Po pierwsze, kilka założeń:
Domyślna lub "bezpieczna" pozycja, z zaworami elektromagnetycznymi bez zasilania, jest spowodowana ciśnieniem oleju dostarczanym do małej strony tłoka dolotowego (opóźnienie) i dużej strony tłoka wydechowego (wyprzedzenie). Jest to zilustrowane na żółto w pliku PDF MS43.
Przy stale zasilanych zaworach elektromagnetycznych "pełne wyprzedzenie dolotu/opóźnienie wydechu (Full A/R)" jest spowodowane ciśnieniem oleju dostarczanym do dużej strony tłoka dolotowego (wyprzedzenie) i małej strony tłoka wydechowego (opóźnienie). Jest to zilustrowane na czerwono w pliku PDF MS43.
Ale cały ten czerwono-żółty schemat jest błędnie oznaczony; jeśli przyjmiesz, że oznaczenia po lewej stronie są całkowicie poprawne, VANOS nic nie robi.
Niezależnie od tego, czy przechodzisz z pozycji domyślnej, czy optymalnej przy danych obrotach, ze względu na zmieniające się warunki/obroty, podstawowe działania zaworów elektromagnetycznych są takie same. Wyprzedzenie wałka rozrządu dolotowego odbywa się poprzez zasilanie zaworu elektromagnetycznego dolotowego, który przekierowuje ciśnienie oleju do dużej strony tłoka dolotowego i przesuwa tłok w kierunku silnika. Opóźnienie uzyskuje się poprzez brak zasilania zaworu elektromagnetycznego dolotowego, który przekierowuje ciśnienie oleju do małej strony tłoka dolotowego i przesuwa tłok z dala od silnika.
Tłok wydechowy porusza się w dokładnie odwrotny sposób: zasilanie zaworu elektromagnetycznego wydechowego przekierowuje ciśnienie oleju do małej strony, co opóźnia fazę rozrządu wałka rozrządu wydechowego. Brak zasilania zaworu elektromagnetycznego wydechowego przekierowuje ciśnienie oleju do dużej strony, co wyprzedza fazę rozrządu wałka rozrządu wydechowego.
Trudną częścią jest to, w jaki sposób tłoki są utrzymywane w pozycjach, które nie odpowiadają dwóm skrajnościom (domyślna/bezpieczna lub Full A/R).
W przypadku tłoka dolotowego jest to prostsze: F "duża strona" = F "mała strona" + F "osiowa", siły się znoszą, więc nie ma ruchu.
Jest to utrzymywane poprzez modulację zaworu elektromagnetycznego (bardzo szybkie włączanie i wyłączanie zaworu elektromagnetycznego). Może (najwyraźniej) obejmować zakres częstotliwości od ok. 100 do 220 Hz. Przypuszczam, że wynika to ze zmiany ciśnienia oleju (czytaj: zmiany siły po każdej stronie tłoka od ciśnienia oleju), a także ze zmiany siły osiowej na tłoku z powodu zmian obrotów silnika.
Wcześniej, gdy ciśnienie oleju było przekierowywane tylko do dużej strony, nie było F "mała strona" (brak ciśnienia oleju po tej stronie). Tłok porusza się w kierunku silnika, ponieważ F "duża strona" > F "osiowa". I odwrotnie, tłok porusza się z dala od silnika, gdy ciśnienie oleju było przekierowywane tylko do małej strony, ponieważ nie było ciśnienia F "duża strona" - to znaczy, F "mała strona" + F "osiowa" > 0.
Jeśli ciśnienie wejściowe jest stałe przy danych obrotach, strona o większej powierzchni doświadcza większej siły. Dlatego F "duża strona" jest zawsze większe niż F "mała strona", gdy to samo ciśnienie oleju jest przykładane do każdej strony.
Ciśnienie = Siła / Powierzchnia, więc Siła = Ciśnienie * Powierzchnia. Najlepiej ilustruje to post Bluebee, pokazujący uproszczony podnośnik hydrauliczny. Umożliwia to prosty wzór przełączania "włącz-wyłącz-włącz-wyłącz-włącz-wyłącz" dla zaworu elektromagnetycznego dolotowego, aby utrzymać pozycję tłoka. Mała strona jest zawsze "wspomagana" przez siłę osiową przy danych obrotach.
