El tren de válvulas es el "órgano respiratorio" de los motores de combustión: gestiona la aspiración de aire fresco y la descarga de gases de escape, lo que se conoce como "intercambio de gases". En la actualidad, solo se utilizan árboles de levas de accionamiento mecánico en la producción en seriepara este propósito, a menudo equipado con un mecanismo adicional, algunos de los cuales son bastante complejos. Esto permite modificar un patrón de movimiento de la válvula dado por el árbol de levas, lo cual no es posible sin un aumento en la fricción. Al mismo tiempo, no se da flexibilidaden la medida deseada. Lo que se demanda, entre otras cosas para la adaptación a las propiedades cambiantes del combustible, son movimientos rápidos de la válvula incluso a bajas velocidades, adaptaciones de carrera y sincronización de válvulas ampliamente variable selectiva del cilindro.
Intercambio de gas optimizado y menos fricción ahorran combustible
Patrik Soltic y su equipo en el laboratorio de Tecnologías del tren motriz automotriz de Empa, junto con el especialista en hidráulica Wolfgang Schneider, inventaron y desarrollaron un tren de válvulas electrohidráulicas que es significativamente más flexible que la tecnología de producción en serie de hoy en día. Las válvulas se accionan hidráulicamente y se controlan eléctricamente a través de un solenoideEn cuanto fluye una corriente de control, se abre una válvula hidráulica especialmente diseñada, que permite que el fluido hidráulico abra la válvula de intercambio de gas en la medida deseada en milisegundos en contra de un resorte. Cuando la corriente se apaga, la válvula de intercambio de gas se cierranuevamente por la fuerza del resorte y alimenta una gran parte de la energía hidráulica requerida para abrir de nuevo en el sistema hidráulico. El sistema logra un requerimiento de energía significativamente menor en un amplio rango de operación en comparación con los sistemas accionados por árboles de levas. Junto con un intercambio de gases optimizado,El consumo de combustible del motor de encendido por chispa de prueba es aproximadamente un 20 por ciento menor tHan con control de válvula convencional utilizando un acelerador en combinación con árboles de levas en el rango de carga baja típico de los turismos.
Adaptable a combustibles renovables
Al seleccionar los parámetros de funcionamiento, los tiempos de apertura y cierre, así como la elevación de la válvula para cada cilindro, se pueden elegir sin restricciones. Esto significa que cada condición de funcionamiento del motor se puede variar de un ciclo a otro, por ejemplo mediante un control inteligente de la carga,seleccionando la cantidad de gas residual que queda en el cilindro recirculación de gases de escape o desactivando los cilindros innecesarios sin que el conductor lo note. Esto hace que el motor sea altamente adaptable a los nuevos combustibles renovables: combustibles que contienen oxígeno como el metanol o el etanol, por ejemplo,Permitir que quede más gas residual en el cilindro. El gas natural, el biogás y el gas de síntesis generados por la energía eólica y solar ofrecen mayores propiedades antidetonantes, y el tren de válvulas también puede reaccionar de manera flexible a esto. Además, también se pueden utilizar conceptos de combustión alternativos.implementado de manera relativamente fácil, por ejemplo, autoencendido homogéneo: una mezcla de combustible y aire se enciende en el momento correcto sin chispas de encendido al configurar elcondiciones correctas hacia el final de la compresión.La mezcla se quema casi sin contaminación.
Culata sin aceite
Otra especialidad del sistema configurado en Empa es la elección del fluido hidráulico: en lugar de usar el aceite como de costumbre, se puede usar una mezcla de agua y glicol, es decir, agua de enfriamiento del motor. Debido a sus propiedades físicas, este medio es muyAdecuado para sistemas hidráulicos de cambio rápido, ya que es muy rígido y, por lo tanto, genera menos pérdidas hidráulicas. Esto hace que la culata esté completamente libre de aceite, lo que puede permitir un aceite de motor más barato con intervalos de cambio prolongados para el resto del motor..
Varios meses de operación de prueba
Como parte del proyecto "FlexWork" financiado por la SFOE, el nuevo tren de válvulas se puso en funcionamiento en un motor de automóvil de pasajeros alimentado por gas natural y derivado de un motor VW 1.4l TSI. Los componentes necesarios fueron fabricados por Empa'sTaller. El sistema de control para el motor de prueba fue desarrollado por los propios investigadores de Empa. El tren de válvulas ha estado funcionando en un banco de prueba de motores Empa desde octubre de 2018 y ya ha sobrevivido a muchos millones de ciclos en el funcionamiento del motor disparado sin problemas.
El control de la válvula FlexWork solo necesita componentes de bajo costo. No se requieren válvulas de conmutación costosas y muy rápidas y no se requieren sensores complejos. El sistema de tren de válvulas fue presentado a expertos técnicos en la revista MTZ Worldwide el 16 de agosto. Empa está en conversaciones confabricantes de motores para la transferencia de esta tecnología, que es adecuada no solo para motores de combustión sino también para compresores.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorios federales suizos de ciencia y tecnología de materiales EMPA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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