Motori a combustione interna: sarebbe fattibile una distribuzione elettromagnetica?

[rip82]

La distribuzione in un motore a combustione interna comporta un assorbimento tutt'altro che trascurabile, mi stavo quindi chiedendo se fosse possibile azionare le valvole tramite comando elettromagnetico come per gli iniettori a solenoide.
Io ho studiato ingegneria meccanica, quindi la mia preparazione sui fenomeni di natura elettrica e' poco piu' di un'infarinatura, so che e' possibile imporre forze notevoli, ma non conosco la velocita' con la quale cio' possa avvenire, gli spostamenti realizzabili, ne' l'efficienza di tali sistemi. Ho visto che diversi costruttori si stanno impegnando a trasformare diversi servizi da meccanici ad elettrico, come le pompe di acqua, olio, clima, perche' hanno rendimenti superiori, ma un conto e' un sistema rotante, un altro e' uno traslante.
Con questo post non voglio affrontare la voce dell'affidabilita' o della manutenzione richiesta, tanto meno la resietenza di tali sistemi alle temperature di esercizio, mi chiedo solo se sia possibile farlo, anche perche' cio' permetterebbe una regolazione continua e molto fine sulla tempistica, durata e ampiezza di apertura delle valvole.

[Dumah Brazorf]

Probabilmente è possibile ma, appunto, inaffidabile. E anche costosetto, un solenoide per valvola più centralina per gestirli...

[xenom]

Originariamente inviato da Dumah Brazorf

Probabilmente è possibile ma, appunto, inaffidabile. E anche costosetto, un solenoide per valvola più centralina per gestirli...

*
oltretutto le valvole elettriche sono molto più delicate: si rompono più facilmente, hanno temperature d'esercizio più ristrette e appunto richiedono controlli elettronici per il corretto funzionamento

[Bounty_]

http://en.wikipedia.org/wiki/Camless

http://www.evicengines.com/

Camless engines are not without their problems though. Common problems include high power consumption,
accuracy at high speed, temperature sensitivity, weight and packaging issues, high noise, high cost,
and unsafe operation in case of electrical problems

Originariamente inviato da Traduzione automatica

Motori senza camme non sono privi di problemi però.
I problemi più comuni comprendono un elevato consumo, precisione ad alta velocità,
sensibilità alla temperatura, peso e problemi di imballaggio, rumorosità elevata, costi elevati,
e il funzionamento non sicuro in caso di problemi elettrici

http://groups.yahoo.com/group/EVIC-111/

Se ben mi ricordo da quando giravo in quei siti, sono limitate a motori da
al massimo 30cc circa.

Vantaggio, le apri e chiudi quando vuoi tu.

Ciao

[xenom]

Ah poi ricordo una cosa, tra l'altro.. che l'energia che dovrei sfruttare per muovere le elettrovalvole alla fin fine viene sempre dal motore. E in questo caso l'efficienza è molto più bassa rispetto al sistema meccanico dell'albero a camme: anche se supponiamo molto elevata l'efficienza dell'elettrovalvola (in realtà non è poi così elevata...), devi considerare anche l'efficienza dell'alternatore, l'efficienza di carica della batteria, l'efficienza della centralina di controllo.
Quindi a mio parere un sistema del genere non ha senso neanche dal punto di vista termodinamico

[marchigiano]

penso che esista già un motore le cui valvole sono controllate da un motore elettrico che gira su una vite senza fine... così puoi regolare a piacimento alzata anticipo ritardo

[hibone]

Originariamente inviato da marchigiano

penso che esista già un motore le cui valvole sono controllate da un motore elettrico che gira su una vite senza fine... così puoi regolare a piacimento alzata anticipo ritardo

NO

generalmente le valvole sono controllate dall'albero a camme.

variare la velocità di rotazione dell'albero crea casini incredibili perché agisce su tutte le valvole contemporaneamente. Di solito si usano altre soluzioni che agiscano indipendentemente sulle valvole di ciascun pistone. Una di queste, adottata da fiat se non erro, fa uso di cuscini pneumatici, posti tra in testa alla valvola, che vengono regolati elettricamente, e modificano la distanza tra valvola e camma e/o bilanciere.

per gli iniettori mi pare strano che si usino i solenoidi, visti i tempi di risposta piuttosto alti, i modelli piezoelettrici dovrebbero essere migliori...
però non sono un meccanico.

