Промените в двигателя с вътрешно горене бяха значително трансформирани от търсенето на по-голяма ефективност, намаляване на емисиите и увеличаване на специфичната мощност. Други технологии, като използването на напреднало променливо регулиране на клапаните (VVT) и турбозареждане с намален обем, днес са норма и осигуряват впечатляваща производителност при малки работни обеми. Въпреки това, основният елемент – клапанният разпределителен механизъм на двигателя, никога не е бил подложен на такива изисквания, както при този инженерен напредък. Ние в Suzhou Topu Engine Parts Co., Ltd. разбираме, че тези нови парадигми изискват ново поколение компоненти, които да работят при по-умни и по-тежки експлоатационни условия.
Как системите за променливо регулиране на клапаните увеличават натоварването върху клапаните и пружините
Технологията VVT или променливо фазово разпределение е истинско чудо на ефективността, която позволява на двигателя да регулира оптимално отварянето и затварянето на клапаните в различни диапазони на оборотите. Тази еластичност увеличава мощното, икономичността и подобрява емисиите. Въпреки това, такава интелигентност е скъпа за физическите елементи, които участват.
Класическите ками с фиксирано закъснение имат предвидими и повтарящи се форми на движение. Системите VVT напротив, променят закъснението: усукващи натоварвания се прилагат по постоянно променящ се начин върху разпределителния вал чрез хидравлични или електронни задвижващи устройства или фазовото закъснение се променя динамично. Това води до по-сложни модели на натоварване върху клапаните и пружините, които често са променливи. Клапаните могат да бъдат зададени да се отварят или затварят при различни условия на налягане в цилиндъра, което причинява по-високи ударни сили. По-важно е, че клапанните пружини имат по-широк диапазон от честоти, при които могат да трептят, и трябва да поемат възможността за т.нар. резонанс или вибрации на пружината при различни работни режими, определени от VVT системата. Процесът на ускорена умора изисква пружини с изключителна последователност, изработени от висококачествени материали и с прецизна топлинна обработка, за да се избегне повреда, и затова специалното производство и систематичното тестване са от първостепенно значение.
Защо традиционните разпределителни механизми не могат да издържат на турбонадутието с намален обем
Появата на турбонадутие с намален обем, при което по-малък двигател с принудително захранване замества по-голям атмосферен двигател, създава изключително натоварена среда, в която конвенционалният дизайн на разпределителния механизъм е изправен пред крайни изисквания.
Основната причина е рязкото увеличение на налягането и температурата в цилиндъра. Малък двигател с турбополепване може да генерира добро високо налягане в сравнение с голям двигател без турбо. Това оказва силно налягане върху задната част на изпускателния клапан по време на горенето и прави камерата много гореща. Тези условия могат да накарат традиционните материали да се деформират при висока температура, да корозират и да се износват. Освен това, за да се осигури високата оборотна способност на двигател с ниска мощност (което е ключът към изходната мощност), клапанните механизми трябва да са по-леки и по-силни, за да осигурят стабилност при високи обороти. Старите конструкции може да не осигурят необходимата оптимизация по маса и якост на материалите, тъй като могат да допуснат плуване на клапана, деформация на компоненти и да доведат до катастрофални повреди. Клапанният механизъм вече не е просто механичен последовател, а трябва да бъде динамичен, здрав претендент в процеса на високоналягано горене.
Ролята на леките, но издръжливи материали в клапанните механизми на следващо поколение
Ключът към тези съвременни въпроси е тактическото използване на новите материали и прецизното инженерство. Ново поколение разпределителен механизъм означава, че то не само е леко, за да осигурява стабилност при високи обороти, но притежава и високо ниво на издръжливост, за да може да устои на топлина и налягане.
Това ще включва прехода от обикновени сплави към високоефективни стомани, устойчиви на топлина никелови свръхсплави при производството на изпускателни клапани и високотехнологични титанови сплави при производството на впускни клапани в висококласни модели. Тези сплави имат по-добро съотношение между якост и тегло, както и устойчивост към умора, окисление и термично мекнене. По същия начин, клапанните пружини се нуждаят от високопрочна жица, която е изключително чиста и с точни покрития, за да се справят с факторите на триене и гасене.
Заемаме се с производството на тези ключови компоненти, което е Сузуоу Топу Енджин Партс ООД. Проектираме части, които осигуряват необходимата издръжливост при турбозаредени налягане, здравината, необходима при динамичните натоварвания на системи VVT и лекотата, необходима за ефективна високоскоростна работа. По този начин осигуряваме необходимата основа, върху която днешните проекти на двигатели могат да работят с пълна мощност по отношение на производителност, ефективност и срок на служене.