با ما همراه باشید تا در این مقاله از سایت هشتیا درمورد سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ یا VVT صحبت کنیم و نحوه عملکرد و فواید آن را برایتان شرح دهیم.
سوپاپ در موتور اتومبیل
قبل از صحبت کردن درباره سیستم زمان بندی متغیر سوپاپ باید با سوپاپ اتومبیل آشنا شوید. سوپاپ‌ها در پیشرانه اتومبیل ترکیب سوخت و هوا را به درون سیلندرها وارد و خارج می کند. بر اساس مدل پیشرانه، هر سیلندر قادر است تا دو، سه، چهار یا پنج سوپاپ داشته باشد. سوپاپ‌ها واقع در بالای محفظه احتراق، به وسیله چرخش میل بادامک که با تسمه یا زنجیر تایم به میل‌لنگ وصل می شوند، در تایم معینی باز و بسته خواهند شد. در هر سیلندر، یک یا دو سوپاپ جهت وارد شدن هوا قرار دارند که نام آن ها سوپاپ هوا یا ورودی می باشد و یک یا دو سوپاپ نیز جهت خارج شدن دود وجود دارند که با نام سوپاپ دود یا خروجی شناخته می شوند. همچنین به مقدار ارتفاعی که سوپاپ باز می‌شود نیز لیفت می گویند.
سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ در اتومبیل
در پیشرانه‌های معمولی، مقدار زمان باز و بسته شدن سوپاپ‌ها همواره ثابت و یکسان می باشد و به وسیله چرخش بادامک‌هایی که روی میل بادامک قرار دارند باز شده و توسط فشار فنر بسته می‌شوند. این تایم ثابت باز و بسته شدن سوپاپ‌ها تنها در یک دور موتور خاص دارای بالاترین بازدهی می باشد و در دور موتورهای کم تر یا بیشتر از آن قادر به ارائه بیشترین بازدهی نمی باشد. برای نمونه، در دور موتور زیاد و در گام مکش، بعد از رسیدن پیستون به پایین‌ترین نقطه، سوپاپ هوا بسته شده و بنابراین نمی‌توان هوا و سوخت زیادتری را به موتور تزریق کرد. در این وضعیت با درنظر گرفتن سرعت بالای حرکت پیستون، هوا و سوخت مدت لازم جهت وارد شدن به محفظه احتراق را ندارند و در واقع قبل از آن که حجم کافی و درستی از هوا و سوخت به محفظه احتراق وارد شود، سوپاپ بسته می‌شود. به عبارت دیگر در دور موتور زیاد، تایم ثابت باز و بسته شدن سوپاپ‌ها در بیشتر موارد موجب پر شدن کامل و به اندازه سیلندر از ترکیب سوخت و هوا نخواهد شد و در نتیجه پیشرانه در آن دورها بازدهی زادی ندارد.
در این بین سیستمی جهت تنظیم دقیق تایم باز و بسته شدن سوپاپ‌های در دورهای متفاوت نیاز است. برای این کار، اتومبیل سازان سیستم جدیدی به اسم زمان‌بندی متغیر سوپاپ یا Variable Valve Timing را که مخفف آن VVT است، استفاده می کنند. سیستم زمان‌بندی متغیر باز و بسته شدن سوپاپ‌ها با تاثیر روی یک میل بادامک یا هردو میل بادامک، تایم باز و بسته شدن سوپاپ‌ها را تنظیم می‌کند. بنابراین با تعریف زمان‌بندی‌های متفاوت در دورهای کم و زیاد موتور برای سیستم، قادر می باشید تا تایم باز و بسته ماندن سوپاپ‌ها را در دورهای متفاوت عوش کنید. با این سیستم، سوپاپ هوا قادر می باشد بدون درنظر گرفتن جایگاه قرارگیری پیستون مدت بیشتری باز باشد. در حالت کلی، این سیستم قادر می باشد تا بر اساس دور موتور، سوپاپ‌های هوا و یا سوپاپ‌های دود را دیرتر یا سریعتر ببندد. این عملکرد موجب زیاد شدن راندمان موتور شده و به علاوه اثر مثبتی در احتراق کامل‌تر، کم شدن آلایندگی‌های خروجی و کم شدن مصرف سوخت خواهند داشت.