[rip82]

Originariamente inviato da Dumah Brazorf

Probabilmente è possibile ma, appunto, inaffidabile. E anche costosetto, un solenoide per valvola più centralina per gestirli...

Originariamente inviato da xenom

*
oltretutto le valvole elettriche sono molto più delicate: si rompono più facilmente, hanno temperature d'esercizio più ristrette e appunto richiedono controlli elettronici per il corretto funzionamento

Questo l'avevo ipotizzato, ho quindi voluto escludere tali problemi dalla trattazione, il mio interesse e' rivolto solo all'esistenza di un comando elettrico in grado di muovere la massa di una valvola alla velocita' richiesta da una distribuzione e con precisione ed estensione sufficienti.

Originariamente inviato da Bounty_

http://en.wikipedia.org/wiki/Camless

http://www.evicengines.com/





http://groups.yahoo.com/group/EVIC-111/

Se ben mi ricordo da quando giravo in quei siti, sono limitate a motori da
al massimo 30cc circa.

Vantaggio, le apri e chiudi quando vuoi tu.

Ciao

Interessante, devo ancora studiarmi il contenuto, ma non pensavo esistessero

Originariamente inviato da xenom

Ah poi ricordo una cosa, tra l'altro.. che l'energia che dovrei sfruttare per muovere le elettrovalvole alla fin fine viene sempre dal motore. E in questo caso l'efficienza è molto più bassa rispetto al sistema meccanico dell'albero a camme: anche se supponiamo molto elevata l'efficienza dell'elettrovalvola (in realtà non è poi così elevata...), devi considerare anche l'efficienza dell'alternatore, l'efficienza di carica della batteria, l'efficienza della centralina di controllo.
Quindi a mio parere un sistema del genere non ha senso neanche dal punto di vista termodinamico

Anche per le pompe di acqua e olio l'energia viene dal motore, ma ne richiedono meno rispetto alle pompe meccaniche, inoltre si svincola la velocita' della pompa da quella del motore, pensavo alla stessa cosa per le valvole.

Originariamente inviato da marchigiano

penso che esista già un motore le cui valvole sono controllate da un motore elettrico che gira su una vite senza fine... così puoi regolare a piacimento alzata anticipo ritardo

Non ti confondi con i variatori di fase, che girano gli alberi a camme rispetto alla puleggia per anticipare o ritardare apertura e chiusura?

Originariamente inviato da hibone

NO

generalmente le valvole sono controllate dall'albero a camme.

variare la velocità di rotazione dell'albero crea casini incredibili perché agisce su tutte le valvole contemporaneamente. Di solito si usano altre soluzioni che agiscano indipendentemente sulle valvole di ciascun pistone. Una di queste, adottata da fiat se non erro, fa uso di cuscini pneumatici, posti tra in testa alla valvola, che vengono regolati elettricamente, e modificano la distanza tra valvola e camma e/o bilanciere.

per gli iniettori mi pare strano che si usino i solenoidi, visti i tempi di risposta piuttosto alti, i modelli piezoelettrici dovrebbero essere migliori...
però non sono un meccanico.

I variatori di fase piu' evoluti agiscono singolarmente, ma i primi ruotavano semplicemente lalbero a camme di aspirazione, come ad esempio sulla Polo 1.4 aspirata. Il sistema Fiat e' idraulico, la punteria di quelle di aspirazione e' una specie di siringa piena d'olio, collegata ad un'elettrovalvola con un circuito di sfogo, quando l'elettrovalvola e' chiusa la valvola si apre al massimo e per il periodo piu' lungo, mentre modulando lo sfogo dell'olio si ritarda e/o riduce il tempo di apertura e la velocita', e' un sistema piuttosto ingegnoso.
Per gli iniettori ti confermo l'uso del solenoide, tutt'ora parecchio diffuso, al momento li stanno soppiantando con i cristalli piezoelettrici, che sono piu' rapidi.

