MIS-MAC X – 2008 Napoli, 28 marzo 2008 SVILUPPO DI UN ATTUATORE ELETTROIDRAULICO PER UN SISTEMA VVA CAMLESS PER VALVOLE DI MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA Lucio Postrioti Luigi Foschini Dipartimento di Ingegneria Industriale Dipartimento di Ingegneria Industriale Università di Perugia Università di Perugia lucio.postrioti@unipg.it luigi_foschini@mach.ing.unipg.it Michele Battistoni Lorenzo Braganti Dipartimento di Ingegneria Industriale Dipartimento di Ingegneria Industriale Università di Perugia Università di Perugia michele.battistoni@unipg.it lorenzobraganti@gmail.com SOMMARIO Nel presente lavoro viene presentato lo stato attuale del processo di sviluppo di un attuatore elettroidraulico, che costituisce il principale componente di un apparato VVA camless per l’azionamento di valvole a fungo di motori a combustione interna. La progettazione e la sperimentazione di tale sistema VVA, denominato HVC – Hydraulic Valve Control -, sono attualmente sviluppate congiuntamente da Magneti Marelli Powertrain e dal Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Perugia. Nel sistema HVC, il timing e la durata del processo di apertura della valvola a fungo possono essere variati liberamente essendo determinati dall’azionamento di una elettrovalvola a solenoide; l’alzata valvola, a profilo pseudo-trapezoidale, può essere inoltre variata quanto a valore massimo in un range piuttosto ampio (da circa 2.5 mm a 9 mm per il prototipo attuale) regolando la pressione dell’impianto idraulico asservito al sistema. Le possibilità di gestione del processo di attuazione della valvola a fungo garantito dal sistema HVC permettono, in linea di principio, di applicare diverse ed innovative strategie di controllo motore (variazione dell’alzata, del timing e della durata di apertura della valvola, disattivazione di una o più valvole per cilindro, eliminazione del corpo farfallato…), ottenendo una flessibilità operativa impossibile per i sistemi basati su camma. Queste potenzialità, peraltro simili a quanto offerto da altri sistemi VVA camless in fase di sviluppo (Lotus, AVL, Sturman Industries etc..), sono rese ulteriormente interessanti dal fatto che il principio di funzionamento dell’HVC è caratterizzato da una fase di recupero energetico che limita l’assorbimento di potenza del sistema. Infine, il sistema si configura come potenzialmente caratterizzato da costi di produzione relativamente contenuti essendo gestito secondo una logica open-loop (non retroazionato). 1 INTRODUZIONE Negli ultimi anni, lo scenario automotive globale é dominato da un lato dall’adozione di norme sulle emissioni inquinanti sempre più severe, dall’altro dalla graduale presa di coscienza della necessità di migliorare in maniera significativa l’efficienza energetica dei veicoli per il contenimento delle emissioni di CO 2 . Il contemporaneo soddisfacimento di entrambe queste esigenze si presenta come particolarmente complesso ed è presumibile che imponga da parte dei Costruttori, nei prossimi anni, l’adozione di tecnologie innovative (e l’accettazione dei relativi costi) sia per la gestione motore, sia per l’abbattimento delle emissioni a valle del motore stesso (sistemi de-NO x , SCR, DPF). Una delle tecnologie più interessanti per il miglioramento dell’efficienza energetica dei propulsori è costituita dai sistemi VVA non basati su asse a camme (Camless Variable Valve Actuation), che consentono un’ampia flessibilità nella gestione del processo di sostituzione della carica. In generale, questi apparati, essendo svincolati meccanicamente dal motore, consentono la variazione della fasatura e della durata dell’alzata valvola, dell’alzata massima, la disattivazione di una o più valvole e, in prospettiva, l’eliminazione del corpo farfallato regolando il motore mediante il controllo della legge di alzata delle valvole di aspirazione.