Moderne motorer krever smarter ventiltiming og sterkere ventiltrainskomponenter

Endringer i forbrenningsmotoren har blitt betydelig transformert gjennom jakten på økt effektivitet, lavere utslipp og økt spesifikk ytelse. Andre teknologier som bruk av avansert variabel ventiltiming (VVT) og turboladet downsizing er i dag norm og gir imponerende ytelse fra små slagvolum. Likevel har kjernen, ventiltrinnet, i motoren aldri vært utsatt for slike krav som det er med denne tekniske utviklingen. Vi hos Suzhou Topu Engine Parts Co., Ltd. er klar over at disse nye paradigmer krever en ny generasjon komponenter som kan fungere under smartere og hardere driftsbetingelser.

Hvordan systemer for variabel ventiltiming øker belastningen på ventiler og fjærer

VVT eller Variable Valve Timing-teknologi er et effektivitetssyn, som gjør at motorer kan justere ventiler for åpning og lukking optimalt i ulike omdreiningsområder. Denne elastisiteten øker kraft, drivstofføkonomi og utslipp. Likevel er en slik intelligens kostbar for de fysiske elementene som er involvert.

Konvensjonelle faste tidsstyrte kammer har forutsigbare og repeterende bevegelsesprofiler. VVT-systemer varierer derimot tidsstyringen: tverrbelastninger påføres på kamakselen på en stadig skiftende måte via hydrauliske eller elektroniske aktuatorer, eller fasingen varieres dynamisk. Dette fører til mer kompliserte belastningsmønstre på ventiler og fjærer som ofte varierer. Ventilene kan få beskjed om å åpne eller lukke under ulike sylindertykkforhold, noe som forårsaker høyere støtkrefter. Viktigere er det at ventilspringer har et bredere frekvensområde som de kan svinge i, og må håndtere muligheten for såkalt fjærsurge eller resonans under ulike driftsforhold bestemt av VVT. Prosessen med akselerert utmatting krever fjærer med overlegen konsistens, høykvalitets materialer og nøyaktig varmebehandling for å unngå brudd, og derfor er spesiell produksjon og systematisk testing svært viktig.

Hvorfor tradisjonelle ventilstyringer ikke klarer å følge med turbooppladede motorer med redusert slagvolum

Med framveksten av turboopplading og redusert slagvolum, der en mindre motor med tvungen innstrømning erstatter en større motor med naturlig innstrømning, oppstår et svært belastende miljø som fører den konvensjonelle utformingen av ventilstyret mot ytterste grense.

Den grunnleggende årsaken er den kraftige økningen i sylindertrykk og temperatur. En liten motor med turboopplading kan generere et godt høyt trykk sammenlignet med en stor motor uten turbo. Dette utøver stort trykk på baksiden av utløpsventilen under forbrenning, og gjør kammeret svært varmt. Slike forhold kan føre til at tradisjonelle materialer glir ved varme, korroderer og slites ut. Videre, for å oppnå høy omdreiningsdyktighet hos en laveffekt motor (som er nøkkelen til effektytelse), må ventiltrinnene være lettere og sterke nok til å opprettholde stabilitet ved høye omdreininger. Eldre design kan ikke gi den nødvendige massoptimaliseringen og materialets fasthet, da de kan tillate ventelsving, deformere komponenter og føre til katastrofale feil. Ventiltrinnet er ikke lenger bare en mekanisk følger, men må være en dynamisk, robust aktør i en høytrykks forbrenningsprosess.

Rollen til lette men likevel holdbare materialer i neste generasjons ventiltrinn

Nøkkelen til disse samtidsutfordringene er den taktiske bruken av nye materialer og presisjonsingeniørkunst. Den nye generasjonen ventilstyring viser til at den ikke bare er lettviktig for å kunne opprettholde stabilitet ved høy omdreiningstur, men også har et høyt nivå av holdbarhet for å motstå varme og trykk.

Dette vil inkludere overgangen fra vanlige legeringer til høytytende stål, varmebestandige nikkelbaserte superlegeringer i produksjonen av utløpsventiler, og høyteknologiske titanlegeringer i inntakventilproduksjon for toppmodeller. Disse legeringene har bedre styrke-vekt-forhold samt bedre motstand mot slitasje, oksidasjon og termisk mykning. I samme rekkefølge må ventilfjærer ha høyfast tråd som er ekstremt ren med nøyaktige belegg for å håndtere friksjon og demping.

Vi håndterer produksjonen av disse nøkkeldelene gjennom Suzhou Topu Engine Parts Co., Ltd. Vi designer deler som gir den holdbarheten som kreves ved turboladetrykk, den styrken som kreves ved dynamiske belastninger i VVT-systemer og den lette vekten som kreves for effektiv høyhastighetsdrift. Dermed skaper vi det nødvendige grunnlaget for at moderne motorkonstruksjoner kan yte sitt fulle potensial når det gjelder ytelse, effektivitet og levetid.