TARIFNAME SUPAP ZAMANLAMA SISTEMI Teknik Alan Bu bulus, hidrolik sistemle çalistirilan ayarlanabilir motor supaplari ile ilgilidir. Önceki Teknik Geleneksel supap zamanlama sistemlerinde külbütör parçasi, sabit olan külbütör mili etrafinda dönmektedir. Bu sistemler kam üzerindeki profil tarafindan kontrol edilen yalnizca bir valf profilinin açilip kapatilabilmesini saglamaktadir. Günümüzde, zamanlama ve/veya subap hareketinin çesitlendirmesi ile farkli valf aktivasyonlarina imkan saglayan çesitli sistemler gelistirilmistir. Bu sistemlere bir örnek olarak Fiatiin gelistirdigi "Çoklu hava (Multi air)" sistemi gösterilebilir. Sisteme iliskin detayli açiklama WO9834014A1 sayili Uluslararasi patent dokümaninda yer almaktadir. Jacobs Üretim firmasi da hidrolik olarak aktive edilen farkli valf aktivasyonlarina ve motor fren sistemlerine sahiptir. Ayrica Ostfalia Üniversitesi de benzer sekilde farkli valf aktivasyon sistemine sahiptir. Bu sistemde, piezo aktüatör ve strok orani kullanilmaktadir. Bu sistemler, birden fazla ve karmasik parçalara sahip oldugundan oldukça pahalidir. Teknikte bilinen uygulamalardan WO9706355 sayili Uluslararasi patent dokümaninda, hidrolik bir sistem kullanilarak hareket ettirilen bir motor valf yapisindan bahsedilmektedir. Motor silindir valfi (30) ve motor kami (40) elektrikli olarak kontrol edilen bir hidrolik sistemle birbirlerine baglanmistir. Hidrolik sivi devre disi (deaktive) edilerek yavas harekete (lost motion) izin verilmektedir. Elektrikli kontrol sistemi hidrolik baglantilardaki sivi miktarini degistirerek valf açilma süresini ve açikligini ayarlayarak motor performansini optimum seviyede tutar. WO9706355 sayili patentte sunulan yöntem, aslinda istendigi sekilde kam profilinin ne kadarinin yok edilecegini belirleyen bir sistemdir. Bu nedenle aslinda bir "variable lost motion" sistemidir. En büyük avantaji lost motion miktarinin istendigi sekilde arttirmaktir. Bu yöntemle subabin açilacagi miktari kam profilinin verdigi miktardan fazla açmak veya supabi kam profilinin verdigi zamandan önce açmak mümkün degildir. Dolayisiyla tam degisken bir subap tahrik sistemi degildir. Teknikte bilinen uygulamalardan WO2007I42724 sayili uluslar arasi patent dokümaninda, hidrolik bir sistemle aktive edilen bir egzoz valfindan bahsedilmektedir. Ayrica bu sistem, fren kontrol valfi de içermektedir. Bu bulus, valfin açikligina göre valf aktüatörünün çalismasini ayarlamaktadir. Bu bulusta, iki adet kam mekanizmasi bulunmaktadir. Bu kam mekanizmalarindan biri (172) valf açikligini ayarlarken, diger kam mekanizmasi (126) motor silindiri içine yakit devrede olan bir ana kam profiline (172) ek olarak, motorda enjektör zamanalamasini ayarlamak için zaten var olan bir diger kam profilinin (126) istendigi zaman aktif hale getirilmesi saglanmaktadir. Bu yöntemde, 172 numarali kam her zaman subap tarafindan görülmektedir. Dolayisyla bu sistemin, basvuruda anlatilan sistem ile temel farki, ikinci kam profili devreye girdigi zaman, ana kam profilini devre disi birakamamasidir. Bu da iki zamanli bir motor frenlemesini olanaksiz hale getirdigi için, bu patentte elde edilen frenleme gücü basvurusu yapilan yöntemden daha düsük olacaktir. Bir baska deyisle, 172 numarali kam ile ana egzoz olayinda egzoz valfi açildigi için, silindirde