موتور هاي بدون ميل بادامك
بادامك ها ، تايپيت ها و ميل تايپيت ها ... مجموعه اي از چيزهايي بوده اند كه تا به حال در موتورهاي احتراق داخلي به طور وسيعي به كار ميرفتند ، اما اين قطعات فلزي دوست داشتني امروزه ديگر به آخر كارشان دارند نزديك ميشوند ، تكنولوژي موتورهاي بدون ميل بادامك به زودي به توليد انبوه خواهند رسيد ، حركت سوپاب در اين نوآوري بطور مستقيم توسط يك عملگر كنترل ميشود و در آن ديگر خبري از ميل بادامك و مكانيسم هاي اتصالي ديگر نيست ، مطالعات مختلف نشان ميدهد كه حركت سوپاپ بدون بادامك ميتواند با حذف كردن قطعات مكانيكي كار طراحي را براي موتور راحتتر كند و در واقع فضاي بيشتري را براي اجزاي ديگر بوجود مي آورد
طرح خودروهاي مجهز به سيستم انتقال سوپاپ نوع الكتروهيدروليكي و نوع الكترهيدروليكي حدود 20 سال است كه مورد مطالعه قرار گرفته اما هنوز در توليد خودروها به طور توليد انبوه عملي نشده است . موارد مهمي كه در طراحي مورد بررسي است شامل نكات زير است :
· عملكرد مطمئن سوپاپ
· قيمت
· بسته بندي
· مصرف قدرت و انرژي
· نويز و لرزش
· عملكرد مطمئن سوپاپ
· قيمت
· بسته بندي
· مصرف قدرت و انرژي
· نويز و لرزش
نويز و يا صداي اضافي يكي از مهمترين مشكلاتي هستند كه توسط تكنولوژي الكترومكانيكي شناسايي شده اند و باتوجه به اينكه با زياد شدن سرعت موتور سرعت تماس و جابجايي قطعات هم زياد ميشود صداي نويز نيز افزايش پيدا ميكند ، كه در سيستم جديد سعي شده كه با نشست نرم ( soft-landing ) از اين صداي جلوگيري شود در سيستم هاي مرسوم قبلي اين نشست وابسته شكل و حالت بادامك هاي ميل بادامك داشت .
سيستم الكترومكانيكي اتصال سوپاپ
( Electro Mechanic Valve Train ) كه به اختصار EMVT
ناميده ميشود توسط زيمنس توسعه داده شد و توانست در يك موتور 4 سيلندر 16 سوپاپ كه تحت بار بود تحولي زياد نسبت به مدل بدون EMVT ايجاد كند . شركت تجهيزاتي جاكوب نيز از ديگر فعالان از حوزه است منهي تحقيقات آن برروي موتور خودروهاي سنگين است و تمركز آن بيشتر در سيستم الكترهيدروليكي Electro Hydraulic Valve Train است ، شركت هاي ديگري نيز مانند اينترنشنال و كرُپ نيز از توليدكنندگان موتور هستند كه توانسته اند قدم هاي بزرگي را در طراحي موتور هاي ديزل بدون ميل بادامك بردارند . آنها در سال 2007 اعلام كردند كه توانسته اند سيستم هاي مرسوم را با نوع زمانبندي الكترونيكي جايگزين كنند
در اينجا يك موتور 6 سيلندر بزرگ توسط شركت اينترنشنال مورد تست قرار گرفت در دو نقطه اين موتور با دو سيستم متفاوت مورد آزمايش قرار گرفت يكي در آزمايشگاه توسط دينامومتر طي 1000 ساعت با سيستم مرسوم مكانيكي و ديگري در مناطق آلاسكا و بيابانهاي جنوب آمريكا death valley كه از سخترين مناطق است مورد تست قرار گرفت و مهندسان در طي اين آزمايشات انعطاف پذيري و قدرت ناباورانه اين تكنولوژي را در شرايط بسيار سرد امتحان كردند .
