Benzinli
motorlarda, motora alınan temiz hava gaz kelebeğiyle ayarlanır. Buna ilave olarak silindir içerisindeki
hava-yakıt karışımının ve kalan egzoz gazlarının miktarı, değişken supap
zamanlaması sistemleriyle ayarlanabilir.
Gaz kelebeği dışında, motorun emme
zamanında aldığı hava-yakıt karışımı ve silindir içerisinde kalan egzoz gazı
miktarı şöyle kontrol edilebilir:
*Emme ve
egzoz supaplarının zamanlamasının değiştirilmesi (değişken supap zamanlaması –
VANOS).
*Egzoz
gazının yeniden silindir içerisine gönderilmesi. Bunda dahili egr yöntemi
değişken supap zamanlaması sayesinde veya klasik EGR sistemi kullanılır.
*Değişken
yollu emme manifoldu geometrisi.
*Turbo
şarj.
Geleneksel
sabit supap zamanlamalı bir motorda, eksantrik (kam) milli ve krank mili bir
zaman zinciri veya triger kayışıyla mekanik olarak birbirine bağlıdır ve
zamanlama açısı değiştirilemez, sabittir. VANOS sistemine sahip motorlardaysa,
eksantrik (kam) milinin dönüşü, krank milinin dönüşünden göreceli olarak farklı
gerçekleşebilir, bu fark dönüş açısı farkıdır ve eksantrik mili dönüş açısı
öne-ileri alınabilir (avans) veya geri alınıp geciktirilebilir (rötar). Böylece
supapların açılıp kapanma süreleri, dolayısıyla da supap bindirme süreleri
değiştirilebilir. Buna değişken supap zamanlaması denir. BMW ilk kez 1992
yılında BMW 520i, M50B20TU Motorda bu sistemi kullanmıştır.
Değişken
supap zamanlamalı (VANOS) motorlarda, başlarda sadece emme eksantrik (kam)
milinin dönüşü, krank miline göre göreceli olarak değiştirilmiştir. Daha
sonraları hem emme hem egzoz eksantrik millerinin dönüş açıları ayarlanmaya
başlanmıştır, buna çift vanos (double vanos) adı verilir. Supap zamanlaması
ayarı, elektronik olarak kumanda edilen yağ kontrol valfinin (aktivatör)
basıncı ve akış yönünü değiştirmesiyle gerçekleşir. Vanos sisteminin zaman
içerisinde geliştirilmesiyle, sistem (intelligence) akıllı değişken supap
zamanlama sistemi “VANOS” haline gelmiştir.
Vanos Ne İşe Yarar? Vanos
Sisteminin Faydaları:
*Motor gücü artar.
*Motor torku artar.
*Dahili
egzoz gazı devir daimi (dahili egr) gerçekleşir.
*Emisyonlar
azalır.
*Yakıt
tüketimi azalır.
Vanos
sistemi katalitik konvertörün çabuk ısınmasını sağlar, çabuk ısınarak çalışma
sıcaklığına ulaşan katalizör, emisyon temizleme işlevini yerine getirmeye hemen
başlayarak atmosfere salınan zararlı gazların azaltılmasını sağlar. Düşük ve
orta motor devirlerinde yüksek motor torku sağlar. Orta motor devirlerinde
“dahili egr” işleviyle NOx emisyonlarının azaltılmasına katkı sağlar. Motorun
daha yüksek motor devirlerine çıkmasını sağlar, yüksek motor devri, yüksek gücü
de beraberinde getirir.
Dahili
EGR: Değişken supap
zamanla sistemiyle (VANOS), supap bindirme süresi değiştirilebilir. Supap
bindirme süresinin ayarlanmasıyla birlikte, egzoz zamanında silindir içerisinde
kalan atık egzoz gazlarının miktarı da kontrol edilebilir. Silindir içerisinde,
egzoz gazının tamamının atılmayıp, bir miktar egzoz gazının kalması, yanma
sırasında oluşan aşırı sıcaklığı düşürür ve böylece azot oksit (NOx) emisyonları azaltılmış olur.
