Repasované autodíly přímo od zdroje
search
Chcete poradit?
basket 0

0 Kč

V košíku nemáte žádné zboží

Rozvody motoru – co to je a jak to funguje?

calendar19.10.2021

timer12 min

userTomáš

Automobilové rozvody spalovacích motorů zajišťuje především hladký chod a správné fungování motoru. V tomto článku se podíváme na to, jak rozvody pracují, jaké existují druhy rozvodů a jak probíhá jejich časování.

Hlavní funkcí rozvodů motoru je správné načasování vstřiku paliva (palivové směsi), uzavření spalovacího prostoru a otevření a následné uzavření výfukového ventilu. Pokud vše funguje, jak má, spaliny včas opouští spalovací prostor, a díky tomu nedochází k jejich mísení s čerstvou směsí vzduchu a paliva. Pokud by k tomu došlo, snížilo by to účinnost spalování. Otevírání a uzavírání ventilů ovlivňuje pohyb vačkové hřídel.

Jak rozvody fungují

V motoristických začátcích měly spalovací motory mechanicky ovládaný pouze výfukový ventil, sací ventil byl ovládán podtlakem. Pohyb pístu k dolní úvrati způsobil podtlak ve válci, což otevřelo sací ventil a pokles podtlaku způsobil zavření ventilu pružinou. Tento způsob ovládání ventilů však není výhodný, proto se od něj upustilo.

Souvisí to s principem práce čtyřdobého spalovacího motoru. V jednom cyklu jsou čtyři fáze a v každé z nich se otočí kliková hřídel o půl otáčky, což znamená, že kliková hřídel a ovládání ventilů mají být napojeny v poměru 2:1. Vačková hřídel ovládá ventily, má poloviční otáčky než hřídel kliková. Ideální rozvodový mechanismus je tuhý a lehký, aby bylo možné dosáhnout nízké setrvačnosti a vysokých otáček.

Ovládání ventilů má velký vliv na účinnost motorů, protože všechna energie, která se vydá navíc, je ztráta. Problematickým místem jsou například pružiny na vracení ventilů, síla pružin musí být optimálně nastavena. Pokud by ventil dosednul příliš velkou rychlostí, tak by se mohlo stát, že jeho talířek upadne, což by mělo za následek poškození motoru. Proto se někdy využívá dvou pružin, které mají opačné vinutí, aby se do sebe nemohly zaseknout.

Pružiny jsou řešeny u motorů Ducati nuceným zavíráním ventilů, jedná se o tzv. desmorodické ovládání, kde na jeden ventil jsou dvě vačky – jedna zavírá a druhá otevírá. Problémem tohoto systému je náročnost seřízení. Hlavní rozdíl v druzích rozvodů spočívá v umístění vačkové hřídele.

Druhy rozvodů

Nákres side valve

SV (side valve)

  •  Na obrázku vlevo můžete vidět, jak side valve vypadá.
  • Vačková a kliková hřídel jsou ve vzájemné blízkosti.
  • Ventil se opírá o vačku a je rovnoběžný s osou válce.
  • Dnes již nepoužívaný druh rozvodu, je sice tuhý a lehký, ale spalovací prostor mu není uzpůsoben.
  • Byl použitý například ve slavném Fordu model T.
  • Dnes se s ním můžete setkat v malých motorech pro zahradní techniku a ruční nářadí.

Nákres side valve


OHV (overhead valve)

  •  Vačková hřídel je v klikové skříni blízko klikové hřídele.
  •  Vahadla a zdvihací tyčinky zajišťují přenos síly na ventily.
  •  Dříve byla problémem tuhost.
  •  Nehodí se pro vysoce točivé motory.
  •  Nachází se spíše u motocyklů – Harley Davidson, Yuki.
  • Ve vozech například motory LS pro vozy Corvette.

OHC (overhead camshaft)

  • Vačková hřídel je v hlavě válců a buď působí na vahadlo, nebo přímo na ventil.
  • SOHC je varianta OHC, kde je použita jen jedna vačková hřídel pro sací i výfukový ventil.
  • DOHC, neboli double OHC, má dvě vačkové hřídele v hlavě a je výhodnější pro vysokootáčkové motory, protože se jedná o velmi pevné řešení, navíc je možné ladit motor odlišným časováním sacích a výfukových ventilů.
Nákres všech tří druhů rozvodů

Nákres všech tří druhů rozvodů


Způsoby provedení přenosu síly z klikové hřídele na vačkovou hřídel

1. Samostatná hřídel

  •  Tzv. královská hřídel má kuželová ozubená kola a vede od klikové hřídele podél válce do hlavy válců, kde je hřídel vačková
  •  Jawa 500 nebo Kawasaki W800 má toto řešení.