W przypadku tłoka wydechowego jest to bardziej skomplikowane ze względu na sprężynę. Sygnał do utrzymania pozycji wałka rozrządu wydechowego może bardziej przypominać "włącz-włącz-wyłącz-włącz-włącz-wyłącz" itp. A może jest tak niewiele obrotów, w których wałek rozrządu wydechowego musi być czymś innym niż całkowicie wyprzedzony, a także są bardzo przejściowe, że zawsze wraca do swojej domyślnej, całkowicie wyprzedzonej pozycji. Nie mam pojęcia.
Przyznaję, że jest to bardzo uproszczone i nawet nie uwzględnia całkowitej sumy sił działających na tłoki (jak pierścień teflonowy przesuwający się po ścianach cylindra VANOS, chociaż współczynnik tarcia teflonu jest niezwykle mały).
EDIT: Dołączyłem dwa zdjęcia pokazujące, co mam na myśli przez różnice w powierzchni między dwiema stronami tłoka. Proszę wybaczyć ich surowość. Czarna część to powierzchnia.
- Ciśnienie oleju wejściowego do VANOS jest stałe przy danych obrotach silnika.
- Ciśnienie oleju wejściowego wzrasta wraz ze wzrostem obrotów silnika.
- Dwie strony tłoków VANOS mają różne powierzchnie.
Powierzchnia, strona "duża" = pi*(promień, strona "duża")^2 --> to jest dysk.
Powierzchnia, strona "mała" = pi*(promień, strona "duża")^2 - pi*(promień, "wąska część")^2 --> to jest "pączek" lub dysk z dziurą. Olej nie wycieka "do tyłu" obok "wąskiej części" do górnej części głowicy cylindrów z powodu drugiego zestawu uszczelnień.
- Zawór elektromagnetyczny VANOS ma dwie pozycje (bez zasilania/zasilany). Odpowiada to dwóm różnym pozycjom zaworu. Dla zaworu elektromagnetycznego dolotowego:
Olej wypływa do małej strony ORAZ zaworu elektromagnetycznego wydechowego (bez zasilania) --> opóźnienie.
LUB
Olej wypływa do dużej strony ORAZ zaworu elektromagnetycznego wydechowego (zasilany) --> wyprzedzenie.
- Dla zaworu elektromagnetycznego wydechowego:
Olej wypływa do dużej strony ORAZ do "odpowietrznika" (bez zasilania) --> wyprzedzenie
LUB
Olej wypływa do małej strony ORAZ do "odpowietrznika" (zasilany) --> opóźnienie
- Na tłok wydechowy działa stała siła w kierunku silnika ze sprężyny. Jeśli wszystkie inne siły działające na tłok zostałyby usunięte, wałek rozrządu wydechowego byłby utrzymywany w pozycji całkowitego wyprzedzenia. Ta siła wzrasta wraz z większym przesunięciem (sprężeniem) sprężyny.
- Na oba tłoki działa stała siła osiowa (nacisk) z dala od silnika, przy danych obrotach. Jeśli wszystkie inne siły działające na tłok zostałyby usunięte, oba wałki rozrządu byłyby utrzymywane w pozycji całkowitego opóźnienia. Ta siła wzrasta wraz z obrotami silnika.
Domyślna lub "bezpieczna" pozycja, z zaworami elektromagnetycznymi bez zasilania, jest spowodowana ciśnieniem oleju dostarczanym do małej strony tłoka dolotowego (opóźnienie) i dużej strony tłoka wydechowego (wyprzedzenie). Jest to zilustrowane na żółto w pliku PDF MS43.
Przy stale zasilanych zaworach elektromagnetycznych "pełne wyprzedzenie dolotu/opóźnienie wydechu (Full A/R)" jest spowodowane ciśnieniem oleju dostarczanym do dużej strony tłoka dolotowego (wyprzedzenie) i małej strony tłoka wydechowego (opóźnienie). Jest to zilustrowane na czerwono w pliku PDF MS43.
Ale cały ten czerwono-żółty schemat jest błędnie oznaczony; jeśli przyjmiesz, że oznaczenia po lewej stronie są całkowicie poprawne, VANOS nic nie robi.
