Moderna motorer kräver smartare ventiltidning och starkare ventildrivkomponenter

Förändringar inom förbränningsmotorn har omfattande omvandlats genom strävan att öka effektiviteten, minska utsläppen och höja specifik prestanda. Andra tekniker, såsom användning av avancerad variabel ventiltid (VVT) och turboförstoring med minskad cylindervolym, är idag norm och erbjuder imponerande prestanda även från små slagvolymer. Trots detta har kärnan, ventilstyckningen, aldrig tidigare utsatts för så stora krav som det gäller i dagens ingenjörsframsteg. Vi på Suzhou Topu Engine Parts Co., Ltd. är medvetna om att dessa nya paradigmer kräver en ny generation komponenter som kan fungera under smartare och tuffare driftsförhållanden.

Hur system för variabel ventiltid ökar belastningen på ventiler och fjädrar

VVT eller Variable Valve Timing-teknik är ett effektivitetsunder som gör det möjligt för motorer att justera ventilernas öppning och stängning optimalt inom olika varvområden. Denna elasticitet ökar effekt, bränsleekonomi och minskar utsläpp. Emellertid är en sådan intelligens kostsam för de fysiska komponenter som ingår.

Konventionella fasta kammar med fast tid har förutsägbara och upprepade rörelsemönster. VVT-system däremot varierar tiden: torsionsbelastningar appliceras på kamaxeln på ett ständigt föränderligt sätt genom hydrauliska eller elektroniska aktuatorer, eller så varieras fasläget dynamiskt. Detta leder till mer komplicerade belastningsmönster på ventiler och fjädrar som ofta varierar. Ventilerna kan få instruktion att öppnas eller stängas under olika cylindertyck vilket orsakar högre stötkrafter. Än viktigare är att ventilfjädrar har ett bredare frekvensområde där de kan svänga, och måste hantera risken för s.k. fjädersurge eller resonans under olika driftförhållanden som bestäms av VVT. Processen med påskyndad utmattningsbrott kräver fjädrar av överlägsen konsistens med högkvalitativa material och exakt värmebehandling för att undvika brott, och därför är särskild tillverkning och systematisk testning av yttersta vikt.

Varför traditionella ventilstyrningar inte kan hålla takten med turboålade motorer med förminskad cylindervolym

Uppkomsten av turboålade motorer med förminskad cylindervolym, där en mindre motor med tvingad insugning ersätter en större motor utan tvingad insugning, skapar en mycket påfrestande miljö där den konventionella utformningen av ventilstyrningen drivs till sina yttersta gränser.

Den grundläggande orsaken är den dramatiska ökningen av tryck och temperatur i cylinder. En liten motor med turbo kan generera ett gott högt tryck jämfört med en stor icke-turbo motor. Detta utövar starkt tryck på baksidan av avgasventilen vid förbränning och gör att kammaren blir mycket het. Dessa förhållanden kan få traditionella material att deformeras vid värme, korrodera och slitas ut. Dessutom måste ventiltrummorna vara lättare och starkare för att uppnå hög varvtal på en motor med låg effekt (vilket är nyckeln till effektutmatning), och samtidigt bibehålla stabilitet vid höga varvtal. Äldre konstruktioner kan inte erbjuda den nödvändiga massoptimeringen och materialstyrkan eftersom de kan leda till ventelflottering, deformation av komponenter och orsaka katastrofala haverier. Ventiltrumman är inte längre bara en mekanisk följare utan måste vara en dynamisk, robust motståndare i en förbränning med högt tryck.

Rollen av lättviktiga men slitstarka material i nästa generations ventiltrummor

Nyckeln till dessa samtida frågor är den strategiska användningen av nya material och precisionsteknik. Den nya generationen av ventilstyrning syftar på att den inte bara är lättviktig för att kunna bibehålla stabilitet vid höga varvtal, utan också har en hög grad av slitstyrka för att motstå värme och tryck.

Detta innefattar övergången från vanliga legeringar till högpresterande stål, värmehålliga nickelbaserade superlegeringar vid tillverkning av avgasventiler samt high-tech-titanlegeringar vid tillverkning av insugsventiler i högklassiga modeller. Dessa legeringar har bättre hållfasthets-viktförhållande samt motståndskraft mot trötthet, oxidation och termisk försämring. I samma anda kräver ventilfjädrar draghålligt trådmaterial som är extremt rent med exakta beläggningar för att hantera friktion och dämpning.

Vi samarbetar med tillverkningen av dessa nyckelkomponenter, vilket sköts av Suzhou Topu Engine Parts Co., Ltd. Vi utformar delar som erbjuder den hållbarhet som krävs vid turboeffekter, den styrka som krävs vid dynamiska belastningar i VVT-system och den lätta vikten som krävs för effektiv höghastighetsdrift. Genom detta skapar vi den nödvändiga grund som dagens motorkonstruktioner behöver för att prestera fullt ut vad gäller prestanda, effektivitet och livslängd.