2. Řetěz


  • Kliková hřídel i vačková hřídel jsou rovnoběžné a mají ozubená kola, pro pohon řetězem.
  • Řetěz se při špatném konstrukčním řešením časem natahuje, a proto je nutné použít napínák, navíc je řetěz třeba mazat.
  • Toto řešení je nejčastější u motocyklů, nicméně vyskytuje se i u aut.


3. Řemen


  • Místo řetězu se používá vysoce pevný řemen, který má zuby, aby neprokluzoval a neměl vliv na změnu časování.
  • Řemen na rozdíl od řetězu se nemaže (existují výjimky) a je nutné, aby byl v suchém a čistém prostředí.
  • U motocyklů méně časté (Ducati, Gilera), u aut běžné.
  • Musí se měnit po 100-150 tisících km.


4. Ozubená kola


  • Od klikové hřídele vedou soukolí k hlavě válců.
  • Vysoká spolehlivost, problémem jsou složitost a rozměry řešení.
  • Toto řešení je u motocyklů velmi vzácné (např. Honda VFR).


Napínání rozvodových řetězů a řemenů je řešeno kladkou a je nutné ho servisovat dle intervalů udávaných výrobcem. Na nejstarších motorech byly napínáky manuální, jednalo se o čep, který je tlačen pružinou opírající se o vodicí lištu řetězu. Modernějším řešením jsou hydraulické napínáky, které se seřizovat nemusejí. Napínák se nachází vždy na odlehčené straně řetězu.

Ventily mají kruhový tvar a pro zvýšení průtoku je možné použít různý počet ventilů. Dle potřeb konstrukce motoru. Obvykle platí, že čím starší motor, tím méně ventilů má. U benzinových atmosférických čtyřválců je dnes standard 16 ventilů. V 90. letech to bylo spíše 8 ventilů. Použití více ventilů má za vliv lepší výměnu směsi ve válci, problémem je však komplikovanější řešení, které sice může uspořit palivo a poskytnout lepší dynamiku jízdy ve vyšších otáčkách, nemusí být však tak spolehlivé.

Při atmosférickém plnění není možné naplnit válec na 100 %, proto se používá turbodmychadlo nebo mechanický kompresor. U motocyklů najdeme nejčastěji dva sací ventily (Yamaha 3). Důležité je také umístění zapalovací svíčky, u 4ventilového válce je pozice pro svíčku lepší než u 2ventilového. Doba sání je velice krátká, počítá se v jednotkách milisekund a se zvyšujícími se otáčkami klesá.

Nejlepší atmosférické motory jsou schopny válec naplnit na 90 %, u přeplňovaných motorů je to klidně 160 %. Výfukové ventily jsou tepelně namáhány více než ventily sací, je tedy dobře promyslet jejich napojení na hlavu válců, aby se ventily nepodpálily.


Časování rozvodů

Směs má svoji setrvačnost a není tedy výhodné otevřít sací ventil přesně v horní úvrati a zavřít v dolní úvrati. Kliková hřídel je neustále napojena na hřídel vačkovou. Doba otevření i velikost otevření ovlivňuje chování motoru (kroutící moment). Ideálně by bylo nejlepší otevřít ventil naplno co nejrychleji, ponechat jej otevřený pro přesně potřebnou dobu a zase ventil co nejrychleji zavřít.

To ale možné není, protože ventily (i celý rozvod) něco váží, a z důvodu velkých sil a setrvačností by ventily nemusely pevně doléhat, mohly by odskakovat. Správným tvarem vaček se zamezí odskakování ventilů ve vysokých rychlostech.


Honda se proslavila ve svých motorech se systémem VTEC (Variable Valve Timing & Lift Electronic Control), protože je výhodné měnit v závislosti na otáčkách motoru úhel otevření ventilu a také zdvih ventilu. Někdy je možné se setkat s řešením, kdy se v nižších otázkách používají jen dva ventily. Ve chvíli, kdy motor dosáhne určitých otáček, se přidají zbylé ventily. Honda toto připojování ventil řeší pomocí vysokotlakého oleje. Proměnné časování ventilů je spíše záležitost automobilů než motocyklů.

