Moderne motoren vereisen slimmere kleptiming en sterkere klepbediendelen

Veranderingen in de verbrandingsmotor zijn ingrijpend getransformeerd door de zoektocht naar meer efficiëntie, lagere emissies en een hoger specifiek vermogen. Andere technologieën, zoals geavanceerde variabele kleptiming (VVT) en turbocharged downsizing, zijn tegenwoordig gebruikelijk en leveren indrukwekkende prestaties bij kleine cilinderinhoud. Toch is de kern, het klepbedieningssysteem van de motor, nog nooit aan zulke hoge eisen onderworpen als met deze technische vooruitgang. Wij bij Suzhou Topu Engine Parts Co., Ltd. weten dat deze nieuwe paradigma's een nieuwe generatie componenten vereisen die functioneren onder slimmere en zwaardere bedrijfsomstandigheden.

Hoe variabele kleptimingsystemen de belasting op kleppen en veer verhogen

VVT of Variabele Kleptiming-technologie is een efficiëntiemirakel, dat motoren in staat stelt de klepopening en -sluiting optimaal aan te passen binnen verschillende toerentalbereiken. Deze elasticiteit verhoogt het vermogen, de brandstofefficiëntie en vermindert uitstoot. Toch is een dergelijke intelligentie kostbaar voor de betrokken fysieke onderdelen.

Conventionele vaste nokkenwellen hebben voorspelbare en repetitieve bewegingsvormen. VVT-systemen daarentegen variëren in timing: torsiebelastingen worden op een steeds veranderende manier op de nokkenas overgebracht door hydraulische of elektronische actuatoren, of de fasering wordt dynamisch aangepast. Dit leidt tot complexere belastingspatronen op kleppen en veren, die vaak wisselend zijn. Kleppen kunnen worden aangestuurd om te openen of te sluiten onder verschillende cilinderdrukcondities, wat hogere slagkrachten veroorzaakt. Belangrijker is dat klepveren een bredere frequentieband hebben waarbinnen ze kunnen trillen, en dat ze rekening moeten houden met het zogenaamde veerstoten of resonantie onder diverse bedrijfsomstandigheden bepaald door de VVT. Het proces van versnelde vermoeiing vereist veren van superieure consistentie, gemaakt van hoogwaardige materialen en met nauwkeurige warmtebehandeling om uitval te voorkomen, en daarom is speciale productie en systematische testen van groot belang.

Waarom traditionele kleppensturingen niet kunnen bijbenen bij turbocharged downsizing

De opkomst van turbocharged downsizing, waarbij een kleinere motor met geforceerde inductie een grotere natuurlijk aangezogen motor vervangt, zorgt voor een zeer belastende omgeving waarin het conventionele ontwerp van de kleppensturing tot het uiterste wordt gedreven.

De fundamentele oorzaak is de sterke stijging van de druk en temperatuur in de cilinder. Een kleine motor met een turbo kan een goede hoge druk genereren in vergelijking met een grote niet-turbomotor. Dit zorgt voor een hoge druk op de achterkant van de uitlaatklep tijdens de verbranding, waardoor de verbrandingskamer zeer heet wordt. Deze omstandigheden kunnen ervoor zorgen dat traditionele materialen bij hitte gaan kruipen, corroderen en slijten. Bovendien moet de klepbediening lichter en sterker zijn om de stabiliteit bij hoge toerentallen te waarborgen, wat nodig is voor het hoge toerentalvermogen van een motor met laag vermogen (wat een geheim van het vermogen is). De oudere ontwerpen kunnen mogelijk niet de vereiste massa-optimalisatie en materiaalsterkte bieden, omdat ze klepfloat kunnen veroorzaken, componenten kunnen vervormen en catastrofale storingen kunnen veroorzaken. De klepbediening is niet langer slechts een mechanische volger, maar moet een dynamische, robuuste speler zijn in een verbrandingsproces onder hoge druk.

De rol van lichtgewicht maar duurzame materialen in de volgende generatie klepbedieningen

De sleutel tot deze hedendaagse vraagstukken is het tactische gebruik van nieuwe materialen en precisietechniek. De nieuwe generatie kleppenstelsels verwijst naar het feit dat deze niet alleen lichtgewicht zijn om stabiliteit bij hoge toerentallen te behouden, maar ook een hoog niveau van duurzaamheid hebben om bestand te zijn tegen hitte en druk.

Dit omvat de overstap van gebruikelijke legeringen naar hoogwaardige staalsoorten, hittebestendige nikkelgebaseerde superlegeringen bij de productie van uitlaatkleppen, en geavanceerde titaniumlegeringen bij inlaatkleppen in topmodellen. Deze legeringen beschikken over een betere sterkte-gewichtsverhouding en zijn bestand tegen vermoeiing, oxidatie en thermische verweking. Evenzo hebben klepveerdraden hoge treksterkte nodig, moeten zeer zuiver zijn en voorzien worden van nauwkeurige coatings om wrijving en demping te beheersen.

Wij houden ons bezig met de beheersing van de productie van deze sleutelcomponenten, namelijk Suzhou Topu Engine Parts Co., Ltd. Wij ontwerpen onderdelen die de benodigde duurzaamheid bieden voor turbocharged-drukken, de sterkte voor dynamische belastingen in VVT-systemen en het lichte gewicht dat vereist is voor efficiënte hoogtoerige werking. Op die manier leggen wij de noodzakelijke basis waarop hedendaagse motorentwerpen hun volledige capaciteit kunnen bereiken qua prestaties, efficiëntie en levensduur.