Variabilní časování ventilů nebo i rozvod s proměnlivým časováním je technologie, která umožňuje optimalizovat parametry čtyřtaktního spalovacího motoru a tím zvýšit jeho výkon a snížit spotřebu paliva.

Při variabilním časování ventilů lze ovládat zdvih, okamžik otevření ventilu nebo dobu otevření ventilu či kombinaci uvedených parametrů, a to nezávisle na poloze klikové hřídele. Ovládání ventilů je však závislé na otáčkách, zatížení motoru a dalších jiných faktorech.

Jak funguje variabilní časování ventilů?

Při standardním rozvodu je časování dáno jeho geometrií a pohyb ventilů je pevně vázán s polohou klikového hřídele. Otevírání a zavírání ventilů je tedy neměnné a závislé na pohybu pístů.

Okamžik otevření a uzavření ventilů však výrazně ovlivňuje kvalitu naplnění válců v závislosti na otáčkách motoru. Při variabilním časování se tedy nastavení vačkového hřídele mění v závislosti na otáčkách a zatížení motoru.

Související článek - 

Písty motoru: Co všechno musí vydržet a jaká je jejich funkce?

Při volnoběhu a při vysokých otáčkách je vačková hřídel sacích ventilů nastavena tak, aby uzavřela sací ventil o něco později než je to běžné, což napomáhá kultivovanému chodu motoru během volnoběžných otáček a dobrému využití výkonu během vysokých otáček motoru.

Při nízkých a středních otáčkách je zase vačkový hřídel nastaven tak, aby zavíral sací ventil o něco dříve než obvykle, čímž se dosahuje většího naplnění válců a zlepšení průběhu točivého momentu.

Efekt úpravy časování ventilů

1. Opožděné uzavření sacího ventilu

Pokud zůstává sací ventil otevřen o něco déle než je běžné, znamená to, že píst ve skutečnosti tlačí vzduch ven z válce zpět do sacího potrubí během kompresního zdvihu. Vzduch, který je vytištěn, naplňuje sací potrubí s vyšším tlakem a při následujících zdvihech nasává tento vzduch zpět do spalovací komory.

Opožděné uzavření ventilu snižuje čerpací ztráty při sání o 40% během zatížení a snižuje emise oxidu dusnatého o 24%. Emise uhlovodíků zůstávají nezměněny.

2. Předčasné uzavření sacího ventilu

Dalším způsobem, jak snížit čerpací ztráty, které jsou spojeny s nízkými otáčkami motoru, je vytvořit vysoký podtlak zavřením sacího ventilu dříve, než je to obvyklé. Toto zahrnuje uzavření sacího ventilu v polovině sacího zdvihu.

Při nízkých otáčkách a zatížení jsou požadavky motoru na palivo a vzduch velmi nízké a práce potřebná k plnění válce je poměrně vysoká, takže předčasné uzavření sacího ventilu výrazně snižuje čerpací ztráty. Předčasné uzavírání sacích ventilů snižuje čerpací ztráty o 40% a spotřebu paliva o 7%. Také emise oxidu dusnatého jsou sníženy o 24%.

3. Předčasné otevření sacího ventilu

Dalším způsobem, kterým lze snížit emise, je předčasné otevření sacího ventilu. Otevřením sacího ventilu dříve, než je obvyklé, se část spálených výfukových plynů dostane z válce ven přes sací ventil.

Související článek - 

Ventil spalovacího motoru: K čemu slouží a čím vším je namáhán?

V sacím potrubí jsou tyto výfukové plyny ochlazeny obtékajícím vzduchem a při následujícím zdvihu nasáty opět do prostoru válce, což pomáhá regulovat teplotu válce a emise oxidu dusnatého.

4. Časné/pozdní zavírání výfukových ventilů

Pomocí výfukového ventilu můžeme také snížit emise. Když se výfukový ventil otevírá, píst vytlačuje výfukové plyny směrem ven z válce do výfukového potrubí. Manipulací časování výfukového ventilu můžeme kontrolovat, kolik výfukových plynů zůstalo ve válci.

Pokud je výfukový ventil otevřen déle než obvykle, válec je vyprázdněn více a je tedy připraven k tomu, aby byl naplněn větším množstvím paliva a vzduchu během sacího zdvihu, což umožňuje motoru dosáhnout vyššího výkonu. Pokud je výfukový ventil uzavřen o něco dříve, zůstane ve válci více výfukových plynů, což snižuje tvorbu emisí.

Výhody variabilního časování ventilů

Technologie variabilního časování ventilů se využívá ke zdokonalení výměny náplně válců pístového spalovacího motoru, díky čemuž dosahují motory vyššího výkonu, nižší spotřeby paliva, nižších emisí a vysokého točivého momentu v širokém spektru otáček.

Variabilní časování ventilů se využívá zejména u zážehových motorů. Tyto motory totiž pracují v širším spektru otáček, a proto je využití technologie variabilního časování ventilů efektivnější a logičtější. Zásadní nevýhodou zážehových motorů je totiž regulace škrcením, která způsobuje pokles jejich účinnosti při nízkých zatíženích.

Související článek - 

Škrticí klapka: Jak funguje a její možné poruchy

Díky variabilnímu časování ventilů lze redukovat nebo zcela odstranit škrtící klapku, čímž se snižuje pneumatický odpor – čerpací ztráty v sacím potrubí a tím pádem se zvyšuje plnící účinnost motoru zejména při nízkých zatíženích.

Kromě zážehových motorů se technologie variabilního časování začíná prosazovat i do vznětových motorů a to zejména kvůli stále zpřísňujícím se emisním normám. První vznětový motor pro osobní automobily s variabilním časováním ventilů vyvinula automobilka Mitsubishi v roce 2010.

Použití variabilního časování ventilů může přinést

• 10 – 30 % snížení spotřeby paliva
• 10 – 15 % zvýšení efektivního výkonu a točivého momentu
• 20 – 25 % snížení produkce emisí výfukových plynů

Konstrukce variabilního časování ventilů

Různí výrobci používají pro realizaci variabilního časování ventilů rozličné technologie. Konstrukčně lze variabilního časování ventilů dosáhnout například těmito způsoby:

• mechanicky ovládaný vačkový hřídel
• hydraulické přesouvače vačkového hřídele
• hydraulické ovládání ventilů
• elektromagneticky ovládané ventily

Označení motorů vybavených variabilním časováním ventilů:

Kromě odlišných technologií používají automobilky také odlišné označení svých motorů, které jsou vybaveny variabilním časováním. Zde je několik příkladů:

• AVCS (Subaru)
• AVLS (Subaru)
• CVTCS (Nissan, Infiniti)
• CVVT (Alfa Romeo, Citroën, Hyundai, Kia, Peugeot, Renault, Volvo)
• DCVCP (General Motors)
• 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)
• Valvelift (Audi)
• VVEL (Nissan)
• VVT (Chrysler, General Motors, Suzuki, Volkswagen Group)
• VVT-i, VVTL-i (Toyota, Lexus)
• VTVT (Hyundai, Kia)

Krátká video ukázka, jak funguje variabilní časování ventilů VVT: