Ventilový rozvod v spaľovacom motore automobilu (SV, OHV, OHC, DOHC)

Iste ste sa aj vy stretli so skratkami OHC, OHV, SOHC, DOHC, alebo ich technologicky pokročilejšími derivátmi VANOS, VTEC, MIVEC atď. Technicky vyspelejší jedinci okamžite vedia o akú časť motora ide a čo ktorá skratka znamená. Tí menej zdatnejší registrujú iba skratky veľkých písmen a preto nezaškodí v stručnosti vysvetliť čo vlastne ten ventilový rozvod je a čo ktorá skratka znamená.

Ventilový rozvod slúži pri štvortaktných motoroch na plnenie valcov palivovou zmesou (nepriamovstrekové zážihové motory) alebo vzduchom (vznetové a zážihové priamovstrekové motory) a tiež na odvod spalín z valcov. Všetko sa musí udiať v presne stanovený časový úsek, pretože od správneho načasovania ventilových rozvodov je závislý výkon, krútiaci moment, spotreba motora a emisie škodlivín, čo sú hlavné parametre motora.

Zloženie ventilového rozvodu

1. Vačky– riadia priebeh otvárania a zatvárania ventilov. Otváranie sa riadi priamo vačkou, zatváranie sa uskutočňuje pomocou pružiny. Vačky sa rozdeľujú na:
   • harmonické – kruhový oblúk (najčastejšie používané)
   • ostré vačky – tzv. športové
   • asimetrické
2. Zdvíhadlá ventilov – prenášajú pohyb z vačiek na ostatné časti rozvodu.
3. Rozvodové tyčky – prenášajú pri rozvode OHV pohyb zo zdvíhadiel na vahadlá.
4. Vahadlá ventilov – prenášajú z rozvodu OHV pohyb z rozvodovej tyčky na ventil, pri rozvode OHC z vačky na ventil.
5. Pružiny ventilov – udržiavajú požadovaný priebeh rýchlostí a zrýchlenia zdvihu ventilov a tiež  ich zatvárania.
6. Ventily – ich úlohou je otváranie a zatváranie plniacich aj výfukových prierezov v pracovnom priestore valca. Musia odolávať tepelnému aj mechanickému namáhaniu, musia byť pevné aj pri vysokých teplotách, nesmú sa vplyvom teploty deformovať a podliehať oxidácii, musia odolávať opotrebeniu a nesmú byť kaliteľné pri prudkom ochladení.

Pohon vačkového hriadeľa je zabezpečený:

• reťazou
• ozubeným remeňom
• ozubeným súkolím (královským hriadeľom)

Základ ventilového rozvodu teda tvoria ventily, ktoré sa delia na sacie a výfukové. Každý valec motora obsahuje minimálne jeden ventil sací a jeden výfukový. Bežne sa však vyskutujú v kombinácii dva sacie a dva výfukové alebo aj dva sacie a jeden výfukový alebo tri sacie a dva výfukové. Ventilové rozvody rozlišujeme podľa spôsobu ovládania a umiestnenia. Delíme ich a označujeme nasledovnými skratkami:

Rozvod SV(Side Valves) rozvod s postrannými ventilmi

Ventily sú umiestnené na jednej strane valca, vačkový hriadeľ je uložený v kľukovej skrini. Je poháňaný reťazovým prevodom alebo ozubenými kolesami. Vačka pôsobí cez zdvihátko na stojatý ventil v bloku motora. Sviečky sú zaskrutkované zhora do hlavy valcov.

Výhodou tohto rozvodu je jednoduchosť, spoľahlivosť, pomerne tichý chod a nízka cena.

Nevýhodou je naopak nevhodný tvar spaľovacieho priestoru. Zmes pri prúdení musí totiž zmeniť svoj smer o 180º. Ďalšou nevýhodou je nízky kompresný pomer vplyvom nevhodného kompresného priestoru, menší výkon a účinnosť = vyššia merná spotreba. Problémom je aj obťiažné nastavovanie vôle pre zlý prístup k zdvíhadlám.

Tento typ rozvodu sa dnes používa už len u jednoduchých motorov pre záhradnú mechanizáciu.

Rozvod OHV (Overhead Valve) rozvod s visutými ventilmi v hlave valcov

V súčasnosti už prekonaný ventilový rozvod, od ktorého používania sa úpúšťa. Pohon rozvodového ústrojenstva ide od kľukového hriadeľa najčastejšie cez reťazové kolesá a reťaz na vačkový hriadeľ so sacou a výfukovou vačkou. Reťaz má zvyčajne napínacie ústrojenstvo. Vačkový hriadeľ je umiestnený v kľukovej skrini blízko kľukového hriadeľa alebo blízko vrchnej hrany bloku valcov. Od vačkového hriadeľa sa ventily ovládajú ventilovými zdvíhatkami a rozvodovými tyčkami, ktoré vedú blokom valcov do hlavy, kde cez vahadlá ovládajú ventily. Sviečky bývajú najčastejšie zaskrutkované do hlavy zo strany.

Výhodou tohto rozvodu je jeho pomerná jednoduchosť konštrukcie, nižšia hlava motora a ľahké nastavovanie ventilovej vôle.

Nevýhodou tejto konštrukcie je zložitejšií blok valcov, vyššia hlučnosť, značná hmotnosť a teda aj zotrvačnosť pohybujúcich sa častí, z čoho vyplýva nevýhodnosť použitia pre vysokootáčkové motory.

Rozvod OHC (Over Head Camshaft) rozvod s visutými ventilmi v hlave valcov a vačkovým hriadeľom na hlave valcov

V súčasnosti najviac používaný a najmodernejší spôsob ventilového rozvodu. Pohon rozvodového ústrojenstva je realizovaný buď pomocou reťazových kolies a reťaze, alebo pomocou ozubeného remeňa. Vačkový hriadeľ je umiestnený na hlave motora nad ventilmi, ktoré ovláda buď priamo cez hrnčekové zdvihátka, alebo je umiestnený medzi ventilmi, ktoré potom ovláda pomocou vahadiel.

Výhodou tohto rozvodu je nízka hmotnosť pohybujúcich sa častí, a preto je vhodný aj pre vysokootáčkové motory. Ďalšou výhodou je aj vyššia tuhosť systému, čo umožňuje zvýšiť zdvih ventilov a tiež zvýšiť ich zrýchlenie. Výhodou je tiež menší počet stykových plôch z čoho vyplývajú menšie straty trením. Oproti OHV je aj jednoduchší a ľahší blok motora.

Nevýhodou je väčšia výška hlavy valcov, zložitejšie prevedenie pohonu vačkového hriadeľa a ťažšie nastavovanie ventilovej vôle (riešením je použitie vahadiel alebo hydraulicky nastaviteľných zdvíhadiel, avšak logicky je vyššia cena).

Ventilový rozvod OHC ešte existuje  v niekoľkých variantoch:

SOHC (Simple Over Head Camshaft) – ide o rozvod OHC, ktorý je použitý pri motoroch s viacventilovým rozvodom, kde jedna vačka uložená medzi ventilmi ich ovláda pomocou vahadiel.

DOHC (Double Over Head Camshaft) – pri tomto rozvode sú použité dva vačkové hriadeľe v hlave valcov nad každou radou ventilov. Jeden vačkový hriadeľ ovláda sacie a druhý výfukové ventily.

2 x OHC – jedná sa o klasický rozvod OHC, ktorý je použitý pri motore s valcami do „V“.

Desmodromický rozvod (nútený ventilový rozvod)

Desmodromický rozvod je druh rozvodu, ktorý bol vyvinutý špeciálne pre vysokootáčkové motory. Zatváranie a otváranie ventilu sa deje pomocou otváracích a zatváracích vahadiel ovládaných vačkovým hriadeľom s otváracími a zatváracími vačkami. Ventily teda nie sú pri tomto rozvode vybavené pružinami (okrem malých pomocných pružín). Tento fakt umožňuje oveľa extrémnejšie otáčky motora oproti konvenčnému zatváraniu pomocou vinutých pružín. Desmodromika dovoľuje realizovať extrémne ostré časovanie, ktoré obmedzuje iba pevnosť materiálu. Ďalšou výhodou je aj relatívne malá spotreba paliva. Tento typ rozvodu  používa napr. firma Ducati vo svojich motocykloch.

V poslednom čase sa stretávame aj s pojmom variabilné časovanie ventilov. Variabilné ventilové rozvody sa snažia eliminovať nedostatky pevného časovania ventilov.  Pre každé otáčky motora je totiž vhodné iné nastavenie časovania ventilov a ich zdvihu. Pri nízkych otáčkach motora je potreba kratšej doby otvorenia ventilov a kratšej doby ich vzájomného prekrytia alebo vôbec žiadne prekrytie. Naopak pri vysokých otáčkach je žiadúca dlhšia doba otvorenia aj prekrytia ventilov. Takisto regulácia nie je stupňovitá, ale plynulá, ktorá sa už naozaj dokáže presne prispôsobiť daným otáčkam motora. Vývoj zašiel ešte ďalej a na trhu sa objavil aj systém variabilného zdvihu ventilov, ktorý dokáže nahradiť škrtiacu klapku a eliminovať tak straty prúdenia vzduchu. V súčastnosti teda môžme najrozšírenejšie systémy variabilných ventilových rozvodov rozdeliť do dvoch hlavných skupín, ktoré zahŕňajú premenné časovanie ventilov a premenný zdvih ventilov. V sučastnosti už niektoré automobilky využívajú vo svojich motoroch kombináciu oboch systémov súčastne. Použitím tzv. variabilných rozvodov dosahujeme lepšieho priebehu krútiaceho momentu, vyššieho výkonu,  zároveň sa zvyšuje pružnosť motora, a tiež sa znižuje spotreba a logicky aj emisie motora. Variabilné časovanie respektíve zdvih ventilov dnes používa celá rada automobilových výrobcov a každý si tento systém pomenoval po svojom. Niekedy sa jedná len o variabilné časovanie (Vanos) a niekedy aj o kombináciu oboch systémov (VVTL-i alebo Vanos + Valvetronic). Len pre informáciu uvediem zopár názvov: BMW – Vanos a Valvetronic, Honda – Vtec a iVtec, Toyota – VVT-i a VVTL-i, Mitsubishi – Mivec, Suzuzki – VVT, NISSAN – NVCS,  Porsche – VarioCam Plus atď.