului, când viteza aerului în galeria de admisie este scăzută în cazul motoarelor convenţionale, sistemul Valvematic deschide doar parţial supapele de admisie. Astfel, pentru un anumit volum, aerul şi combustibilul trebuie să treacă printr-o secţiune mai mică determinată de deschiderea redusă a supapei, determinând o creştere a vitezei de curgere. Această viteză de curgere crescută asigură optimizarea mixului de aer şi combustibil din amestecul carburant, îmbunătăţind dramatic consumul de combustibil şi reducând emisiile poluante. Având în vedere că gama turaţiilor scăzute spre medii face parte din regimul de funcţionare cel mai des folosit în exploatarea de zi cu zi, semnificaţia şi impactul acestei îmbunătăţiri sunt extrem de importante.
Beneficiile puterii crescute
Unitatea de control continuu a cursei supapelor nu asigură doar o cursă scăzută a supapelor în condiţiile normale de condus, ci asigură şi o cursă mărită în condiţiile în care maximum de putere este necesar. În momentul cursei maxime a supapei, se poate maximiza volumul aerului şi al combustibilului care intră în camera de ardere, rezultând o putere furnizată crescută a motorului. Pentru continuarea optimizării consumului de combustibil, Toyota a proiectat o galerie de admisie variabilă. La turaţii scăzute spre medii ale motorului, o clapetă din galeria de admisie se închide, obligând aerul să parcurgă un traseu mai mare. Traseul este proiectat să servească şi ca accelerator pentru a asigura o viteză optimizată a jetului de aer în apropierea supapelor, îmbunătăţind astfel procesul de combustie. La turaţii crescute ale motorului, clapeta din galeria de admisie este deschisă. Aceasta permite aerului să ajungă în motor pe un traseu mai scurt, maximizând volumul şi, astfel, crescând puterea furnizată de motor.
Beneficiile unui răspuns mai prompt al motorului
Întrucât volumul de aer şi combustibil care intră în motor este controlat de deschiderea supapelor, rolul admisiei tradiţionale s-a schimbat. În loc de controlul continuu al curgerii aerului către motor, acum este în principal folosită pentru restricţionarea aerului la oprirea motorului sau ca parte a Sistemului de Control al Stabilităţii. Aceasta înseamnă că, în cea mai mare parte a timpului, admisia poate fi ţinută complet deschisă când motorul funcţionează, minimizând restricţiile şi, deci, maximizând eficienţa curgerii aerului prin galerie. Aceasta, în schimb, îmbunătăţeşte răspunsul motorului deoarece nu mai există o întârziere a intrării aerului în motor când admisia e deschisă.
