Examining the properties of single-acting hydraulic drive for valves of internal combustion engines

• Autorzy: Smoczyński M. , Szydłowski T.

Warianty tytułu

PL

Badania właściwości hydraulicznego napędu jednostronnego działania dla zaworów silnikowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents examination of the properties of single-acting hydraulic drive for valves of internal combustion (IC) piston engines. In the valve actuation system proposed, a Caterpillar solenoid valve of the HEUI fuel system and a commercial hydraulic actuator were used as the distributor and final control element, respectively. The examination was carried out on a specially prepared model of the valve actuation system under consideration. The influence of various construction parameters of the system on the course of the valve displacement process was examined, with analysing such characteristic parameters of the process as delay in the start of the valve motion measured from the beginning of the current control signal, valve opening and closing times, time of the valve kept open, valve displacement vs. time curve, filling ratio of the area under the valve lift curve, and velocity of the valve hitting its seat. The construction parameters whose impacts were analysed included oil supply pressure, total working space volume, power supply voltage, distributor solenoid force, cross-sections of the distributor supply and overflow gaps, total mass of moving distributor parts, engine valve mass, actuator piston diameter, and valve spring characteristic curve. The necessity of using high supply pressures and high control voltages has been proven. Guidelines for designing engine valve actuation systems of this type have been given. It has been shown that due to low capacity, the distributor of the type used are only suitable for the hydraulic actuation of small valves of high-speed IC engines. Evidence has been produced that systems to advance the control signal in relation to the required valve opening instant must be applied to compensate for the valve actuation delay and the limited valve opening velocity. The fact that the valve displacement vs. time curve may be shaped within a relatively wide range has also been pointed out.

PL

W artykule opisano badania właściwości hydraulicznego napędu jednostronnego działania dla zaworów rozrządu tłokowego silnika spalinowego. W proponowanym napędzie jako rozdzielacz wykorzystano elektrozawór Caterpillar z systemu HEUI. Jako element wykonawczy zastosowano komercyjny siłownik hydrauliczny. Badania przeprowadzono dla przygotowanego modelu takiego napędu. Analizowano wpływ różnych parametrów konstrukcyjnych na przebieg wzniosu zaworu oraz jego charakterystyczne parametry: opóźnienie rozpoczęcia ruchu zaworu w stosunku do początku sygnału sterującego, czas otwierania i zamykania zaworu, czas otwarcia zaworu, przebieg wzniosu zaworu, wskaźnik wypełnienia pola pod krzywą wzniosu oraz prędkość osiadania zaworu w gnieździe. Jako parametry konstrukcyjne takiego napędu szczegółowo przeanalizowano: ciśnienie zasilania, objętość komory roboczej, napięcie zasilania, siłę elektromagnesu rozdzielacza, przekrój szczeliny zasilającej i przelewowej, masy części ruchomych rozdzielacza, masę zaworu, średnicę tłoka siłownika hydraulicznego oraz charakterystykę sprężyny zaworowej. Wykazano konieczność stosowania dużych ciśnień zasilających oraz dużych napięć sterujących. Podano wytyczne do konstrukcji napędu takiego typu. Wykazano, że ze względu na niewielki wydatek rozdzielacze takiego typu nadają się tylko do napędu małych zaworów szybkoobrotowych silników spalinowych. Dowiedziono, że ze względu na zwłokę zadziałania oraz szybkość otwierania zaworu konieczne jest stosowanie układów wypracowujących wyprzedzenie sygnału sterującego w stosunku do żądanej chwili otwarcia zaworu. Zwrócono także uwagę na stosunkowo dużą możliwość kształtowania przebiegu krzywej wzniosu zaworu.

Słowa kluczowe

EN

internal combustion engine; camless valve drive; hydraulic drive

PL

silnik spalinowy; bezkrzywkowy napęd zaworów; napęd hydrauliczny

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 2
• Strony: 64--77, 181--193
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz., il.

Twórcy

autor

Smoczyński M.

• Politechnika Łódzka, Katedra Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, Polska

autor

Szydłowski T.

• Politechnika Łódzka, Katedra Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, Polska

Bibliografia

• [1] BARROS da CUNHA S., HEDRICK K., PISANO A.: Variable Valve Timing By Means of a Hydraulic Actuation. Society of Automotive Engineers 2000, SP-1523.
• [2] SMOCZYŃSKI, M., SZYDŁOWSKI, T.: Model of Hydraulic Single-acting Drive for Valves of Internal Combustion Engines. Journal of KONES: Powertrain and Transport, Vol. 16, No. 1, pp. 465÷472, 2009.
• [3] ZBIERSKI, K., SMOCZYŃSKI, M.: Motion Properties of Hydraulically Actuated Valve Train. Journal of KONES: Powertrain and Transport, Vol. 16, No. 3, pp. 517÷526, 2009.
• [4] ZBIERSKI, K.: Koncepcja i bezsilnikowe badania bezkrzywkowego elektrohydraulicznego rozrządu tłokowego silnika spalinowego. Journal of Internal Combustion Engines, Kones 2006, Nałęczów 2006.