gazin sikistirilmasina olanak veremeyecek ve bu nedenle frenleme gücü daha düsük olacaktir. dokümaninda, silindir giris ve çikis valflarini kontrol eden bir sistemden bahsedilmistir. Sistem valf hareketini kam mekanizmasi kullanarak saglamaktadir. Bir kontrol mekanizmasi (21-25, 26) ise giris ya da çikis valflarinin hareketini kontrol etmektedir. Valflar kapanma pozisyonuna gelirken, (kam tepe noktasindan normal çap kismina geçerken) kam seklinden bagimsiz olarak valflarin açikligi ayarlanmaktadir. Belirli durumlarda, bu kontrol mekanizmasi önceden ayarlanarak, hidrolik sistem tarafindan saglanan karsi kuvvet ile valtlarin kapanma zamani geciktirilebilmektedir. WO200400567 sayili patent dokümaninda anlatilan sistem, tam degisken bir supap tahrik sistemi olmayip, sadece istendigi zaman supabin kapanmasinin yavaslatilmasini veya belli bir açiklikta sabit tutulmasini saglamaktadir. Bu sistem de supabin daha erken açilmasini veya daha fazla açilmasini saglayamamaktadir. Basvuruda önerilen sistem ile bu iki probleme de çözüm bulunmustur. Önerilen sistem tam degisken bir supap tahrik mekanizmasi oldugu için, mevcut supap açma profilinden tamamen bagimsiz yeni bir profil aktif hale getirilebilmektedir. Yukarida bahsi geçen uygulamalarda kullanilan degisken zamanli supap zamanlama sistemleri ya mevcutta kullanilan külbütör parça sayisini arttirarak(örnegin, Jacobs Vehicle Systems firmasina ait olan yüksek güç yogunluklu motor freni sisteminde 2 kat fazla adette külbütör parçasi gerekmektedir) ya da yüksek hizli elektriksel aktüatörler kullanarak (Fiat Power Train firmasi tarafindan gelistirilen Multi Air sisteminde oldugu gibi) çok yüksek maliyetlere ulasmaktadir. Jacobs vehicle systems firmasina ait yüksek güç yogunluklu motor freni sistemi incelendiginde, frenleme için tasarlanan kam 2 kat fazla külbütör parçasi gerektiginden, mevcut sistem geometrisi ve çalisma alaniyla ciddi bir sekilde kisitlanmaktadir. Bu tarz sistemlerde motor üzerinde genis tasarim alanlarina ihtiyaç vardir. Ayrica kullanilacak alternatif kam profili sadece emme ya da egzoz supaplarindan birini tahrik edecek olmasi bir diger dezavantaj olarak da siralanabilir. Diger yandan bu sistemin yüksek sesli olarak çalistigi da bilinmektedir. Ostfalia Üniversitesi tarafindan gelistirilen sistem ise kapali devre kontrol sistemi ve her 2 supap için özel piezo aktüatörleri gerektirdiginden çok karmasik olmaktadir. Ayrica motor durdugunda, bosluklardan yüzünden olusan yag sizintilari herhangi bir supap yayi parçasi kullanilmamasindan dolayi, supaplarin piston üzerine düsmesine neden olmaktadir. Bu sebeple de sistemin sadece arastirma amaçli gelistirildigi anlasilmaktadir. Bulusun Kisa Açiklamasi Bulusun amaci, kayip hareket gerektirmeyen bir supap zamanlama sistemi gerçeklestirmektir. Bulusun diger amaci, emme ve egzoz subaplari için birbirinden bagimsiz iki adet emme ve iki adet egzoz supabi için kam tasarimi yapilarak, bunlarin degisimli olarak aktif hale getirilmesini saglayan bir supap zamanlama sistemi gerçeklestirmektir. Bulusun bir diger amaci, ucuz ve hafif bir degisken supap zamanlama sistemi gerçeklestirmektir. Bulusun bir diger amaci, supap boslugu ayarlama ihtiyacini ortadan kaldiran bir supap zamanlama sistemi gerçeklestirmektir. Bulusun bir diger