Sono contento che vi siate interessati al mio volo pindarico, vi ringrazio, ora ho le idee piu' chiare, ma se a qualcuno venisse in mente qualche altra tecnologia utilizzata o allo studio sono ben lieto di ascoltarvi

[hibone]

Originariamente inviato da rip82

I variatori di fase piu' evoluti agiscono singolarmente, ma i primi ruotavano semplicemente lalbero a camme di aspirazione,

senz'altro, ma al massimo puoi variare la fase dell'albero fintanto che agisce una camma specifica, al termine di quell'intervallo la variazione apportata si azzera. in tal senso la velocità di rotazione dell'albero a camme e la sua fase media restano vincolate a quelle dell'albero motore, se così non fosse succederebbe un casino. il meccanismo puoi vederlo qui:

http://www.cuorialfisti.com/MATERIAL...riatore_02.PNG

usare un motore elettrico per ruotare l'albero a camme creerebbe grossi problemi di messa in fase all'avvio, senza contare che l'albero a camme ruota in continuazione.

Il discorso è diverso per i servizi, tipo l'aria condizionata la pompa dell'acqua etc, che in talune circostanze possono anche operare ad intermittenza, in quel caso il motore elettrico ti permette di spegnere l'utenza con un semplice interruttore anzichè attraverso un meccanismo, riducendo la complessità dell'apparato. Però in quel caso non hai problemi di fase.

Per gli iniettori ti confermo l'uso del solenoide, tutt'ora parecchio diffuso, al momento li stanno soppiantando con i cristalli piezoelettrici, che sono piu' rapidi.

Eppure gli iniettori piezoelettrici non sono recenti, trovo strano che ancora non abbiano completamente soppiantato gli altri.

Sono contento che vi siate interessati al mio volo pindarico, vi ringrazio, ora ho le idee piu' chiare, ma se a qualcuno venisse in mente qualche altra tecnologia utilizzata o allo studio sono ben lieto di ascoltarvi

per rispondere al tuo quesito sui sistemi elettrici tieni presente che in generale usare i campi magnetici crea non pochi problemi sia per via delle correnti in gioco sia per via della difficoltà di controllare il movimento, non che del dimensionamento degli avvolgimenti, basta che consideri quanto assorbe il motorino d'avviamento, quanto pesa etc...

gli attuatori piezoelettrici sono di gran lunga più efficienti perché richiedono essenzialmente una tensione elevata con correnti pressoché nulle e tempi di risposta molto ridotti, tutto però dipende da quello che vuoi fare.


In ogni caso anche ipotizzando di poter azionare le valvole con un piezo o con una elettrocalamita, il problema di assicurare il sincronismo con l'albero motore resta, e questo può rappresentare un grosso problema, in quanto occorre conoscere esattamente l'angolo di rotazione dell'albero motore, e non credo che si possa risolvere in maniera semplice, principalmente per i rischi che un errore di rilevamento può comportare.

Per il resto per far scorrere le valvole, potresti pensare ad un meccanismo simile a quello delle penne "a scatto" dove ruotando di un quarto di giro il fondello della penna fai uscire la mina. In quel modo non avresti bisogno della molla di ritorno.

[Dumah Brazorf]

Originariamente inviato da rip82

[...] inoltre si svincola la velocita' della pompa da quella del motore, pensavo alla stessa cosa per le valvole.

Le pompe si possono far girare a velocità differenti a seconda delle esigenze (quella dell'acqua piano o ferma a motore appena acceso così scalda prima) ma le valvole devono azionarsi coerentemente ai giri del motore. Poi con i vari sistemi è possibile farle aprire/chiudere per più o meno tempo o tenerle del tutto chiuse ma son tutti trucchetti che non fanno a meno dell'albero a camme.

[marchigiano]

in effetti mi sa che mi confondo con qualche variatore molto avanzato che però si basa sempre su un albero a camme comandato dal motore a scoppio, però se ricordo bene era molto flessibile e permetteva di far fare quasi di tutto alla valvola

[hibone]

Originariamente inviato da marchigiano

in effetti mi sa che mi confondo con qualche variatore molto avanzato che però si basa sempre su un albero a camme comandato dal motore a scoppio, però se ricordo bene era molto flessibile e permetteva di far fare quasi di tutto alla valvola

la valvola o sta aperta o sta chiusa, non è che faccia altro, sennò non sarebbe più una valvola...

