El sistema de elevación de la válvula de leva deslizante (SCS) en el nuevo motor turbocargado 2.0L (RPO LSY) de 4 cilindros en el XT4 2019 ofrece una combinación de desempeño y eficiencia con tres modos de operación distintos. El sistema SCS permite que el módulo de control del motor (ECM) cambie el perfil de elevación del árbol de levas de los árboles de levas de admisión y escape mientras el motor está en operación. El SCS tiene cuatro actuadores de perfil de árbol de levas de admisión y dos actuadores de perfil de árbol de levas de escape que varían la posición de la camisa de perfil de elevación del árbol de levas axialmente en el árbol de levas en respuesta a los comandos del ECM.
Perfiles de SCS
El sistema SCS tiene tres lóbulos de leva de tamaño único en cada corredera de perfil de árbol de levas:
- Perfil de potencia: Elevación alta — Capacidad completa, elevación y duración convencional. En este perfil, los cuatro cilindros están activos y todas las válvulas se abren a su máxima elevación para cuando se necesita toda la capacidad del motor. (Fig. 1)
Fig. 1
- Perfil de economizador: Elevación baja — Capacidad reducida (elevación de 3 mm) cambia la duración de la apertura de la válvula y la cierra antes de tiempo. En este perfil, los cuatro cilindros aún están activos, pero todas las válvulas de admisión se abren a una altura de elevación más baja para ayudar a ahorrar combustible en condiciones de carga media, como la conducción en carretera. (Fig. 2)
Fig. 2
- Perfil definitivo de ahorro de combustible: AFM — Desactivación del cilindro, que se utiliza para aumentar el ahorro de combustible en condiciones de carga ligera, como velocidad crucero en carretera. En el modo de Administración activa de combustible (AFM), los cilindros 2 y 3 están desactivados. (Fig. 3)
Fig. 3
Cuando el AFM está activo, el sistema apaga primero los inyectores de combustible de los cilindros 2 y 3, seguido de las válvulas de escape y luego las válvulas de admisión, que atrapan el aire de un cilindro sin combustible en el cilindro. El aire atrapado se convierte en un resorte neumático para ayudar al pistón a regresar a lo que sería la carrera de expansión. Los cilindros 1 y 4 aún están activos con sus válvulas de admisión ahora abiertas a una altura de elevación más baja. El perfil de la leva de admisión para los cilindros de disparo es el mismo de baja elevación que se utiliza en el perfil del economizador. El motor produce la misma potencia de los dos cilindros activos, pero funciona a la mitad de la potencia del perfil del economizador.
Componentes del sistema de leva deslizante
Los componentes del SCS incluyen (Fig. 4):
- Sensores de posición de la camisa del perfil del árbol de levas del escape B339 (Cant. 2)
- Actuadores de perfil de árbol de levas de escape M130 (Cant. 2)
- Actuadores de perfil de árbol de levas de admisión M129 (Cant. 4)
- Sensores de posición del árbol de levas de escape y admisión B23 (Cant. 2)
- Sensores de posición de la camisa del perfil del árbol de levas de admisión B338 (Cant. 2)
- Árbol de levas de escape (Cant. 1)
- Árbol de levas de admisión (Cant. 1)
Fig. 4
Operación SCS
Cada árbol de levas tiene dos camisas de perfil con diferentes lóbulos de leva de altura y una bola de retención y un resorte debajo de cada camisa que ayuda a mantener la camisa de perfil en su posición. Los solenoides del actuador de perfil SCS empujan un pasador de guía del actuador en la ranura de cambio maquinada en la camisa de perfil de elevación del árbol de levas. Cuando el pasador guía se conecta a la camisa, hace que se desplace axialmente en el árbol de levas, lo que hace que se coloquen lóbulos de tamaño único sobre las válvulas de admisión y escape y modifique la elevación y la duración de la válvula.
Los actuadores de perfil SCS tienen la capacidad de empujar individualmente hacia fuera cada uno de los dos pasadores de cambio del actuador. Los actuadores SCS son actuadores de una sola dirección (salida únicamente) y requieren una respuesta física para empujar hacia atrás o retraer los pasadores nuevamente dentro del actuador. Cada uno de los actuadores tiene dos pasadores de cambio con dos bobinas de cambio completamente independientes.
Basándose en una señal modulada por ancho de pulso (PWM), los pasadores de cambio empujan hacia afuera y se conectan a la ranura de “cambio” de la camisa de perfil de leva deslizante a la posición solicitada. El primer pasador empujado hacia afuera hace que la camisa del perfil del árbol de levas se desplace de Elevación alta (Perfil de potencia) a Elevación baja (Perfil de economizador). La ranura de cambio se alinea debajo del segundo pasador y el sensor de posición confirma que la camisa está en la posición solicitada. Cuando se solicita, el segundo pasador del actuador se empuja hacia afuera para hacer que la camisa de perfil se desplace del modo de elevación baja al modo AFM.
Aquí hay una muestra del sistema en operación. (Fig. 5)
Fig. 5
Los sensores de posición del perfil del actuador funcionan igual que los sensores de leva y proporcionan una señal alta cuando hay metal debajo de ellos y una señal baja cuando hay aire debajo de ellos. Cada posición (elevación alta, elevación baja y AFM) tiene un perfil de onda cuadrada único que permite a los sensores de posición identificar el modo.
Cuando el ECM solicita volver a un modo de perfil de leva más alto, el actuador en el cilindro vecino se usa para mover la camisa de perfil de leva deslizante en la dirección opuesta porque la ranura de cambio apunta en la dirección opuesta. Para el árbol de levas de admisión, hay dos camisas de perfil que cubren dos cilindros cada una (1 y 2; 3 y 4). En el árbol de levas de escape, también hay dos camisas de perfil, pero son más pequeñas y sólo en los cilindros 2 y 3.
Actuadores
Los actuadores de perfil de árbol de levas de admisión y escape (Fig. 6) son electromagnéticos y se utilizan para mover axialmente los paquetes de lóbulos en sincronía con la ranura de cambio. Los pasadores del actuador de escape tienen una longitud de 4 mm, mientras que los pasadores del actuador de admisión son de 5 mm. Durante el mantenimiento de los actuadores de perfil de árbol de levas, gire los actuadores hacia la izquierda y hacia la derecha mientras jala hacia arriba para ayudar a retirar el anillo O de sellado y liberar el actuador para su extracción.
Fig. 6
– Gracias a Richard Miller, Norman Grayson y Sherman Dixon
