Albero a camme/attuatore ESP con biella

Ciao!

Vorrei riaprire la discussione sui sistemi di trasmissione a cinghia o catena. Sembra che, tra i metodi di trasmissione consolidati, esistano solo queste due opzioni.

Ma vediamo con cosa è possibile trasmettere un movimento rotatorio in modo efficiente e silenzioso, senza slittamento e con una soluzione tecnicamente semplice (anche se solo con un rapporto di trasmissione 1:1).

http://www.jockels-hobbyecke.de/shop/images/big/141.jpg

Queste locomotive sono progettate per velocità superiori a 60 km/h. Con un diametro delle ruote motrici di circa 1 metro, il sistema di trasmissione mediante bielle (in relazione) raggiunge una velocità di rotazione enorme (circa 5 giri al secondo). Trasferendo questo concetto all'albero a camme di un'automobile, con una velocità massima di 2000 giri/min, si avrebbe una 'corsa' di circa 80 mm (realistica per la trasmissione della coppia), per avere una velocità periferica inferiore rispetto alla locomotiva!
Tuttavia, sono necessarie due bielle sfasate di 90° (ovvero due biellesse) per un sistema completo di trasmissione tramite biella, al fine di superare il punto morto e trasmettere la coppia in modo uniforme (la locomotiva utilizza entrambi i lati della macchina per lo sfasamento di 90°).

Vantaggi della trasmissione a biella:

-Assenza di effetti di rimbalzo o frusta, e di allungamento; trasmissione della forza assolutamente precisa, anche in presenza di picchi di coppia.
- completamente esente da manutenzione per tutta la durata del motore, grazie all'integrazione nel circuito di lubrificazione, a differenza di cinghie e catene.
- Estremamente silenzioso in caso di montaggio con cuscinetti scorrevoli, tanto da poter addirittura interferire con la cinghia di trasmissione.
- È possibile collegare facilmente più di due onde (ad esempio, per il controllo della velocità), anche se non sono allineate (come nel caso di una locomotiva).
- Secondo me, non è assolutamente più costoso di un sistema a catena.


Svantaggi:

- maggiore larghezza della struttura dovuta a due motori di trasmissione angolari di 90 gradi e ai contrappesi sull'albero di ingresso e sull'albero di uscita.
- Non completamente bilanciato al 100%. A causa delle relativamente basse velocità di rotazione e dell'elevato carico complessivo, soprattutto sui cuscinetti dell'albero motore, ma secondo me è un aspetto irrilevante.
- Traduzione sempre diretta e semplice, quindi è necessario un riduttore a ingranaggi con rapporto 2:1 sull'albero motore. Questo riduttore, tuttavia, diminuisce le distanze tra gli alberi, il che comporta una riduzione della massa delle bielle.

Considerando i vantaggi interessanti, mi chiedo se esistano già motori con questo tipo di trasmissione e, in caso contrario, perché.

Ciao.

Guarda qui!
http://www.ich-fahr-max.de/download/bmamo98d.pdf

Ah, interessante, che la mia idea sia già stata implementata, e inoltre in un motore per motociclette piuttosto di successo .

http://img129.

/img129/9418/nsu4sh.jpg

Tuttavia, viene menzionato il problema significativo della dilatazione termica delle barre di spinta (o meglio, la differenza di dilatazione tra il blocco e le barre di spinta), che potrebbe essere compensata da un gioco laterale variabile di una grande ruota frontale 'fluttuante'.

SeatArosa1.7SDI ha scritto:

... -Assenza di effetti di rimbalzo o frusta, e di allungamento; trasmissione della forza assolutamente precisa, anche in presenza di picchi di coppia.

"...Solo se le barre di supporto fossero così massicce da rendere impossibili (o minimi) i cedimenti. Purtroppo, con questa soluzione, non sarà possibile costruire un motore che raggiunga anche solo in approssimazione l'efficienza degli standard attuali. Nel settore ferroviario è necessario avere peso, mentre nelle automobili questo non è desiderabile."