[Shivan man]

Originariamente inviato da marchigiano

in effetti mi sa che mi confondo con qualche variatore molto avanzato che però si basa sempre su un albero a camme comandato dal motore a scoppio, però se ricordo bene era molto flessibile e permetteva di far fare quasi di tutto alla valvola

Con il multiair di FIAT è possibile modificare l'alzata delle valvole teoricamente come si vuole, limitatamente come massima apertura a quella consentita dalle camme. In pratica puoi avere aperture parziali, aperture multiple, aperture ritardate o chiusure anticipate in base all'utilizzo del motore in quel momento.

Solitamente il profilo della camma è scelto in base ai compromessi che sono richiesti da quel motore, come prediligere la coppia a bassi regimi, contenere il consumo o il raggiungimento delle massime prestazioni. Con i variatori di fase si è fatto un passo avanti verso una gestione dinamica dell'apertura delle valvole. Con questo sistema si potrebbe impostare il massimo profilo di apertura che non faccia sbattere valvole e pistone e poi modificarlo in base alle esigenze. Ancora non si è a questo livello ma dovrebbe comunque essere possibile in teoria, anche se molto difficile da gestire.

[marchigiano]

Originariamente inviato da hibone

la valvola o sta aperta o sta chiusa, non è che faccia altro, sennò non sarebbe più una valvola...

vabbè così è troppo semplificato è come dice shivan man, la valvola può stare poco aperta per far passare meno aria e fare a meno della farfalla, e i tempi di anticipo/ritardo rispetto alla corsa del pistone ti fanno variare le caratteristiche di erogazione del motore a tuo piacimento

può stare anche sempre chiusa in fase di rilascio per ridurre il freno motore e quindi i consumi

[momo-racing]

e pensare a sfruttare una distribuzione pneumatica collegando le valvole a degli attuatori?

[Shivan man]

Originariamente inviato da momo-racing

e pensare a sfruttare una distribuzione pneumatica collegando le valvole a degli attuatori?

Solo con un accoppiamento meccanico, che sia cinghia o catena, sei sicuro che le posizioni reciproche di pistone e valvole siano sempre rispettate, entro i limiti stabiliti di regime massimo del motore e a patto di non rompere la cinghia o la catena.

Qualsiasi altro sistema che implichi una gestione immette dei ritardi, che penso ne limitino l'utilizzo oltre un certo regime e dimensione delle valvole. Se poi servono anche dei sensori è ancora peggio. Considerando anche che ogni elemento in più che si utilizza è a rischio di guasti, probabilmente la camma se non è l'unica soluzione possibile è l'unica, per ora, che consente di avere la necessaria affidabilità. E probabilmente è anche la soluzione meno costosa.

[Zappz]

Originariamente inviato da marchigiano

in effetti mi sa che mi confondo con qualche variatore molto avanzato che però si basa sempre su un albero a camme comandato dal motore a scoppio, però se ricordo bene era molto flessibile e permetteva di far fare quasi di tutto alla valvola

La 370z, oltre al variatore per la fasatura regolabile, ha anche un sistema meccanico interessante per regolare l'apertura delle valvole di aspirazione...

Qui c'e' un video che spiega bene: http://www.youtube.com/watch?v=LyubJV4siss

[Shivan man]

In ferrari, non ricordo su quali motori, hanno utilizzato delle camme con profilo tridimensionale, e spostando l'albero orizzontalmente si modificava il profilo in uso. Non so se poi l'idea è ancora utilizzata.

[!fazz]

Originariamente inviato da Shivan man

In ferrari, non ricordo su quali motori, hanno utilizzato delle camme con profilo tridimensionale, e spostando l'albero orizzontalmente si modificava il profilo in uso. Non so se poi l'idea è ancora utilizzata.

è semplicemente una fasatura variabile, cosa che viene da anni implementata anche su macchine di fascia bassa e non solo sulle macchine pure sulle moto

esempio è il celeberrimo VTEC honda stessa identica cosa
che ha permesso a honda di creare alcuni tra (a mio avviso) migliori motori mai creati il: B18 e l'FC20 ( il terzo è il fiat T16 ma non era a fasatura variabile)

[Zappz]

L'Honda con il vtec ha rivoluzionato il genere!