Buna dahili egr denir.
Sonsuz
değişken VANOS sistemiyle birlikte, supap bindirme süresinin ayarlanması,
dahili egzoz gazı çevriminin ayarlanmasını sağlar. Supap bindirmesi anında,
egzoz kanalındaki bir miktar egzoz gazının geri akarak, emme kanalına geçmesi
de dahili egr’ye dahildir.
Emme
eksantrik mili zamanlamasının alt ve orda devirlerde ayarlanması öncelikli
olarak motor torkunu arttırmaya ve dahili egr’yi gerçekleştirmeye yöneliktir.
Yüksek motor devirlerinde güç üretimi ilk önceliktir.
Egzoz
eksantrik mili zamanlamasının ayarlanması, motorun pürüzsüz-düzgün bir rölanti
devri sağlaması ve maksimum egzoz gazı çevrimi oranının gerçekleşmesi için
yapılır.Sonsuz değişkenli VANOS’a sahip motorlar, önceki nesil motorlara göre
%10 daha az yakıt tüketirler.
Supap
zamanlaması ayarlanırken-belirlenirken akıldan çıkarılmaması gereken konu
şudur: Motor çalışırken, silindirlere alınan hava ve çıkan havanın
miktarı-davranışı, motorun devrine, yüküne ve gaz kelebeğinin açıklık miktarına
çok büyük oranda bağlıdır. Silindire alınan ve çıkan gazın ideal durumu sayılan
bu şartlara göre sürekli değişir. Eğer supap zamanlaması belirli bir değerde
sabit olursa, örneğin eski tip klasik eksantrik dişlisi olan motorlarda, motora
alınan havanın ideal durumu sadece belirli bir motor devrinde mümkün olurdu,
diğer tüm motor devirlerinde motorun hava emişi ideal olmaktan uzak olurdu. Bu
durumda motor performansı (güç ve tork) düşerken, yakıt tüketimi artar.
Değişken supap zamanlaması, değişik motor yükü ve motor devirlerinde, motora
emilen havanın ideal değerlerde kalmasını, hava emiş sisteminin her duruma
uyumlu hale gelmesini sağlar.
Supap
zamanlamasına avans verilmesi: Avans,
öne almak demektir. Kamın supapları daha erken açması demektir, bu durumda kam,
ileri döndürülerek supaplara daha erken basar, erken açılan supap kapanırken de
erken kapanır. Yüksek devirlerde hava emişi için yetersiz zaman olduğundan
dolayı, supap zamanlamasına avans verilerek, supapların daha erken açılması sağlanır,
böylece motor daha iyi nefer alır, motor gücü artar.
Supap
zamanlamasına rötar verilmesi: Rötar,
geciktirmek demektir. Kamın, supapları daha geç açması demektir, bu durumda
kam, geri döndürülerek supaplara daha geç basar, geç açılan supap kapanırken de
geç kapanır. Düşük devirlerde hava emişi için yeterli zaman olduğundan dolayı,
supap zamanlamasına rötar verilerek, supapların daha geç açılması sağlanır. Bu
durumda alt devirlerde motor torku artar.
Eksantrik
milindeki kamların profiline (şekline-yüksekliğine) bağlı olarak, emme
eksantrik mili zamanlamasının ayarlanması, hem motor gücünü hem de motor
torkunu yükseltir.
Silindirlerin
içerisine alınan havanın, yanma odasından tekrar emme kanalına (emme
manifolduna) geri akışı, motor hızına bağlı olarak emme supaplarının kapanma
noktalarının ayarlanmasıyla engellenir.
1992
yılında ilk kez uygulanan vanos sistemi bir helisel dişli ve vanos pistonuyla çalışmaktadır ve
bugün ki sistemlere göre biraz ilkeldir. Bmw zamanla vanos sistemlerinde
geliştirmeler yapmıştır. Bmw, vanos sistemini ilk geliştirdikten sonra, 5
farklı nesil VANOS sistemi kullanılmıştır.