Citazione:

Svantaggi: ... - Non completamente bilanciato al 100%. A causa delle relativamente basse velocità di rotazione e dell'elevato carico complessivo, soprattutto sui cuscinetti dell'albero motore, ma secondo me è un aspetto irrilevante. ...

Il punto cruciale, e il criterio decisivo, è proprio questo: l'albero motore deve essere progettato in modo da minimizzare le vibrazioni. Altrimenti, si ottiene un motore che oscilla e trema, difficile da stabilizzare senza ricorrere a soluzioni complesse come masse di bilanciamento o alberi contrappesi, con i relativi svantaggi.

Citazione:

... Considerando i vantaggi interessanti, mi chiedo se siano già esistiti motori con questo tipo di sistema di trasmissione, oppure, in caso contrario, perché non.

Domanda inversa... Perché tutta questa complicazione?
Un albero a camme inferiore con aste di spinta ha funzionato perfettamente. Nessun problema con la trasmissione dell'albero a camme.
Perché però ci sono ormai pochissimi motori di questo tipo?
Ecco la risposta al perché l'azionamento tramite bielle è stato un vicolo cieco anche nella progettazione dei motori.

Proprio lì sta il punto cruciale e il criterio determinante. L'albero motore deve essere per lo più privo di squilibri, altrimenti si ottiene un motore che vibra eccessivamente.

Il fatto che questo principio sia stato utilizzato in un motore di motocicletta (motocicletta, non un trattore Lanz!), e con successo, contraddice questa affermazione generalizzata. Nel settore delle motociclette, i motori a basse vibrazioni sono più necessari che in qualsiasi altro tipo di veicolo.

... Solo se le barre di guida fossero progettate con una sezione così massiccia da rendere le deformazioni impossibili o, al massimo, minime.

Se se le barre d'acciaio hanno già dato buoni risultati nei motori delle moto, immaginate cosa potrebbero fare le barre in Kevlar...

Un albero a camme inferiore con aste di bilanciamento funzionava comunque perfettamente. Nessun problema con l'azionamento dell'albero a camme.
Perché, tuttavia, ci sono ormai pochissimi motori di questo tipo?

Le aste di spinta trasmettono un movimento oscillatorio (non sinusoidale!). L'inerzia della massa influisce direttamente sull'intero sistema. Per ottenere la stessa velocità di chiusura a regimi elevati, le molle delle valvole devono essere più robuste. Di conseguenza, il livello medio di forza che deve essere trasmesso dalla camme è più alto, e quindi anche le perdite per attrito. (Tuttavia, l'utilizzo di materiali ultraleggeri ad alta tecnologia per le aste di spinta potrebbe rendere nuovamente discutibile questo tipo di sistema di trasmissione, ad esempio un composito in titanio e Kevlar).

Nel caso della trasmissione mediante albero motore, questo problema non si presenta, poiché tutti gli elementi coinvolti seguono un percorso circolare.

No, le tue argomentazioni finora non sono sufficienti per squalificare tecnicamente il sistema di trasmissione a biella. Secondo me, anche la mentalità 'l'avarizia è positiva' e la seconda fonte di guadagno delle case automobilistiche (le officine convenzionate, che ovviamente vogliono essere coinvolte) giocano un ruolo.

SeatArosa1.7SDI ha scritto:

... Il fatto che questo principio sia stato utilizzato in un motore di motocicletta (motocicletta, non un trattore Lanz!), e con successo, contraddice questa affermazione generalizzata. Nel settore delle motociclette, i motori a bassa vibrazione sono più necessari che in qualsiasi altro tipo di veicolo.

... Lo dice uno che ne ha guidati sicuramente migliaia. Quindi, per esperienza personale, posso dirti che questo motore è tutt'altro che "affidabile" e nemmeno particolarmente regolare nel funzionamento. Rispetto ai motori a stantuffo disponibili all'epoca, era forse migliore, ma i motori con albero a camme in testa (OHC) sono di gran lunga superiori. Ecco perché questo concetto è scomparso.
Se stai già approfondendo i concetti relativi ai motori, potresti anche informarti sui motori a albero motore singolo (o "motori a onda").

