Променливото управление на клапаните е широко признато за един от най-ефективните начини за подобряване на ефективността на двигателите с вътрешно горене (ДВГ). Съвременните двигатели обичайно регулират фазите на газоразпределение при всмукване и/или изпускане, а някои отиват по-далеч, като променят и височината на повдигане на клапаните. Тези системи обаче все още работят в рамките на механични ограничения — преместване на разпределителни валове с няколко градуса или превключване между профили на гърбиците. Интелигентното задвижване на клапани (IVA), разработено от британската компания Camcon Automotive, напълно елиминира тези ограничения, предлагайки пълна и програмируема свобода на управление на клапаните.
Как работи интелигентното задвижване на клапани?
За разлика от конвенционалните системи, IVA предоставя на всеки отделен клапан собствен разпределителен вал. Вместо да се върти непрекъснато, всеки разпределителен вал се завърта само когато клапанът трябва да се отвори или затвори — редувайки посоката при всяко задействане. Връзката между разпределителния вал и клапана използва механизъм за десмодромно управление на клапаните, което означава, че и тактовете на отваряне, и на затваряне са механично задвижвани, а не разчитат на пружина за връщане.
Тази архитектура осигурява ниво на прецизност и гъвкавост, което нито една конвенционална система не може да постигне. С IVA инженерите и програмистите могат:
- Да отварят клапани значително по-бързо, отколкото при традиционен ДВГ
- Да задържат клапаните почти неподвижни на всяка позиция в средата на хода
- Да отворят клапан два пъти в рамките на един ход на буталото
- Да променят реда на запалване на цилиндрите изцяло чрез софтуер
- Да определят уникален профил на повдигане и затваряне на клапана за всеки отделен цилиндър
- Да променят всеки от тези параметри в реално време по време на работа на двигателя
Термодинамична гъвкавост: Всеки цикъл при поискване
Една от най-забележителните възможности на IVA е способността му да превключва между термодинамични цикли в движение. Конвенционален ДВГ, оборудван с IVA, може да реализира всеки от следните цикли само чрез актуализиране на софтуера:
- Цикъл на Ото — стандартният цикъл на бензиновия двигател
- Цикъл на Милър/Аткинсън — за подобрена термична ефективност при частично натоварване
- Хомогенно запалване чрез компресия (HCCI) — за по-чисто и по-ефективно горене
- Запалване с компресия, контролирано от искра (SPCCI) — производственият вариант на HCCI на Mazda
- Двутактов цикъл — за по-висока плътност на мощността
- 12-тактов цикъл — свръхефективен режим за шофиране при ниско натоварване
12-тактовият цикъл заслужава специално внимание. Той се основава на отдавна утвърдената концепция за деактивиране на цилиндри, но с една съществена разлика: при конвенционален ДВГ електрониката изключва фиксиран набор от цилиндри за продължителни периоди, причинявайки неравномерно разпределение на топлината. При IVA всички цилиндри остават активни, но всеки от тях изгаря веднъж на всеки три работни такта — или веднъж на всеки 12 цикъла. Това поддържа всички цилиндри на нормална работна температура, като драстично намалява разхода на гориво при леки натоварвания.
IVA срещу другите безгърбични технологии за клапани
Camcon Automotive не е първата компания, преследваща напълно променливо управление на клапаните. Няколко големи играча са изследвали подобни концепции през годините:
- General Motors и Ford — ранни изследователски програми за напълно променливо задвижване на клапани
- Ricardo и Lotus Engineering — инженерни проучвания и прототипни системи
- FreeValve / Qamfree — напълно безразпределителна система, първоначално разработена в Koenigsegg и продължена чрез партньорството на FreeValve и Qoros
Докато системи като Qamfree напълно премахват разпределителния вал, Camcon избра обратния подход: да даде на всеки клапан собствен разпределителен вал. Това запазва механичната надеждност и прецизност на задвижването с гърбица, като същевременно осигурява програмируемостта на напълно електронна система.
Подобрения в ефективността и пътят към производството
Резултатите от изпитанията на прототипи на IVA по отношение на производителността и ефективността са обещаващи. Според разработчиците на Camcon Automotive:
- Емисиите на CO₂ биха могли да бъдат намалени с 15–20% в сравнение с конвенционален двигател
- Изпитването на прототип на турбокомпресиран четирицилиндров двигател с работен обем 2,0 литра демонстрира 7,5% подобрение на разхода на гориво
- Разходът на гориво на бензинов IVA двигател би бил широко сравним с дизелов двигател
- Серийно произведените IVA системи биха били по-евтини от хибридна задвижваща система
Camcon Automotive предлага два пътя за излизане на пазара: директно снабдяване на производителите с IVA актуаторни комплекти и хардуер за адаптация на двигателя, или партньорство със съществуващи доставчици на автомобилни компоненти. Компанията прогнозира, че производствените автомобили с IVA могат да се появят в рамките на пет години след комерсиализацията.
Това е превод. Можете да прочетете оригинала тук: https://www.drive.ru/technic/5be19fd7ec05c4bb5c00003d.html
Публикувано Септември 16, 2021 • 4m за четене
