Motori Moderni Richiedono una Tempistica delle Valvole più Intelligente e Componenti del Sistema Valvole più Resistenti

Le modifiche ai motori a combustione interna sono state profondamente trasformate dalla ricerca di maggiore efficienza, riduzione delle emissioni e aumento della potenza specifica. Altre tecnologie, come l'uso dell'avanzato sistema di variatore di fase della distribuzione (VVT) e il downsizing con turbocompressore, oggi sono la norma e offrono prestazioni impressionanti anche con cilindrate ridotte. Tuttavia, il cuore del motore, ovvero il sistema valvole, non è mai stato sottoposto a sollecitazioni così elevate come in questo progresso ingegneristico. Noi di Suzhou Topu Engine Parts Co., Ltd. siamo consapevoli che questi nuovi paradigmi richiedono una nuova generazione di componenti in grado di operare in condizioni più severe e intelligenti.

Come i Sistemi di Variatore di Fase della Distribuzione Aumentano lo Stress su Valvole e Molle

La tecnologia VVT o Variable Valve Timing è un'innovazione efficientistica che consente ai motori di regolare in modo ottimale l'apertura e la chiusura delle valvole in diversi intervalli di regime. Questa elasticità aumenta potenza, economia di carburante ed emissioni. Tuttavia, tale intelligenza ha un costo per gli elementi fisici coinvolti.

Le camme tradizionali a fasatura fissa hanno forme di movimento prevedibili e ripetitive. I sistemi VVT, al contrario, variano la fasatura: carichi torsionali vengono applicati in modo continuamente variabile sull'albero a camme da attuatori idraulici o elettronici, oppure la fasatura viene modificata dinamicamente. Ciò determina schemi di carico più complessi sulle valvole e sulle molle, spesso variabili. Le valvole possono essere comandate per aprirsi o chiudersi in diverse condizioni di pressione nel cilindro, generando forze d'impatto maggiori. Ancor più importante, le molle delle valvole presentano un intervallo più ampio di frequenze alle quali possono oscillare, dovendo affrontare la possibilità del cosiddetto fenomeno di "surge" o risonanza in diverse condizioni operative determinate dal sistema VVT. Il processo di fatica accelerata richiede molle dotate di elevata costanza, realizzate con materiali di alta qualità e con precisione nel trattamento termico per evitare rotture; è per questo motivo che una produzione speciale e test sistematici sono fondamentali.

Perché i tradizionali alberi a camme non riescono a stare al passo con la riduzione della cilindrata turbocompensata

L'emergere della riduzione della cilindrata turbocompensata, in cui un motore più piccolo con sovralimentazione sostituisce un motore più grande aspirato naturalmente, crea un ambiente altamente sollecitante in cui il design convenzionale dell'albero a camme viene spinto ai suoi estremi.

La causa fondamentale è l'aumento drastico della pressione e della temperatura nel cilindro. Un motore di piccole dimensioni dotato di turbocompressore è in grado di generare una buona pressione elevata rispetto a un motore di grandi dimensioni senza turbo. Ciò esercita una forte pressione sul retro della valvola di scarico durante la combustione, rendendo la camera molto calda. Queste condizioni possono causare il fluage dei materiali tradizionali sotto l'effetto del calore, nonché corrosione e usura. Inoltre, per ottenere un'elevata capacità di regime di un motore a bassa potenza (che è il segreto della resa di potenza), le distribuzioni devono essere più leggere e resistenti per mantenere la stabilità a elevate regimi. Le soluzioni progettuali precedenti potrebbero non garantire l'ottimizzazione della massa e la resistenza dei materiali richieste, poiché potrebbero consentire il galleggiamento delle valvole, deformare i componenti e provocare guasti catastrofici. La distribuzione non è più semplicemente un seguito meccanico, ma deve essere un contendente dinamico e robusto all'interno di un processo di combustione ad alta pressione.

Il ruolo dei materiali leggeri ma duraturi nelle distribuzioni di nuova generazione

La chiave per affrontare queste problematiche contemporanee è l'uso strategico dei nuovi materiali e dell'ingegneria di precisione. La nuova generazione del sistema di distribuzione indica non solo che il componente è leggero, in grado di mantenere la stabilità ad alti regimi, ma anche che presenta un elevato livello di durata per resistere a calore e pressione.

Ciò comporterà la sostituzione delle leghe tradizionali con acciai ad alte prestazioni, superleghe a base nichel resistente al calore nella produzione delle valvole di scarico, e leghe di titanio avanzate nella fabbricazione delle valvole di aspirazione nei modelli più pregiati. Queste leghe offrono migliori rapporti tra resistenza e peso, oltre a essere resistenti a fatica, ossidazione e ammorbidimento termico. Allo stesso modo, le molle delle valvole richiedono fili ad alto carico di rottura, estremamente puri, dotati di rivestimenti precisi per gestire attrito e fattori di smorzamento.

Ci occupiamo della produzione di questi componenti chiave presso Suzhou Topu Engine Parts Co., Ltd. Progettiamo parti che offrono la durata richiesta nelle pressioni dei sistemi turboalimentati, la resistenza necessaria ai carichi dinamici dei sistemi VVT e la leggerezza indispensabile per un funzionamento efficiente ad alta velocità. In questo modo, forniamo la base necessaria affinché i progetti attuali dei motori possano esprimere appieno le proprie prestazioni, efficienza e durata.