Balansowanie mocy a długoterminową niezawodnością w wysokowydajnych układach zaworowych

To układ zaworowy, który dla amatorów i konstruktorów poszerzających granice mocy silników stanowi oś nowej równowagi mocy. Jest to prawdziwa, szybko tocząca się opera, w której wszystko musi być zrównoważone. Elementy mogą być obciążane większymi naprężeniami jako jedna z metod osiągania wysokich przyrostów mocy, ale kosztem trwałości. Taka jest równowaga w firmie Suzhou Topu Engine Parts Co. Ltd. Dążymy do opracowywania rozwiązań układu zaworowego, które są wytrzymałe i zapewniają moc, nie narażając jednocześnie na szwank kondycji silnika w długoterminowej perspektywie. Musi to być umiarkowane, a gonitwa za mocą nie może prowadzić do przedwczesnego uszkodzenia, nawet jeśli została ona zwiększone.

Sztywność sprężyn, ciśnienia siedzeń i niebezpieczeństwo unoszenia się zaworów przy wysokich obrotach

Sprężyny zaworowe uczestniczą w jednej z najbardziej bezpośrednich walk w wysokowydajnym układzie rozrządu. Zwiększanie prędkości obrotowej silnika to stara metoda uzyskiwania większej mocy, jednak obciąża ona sprężyny na granicy ich możliwości. Muszą one działać szybko i z dużą siłą, aby zamknąć zawór, wykorzystując bezwładność ruchomych elementów oraz agresywne przebiegi unoszenia wałków rozrządu wysokiej wydajności. Do takich właśnie aspektów należy doborę współczynnika sztywności sprężyn i ciśnienie na siedzeniu, które nie mogą być kompromisem.

Może to prowadzić do tzw. pływania zaworów (gdy sprężyna nie jest w stanie dotrzymać kroku krzywce wałka rozrządu), co może wynikać z zastosowania sprężyn o niewłaściwym ciśnieniu osiowym lub niewłaściwej sztywności. Bezpośrednie i poważne skutki obejmują utratę mocy, kontakt zaworów z tłokiem oraz katastrofalne uszkodzenie silnika. Przyczyną nie jest wyłącznie maksymalna sztywność sprężyn, ponieważ nadmierna sztywność przyspiesza zużycie nie tylko krzywek wałka rozrządu i tulei napędowych, ale również samych sprężyn. Dążymy do wyważonego kompromisu. Produkujemy i dostarczamy zestawy sprężyn dokładnie dobranych do konkretnych profili wałków rozrządu oraz zakresów obrotów pracy silnika. Zapewnia to odpowiednie działanie zaworów na szczycie mocy w paśmie obrotowym, jednocześnie nie przeciążając ich, co chroni inwestycję zarówno na krótko-, jak i długoterminowo.

Problemy związane z rozszerzalnością cieplną i luzem zaworów w silnikach z doładowaniem

Forma silnika z doładowaniem wymuszonym, czy to turbodoładowaniem, czy kompresorem, charakteryzuje się specyficznym obniżeniem temperatury układu zaworów. Temperatura powstająca w komorze spalania wywiera znaczący wpływ na całą konstrukcję głowicy cylindra. Szybkość rozszerzalności materiałów podczas ogrzewania jest różna, współczynnik rozszerzalności termicznej głowic aluminiowych jest wyższy niż stopień rozszerzalności zaworów stalowych. Skutkiem tego rozszerzenia termicznego jest albo krytyczna luz zaworu, albo luz kinematyczny.

Każda luz zaworów, który nie jest zgodny z warunkami wysokiej temperatury, wyeliminuje dodatnią moc i postawi pod znakiem zapyrania niezawodność. Bardzo mały luz (który występuje najczęściej po nagrzaniu silnika) spowoduje niemożność prawidłowego zamknięcia zaworów, a tym samym brak kompresji, przepalanie się zaworów oraz gwałtowne obniżenie wydajności. Z kolei nadmierny luz powoduje hałaśliwą pracę i zaburzenia w chwilowym otwieraniu/zamykaniu zaworów, co zmniejsza sprawność i zwiększa naprężenia wynikające z uderzeń. Należy temu zaradzić w sposób dokładny i jednoznaczny. Ekstremalne cykle termiczne są projektowane w naszych elementach układu zaworowego, a nasze komponenty zostały zaprojektowane tak, aby osiągnąć pożądane, stałe i przewidywalne ustawienia luzu. Aby zachować szczelność oraz stabilny moment pracy zaworów podczas wzrostu ciśnienia, konieczne jest posiadanie dobrego uszczelnienia z wysokiej jakości części, umożliwiającego zamianę ciepła na moc, a nie na problemy.

Gdy agresywne profile wałków rozrządu zaczynają wpływać negatywnie na trwałość silnika

Profil wałka rozrządu, który określa wielkość i czas otwarcia zaworów, jest mózgiem układu zaworowego. Najskuteczniejsze są profile o wysokim podnoszeniu i długim czasie otwarcia, ponieważ zapewniają najlepszą przepustowość powietrza oraz maksymalną moc szczytową. Tę wydajność osiąga się jednak kosztem gwałtowności pracy. Takie profile przyspieszają tempo otwierania i zamykania zaworów, zwiększając chwilowe obciążenia całego systemu – sprężyn, tulei, zatrzasków, popychaczy i tłoczków.

To napięcie zwiększa zużycie. Zwiększające się nachylenia mogą prowadzić do wczesnego zadrapania krzywek w konstrukcjach tzw. płaskich tłoczków, natomiast rozwiązania z rolkami mają problemy z zmęczeniem materiału. Stałe uderzenia powodują również zużycie siedzeń i prowadnic zaworów. Jakość pracy silnika na biegu jałowym oraz jego zachowanie przy niskich obrotach mogą być również pogorszone. Sztuczka polega na wybraniu przebiegu wałka rozrządu odpowiednio dopasowanego do rzeczywistych wymagań silnika oraz zapewnieniu jego współpracy z układem sterowania zaworami o wystarczającej sprawności. Wskazujemy podejście systemowe. Negatywny wpływ na trwałość można zmniejszyć, wybierając odpowiednio agresywne profile wałków rozrządu w połączeniu z dobranymi elementami o wysokiej wytrzymałości. Można w ten sposób uzyskać użyteczny wzrost mocy, a jednocześnie układ zaworowy będzie działał w rozsądnym zakresie wysokiej wydajności i długiej trwałości, nie wpadając w pułapki nadmiernie radykalnego projektu, który prowadzi do utraty przydatności użytkowej na drodze oraz trwałości silnika.

Osiągnięcie optymalnego kompromisu w układzie rozrządu wysokiej wydajności to zadanie złożone. Potrzebny jest nie tylko dobry indywidualny dobór elementów, ale także zsynchronizowany system, w którym sprężyny, luzki i profile wałków rozrządu są traktowane jako całość. Taką kompleksową niezawodność oferujemy w Suzhou Topu Engine Parts Co., Ltd. Skupiamy się na równowadze silnika, co pozwala silnikowi łatwo pracować przy wysokich obrotach, a jednocześnie gwarantuje Ci spokój przez wiele kilometrów bezawaryjnej pracy. Tworzone po to, by być doskonałym, ale przede wszystkim – trwałe.