Camless hydraulic valve timing system in combustion engines

• Autorzy: Mitianiec W. , Bac G.

Warianty tytułu

PL

Bezkrzywkowy hydrauliczny system sterowania zaworów w silnikach spalinowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper discusses the control of the operation of combustion engines through a camless electro-hydraulic valve timing system aiming at a lower exhaust emission and increased overall efficiency. The paper presents an electro-hydraulic valve system and a mathematical model of the fluid flow. The model was simulated in Matlab-Simulink for different geometrical parameters of the hydraulic system and electric control parameters in order to obtain a required valve lift and timing in the Toyota Yaris gasoline 1.3 l engine. The paper presents the Simulink model and the results or calculation in Simulink. Additionally, a comparison or engine parameters with a standard cam valve system and those of the camless hydraulic valve timing system have been shown for different engine speeds obtained from the simulation in GT-Power software. The obtained results show a significant increase of the engine torque and efficiency at higher engine speeds for the considered camless system in the Toyota Yaris gasoline engine. The paper shows both the advantages and disadvantages or the described valve system.

PL

Artykuł dotyczy sterowania pracą silników spalinowych za pomocą bezkrzywkowego elektrohydraulicznego zaworowego rozrządu w celu uzyskania mniejszej emisji szkodliwych składników spalin i zwiększenia sprawności ogólnej. Elektrohydrauliczny zaworowy system został opracowany przez autorów niniejszego artykułu, a model matematyczny jest przedstawiony w tej publikacji. Cały model systemu został przeniesiony do programu Matlab-Simulink, gdzie był następnie badany dla różnych parametrów geometrycznych układu hydraulicznego i różnych parametrów sterowania elektrycznego w celu otrzymania pożądanego wzniosu i czasu otwarcia zaworów dla 4-suwowego silnika ZI YARIS 1,3 l. Artykuł przedstawia model obliczeniowy w programie Simulink oraz wyniki obliczeń przeprowadzone w tym programie. Dodatkowo w publikacji przedstawiono parametry pracy silnika ze standardowym krzywkowym układem sterowania zaworami i bezkrzywkowym systemem dla różnych prędkości obrotowych otrzymane z symulacji przeprowadzonych w programie GT-Power. Wyniki badań symulacyjnych wykazują znaczący wzrost momentu obrotowego i sprawności ogólnej silnika Yaris przy bezkrzywkowym systemie sterowania zaworami. Wykazano zalety i wady rozpatrywanego systemu zaworowego.

Słowa kluczowe

EN

transport; combustion engines; valves; engine control

PL

transport; silniki spalinowe; zawory; sterowanie

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 50, nr 3
• Strony: 28--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Mitianiec W.

autor

Bac G.

• Faculty of Mechanical Engineering at Cracow University of Technology,

Bibliografia

• [1] Ahrendt W., Savant C.: Serwomechanizmy w ujęciu praktycznym. WNT, Warszawa 1964.
• [2] Braden J.S.: Development of a Piezoelectric Controlled Hydraulic Actuator for a Camless Engine. Master Thesis, University of South Carolina, 2001.
• [3] Dindorf R.: Wybrane zagadnienia modelowania dynamiki układów hydraulicznych. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 1995.
• [4] Hoyer U., Rahnavardi P.: Untersuchung mit Ventilen aus Leichtbau-Werkstoffen. Motortechnische Zeitschrift, Nr.9, 1999.
• [5] Hyeong-Joon A., Sang-Yong K., Jee-Uk c., Dong-Chul H.: A New EMV System using a PM/EM Hybrid Actuator. Proceedings of he 2005 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. Monterey, California, USA, 24-28 July, 2005.
• [6] Jelali M., Kroll A.: Hydraulic servo-systems: modelling, identification and control. Springer-Verlag, London 2003.
• [7] Mrozek B., Mrozek Z.: Matlab 5.x, Simulink 2.x: poradnik użytkownika. WPLJ, Warszawa 1998.
• [8] Osborn R., Stokes J., Ceccarini D.: The 2/4SIGHT Project - Development of a Multi-Cylinder. JSAE Annual Congress, No. 384-20085400, Yokohama 2008.
• [9] Pizoń A.: Projektowanie hydraulicznych i elektrohydraulicznych układów automatycznego sterowania. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 1983.
• [10] Rychter T., Teodorczyk A.: Teoria silników tłokowych. WKiŁ, Warszawa 2006.
• [11] Wołkow J., Lindorf R.: Metody graficzne w analizie i syntezie układów hydraulicznych. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 1989.
• [12] Zbierski K., Smoczyński M.: Motion properties of hydraulically actuated valve train. Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 16, No. 3, 2009.
• [13] Zbierski K.: Koncepcja i bezsilnikowe badania bezkrzywkowego elektrohydraulicznego rozrządu tłokowego silnika spalinowego, Journal of Kones Powertrain and Transport, Vol. 13, No. 3, Warszawa 2006.