Veranderbare kleptydreëling

Veranderbare kleptydreëling is 'n algemene term vir 'n suiermotortegnologie. Veranderbare tydreëling maak dit moontlik om die styglengte of tydsduur (of beide) van die in- of uitlaatkleppe te verander terwyl die enjin nog in werking is. Tweeslagenjins gebruik 'n kragklepstelsel om soortgelyke resultate te lewer.

Oorsig 

Suiermotors gebruik normaalweg 'n stootklep op die inlate en uitlate. Hierdie kleppe word direk of indirek deur die nokke op die nokas geaktiveer. Die nokke maak die kleppe oop vir 'n sekere tydsduur tydens elke inlaat- en uitlaatslag. Die tydreëling van die klepopening en toemaak daarvan is ook belangrik. Die nokas word deur die krukas aangedryf deur 'n band, 'n rat of 'n ketting.

Die profiel of posisie en vorm van die lobbe op die nokke word geoptimaliseer vir 'n sekere wentelspoed en die kompromis lei normaalweg tot 'n beperkte laestrek wringkrag of hoëstrek kraglewering. 

Teen hoë enjinsnelhede benodig 'n enjin groot hoeveelhede lug. Die inlaatkleppe kan egter toemaak voordat voldoende lug in die silinder ingevloei het wat 'n verlaagde verrigting tot gevolg het. Die probleem kan opgelos word deur die inlaatkleppe vroeër oop te maak en die uitlaatkleppe later toe te maak. Daar kom dus 'n oorvleueling in die tydreëling van die inlaat- en uitlaatkleppe voor. 'n Renmotor se nokas maak tipies voorsiening vir 'n groot mate van oorvleueling. By lae enjinsnelhede lei die oorvleueling daartoe dat onverbrande brandstof uit die silinder ontsnap en sal 'n renmotornok dus baie ondoeltreffend wees en daarom word motors wat gereeld teen lae enjinsnelhede bedryf (afleweringswaens, pendelaarbusse, ens.) van nokasse voorsien wat minder oorvleueling toelaat al word kraglewering by hoër snelhede ingeboet.

Veranderlike kleptydreëling maak dit moontlik om die nokprofiel te verander wat 'n hoër doeltreffendheid en -kraglewering tot gevolg het.  Toenemende druk op motorvervaardigers om te voldoen aan omgewingsteikens en brandstofdoeltreffendheid dwing baie vervaardigers om veranderlike kleptydreëling te gebruik as 'n oplossing.  Die meeste eenvoudige veranderlike kleptydreëlingstelsels  (soos Mazda se S-VT stelsel) versnel of vertraag bloot die tydreëling van die oop en toemaak van kleppe.  Ander meer gevorderde stelsels (soos Honda se VTEC stelsel) skakel tussen twee stelle nokke oor by 'n sekere enjinsnelheid.  Ander weer (soos BMW se Valvetronic stelsel) kan die tydreëling en klepopening kontinu varieer, 'n stelsel wat bekend staan as Kontinue veranderlike kleptydreëling.

Geskiedenis 
Fiat was die eerste motorvervaardiger wat 'n patent geregistreer het op 'n werkende veranderlike tydreëlingstelsel wat ook 'n veranderlike klepopening ingesluit het.  Die stelsel wat deur Giovanni Torazza in die laat sestigs ontwikkel is, het van hidroliese druk gebruik gemaak om die steunpunt van die nokvolgers te wissel (V.S.A Patent 3 641 988).  Die hidroliese druk verander volgens die enjinspoed en inlaatdruk.  Die tipiese variasie in klepopening was om en by 37%.

In September van 1975 het General Motors 'n stelsel gepatenteer wat bedoel was om die klepstyglengte te wissel.  Die stelsel het egter probleme gegee met kleiner klepopeninge en die projek is toe laat vaar. 

Alfa Romeo was die eerste vervaardiger om veranderlike kleptydreëling in produksiemotors te gebruik (V.S.A patent 4 231 330).  Die Alfa Romeo Spider 2.0 L het 'n meganiese tydreëlingstelsel in sekere van hulle modelle gehad.  Hierdie stelsel is toe ook later in die Alfetta 2.0 Quadrifoglio Oro modelle sowel as andere modelle ingebou.

