Zawory sterujące zaworami
Do kluczowych elementów systemu sterowania zaworami ssącymi UniAir® opracowanego przez firmę INA należącą do grupy Schaeffler, z pewnością zaliczyć należy zastosowane w nim zawory przełączające.
Jedną z metod stosowanych celem zmniejszenia zużycia paliwa i emisji spalin oraz zwiększenia mocy silnika jest zróżnicowanie procesu wymiany gazów w cylindrach stosownie do chwilowych warunków pracy jednostki napędowej (jej obciążenia, prędkości obrotowej wału korbowego itp.) poprzez odpowiednie zmiany faz rozrządu. Wykorzystywane są do tego systemy zmieniające fazy zaworów dolotowych lub wylotowych, a także jednych i drugich. Zazwyczaj korekta kąta wynosi od 20° do 30° na wałku rozrządu i 40° do 60° na wale korbowym. Układy takie są stosowane zarówno w przypadku napędu rozrządu paskiem zębatym, jak i przy użyciu łańcucha, istnieją przy tym różne kompaktowe rozwiązania dostosowane do gabarytowych indywidualnych wymagań silników. W większości z nich wykorzystywane są jednak zawory przełączające.
Przepływ otwarty lub zamknięty
Zawory te są stosowane do sterowania dwustopniowo przełączanymi elementami silnika. Występujące w obiegu oleju silnikowego ciśnienie jest wykorzystywane do tego, aby uruchomić mechanizm blokady przełączanych elementów przy użyciu zaworu 3/2-drożnego. Pracą tego zaworu zarządza sterownik silnika, biorąc pod uwagę różnorodne parametry, takie jak prędkość obrotowa, obciążenie silnika, prędkość pojazdu, temperatura robocza itp.
Zawór przełączający jest montowany bezpośrednio w głowicy cylindrów i jest zintegrowany z obiegiem oleju. Składa się z elektromagnesu i z elementu hydraulicznego. Gdy zawór zasilany jest energią elektryczną, olej przepływa z pompy olejowej do elementów przełączających i uruchamia mechanizmy blokujące przełączanych elementów silnika. W przypadku braku zasilania przejście z pompy olejowej do elementów przełączających zostaje zamknięte, a olej przepływa poprzez galerię przełączeniową i pod niewielkim ciśnieniem wraca do miski olejowej – mechanizmy zabezpieczające wracają wtedy do pozycji wyjściowej.
Czasy przełączeń zależą od mechaniki zaworu i od rozmieszczenia obiegu hydraulicznego. Zasadnicze znaczenie dla dobrej jakości przełączeń ma również występująca zmienność skoku zaworów, tzn. możliwość powtórzenia przełączeń w warunkach zmieniającej się charakterystyki roboczej i tolerancji systemu.
Szczególne wymagania
Generalnie od zaworów przełączających oczekiwana jest znaczna precyzja działania, lecz szczególnie wymagania pod tym względem, a także jeśli chodzi o szybkość reagowania, stawiane są zaworom wykorzystywanym przez pierwszy w pełni płynny (bezstopniowy) elektro-hydrauliczny system sterowania zaworami dolotowymi (ssącymi) INA UniAir®. Aby używane w nim zawory przełączeniowe reagowały z minimalną zwłoką, a jednocześnie przy możliwie najmniejszym natężeniu prądu, stworzona została nawet specjalna metoda ich aktywacji. Otóż profil prądu sterującego tymi zaworami składa się z kilku części. I tak nieaktywowany zawór przełączający jest na początku zasilany przez niewielki prąd polaryzacji, który wstępnie magnetyzuje zawór, ale go nie uruchamia. Największa (szczytowa) wartość natężenia prądu jest stosowana podczas przełączania zaworu, by zapewnić jego szybkie i precyzyjne zadziałanie. Moment przełączenia ustala oprogramowanie sterownika w zależności od chwilowych warunków pracy silnika. Po całkowitym aktywowaniu zaworu przełączającego, natężenie ulega redukcji do prądu wstrzymującego, który utrzymuje zawór przełączający zamkniętym. Na koniec całego cyklu, oczywiście również w momencie określonym, przez sterownik, prąd zostaje całkowicie odcięty, co skutkuje otwarciem zaworu przełączającego.
Na podstawie materiałów firmy Schaeffler (LuK, INA, FAG)