amaci, asinma konusunda zayif olan külbütör parçalarinin kullanimini kaldiran bir supap zamanlama sistemi gerçeklestirmektir. Bulusun Ayrintili Açiklamasi Bu bulusun amacina ulasmak için gerçeklestirilen "Supap zamanlama sistemi" ekli sekillerde gösterilmis olup; bu sekillerden: Sekil 1 - Supap zamanlama sisteminde ikinci kamin aktif halinin (motor freni açik halinin) sematik görünüsüdür. Sekil 2 - Supap zamanlama sisteminde birinci karnin aktif halinin (normal çevrim) sematik görünüsüdür. Sekil 3 - Supap zamanlama sisteminde, ikinci kam aktif hale geçerken birinci kam hidrolik hattinin sematik görünüsünüdür. Sekil 4 - Supap zamanlama sisteminde, ikinci kam aktif hale geçerken ikinci kam hidrolik hattinin sematik görünüsünüdür. Sekillerdeki parçalar numaralandirilmis olup karsiliklari asagida verilmistir. Supap zamanlama sistemi Solenoid valf Ana yag hatti Çikis kanali Üst kanal Giris kanali Birinci piston Birinci yay Emniyet valfi . Ikinci kanal . Ikinci piston . Ikinci yay . Üçüncü kanal . Birinci ana piston . Birinci kam . Dördüncü kanal . Ikini ana piston . Ikinci kam . Besinci kanal . Altinci kanal . Çek valf 8343.493 . Valf mekanizmasi 26. Silindir 27. Itici piston 28. Supap mekanizmasi 29. Pim . Supap 31. Supap yayi Bulus konusu içten yanmali motorlarda kompresyon frenlerinde kullanilan supap zamanlama sistemi (1),en temel halinde en az bir solenoid valf (2), yagin basildigi en az bir ana yag hatti (3), en az bir çikis kanali (4), en az bir üst kanal (5), solenoid valfin (2) takildigi ve ana yag hattindan (3) yagin iletildigi en az bir giris kanali (6), giris kanali (6) içerisinde yer alan en az bir birinci piston (7), giris kanali (6) içerisinde yer alan ve birinci pistonun (5) baski uyguladigi en az bir birinci yay (8), giris kanalinin (6) ucunda bulunan en az bir emniyet valfi (9), emniyet valfinin (9) açik ucunun bagli oldugu en az bir ikinci kanal (10), ikinci kanalin (10) içerisinde hareket eden en az bir ikinci piston (1 1), ikinci pistonun (11) baski uyguladigi en az bir ikinci yay (12), ikinci kanalin (10) girdigi, içerisinde ikinci piston (l 1) ve ikinci yay (12) yer alan en az bir gövde (`13), gövde (13) yüzeylerinde yer alan en az bir oyuk (14), ikinci piston (1 l) yapisinda yer alan açiklik (15), gövde (13) yüzeyinde yer alan oyu gun (14) gövdeden (13) disa dogru açildigi en az bir üçüncü kanal (16), - üçüncü kanalin (16) oyuga (14) girmeyen ucunun açildigi en az bir birinci ana piston (17), - birinci ana pistona ( 17) bagli çalisan en az bir birinci kam (18), - gövde (13) yüzeyinde yer alan diger oyugun (14) gövdeden (13) disa dogru açildigi en az bir dördüncü kanal (`19), - dördündü kanalin (19) oyuga (14) girmeyen ucunun açildigi en az bir ikinci ana piston (20), - ikinci ana pistona (20) bagli çalisan en az bir ikinci kam (21), - gövdenin (13) yüzeyinden disari dogru açilan en az bir besinci kanal (22), - besinci kanaldan (22) ayrilan en az bir altinci kanal (23), - altinci kanal (23) üzerinde yer alan en az bir çek valf (24), - çek valfin (24) devaminda yer alan altinci kanalin (23) açildigi en az bir valf mekanizmasi (25), - besinci kanalin (22) gövdeye (13) bagli olmayan ucunda yer alan en az bir silindir (26), - silindirin (26) içerisinde yer aldigi en az bir itici piston (27), - itici pistonun (27) ucunun