گونه های مختلف سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ
سیستم‌های زمانی بندی متغیر سوپاپ اصولا دارای دو دسته زمان‌بندی گسسته و زمان‌بندی پیوسته می باشند. سیستم‌های نخستین زمان‌بندی متغیر سوپاپ تنها دو تعریف متفاوت برای مدت‌زمان باز و بسته کردن سوپاپ‌ها دارند. در این سیستم‌ها که زمان‌بندی متغیر گسسته نامیده می شود برای نمونه یک زمان‌بندی ویژه برای دورهای کم‌تر از ۳۵۰۰ rpm و یک زمان‌بندی دیگر برای دورهای بیشتر از ۳۵۰۰ rpm مدنظر قرار می گیرد. در سیستم‌های پیشرفته‌تر مدرن زمان‌بندی متغیر از نوع پیوسته می باشد. در این مدل سیستم، تعداد بی‌نهایتی زمان‌بندی متفوت برای دور موتورهای مختلف در نظر گرفته شده است که هر زمان‌بندی برای دور موتور ویژه ای بهینه و مناسب می باشد. این سیستم موجب عملکرد موتور در بهترین حالت ممکن در هر دور موتور شده و موجب بالا رفتن راندمان، کم شدن آلایندگی و کم شدن مصرف سوخت خواهد شد. سیستم زمان‌بندی متغیر نخست تنها برای سوپاپ‌های هوا به کار برده می‌شد ولی پس از آن سوپاپ‌های دود نیز از این سیستم استفاده کردند و سیستم زمان‌بندی متغیر دوگانه ایجاد شد. تویوتا از جمله اولین برندی است که از این سیستم دوگانه استفاده کرد و برای نخستین بار در سال ۱۹۹۸ این سیستم را با اسم Dual VVT-i در پیشرانه ۲ لیتری چهار سیلندر نسل اول لکسوس IS استفاده کرد.
پیشینه سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ اتومبیل
خوب است بدانید که احتیاج به تغییر تایم باز شدن سوپاپ بر اساس دور موتور برای نخستین بار در دهه ۲۰ میلادی احساس شد درست زمانی که ردلاین پیشرانه‌ها به آرامی در حال افزایش بود چراکه تا پیش‌ازاین، دور موتورها در زمان حرکت بسیار بیشتر از حالت درجا نبود و احتیاج زیادی به زمان‌بندی متغیر سوپاپ هم نبود. این سیستم نخست در اتومبیل های مسابقه‌ای به کار برده شد و آلفارومئو از اولین شرکت هایی بود که در سال ۱۹۸۰ در اتومبیل تولیدی خود سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ به کار برد. در سال ۱۹۹۲ هم پورشه نخستین بار سیستم زمان‌بندی پیوسته را در خودروهای خود به کار برد. تا قبل از این سیستم‌های VVT تماما مدل گسسته بودند. سیستم پیوسته پورشه در مدل ۹۶۸ به کار برده شئ و تنها روی سوپاپ‌های هوا کار می‌کرد.
نحوه عملکرد سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ
باید بدانید که شیوه کارکرد سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها بدین شکل می باشد که ته میل بادامک‌ها به یک روتور چهار پره وصل می باشد و این روتور درون محفظه‌ای به نام روتور بیرونی واقع شده است. روتور بیرونی با اتصال به وسیله تسمه یا زنجیر تایم به میل‌لنگ، می چرخد و روتور داخلی به میل بادامک وصل می شود. جای خالی میان پره‌های روتور داخلی و خارجی نیز با روغن پر می‌شود که فشار این روغن به وسیله یک مدار تنظیم می‌شود. هنگامی که احتیاج به تغییر در زمان‌بندی باز و بسته شدن سوپاپ‌ها وجود دارد، با تغییر در فشار روغن میان روتورها، جای روتور داخلی در مقایسه با روتور خارجی تغییر خواهد کرد و بنابراین جای بادامک‌ها در مقایسه با سوپاپ‌ها عوض خواهد شد. در نتیجه در زمان‌بندی باز و بسته شدن سوپاپ‌ها تغییری صورت خواهد گرفت.
معرفی پیشرانه‌های ایرانی دارای سیستم VVT
درست است که تاریخچه به کار بردن سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ مرتبط با دهه ۸۰ میلادی می باشد ولی با توجه به این‌که صنعت اتومبیل سازی کشورمان چندین دهه از دنیا عقب می باشد، پیشرانه‌های داخلی این سیستم را نخستین بار در پایان دهه ۸۰ شمسی مشاهده کردیم. نخستین موتور داخلی که از این سیستم استفاده می کرد، موتور EF7 شرکت ایران‌خودرو بود. بالای یک دهه در ایران، EF7 تنها موتور داخلی با سیستم VVT بود ولی چندین سال قبل، شرکت ایران‌خودرو سیستم VVT را در نسخه پیشرفته تر پیشرانه TU5 که TU5 پلاس نام داشت، به کار برد. در حال حاضر نیز شرکت سایپا در نسخه به روز شده ی موتور M15 که در اطلس، سهند و کوییک GX وجود دارد، سیستم VVT را به کار برده است.
