Inteligentní ovládání ventilů (IVA): Budoucnost řízení spalovacích motorů

Variabilní časování ventilů je obecně uznáváno jako jeden z nejúčinnějších způsobů zlepšení účinnosti spalovacího motoru (SM). Moderní motory běžně přizpůsobují fáze distribuce plynů na sání a/nebo výfuku a některé jdou dále pomocí proměnlivého zdvihu ventilů. Tyto systémy však stále fungují v rámci mechanických omezení — posunutím vačkových hřídelů o několik stupňů nebo přepínáním mezi profily vačky. Inteligentní ovládání ventilů (IVA), vyvinuté britskou společností Camcon Automotive, tato omezení zcela eliminuje a nabízí úplnou a programovatelnou volnost řízení ventilů.

Jak funguje inteligentní ovládání ventilů?

Na rozdíl od konvenčních systémů přiřazuje IVA každému jednotlivému ventilu vlastní vačkový hřídel. Namísto nepřetržitého otáčení se každý vačkový hřídel otáčí pouze tehdy, když je třeba ventil otevřít nebo zavřít — přičemž při každém aktivování mění směr. Spojení mezi vačkovým hřídelem a ventilem využívá mechanismus desmodromického ovládání ventilů, což znamená, že jak zdvih otevírání, tak zdvih zavírání jsou mechanicky poháněny, nikoli závislé na vratné pružině.

Tato architektura umožňuje úroveň přesnosti a flexibility, které žádný konvenční systém nemůže dosáhnout. S IVA mohou inženýři a programátoři:

• Otevírat ventily výrazně rychleji než v tradičním spalovacím motoru
• Udržovat ventily téměř nehybné v libovolné poloze uprostřed zdvihu
• Otevřít ventil dvakrát v rámci jednoho zdvihu pístu
• Zcela změnit pořadí zapalování válců prostřednictvím softwaru
• Definovat jedinečný profil zdvihu a zavírání ventilu pro každý jednotlivý válec
• Měnit libovolný z těchto parametrů v reálném čase za chodu motoru

Termodynamická flexibilita: Libovolný cyklus na vyžádání

Jednou z nejpozoruhodnějších schopností IVA je možnost přepínání mezi termodynamickými cykly za chodu. Konvenční spalovací motor vybavený IVA může implementovat kterýkoli z následujících cyklů pouhou aktualizací softwaru:

• Ottův cyklus — standardní cyklus benzinového motoru
• Millerův/Atkinsonův cyklus — pro zlepšenou tepelnou účinnost při částečném zatížení
• Homogenní kompresní vznícení (HCCI) — pro čistší a účinnější spalování
• Kompresní vznícení řízené jiskrou (SPCCI) — sériová varianta HCCI od Mazdy
• Dvoutaktní cyklus — pro vyšší hustotu výkonu
• 12taktní cyklus — superúsporný režim pro jízdu při nízkém zatížení

12taktní cyklus si zaslouží zvláštní pozornost. Vychází z dlouho zavedeného konceptu deaktivace válců, ale s klíčovým rozdílem: v konvenčním spalovacím motoru elektronika vypíná pevnou sadu válců na delší dobu, což způsobuje nerovnoměrné rozložení tepla. S IVA zůstávají všechny válce aktivní, ale každý zapaluje jednou za každé tři pracovní zdvihy — nebo jednou za každých 12 cyklů. Tím se udržují všechny válce na normální provozní teplotě, přičemž se při malém zatížení dramaticky snižuje spotřeba paliva.

IVA vs. ostatní technologie ventilů bez vačkového hřídele

Camcon Automotive není první společností, která se zabývá plně variabilním ovládáním ventilů. V průběhu let zkoumalo podobné koncepty několik velkých hráčů:

• General Motors a Ford — rané výzkumné programy plně variabilního ovládání ventilů
• Ricardo a Lotus Engineering — inženýrské studie a prototypní systémy
• FreeValve / Qamfree — systém zcela bez vačkového hřídele, původně vyvinutý ve společnosti Koenigsegg a pokračující prostřednictvím partnerství FreeValve a Qoros

Zatímco systémy jako Qamfree vačkový hřídel zcela odstraňují, Camcon zvolil opačný přístup: každý ventil dostal vlastní vyhrazený vačkový hřídel. To zachovává mechanickou spolehlivost a přesnost ovládání pomocí vačky a zároveň poskytuje programovatelnost plně elektronického systému.

Zvýšení účinnosti a cesta do sériové výroby

Výsledky výkonu a účinnosti prototypů IVA jsou slibné. Podle vývojářů společnosti Camcon Automotive:

• Emise CO₂ by mohly být sníženy o 15–20 % ve srovnání s konvenčním motorem
• Testování prototypu na přeplňovaném čtyřválcovém motoru 2,0 l prokázalo zlepšení spotřeby paliva o 7,5 %
• Spotřeba paliva benzinového motoru s IVA by byla v zásadě srovnatelná s naftovým motorem
• Sériové systémy IVA by byly levnější než hybridní pohonné ústrojí

Camcon Automotive nabízí dvě cesty na trh: přímé dodávky výrobcům v podobě aktuátorových sad IVA a hardwaru pro adaptaci motoru, nebo partnerství se stávajícími dodavateli automobilových komponentů. Společnost předpovídá, že sériově vyráběná vozidla vybavená IVA by mohla být dostupná do pěti let od zahájení komercializace.

Toto je překlad. Originál si můžete přečíst zde: https://www.drive.ru/technic/5be19fd7ec05c4bb5c00003d.html