سيستم اتصال مكانيكي درموتور هاي احتراق داخلي شامل چندين جزء متحرك بود كه بعضي از آنها چرخشي و بعضي ديگر رفت و برگشتي بودند از جمله سوپاپ فنري كه با اسبك و يا مستقيما ًبا تايپيت كار ميكردند، و وظيفه فنرها اين بود كه سوپاپ را دوباره روي سيت برگرداند ، در اين بين مقداري از انرژي موتور بواسطه زياد و كم شدن شتاب حرك قطعات از بين ميرفت و دقت آنها كم بود از طرفي ديگر اصطكاك بين ميل بادامك ، فنرها و تسمه تايم باعث اتلاف انرژي در قدرت خروجي موتور ميشوند و در ضمن سهم سايش و فرسايشي هم كه دارند بايد در نظر گرفت به طور متوسط خود ميل بادامك براي حركت دادن به اجزاي سوپاپ و ديگر قطعات حدود 5 تا 10 درصد نيروي ميل لنگ را دريافت ميكند .
مشكل ديگري كه در مقابل سيستمهاي مكانيكي است پروفيل بادامك است كه بطور ثابت و غير قابل تغيير براي زمانبندي خاصي طراحي ميشود ، شكل بادامك بطوريست كه سوپاپ را بالا و پايين كند و بايد بتواند در بالاترين سرعت هاي موتور هم سوپاپ را به نرمي و آرامي به سيت تماس دهند زيرا در غير اينصورت موجب شكسته شدن و برخورد شديد بين لبه سوپاپ و سيت ميشود و ميتواند نويز زيادي را هم بوجود آورد ، همانطور كه ميدانيد هر بادامكي فقط براي يك حالت موتور طراحي شود و در سرعت زياد و يا سرعت كم گشتاور زياد نميتواند از خود انعطاف نشان دهد البته با استفاده از تكنولوژي زمانبندي متغيير سوپاپها ويا VVT تا حدي اين مشكل حل شده است اما با اين وجود هنوز با پديده ي سايش و خردايش
( grinding ) در بادامك ها روبرو هستيم و حتي در يك موتور با تكنولوژي VVT مانند HONDA V-TECH فقط ميتوانيم دو مقدار متغير زماني براي موتور تعريف كنيم و اين ميتواند نشاندهنده اين باشد كه تكنولوژي بدون ميل بادامك ميتواند انقلابي بعد از تكنولوژي VVT باشد موتورهايي با سيستم بدون ميل بادامك اين پتانسيل را دارند كه در هر نقطه از زمانبندي و سيكل احتراق به طور جداگانه و دلخواه ميتوانند تغيير كنند .
عملكرد سيستم بدون ميل بادامك :
اين سيستم به دو نوع الكترومكانيكي و الكتروهيدروليكي كلاسبندي شده است .
سيستم الكترومكانيكي به دو صورت سوپاپ فنر و نوع سوپاپ ساچمه اي استفاده ميكنند كه در هر دو نوع الكترومگنت به طريقي سوپاپ را باز و بسته ميكند اين طرح كه دبراي اولين باردر فضاپيماي آپولو استفاده شد ، عملگرسوپاپ هاي الكتروهيدروليكي نيز توسط مايع تحت فشاري در آن جريان مي يابد سوپاپ ها را باز و بسته ميكند البته از اين سيستم بيشترسازندگان خودروهاي سنگين استقبال كرده اند .
سوپاپ هاي فنردار با سيستم الكترومكانيكي :
در اين سيستم از يك آرميچر كه به ساقه سوپاپ چسبيده مي شود استفاده شده . پوشش بيروني شامل يك كويل مغناتيسي است كه ميتواند آرميچر را دفع و يا جذب بكند بنابراين سوپاپ باز و بسته ميشود .
اين سيستم به دو نوع الكترومكانيكي و الكتروهيدروليكي كلاسبندي شده است .
سيستم الكترومكانيكي به دو صورت سوپاپ فنر و نوع سوپاپ ساچمه اي استفاده ميكنند كه در هر دو نوع الكترومگنت به طريقي سوپاپ را باز و بسته ميكند اين طرح كه دبراي اولين باردر فضاپيماي آپولو استفاده شد ، عملگرسوپاپ هاي الكتروهيدروليكي نيز توسط مايع تحت فشاري در آن جريان مي يابد سوپاپ ها را باز و بسته ميكند البته از اين سيستم بيشترسازندگان خودروهاي سنگين استقبال كرده اند .
سوپاپ هاي فنردار با سيستم الكترومكانيكي :
در اين سيستم از يك آرميچر كه به ساقه سوپاپ چسبيده مي شود استفاده شده . پوشش بيروني شامل يك كويل مغناتيسي است كه ميتواند آرميچر را دفع و يا جذب بكند بنابراين سوپاپ باز و بسته ميشود .
