Simulering av lastvariationer i motorns ventildrivning
- Vilka parametrar har störst inverkan på stötstångslasterna och hur ser den totala lastspridningen ut?
Det huvudsakliga området för examensarbetet var ventildrivningen i en lastbilsmotor från Scania. Ventildrivningen utsätts för växlande laster och påfrestningar som orsakas av en rad olika parametrar. Dessa parametrar kan vara motorvarvtal, motorlast, ventilspel med flera. Som fordonstillverkare är det viktigt att hitta och undersöka parametrar som bildrar till lasterna i ventildrivningen. För att förenkla sådana utvecklingsprojekt och vinna tid används simuleringsverktyg där simuleringsmodeller skapas och verifieras.Arbetet handlade om att hitta och undersöka parametrar som påverkar lasterna i ventildrivningen samt ta reda på hur de tillsammans bidrar till en totallastspridning. En annan del av syftet var att verifiera simuleringsmodellen mot motorprov, samt utveckla den under arbetets gång.För att underlätta examensarbetet har en del metoder systematiskt använts. Dessa metoder var bland annat en teoristudie, ett seminarium med gruppen på Scania, en utbildning, simuleringsverktyget GT-Vtrain och ett motorprov.Resultatet visar att parametrar med störst påverkan på lasterna var ventilfjäderkonstanter, cylindertryck och motorvarvtal. Detta berodde på kraftiga ventilfjädrar och höga cylindertryck vid ventilöppningstidpunkten samt kraftiga accelerationer i ventildrivningen vid höga motorvarvtal.En ny simuleringsmodell skapades för att hantera variabla fjäderkonstanter. Med denna modell kunde programmet göra en bättre anpassning till uppmätta punkter för ventilfjäderkonstanter.Simuleringsmodellen verifierades mot ett motorprov, och verifieringen visade väldigt god överensstämmelse mellan dessa.En lastspridning orsakas av att flera parametervärden varieras samtidigt. Den totala lastspridningen var högst för inloppsstötstången, och vid avgasbromsning utsattes den för högre last än avgasstötstången p.g.a. höga avgastryck inloppsventilen tvingas öppna emot. Analysen baserades mest på teoretiska kunskaper men också ingenjörsmässiga färdigheter.Djupare kunskaper om töjningsgivare och mätinstrument krävs för bättre analys av motorprovresultat. En noggrannare mätning för yttre avgasfjädern rekommenderas då mätningar visade en förspänningskraft utanför specifikationerna. För att sänka högsta lasterna i ventildrivningen kan geometriska ändringar av ventildrivningen bli nödvändiga. Ett exempel är att inloppsventilen gör mer skada än nytta då den öppnas under avgasbromsningen, samtidigt som avgasventilen gör mer skada än nytta då den stängs under avgasbromsningen.