Intelligentne klapijuhtimine (IVA): sisepõlemismootori juhtimise tulevik

Muutuv klapiaeg on laialdaselt tunnustatud kui üks tõhusamaid viise sisepõlemismootori (ICE) efektiivsuse parandamiseks. Kaasaegsed mootorid reguleerivad tavaliselt gaasi jaotamise faase sissevoolul ja/või väljalaskel ning mõned lähevad veelgi kaugemale, muutes klapitõste kõrgust. Kuid need süsteemid töötavad endiselt mehaaniliste piirangute raames — nihutades nukkvõlle mõne kraadi võrra või lülitades nukkvõlli profiilide vahel. Intelligentne klapijuhtimine (IVA), mille on välja töötanud Briti ettevõte Camcon Automotive, kõrvaldab need piirangud täielikult, pakkudes täielikku ja programmeeritavat vabadust klapijuhtimise üle.

Kuidas intelligentne klapijuhtimine toimib?

Erinevalt tavapärastest süsteemidest määrab IVA igale üksikule klapile oma pühendatud nukkvõlli. Selle asemel, et pidevalt pöörata, pöördub iga nukkvõll ainult siis, kui klapp peab avanema või sulguma — vaheldudes suunda iga käivitamisega. Nukkvõlli ja klapi vaheline ühendus kasutab desmodroomilist klapijuhtimist, mis tähendab, et nii avamis- kui sulgemistõmbed on mehaaniliselt juhitud, mitte ei tugine tagasivedru jõule.

See arhitektuur võimaldab täpsuse ja paindlikkuse taset, milleni ükski tavapärane süsteem ei küündi. IVA abil saavad insenerid ja programmeerijad:

• Avada klappe oluliselt kiiremini kui tavapärases ICE-s
• Hoida klappe peaaegu liikumatult ükskõik millises tõmbe keskel asuvas asendis
• Avada klapp kaks korda ühe kolvi tõmbe jooksul
• Muuta silindrite süütamisjärjestust täielikult tarkvara kaudu
• Määrata igale üksikule silindrile kordumatu klapitõste ja sulgemisprofiil
• Muuta kõiki neid parameetreid reaalajas mootori töötamise ajal

Termodünaamiline paindlikkus: iga tsükkel nõudmisel

Üks IVA tähelepanuväärsemaid võimeid on selle suutlikkus lülituda termodünaamiliste tsüklite vahel lennult. Tavapärane ICE, mis on varustatud IVA-ga, suudab tarkvara uuendamise teel rakendada mõnda järgmistest tsüklitest:

• Otto tsükkel — standardne bensiinimootori tsükkel
• Milleri/Atkinsoni tsükkel — parema soojusliku efektiivsuse jaoks osalisel koormusel
• Homogeense segu kompressiooniga süütamine (HCCI) — puhtama ja tõhusama põlemise jaoks
• Sädesüütega kompressiooniga süütamine (SPCCI) — Mazda HCCI tootmisvariant
• Kahetaktiline tsükkel — suurema võimsustiheduse jaoks
• 12-taktiline tsükkel — ülitõhus režiim väikese koormusega sõitmiseks

12-taktiline tsükkel väärib erilist tähelepanu. See põhineb pikaaegsel silindrite deaktiveerimise kontseptsioonil, kuid ühe olulise erinevusega: tavapärases ICE-s lülitavad elektroonikaseadmed pikemaks ajaks välja fikseeritud silindrite komplekti, põhjustades ebaühtlase soojusliku jaotuse. IVA puhul jäävad kõik silindrid aktiivseks, kuid iga silinder süttib kord iga kolme töötõmbe kohta — ehk kord iga 12 tsükli kohta. See hoiab kõik silindrid normaalsel töötemperatuuril, vähendades samal ajal oluliselt kütusekulu väikese koormusega sõitmisel.

IVA vs. teised nukkvõllita klapitehnoloogiad

Camcon Automotive ei ole esimene, kes püüab täismuutuvat klapijuhtimist. Mitmed suured tegijad on sarnaseid kontseptsioone aastate jooksul uurinud:

• General Motors ja Ford — varajased uurimisprogrammid täismuutuva klapijuhtimise kohta
• Ricardo ja Lotus Engineering — insenerisuuringud ja prototüübisüsteemid
• FreeValve / Qamfree — täielikult nukkvõllita süsteem, mis töötati algselt välja Rootsi ettevõttes Koenigsegg ning jätkati FreeValve ja Qoros’i partnerluse kaudu

Seal, kus süsteemid nagu Qamfree eemaldavad nukkvõlli täielikult, valis Camcon vastupidise lähenemise: andes igale klapile oma pühendatud nukkvõlli. See säilitab kammjuhitava käituse mehaanilise töökindluse ja täpsuse, pakkudes samal ajal täieliku elektroonilise süsteemi programmeeritavust.

Efektiivsuse kasv ja tee tootmiseni

IVA prototüüpide tulemuslikkuse ja efektiivsuse tulemused on paljulubavad. Camcon Automotive arendajate sõnul:

• CO₂ heitkoguseid saab vähendada 15–20% võrreldes tavapärase mootoriga
• Prototüübi testimine turbokompressoriga 2,0-liitrise nelja silindriga mootoril näitas 7,5% kütusesäästu paranemist
• Bensiini IVA mootori kütusekulu oleks laias laastus võrreldav diiselmootori omaga
• Seeriatoodangu IVA süsteemid oleksid odavamad kui hübriidjõuülekanne

Camcon Automotive pakub kaks teed turule: varustada tootjaid otse IVA käiturikomplektide ja mootori kohandamise riistvaraga või teha koostööd olemasolevate autotööstuse komponentide tarnijatega. Ettevõte ennustab, et IVA-ga varustatud tootmissõidukid võiksid jõuda turule viie aasta jooksul alates kaubandusliku tootmise algusest.

See on tõlge. Originaali saate lugeda siin: https://www.drive.ru/technic/5be19fd7ec05c4bb5c00003d.html