Vlastnosti VTEC

  • V zásadě jednoduché a spolehlivé řešení mění pozici a zdvih ventil podle otáček motoru, a přináší vyšší výkon při vysokých otáčkách a nižší spotřebu při nízkých otáčkách.
  • Variabilní časování ventilů od konkurence mění jen doby a časy otevírání a zavírání ventilů.
  • VTEC umí také měnit působení vačkové hřídele (obvykle dva režimy dle otáček, někdy tři).
  • VTEC motor optimalizuje působení vačkové hřídele pro nízké a vysoké otáčky pomocí tlaku oleje.
  • Na jedné hřídeli pro ovládání sání jsou dva profily vaček.
  • Vačky ovládají i vahadla, tlakový olej přepíná pomocí propojovacích čepů vahadla, která mají zabírat.
Rozdíl mezi obyčejným a VTEC mechanismem

Řešení od Hondy předběhlo výkonností svou dobu. Bylo robustní, ale s daleko menším počtem komponentů, než potřebují turbomotory. Přitom byly komplexnější než motory konkurence. Pro srovnání: motory B18C Hondy Integra z roku 1995 měly čtyřválec 1.8 s výkonem 147 kW. Naproti nim BMW řady 3 se systémem VANOS mělo šestiválec, 2.5 litru s výkonem 141 kW. Úsměvné je, že ani moderní přeplňované motory 1.8 TSI koncernu VW neposkytují výkon vyšší než Honda.

Honda VTEC systém dále rozvíjí
, vyrábí motory SOHC VTEC (systém s jednou vačkovou hřídelí), DOHC VTEC (se dvěma vačkovými hřídelemi), VTEC-E má válečková vahadla, i-VTEC je systém, který dnes Honda rozvíjí nejvíce, vychází z DOHC VTEC, je řízen počítačem, má plynulé natáčení vačkového hřídele výfukových ventilů.

VTEC turbo změnil pojetí systému, zde VTEC ovládá místo sacích ventilů ventily výfukové. Honda Accord je poměrně velké auto, které díky motorům VTEC zvládá jezdit sportovně a zároveň relativně úsporně, se spotřebou od 8 litrů na 100 km.


Rozdíl mezi obyčejným a VTEC mechanismem

Variabilní časování ventilů

Motory s pevným rozvodem mají vyšší ztráty než motory s variabilním časováním. Klasické proměnné časování ventilů je velmi odlišné od VTEC. Pro úsporu paliva byla vynalezena celá řada řešení. Pokud je časování ventilů neměnné, tak se obtížně optimalizuje výměna náplní ve válci. Proměnné časování ventilů umožňuje motoru pracovat v úspornějším Atkinsonově cyklu (prodloužená doba expanze pro vyšší účinnost).

Proměnné časování ventilů vymysleli Italové Giovanni Torazza a Dante Giacosa v 60. letech minulého století. Do sériové výroby však tuto technologii přinesla až Alfa Romeo v roce 1986 a jejich systém neuměl měnit zdvih ventilů. BMW Vanos přišel na trh v roce 1992 a jednalo se o časování rozvodu, jeho evolucí je systém Double VANOS, který oproti svému předchůdci umožnil měnit časování i na výfukové straně rozvodu. Toyota VVT-i mění pouze časování a nikoli zdvih ventilů. O obdobu VTEC se Toyota pokusila jen s jedním motorem, jednalo se o osmnáctistovku s technologií VVTL-i. Toyota Valvematic nabízí variabilní časování i zdvih ventilů u benzínových jednotek. Už používaný systém VVT-i (variabilní časování ventilů) doplnila o mechanismus, který nepřetržitě reguluje zdvih sacího ventilu. Není zde škrticí klapka, Valvematic má i druhou vačku, která mění zdvih ventilů.

Fiat MultiAir nemá narozdíl od konvenčních řešení škrticí klapku pevně spojenou s pedálem plynu. Odpor klapky vytváří ztráty, které by vznikaly při vyrovnávání tlaků mezi tlakem spálené směsi a atmosférickým tlakem při výfuku. MultiAir je systém aktivní regulace čerstvého vzduchu, který vstupuje do válců, elektrohydraulický systém ventilového rozvodu pro řízení sání individuálně pro každý válec a zdvih, bez škrticí klapky v sání technologie. Tato technologie je vhodná pro zážehové i vznětové motory, přeplňované i atmosférické. Podstatou tohoto řešení je zařazení hydraulického členu (vysokotlaká komora naplněná olejem) mezi vačku a sací ventil. Vačky nepůsobí na zdvihátka ventilů přímo, ale prostřednictvím hydraulických pístků s ovládacími ventily. Profil zdvihu sacího ventilu může být libovolně měněn dle požadavku na naplnění válce vzduchem. Dnes prakticky každá automobilka nabízí motor s proměnným časováním ventilů. Porsche má svůj systém Vario Cam, Nissan VVL, Mitsubishi MIVEC, Mazda S-VT, Ford VCT, Citroën VTS a VTi.

Jsme specialisté v repasi široké škály autodílů, kterou neustále rozšiřujeme. Máte dotaz? Směřujte jej na naší zákaznickou linku.