Niezależnie od tego, czy przechodzisz z pozycji domyślnej, czy optymalnej przy danych obrotach, ze względu na zmieniające się warunki/obroty, podstawowe działania zaworów elektromagnetycznych są takie same. Wyprzedzenie wałka rozrządu dolotowego odbywa się poprzez zasilanie zaworu elektromagnetycznego dolotowego, który przekierowuje ciśnienie oleju do dużej strony tłoka dolotowego i przesuwa tłok w kierunku silnika. Opóźnienie uzyskuje się poprzez brak zasilania zaworu elektromagnetycznego dolotowego, który przekierowuje ciśnienie oleju do małej strony tłoka dolotowego i przesuwa tłok z dala od silnika.
Tłok wydechowy porusza się w dokładnie odwrotny sposób: zasilanie zaworu elektromagnetycznego wydechowego przekierowuje ciśnienie oleju do małej strony, co opóźnia fazę rozrządu wałka rozrządu wydechowego. Brak zasilania zaworu elektromagnetycznego wydechowego przekierowuje ciśnienie oleju do dużej strony, co wyprzedza fazę rozrządu wałka rozrządu wydechowego.
Trudną częścią jest to, w jaki sposób tłoki są utrzymywane w pozycjach, które nie odpowiadają dwóm skrajnościom (domyślna/bezpieczna lub Full A/R).
W przypadku tłoka dolotowego jest to prostsze: F "duża strona" = F "mała strona" + F "osiowa", siły się znoszą, więc nie ma ruchu.
Jest to utrzymywane poprzez modulację zaworu elektromagnetycznego (bardzo szybkie włączanie i wyłączanie zaworu elektromagnetycznego). Może (najwyraźniej) obejmować zakres częstotliwości od ok. 100 do 220 Hz. Przypuszczam, że wynika to ze zmiany ciśnienia oleju (czytaj: zmiany siły po każdej stronie tłoka od ciśnienia oleju), a także ze zmiany siły osiowej na tłoku z powodu zmian obrotów silnika.
Wcześniej, gdy ciśnienie oleju było przekierowywane tylko do dużej strony, nie było F "mała strona" (brak ciśnienia oleju po tej stronie). Tłok porusza się w kierunku silnika, ponieważ F "duża strona" > F "osiowa". I odwrotnie, tłok porusza się z dala od silnika, gdy ciśnienie oleju było przekierowywane tylko do małej strony, ponieważ nie było ciśnienia F "duża strona" - to znaczy, F "mała strona" + F "osiowa" > 0.
Jeśli ciśnienie wejściowe jest stałe przy danych obrotach, strona o większej powierzchni doświadcza większej siły. Dlatego F "duża strona" jest zawsze większe niż F "mała strona", gdy to samo ciśnienie oleju jest przykładane do każdej strony.
Ciśnienie = Siła / Powierzchnia, więc Siła = Ciśnienie * Powierzchnia. Najlepiej ilustruje to post Bluebee, pokazujący uproszczony podnośnik hydrauliczny. Umożliwia to prosty wzór przełączania "włącz-wyłącz-włącz-wyłącz-włącz-wyłącz" dla zaworu elektromagnetycznego dolotowego, aby utrzymać pozycję tłoka. Mała strona jest zawsze "wspomagana" przez siłę osiową przy danych obrotach.
W przypadku tłoka wydechowego jest to bardziej skomplikowane ze względu na sprężynę. Sygnał do utrzymania pozycji wałka rozrządu wydechowego może bardziej przypominać "włącz-włącz-wyłącz-włącz-włącz-wyłącz" itp. A może jest tak niewiele obrotów, w których wałek rozrządu wydechowego musi być czymś innym niż całkowicie wyprzedzony, a także są bardzo przejściowe, że zawsze wraca do swojej domyślnej, całkowicie wyprzedzonej pozycji. Nie mam pojęcia.
Przyznaję, że jest to bardzo uproszczone i nawet nie uwzględnia całkowitej sumy sił działających na tłoki (jak pierścień teflonowy przesuwający się po ścianach cylindra VANOS, chociaż współczynnik tarcia teflonu jest niezwykle mały).
EDIT: Dołączyłem dwa zdjęcia pokazujące, co mam na myśli przez różnice w powierzchni między dwiema stronami tłoka. Proszę wybaczyć ich surowość. Czarna część to powierzchnia.