açildigi en az bir supap mekanizmasi (28), - supap mekanizmasi (28) ile valf mekanizmasi (25) arasinda yer alan en az - supap mekanizmasini (28) olusturan supaplar (30), - supaplarin (30) açilip kapanabilmesini saglayan supap yaylari (31) içermektedir. Bulus konusu supap zamanlama sisteminde (1), solenoid valf (2) aktive edilerek, ana yag hattindan (3) gelen yag akisinin, giris kanalina (6) açilip giris kanali (6) içerisinde yer alan birinci pistonun (7) birinci yaya (8) karsi basilmasini saglamaktadir. Bu sayede yagin emniyet valfinden (7) ikinci kanala (10) akisina izin verilmektedir. Ikinci kanal (8) içerisindeki yag basinci ikinci pistonu (11) ikinci yaya (12) karsi ittirmektedir. Bu pozisyonda, ikinci piston (l 1) ikinci kanal (10) içerisinde emniyet valfi (9) ve birinci piston (7) tarafindan akis engellendigi için hareket edemez. Bu durumda supaplar (30) yüksek silindir (30) içi basincina karsi açilarak dekompresyon freni gerçeklestirilmis olur. Olusan hidrolik kilitlenme, hazne içerisindeki basinç ne kadar yüksek olursa olsun, ikinci pistonun (1 1) hareketini engelleyecektir. Ikinci piston (11) bu pozisyonda iken (hareketsiz pozisyonda iken) ikinci kam (21) aktif konuma geçtiginden, ikinci ana pistonu (20) ittirmesiyle, yagi silindirden (26) besinci kanala (22) pompalayip itici pistonu (27) ittirerek supaplari (30) hareket ettirmeye baslar. Ikinci ana piston (20) ile ikinci kam (21) arasindaki sürekli kontagi sürdürmek ve supaplarin (30) kapanmasina olanak saglamak amaciyla supap yayi (31) bulunmaktadir. Bu sebeple ikinci kam (21) tarafindan olusturulan supap (30) açilma hareketi supap yayina (31) karsi yapilir. Ikinci karnin (21) motor freni çevrimini gerçeklestirmesi düsünülmüstür, bu yüzden ana çevrimden daha yüksek basinçlar altinda çalismaktadir. Ikinci pistonun (11 ) bu pozisyonunda, üçüncü kanal (16) tamamen yag ile dolmadigi sürece, birinci kam (18) aktive olamayacaktir. Birinci kamin (18) hareketinin iletilmemesini, oyuk (14) ile ikinci piston (1 1) yapisinda yer alan açikligin (15) ayni hizaya gelmesi ve üçüncü kanal (16) ile oyuk (14) arasinda motor karterine açilan bir boslugun olusmasiyla saglanir. Birinci karni (18) aktive edebilmek için solenoid valf (2) deaktive edilerek giris kanali (6) içerisindeki basinç düsürülür. Birinci piston (7) birinci yayin (8) etkisiyle asagi dogru hareket eder ve bu sayede ikinci kanal (10) içerisindeki basinçli yag, üst kanal (5) ve çikis kanalinin (4) hizalanmasiyla bosalir. Ikinci yayin (12) sikistirilmis yay kuvveti, ikinci kanal (10) içerisindeki yag basincini yenmeye basladigi anda ikinci piston (1 1) yukari dogru hareket etmeye baslar. Bu pozisyonda, üçüncü kanal (16) ile besinci kanal (22) birbirine baglanir ve birinci kamdan (18) aldigi hareket ile ikinci piston (ll) yagi silindir (26) içerisine pompalamaya baslar. Bu sayede birinci kam (18) aktif konuma gelmis olur. Birinci kam (18) ana çevrimini gerçeklestirmektedir ve daha önce yukarida da belirtildigi motor freni çevrimine göre supaplar açilmak için çok daha düsük basinçlara ihtiyaç duymaktadir. Üçüncü kanal (16) ile besinci kanalin (22) birlesip supaplarin (30) açilmasini saglayan hidrolik kilitlenme ile olusan yag basinci birinci piston (7) içerisindeki kanal ve bosluklarda tüm yönlerde esit bir basinç uygular