Citazione:

Citazione: ... Solo se le barre di guida fossero progettate con una sezione così massiccia da rendere le deformazioni impossibili o, al massimo, minime. Se se le barre d'acciaio hanno già dato buoni risultati nei motori delle moto, immaginate cosa potrebbero fare le barre in Kevlar...

Kevlar nel motore?
Se la ceramica fatica ad affermarsi, cosa vuoi fare con il Kevlar, che è molto più sensibile alle variazioni di temperatura?
Se il problema della temperatura venisse risolto, sarebbe una cosa ideale.

Citazione:

Citazione: Un albero a camme inferiore con aste di bilanciamento funzionava comunque perfettamente. Nessun problema con l'azionamento dell'albero a camme. Perché, tuttavia, ci sono ormai pochissimi motori di questo tipo? Le aste di spinta trasmettono un movimento oscillatorio (non sinusoidale!). L'inerzia della massa influisce direttamente sull'intero sistema. Per ottenere la stessa velocità di chiusura a regimi elevati, le molle delle valvole devono essere più robuste. Di conseguenza, il livello medio di forza che deve essere trasmesso dalla camme è più alto, e quindi anche le perdite per attrito. (Tuttavia, l'utilizzo di materiali ultraleggeri ad alta tecnologia per le aste di spinta potrebbe rendere nuovamente discutibile questo tipo di sistema di trasmissione, ad esempio un composito in titanio e Kevlar). Nel caso della trasmissione mediante albero motore, questo problema non si presenta, poiché tutti gli elementi coinvolti seguono un percorso circolare.

... In entrambi i concetti, si "ignora" la flessione delle barre di spinta. Questo può essere controllato solo in una certa misura (almeno con l'utilizzo di materiali deformabili).
La tua osservazione riguardo al materiale high-tech è assolutamente corretta, ma purtroppo sei proprio tu che probabilmente non vorresti sostenere questo costo aggiuntivo.
Conosci, ad esempio, il prezzo di una biella Porsche realizzata in titanio e in acciaio? C'è una differenza di prezzo significativa tra le due versioni.

Citazione:

No, le tue argomentazioni finora non sono sufficienti per escludere tecnicamente il sistema di trasmissione a biella.

Tecnicamente no, ma economicamente sì.

Citazione:

Secondo me, anche lo slogan "l'avarizia è positiva" e la seconda parte dei profitti delle case automobilistiche (cioè le officine autorizzate, che ovviamente vogliono anch'esse avere lavoro) giocano un ruolo.

Das "Geiz ist Geil" bestimmt immer noch der Kunde. Quindi anche tu.
Compra finalmente il motore con sistema di lubrificazione a due tempi. Perché ti compri una "vecchia macchina" con sistema a due tempi e poi ti lamenti di questo concetto? Perché sei incoerente e preferisci la versione più economica (la filosofia del risparmio è sempre allettante).
Sei tu che, acquistando il prodotto, confermi al produttore la sua decisione di continuare a produrre il motore in quel modo.

Compra finalmente il tuo motore con cambio a rapporto fisso. Perché ti compri una 'macchina vecchia' con cambio a rapporto fisso e poi ti lamenti di questo sistema? Perché sei altrettanto inconsistente e preferisci la versione più economica (la parsimonia è sempre allettante).

Sbagliato. Perché un prodotto della mia azienda non è mai stato offerto senza cinghia di distribuzione all'epoca (1999). Anzi, l'Arosa SDI era circa nel 1997 la prima utilitaria diesel (e con iniezione diretta) ad essere inclusa nella categoria 'auto a 5 litri' (cioè 4.XL). Ha fatto notizia per il suo record di consumi tra le auto diesel, quando è stata utilizzata per attraversare gli Stati Uniti con un consumo di 3.XL. Questo mi ha impressionato nel 1997, e dato che era relativamente economica come auto quasi nuova nel 1999, ho deciso di acquistarla.

TU sei il soggetto che, con l'acquisto, rafforza la decisione del produttore di continuare a costruire il motore IN QUESTO MODO.