In 1986 het Nissan hulle eie weergawe van veranderlike kleptydreëling ontwikkel in die VG30DE-enjin vir hulle Mid-4 konsep.  Nissan het besluit om hulle NVCS-stelsel toe te spits op lae en medium spoed wringkrag modelle.  Die stelsel kan beide 'n gladde luiering en baie lae en medium spoed wringkrag lewer.  Terwyl dit so 'n bietjie gehelp het teen hoë snelhede was dit hoofsaaklik gemik op die lae en mediumstrek wringkrag.  Die VG30DE-enjin is eers gebruik in die 300ZX (Z31) 300ZR model in 1987 en was die eerste produksiemotor wat elektronies beheerde veranderlike kleptydreëling gebruik het.

Die volgende stap is in 1989 deur Honda geneem met die VTEC-stelsel. Honda het begin met die produksie van 'n stelsel wat die enjin die vermoë gegee het om vanaf twee heeltemal verskillende nokprofiele te werk en sodoende 'n groot kompromis in enjin-ontwerp uitgeskakel.  Een profiel is ontwerp om die kleppe aan te dryf teen lae enjinsnelhede om lae brandstofverbruik en lae vlakke van uitlaatgasse te verseker. Die tweede is 'n hoë klepstyglengte, langer tydsduur profiel en skop in wanneer die enjin hoë snelhede bereik om verhoogde kraglewering te verseker.

Die VTEC-stelsel is verder ontwikkel om funksies te verskaf wat hoofsaaklik op laer brandstofverbruik gemik is.  Die eerste VTEC-enjin wat deur Honda vervaardig is was die  B-reeks (B16A) wat in die Honda Civic en ander modelle geïnstalleer is.  VTEC kan as die eerste nokskakelende stelsel beskou word en is maar een van slegs 'n paar sulke enjins tans in nog vervaardig word.

In 1991 het navorsers by Clemson Universiteit die Clemson nokas gepatenteer wat ontwerp is om 'n onafhanklike kontinue veranderbare kleptydreëling vir beide die inlaat- en uitlaatkleppe te voorsien op 'n enkele nokas samestelling.  Hierdie vermoë maak dit geskik vir beidie stootstang- en bonok-enjintoepassings.

In 1992 het BMW die VANOS-stelsel bekendgestel. Soos Nissan se NVCS-stelsel kon dit stapsgewys veranderbare tydreëling vir die inlaatnok voorsien met 'n totaal van drie sulke stappe of fases. In 1998 is die dubbele-VANOS-stelsel bekendgestel wat uitlaatgasbeheer heelwat verbeter het, die kraglewering en wringkrag verbeter het asook beter luiereienskappe en brandstofdoeltreffendheid gelewer het.

Die Dubbele VANOS-stelsel was die eerste stelsel wat elektroniesbeheerde, kontinue veranderbare kleptydreëling op beide die inlaat- en uitlaatkleppe voorsien het. In 2001 het BMW sy Valvetronic-stelsel bekendgestel. Die Valvetronic-stelsel is uniek deurdat dit kontinu die inlaatklep se styglengte kan verander asook die tydreëling van die inlaat- en uitlaatkleppe.  Die presiese beheer wat dié stelsel oor die inlaatkleppe het, maak dit moontlik om die inlaatbeheer geheel en al met die inlaatkleppe te beheer en maak 'n smoorklep onnodig. Die verlaging in pompverliese maak 'n 10% verhoging in kraglewering en brandstofdoeltreffendheid moontlik.

Ford was die eerste vervaardiger wat veranderlike tydreëling in bakkies ingebou het, met die Ford F-reeks in 2004.

In 2005 het General Motors die eerste veranderbare kleptydreëling vir stootstang V6-enjins bekendgestel in hul LZE en LZ4 enjins.

In 2007 word DaimlerChrysler die eerste vervaardiger om nok-in-blokenjins te vervaardig met onafhanklike beheer van die inlaatnok en uitlaatnok se tydreëling. Die 2008 Dodge Viper het die Mechadyne konsentriese nokas-samestelling gebruik om die kraglewering tot 560 kW te verhoog.