VANOS SİSTEMİ ÇEŞİTLERİ (VANOS NESİLLERİ)
*İki Konumlu (ayarlı) VANOS. M50TU ve M52 motorlarda (Helisel Dişli Tip-Pistonlu)
*Sınırsız Değişken VANOS (Sadece emme eksantrik zamanlaması değişir) M62TU motorda.
(Helisel Dişli-Pistonlu Tip)
*Sınırsız Değişken Çift VANOS (Double vanos, hem emme hem egzoz eksantrik zamanlaması
ayarlanır). M52TU – M54 – N40, N42, N45, N46, N52, – N62, N62TU,
N73 motorlarda. (Helisel Dişli
Tip-Pistonlu ve Kanatçıklı Tip)
*Sınırsız Değişken Yüksek Basınçlı VANOS. S50 ve S50TU motorlarda.
*Sınırsız Değişken Yüksek Basınçlı Çift VANOS. S50B32, S52, S54 – S62 – S85 motorlarda
kullanılmıştır.
VANOS NASIL ÇALIŞIR?
Vanos
sisteminin çalışması ve kontrolü, motor yönetim sistemi (ECU) tarafından
dijital olarak gerçekleştirilir. ECU, krank konum sensöründen gelen sinyallere
göre, krank milinin konumunu sürekli algılar. Eksantrik mili konum sensöründen
sinyallere göre, eksantrik (kam) milinin konumu da sürekli takip edilir.
Eksantrik milinin sinyallerine göre, eksantrik milinin krank miline göre
göreceli konumu belirlenir. ECU, eksantrik milinin krank miline göre açısal
pozisyon farkını, selenoid valfi (yağ kontrol valfi) kumanda ederek ayarlar.
ECU, kam ve krank milinin göreceli ayar değerleri (data haritası) hafızasında
kayıtlıdır. ECU hafızasındaki program, bazı sensör verilerini temel alarak
gerekli ayarlamaları yapar. Bunlar;
*Motor
devir hızı
*Gaz
kelebeği pozisyonu
*Motor
suyu sıcaklığı
Vanos sisteminin çalışma prensibi, vanos çeşitlerine göre değişkenlik gösterdiğinden, yukarıdaki vanos çeşitleri okunarak sistemin çalışması daha kapsamlı öğrenilebilir. Bu kısımda ilk vanos sisteminin çalışma prensibi temel alınmıştır.
Vanos Sistemi Hidrolik Devre Şeması
Karterdeki
yağ, yağ pompası tarafından basılarak çek valften geçer. Yağ motor yağ
filtresinden geçerek temizlenir. Gönderilen yağ 3 konumlu 4 yollu bir selenoid
valften geçer. Selenoid valf yağın akışını yönlendirir, akış yönünü değiştirir.
Yağ akışının yönü, vanos pistonunun sağa mı yoksa sola mı döneceğine göre ECU
tarafından değiştirilir.
Sistem
tasarımına göre, kam milinin ayarlanması; bir helisel vanos dişlisiyle, bir
kanatçıklı motorla gerçekleşir (bu vanos sisteminin nesline göre değişir).
Kam
milindeki yağ deliğinden giriş yapan yağ, frezeli mil ve torks başlı civatanın
arasından geçer. Cıvata başının temas yüzeyi ile frezeli mil arasındaki iki yağ
kanalından geçerek vanos dişlisine gelir.
Çek Valf
Vanos’un
yağ sistemindeki çek valf, yağ pompasından basılan yağın, sistem elemanlarına
geçmesine izin verir, tersi yönde yağ akışına ise izin vermez. Çek valf, motor
çalışmıyorken sistemdeki yağın geri boşalmasını engeller, böylece yağ kanallarındaki
yağ boşalmamış ve boşluk yapmamış olur. Aksi halde motor stop edildikten sonra
yağsız kalarak boşluk oluşan vanos sisteminde, motor çalıştırıldığında
aşınmalar, gürültü-titreşim meydana gelir. Çek valfler yapısal olarak akışın
bir yöne geçmesini sağlarken, aksi yönde akışı engellerler.
Yorumlar
Yorum Gönder