Ed ecco che si tratta di un errore di valutazione fondamentale. Il meccanismo del mercato non è (purtroppo!) così semplice. Una parte del 'desiderio del cliente' viene generata anche dallo stesso produttore. Dal venditore dell'officina alle pubblicità, fino alla copertura mediatica (ADAC & Co.), tutti manipolano, risvegliano desideri specifici e indirizzano l'attenzione delle masse in una certa direzione. Si veda anche http://de.wikipedia.org/wiki/Freier_Wille.
Und wenn diese im Mainstream mitschwimmende Schafsherde eine kritische Masse übersteigt, dann funktioniert dein oben gepriesener Marktmechanismus nicht mehr. D.h., wenn die Mehrheit der Käufer in gewissen Dingen leicht manipulierbar und nur noch schwer in der Lage ist, sich ein objektives Gesamtbild zu verschaffen, dann kann die Nachfrage nach 'ZR-los' bei den restlichen 40%Käufer so groß sein wie sie will, sie bewirkt nichts mehr. Denn ein Zugewinngeschäft mit unterproportional leisem Protest gibt man nicht freiwillig auf. Leise ist der Protest vielleicht auch deswegen, da der Käufer sich ja tröstet, ein gutes Auto erworben zu haben: Im Crashtest um 0,XX% besser, neuestes CD-Radio mit TIM, Metalliclack ohne Aufpreis, Klima sogar als Klimaautomatik, Schiebedach, 3L mehr Kofferraumvolumen.............Wartungsfreiheit des Triebwerks auf Lebenszeit wurde nie beworben und gelangt so gar nicht ins Bewußtsein. Ein ZR-Intervall beim TDI von 60.000km zu je 500€ wurde von den Medien nie als Skandal öffentlich angeprangert. [ironie]Das kann dann also nicht schlimm sein. 'Hab extra in der ADAC-Zeitschrift nachgelesen, daß mein Auto 0,X% besser ist als XYZ. Dann ist es auch gut. Das mit dem ZR muß wohl so sein. IOggi e domani mi lamenterò ancora un po', ma poi sarò di nuovo felice della mia auto.' [ironia]

Ciao!
Holger.

SeatArosa1.7SDI ha scritto:

... Perché un prodotto delle mie aspettative all'epoca (nel 1999) non è mai stato offerto senza cinghia di distribuzione. ...

Allora, non ti lamentare. In questo modo, hai dato supporto al produttore.

Devi anche essere consapevole che solo un motore leggero e di piccole dimensioni può realizzare le tue aspettative. Catene o bielle lo renderebbero significativamente più pesante e voluminoso. Questo è ancora vero oggi. Nessun motore con trasmissione a catena raggiunge valori di consumo così bassi, probabilmente perché questi motori vengono installati solo in veicoli di grandi dimensioni dove c'è anche spazio sufficiente. Hai già menzionato lo spazio necessario per la sua soluzione nel tuo post originale. Questo farebbe venire i capelli bianchi a qualsiasi ingegnere specializzato in ottimizzazione degli spazi.

Citazione:

... Ed ecco l'errore di pensiero fondamentale. Il meccanismo del mercato non è così semplice (purtroppo!).

Secondo quanto riferito, BMW e DC non vendono più auto (con trazione posteriore costosa, costoso sistema di trasmissione...). Nonostante ciò, continuano a vendere veicoli in grande quantità. In particolare, ai clienti interessati alla tecnologia, la trazione posteriore e la robusta struttura del motore vengono presentate come argomenti di vendita. Sembra che al cliente non importi il fatto che debba pagare molto di più e consumi persino più carburante. Insomma, "l'avarizia non è attraente". Al contrario della tua (lodevole) posizione. Tuttavia, bisogna anche accettare i compromessi. Qualcosa che, a quanto pare, tu continui a non voler fare.

Citazione:

Una parte del "desiderio del cliente" è generata anche direttamente dal produttore.

Probabilmente dai media. Il produttore non ne ha bisogno.

Citazione:

... Un intervallo di manutenzione straordinaria (ZR) di 60.000 km, con un costo di 500 euro per intervento, non è mai stato pubblicamente denunciato dai media come uno scandalo nei motori TDI.