Marktoepassings 
 Naverkoopmodifikasies - Konvensionele hidroliese klepvolgers kan gewysig word om vinnig te bloei om 'n verandering in klepopening en die openingstyd te bewerkstellig.
 Alfa Romeo se Twin Spark enjin is toegerus met veranderbare kleptydreëling.
 BMW Valvetronic - Voorsien kontinue veranderbare tydreëling vir beide inlaat en uitlaat nokasse asook kontinue veranderbare styglengte (klepopening) vir die inlaatkleppe.
 BMW VANOS - Verander die inlaat en uitlaatkleptydreëling deur die nokas te roteer relatief tot die rat.
 BMW se dubbele VANOS - Kontinue verandering van die tydreëling van die inlaat- en uitlaatkleppe word voorsien.
 Ford se veranderbare noktydreëling - Verander die tydreëling deur die nok te roteer.
 General Motors se VVT - Verander die tydreëling kontinu regdeur die bestek van enjinsnelhede van beide die inlaat- en uitlaatkleppe om verhoogde werkverrigting in beide hul stootstang- en bonokas-enjins te voorsien.  (Sien ook die Northstar Stelsel).
 General Motors se Dubbele Kontinue Veranderlike Nokfaseringstelsel - Verander die tydreëling met 'n hidroliese stuwer tipe reëlaar.
 Honda VTEC - Verander die tydsduur, tydreëling en klepopening deur tussen twee verskillende stelle noklobbe te skakel.
 Honda i-VTEC - In hoëlewering-bonokas viersilinderenjins voorsien die i-VTEC stelsel kontinue inlaatkleptydreëling bykomend tot die tradisionele VTEC-stelsel.
 Honda VTEC-E - Anders as die meeste VTEC-stelsels is die VTEC-E stelsel nie 'n nokskakelende stelsel nie, maar gebruik die VTEC-meganisme om 'n armer inlaatlading te voorsien deur een van die inlaatkleppe toe te maak onder sekere omstandighede.
 Hyundai MPI CVVT - Verander kraglewering, wringkrag, uitlaat en enjinreaksie.
 Lexus VVT-iE - Kontinue verandering van die inlaatnokas se tydreëling deur van 'n elektriese reëlaar gebruik te maak.
 Mazda S-VT - Verander tydreëling deur die nokas te roteer.
 Mitsubishi Motors MIVEC - Verander kleptydreëling en -opening.
 Nissan N-VCT - verander slegs die rotasie van die nokas, het geen invloed op die klepopening en tydsduur van die opening nie.
 Nissan VVL - Verander tydreëling, tydsduur en klepopening van die inlaat- en uitlaatkleppe deur gebruik te maak van twee verskillende stelle noklobbe.
 Porsche VarioCam - Verander inlaattydreëling deur die spanning op 'n nok-ketting te verstel.
 Porsche VarioCam Plus - Verander inlaattydreëling deur die nok te roteer ten opsigte van die nokrat en ook die tydsduur, tydreëling en klepopening van die inlaat en uitlaatkleppe deur tussen twee stelle noklobbe oor te skakel.
 Proton Campro CPS - word steeds ontwikkel maar is skynbaar op Lotus se tegnologie gebaseer wat Porsche se VarioCam verder ontwikkel het.
 Peugeot en Citroën CVVT - Kontinue veranderlike kleptydreëling.
 Rover se VVC - Verander kleptydreëling met 'n eksentriese skyf.
 Suzuki - VVT
 Subaru AVCS - Verander tydreëling met hidroliese druk.
 Subaru i-Active - Verander klepopening met hidroliese druk.
 Toyota VVT-i - Kontinue verandering van die tydreëling van die inlaatnokas of soms beidie die inlaat- en uitlaatnokasse deur tussen twee stelle noklobbe oor te skakel.
 Volkswagen VVT - Eerste met die 1.8t enjin bekendgestel.  Die inlaattydreëling word doelbewus vervroeg en 'n vertragingspunt word deur die elektroniese enjinbeheerstelsel bereken.  'n Hidroliese spanningsreëlaar word gebruik om inlaattydreëling te vertraag.
 Volvo - VVT.

Sien ook 
Noklose enjintegnologie
Kontinue veranderbare kleptydreëling
Veranderbare lengte- inlaatverdeelpyp

Verwysings

Eksterne skakels 
 Powre Haus Powre Valvz retrofit almost any engine
 Goeie artikel wat veranderlike kleptydreëling verduidelik

Voertuigtegnologie