ve bu sayede birinci piston (7) içerisinde net kuvvet sifirlanarak birinci pistonun (7) birinci yay (8) tarafindan uygulanan kuvvet sayesinde pozisyonunu korumasi saglanir. Ikinci piston (l 1) ve ikinci pistonun (11) yer aldigi gövdenin (13) boyutlari, ikinci kamdan (21) birinci kama (`18) geçis esnasinda, dördüncü kanal (19) içerisinde hidrolik kilitlemenin engellenmesi için, oyuk (14) ikinci piston (11) tarafindan kapatilmaya baslandigi anda üçüncü kanalin (16) açilmaya baslayacagi ve oyuk (14) ile iletisim halinde olacagi sekilde ayarlanmistir (Sekil 3,te görülmektedir). Ayni sekilde, gövde (13) yüzeyinde yer alan oyugun (14) boyutlari, ikinci piston (l 1) tarafindan kapatilmadan önce, açiklik (15) ile irtibati saglayacak sekildedir (Sekil 4"te görülmektedir). Valf mekanizmasindan (25) supaplar (30) kapali pozisyonda iken azalan yagin yenilenmesi amaciyla faydalanilmaktadir. Supaplar (30) açik konumda iken çek valf (24), silindirdeki (26) yag akisinin motor ana yag hattina geri gitmesini engeller. Supaplar (30) kapali pozisyona gelmek üzereyken de pim (29) valf mekanizmasinda (25) yer alan valfi ittirir ve motor ana hattindaki yagin supap zamanlama sistemi (1) içerindeki yagi beslemesi saglanir. Bulus konusu supap zamanlama sistemi (1) tamamen ayni olarak emme supap sistemi tarafina da entegre edilebilmektedir. Bu sayede çift stroklu motor freni elde edilerek mevcut motor freni sistemlerinden çok yüksek güçlerde motor freni gücü saglanabilir. Bu durumda selonoid valf (2) ve valf mekanizmasi (25) tamamen ayni olarak emme supap (30) sistemleri tarafi için de supap zamanlama sistemine (1) eklenir. Yine tek bir solenoid valf (2) aktif edilerek ayni anda emme ve egzoz tarafi için bulunan iki adet ikinci piston (1 l) hareket ettirilebilmektedir. Supap zamanlama sisteminde (l) tamamiyle yeni ve digerinden bagimsiz bir kam profili aktif hale getirilebileceginden, gerek supap (30) açildigini birinci kam (18) profilinin verdiginden daha fazla arttirmak, gerekse daha erken açmak mümkündür. Bulus konusu supap zamanlama sistemi (1) sayesinde kayip hareket gerekmemekte, birbirinden bagimsiz, ayri ayri olarak emme ve egzoz supaplari için tercihen ikiser adet bagimsiz kam tasarimi yapilip mevcut dizayn alanina yerlestirilebilmekte, degisken supap (30) zamanlama aktüatörleri çok daha ucuz ve hafif olarak temin edilebilmekte, supap (30) boslugu ayarlama ihtiyaci ortadan kalkmaktadir. Özellikle asinma konusunda zayif noktalara sahip olan külbütör parçalarinin kullanimi kaldirilmaktadir. Bu sayede supap (30) sistemindeki asinma sorunu ciddi sekilde azaltilmaktadir. Gelistirilen supap zamanlama sistemi (1) ile her silindir (26) için ihtiyaca göre iki ya da daha fazla tasarlanan kamlar (birinci kam (18) ve ikinci kam (21)) sayesinde, supaplarin (30) açilip kapanma yüksekligi ve zamanlanmasi degistirilebilmektedir. Tasarlanan kamlardan biri (birinci kam (18) veya ikinci kam (21)) supabin (30) standart açilip kapanma profiline sahip olup diger kam (ya da kamlar) (birinci kam (18) veya ikinci kam (21)) ise motor freni sistemi için gerekli profile sahiptir. Sistem emme ve egzoz supaplari için ayri ayri olarak gelistirilirse, çift stroklu dekompresyon motor freni ile yüksek motor freni güçleri elde edilebilmektedir (Sekil 13de gösterilmistir). TR