Certo. I danni d'immagine causati da "ADAC Motorwelt" e "Auto Blöd" di quel tempo si fanno ancora sentire oggi.

Ciao! Ti scrivo più tardi al riguardo. Nel frattempo, ecco una panoramica molto interessante sui 4 principali sistemi di propulsione nucleare e sulla loro evoluzione storica (da sfogliare dalle pagine 1 a 4).

http://www.oldtimer-markt.de/__C1256B96004F36DA.nsf/previewFS?OpenPage&A&ArticleIDsorted/~63B83C610570B308C1256C860054FC6A

La discussione arriva troppo tardi, anni dopo .

Oggi si può constatare che il sistema di riduzione delle vibrazioni (ZR) ha subito un'evoluzione significativa ed è diventato maturo, leggero, silenzioso e tecnologicamente avanzato. Quando un progettista oggi deve scegliere una soluzione per ottimizzare le prestazioni strutturali, nella maggior parte dei casi ricorrerà al sistema ZR come soluzione efficace.

Nessun produttore automobilistico abbandonerà facilmente un progetto su cui ha investito, poiché ciò non sarebbe coerente con la valutazione del rischio di una nuova realizzazione.

Sì, ho acquistato una AJM (sapendo dell'intervallo di manutenzione dei 60.000 km) e l'ho guidata con entusiasmo. Oggi, per la maggior parte delle persone, l'intervallo dei 120.000 km non è più un problema (come non lo era mai stato per i motori a benzina).

SeatArosa1.7SDI ha scritto:

...Innanzitutto, una panoramica molto interessante dei 4 principali sistemi di propulsione nucleare e della loro evoluzione storica...

Ma ne mancano ancora alcuni:

- Ingranaggi a denti esterni.
Questa caratteristica era già presente nei sistemi di controllo del Nordwesten. Purtroppo, come nel caso delle barre di spinta, l'espansione termica e la complessità costruttiva di queste soluzioni portano al guasto, cosa che Volkswagen sta riscontrando proprio ora con il T5 TDI.

- Sistemi di controllo delle valvole pneumatiche (anche senza connessioni idrauliche).
Esistono da molto tempo e oggi rappresentano lo stato dell'arte nella Formula 1. Tuttavia, per l'uso quotidiano, sono probabilmente troppo complessi e costosi, ma sono estremamente leggeri e precisi (veloci). A mio parere, sono semplicemente il massimo.

Attuazione elettromagnetica (anche senza controllo numerico).
In linea di principio, si tratta della versione più semplice per l'azionamento pneumatico. Purtroppo, richiede un elevato consumo di energia.

- Attuazione piezoelettrica (anche senza alimentazione esterna).
Come l'azionamento pneumatico... musica del futuro (non posso dire altro ).



Si può notare che esistono concetti decisamente migliori. Tuttavia, sono ancora lontani dalla produzione di massa. Nel frattempo, dobbiamo accettare queste soluzioni temporanee e imperfette.

Bertil ha scritto:

- Ingranaggi a corona. Questa problematica era già presente nelle prime versioni del sistema di controllo NW. Purtroppo, come nel caso delle barre di spinta, l'espansione termica e la complessità costruttiva di queste soluzioni portano al deterioramento (come Volkswagen sta riscontrando proprio nei modelli T5 TDI).

Purtroppo, nei motori PD (che molti di voi hanno), le trasmissioni a ingranaggi e le cinghie dentate sono anche le uniche soluzioni attualmente disponibili. Le altre alternative non sono purtroppo applicabili in questo caso.

Come hai già scritto, il sistema di trasmissione frontale si è rivelato inadatto anche nel motore TDI a 5 cilindri: era troppo complesso e rumoroso. Tuttavia, la ragione principale per cui questo motore è stato dismesso è che il VR6 TDI in futuro coprirà questa gamma di prestazioni e potrà essere utilizzato al posto dei motori a 4 cilindri.

Non riesco a capire perché molti critichino la cinghia di distribuzione, che anzi (come già detto) si è evoluta. Se mettiamo da parte le altre soluzioni, l'albero a catena (che molti preferiscono) può essere utilizzato solo con motori CR. Inoltre, presenta anche alcuni svantaggi (ad esempio, nel motore VW VR6): è difficile da raggiungere perché è lato trasmissione e può avere fino a quattro superfici di tenuta che si incontrano sul tendicatena. Quando sono necessari interventi di manutenzione, diventano costosi e complessi.

Ciao!

SeatArosa1.7SDI ha scritto:

Ciao! Tuttavia, sono necessarie due bielle sfasate di 90° (ovvero due biellesse) per un sistema completo di trasmissione tramite biella, al fine di superare il punto morto e trasmettere la coppia in modo uniforme (la locomotiva utilizza entrambi i lati della macchina per lo sfasamento di 90°). Svantaggi: - Non completamente bilanciato al 100%. A causa delle relativamente basse velocità di rotazione e dell'elevato carico complessivo, soprattutto sui cuscinetti dell'albero motore, ma secondo me è un aspetto irrilevante.

Consiglio di partecipare a un viaggio su una locomotiva di questo tipo, se possibile anche su una locomotiva a vapore con due cilindri. Entrambe, ovviamente, in funzione e viaggiando a una velocità compresa tra 60 e 80 km/h.
Vedrai o sentirai che l'espressione "non completamente bilanciato" è un concetto relativo.

Citazione:

Vantaggi della trasmissione a biella: -Assenza di effetti di rimbalzo o frusta, e di allungamento; trasmissione della forza assolutamente precisa, anche in presenza di picchi di coppia.

A seconda della forza applicata e del materiale utilizzato, si verifica sicuramente un allungamento.
Sono necessari gli stessi compromessi di una volta, come nel caso delle locomotive.

Citazione:

- È possibile collegare facilmente più di due onde (ad esempio, per il controllo della velocità), anche se non sono allineate (come nel caso di una locomotiva). - Secondo me, non è assolutamente più costoso di un sistema a catena.

Certamente più costoso di un sistema a catena, e richiede anche molto più spazio per l'installazione. È fondamentale non trascurare le forze da trasmettere, soprattutto se si intende azionare sistemi PD (pompa ad alta pressione) o VP (valvole pneumatiche). In particolare, gli elevati valori di coppia necessari per l'iniezione diesel, uniti alle sollecitazioni improvvise, rappresentano una sfida per il sistema diazionamento dell'albero a camme. Ad esempio, in un sistema PD, l'utilizzo di una catena come metodo di trasmissione è difficile o addirittura impossibile (a causa della sua insufficiente resistenza).

Anche le barre di collegamento introducono una notevole inerzia nel sistema di trasmissione.
Materiali "esotici" sarebbero di nuovo troppo costosi.

ARRIVEDERCI.
Meccanici specializzati in motori TDI.

Bertil ha scritto:

- Sistemi di controllo delle valvole pneumatiche (anche senza connessioni idrauliche). Attuazione elettromagnetica (anche senza controllo numerico). - Attuazione piezoelettrica (anche senza alimentazione esterna).

Queste prospettive includono anche ragioni tecniche che si oppongono alla tecnologia PD e favoriscono la tecnologia CR.

Trovo interessante la questione della finestra temporale per gli acquisti, perché un piccolo generatore diesel per la produzione di energia elettrica in un sistema ibrido completo non avrebbe più bisogno di tutte quelle funzionalità aggiuntive...

pschaefer ha scritto:

Bertil ha scritto: Controlli pneumatici per valvole (anche senza connessioni idrauliche). Attuazione elettromagnetica (anche senza controllo numerico). - Attuazione piezoelettrica (anche senza alimentazione esterna). Queste prospettive includono anche ragioni tecniche che si oppongono alla tecnologia PD e favoriscono la tecnologia CR. ...

Non è strettamente necessario. Anche con gli elementi piezoelettrici, si può generare senza problemi la pressione necessaria per un'iniezione PD. Per questo non è richiesta alcuna sistema di azionamento a camme. I primi tentativi in questa direzione risalgono addirittura a 10 anni fa. Con questa tecnica, il Common Rail diventerebbe superfluo. La generazione di pressione direttamente nel punto di iniezione è sempre migliore e comporta meno perdite.