הפעלת שסתומים חכמה (IVA): עתיד הבקרה על מנועי בעירה פנימית

תזמון שסתומים משתנה מוכר באופן נרחב כאחת הדרכים היעילות ביותר לשיפור יעילות מנועי בעירה פנימית (ICE). מנועים מודרניים מתאימים בדרך כלל את פאזות חלוקת הגזים בכניסה ו/או ביציאה, וחלקם הולכים רחוק יותר על ידי שינוי גובה הרמת השסתום. עם זאת, מערכות אלה עדיין פועלות בתוך מגבלות מכניות — הזזת פירי זיז במספר מעלות או מעבר בין פרופילי זיז. הפעלת שסתומים חכמה (IVA), שפותחה על ידי החברה הבריטית Camcon Automotive, מבטלת לחלוטין את המגבלות הללו ומציעה חופש מלא וניתן לתכנות בבקרת השסתומים.

כיצד פועלת הפעלת שסתומים חכמה?

בניגוד למערכות קונבנציונליות, IVA מקצה פיר זיז ייעודי לכל שסתום בנפרד. במקום להסתובב ברציפות, כל פיר זיז מסתובב רק כאשר השסתום צריך להיפתח או להיסגר — ומחליף כיוון עם כל הפעלה. החיבור בין פיר הזיז לשסתום משתמש במנגנון בקרת שסתום דסמודרומית, כלומר גם פעולת הפתיחה וגם פעולת הסגירה מונעות מכנית, במקום להסתמך על קפיץ חזרה.

ארכיטקטורה זו מאפשרת רמת דיוק וגמישות שאף מערכת קונבנציונלית אינה יכולה להשוות לה. עם IVA, מהנדסים ומתכנתים יכולים:

• לפתוח שסתומים מהר משמעותית מאשר ב-ICE מסורתי
• להחזיק שסתומים כמעט נייחים בכל עמדה באמצע המהלך
• לפתוח שסתום פעמיים בתוך מהלך בוכנה אחד
• לשנות לחלוטין את סדר הצתת הצילינדרים באמצעות תוכנה
• להגדיר פרופיל הרמה וסגירה ייחודי לכל צילינדר בנפרד
• לשנות כל אחד מהפרמטרים הללו בזמן אמת בזמן שהמנוע פועל

גמישות תרמודינמית: כל מחזור לפי דרישה

אחת היכולות המרשימות ביותר של IVA היא היכולת לעבור בין מחזורים תרמודינמיים תוך כדי תנועה. ICE קונבנציונלי המצויד ב-IVA יכול ליישם כל אחד מהמחזורים הבאים פשוט על ידי עדכון התוכנה:

• מחזור אוטו — מחזור מנוע הבנזין הסטנדרטי
• מחזור מילר/אטקינסון — לשיפור יעילות תרמית בעומס חלקי
• הצתת דחיסה של מטען הומוגני (HCCI) — לבעירה נקייה ויעילה יותר
• הצתת דחיסה מבוקרת ניצוץ (SPCCI) — הגרסה הייצורית של מאזדה ל-HCCI
• מחזור דו-פעימתי — לצפיפות הספק גבוהה יותר
• מחזור 12 פעימות — מצב יעיל במיוחד לנסיעה בעומס קל

מחזור 12 הפעימות ראוי לתשומת לב מיוחדת. הוא מבוסס על הקונספט המוכר והמבוסס של השבתת צילינדרים, אך עם הבדל קריטי: ב-ICE קונבנציונלי, האלקטרוניקה מכבה קבוצה קבועה של צילינדרים לתקופות ממושכות, מה שגורם לחלוקת חום בלתי אחידה. עם IVA, כל הצילינדרים נשארים פעילים, אך כל אחד מהם מצית פעם אחת בכל שלושה מהלכי עבודה — או פעם אחת בכל 12 מחזורים. זה שומר על כל הצילינדרים בטמפרטורת ההפעלה הרגילה שלהם תוך הפחתה דרמטית בצריכת הדלק בעומסים קלים.

IVA מול טכנולוגיות שסתום אחרות ללא פיר זיז

Camcon Automotive אינה הראשונה שרודפת אחר בקרת שסתומים משתנה לחלוטין. מספר שחקנים מרכזיים חקרו קונספטים דומים לאורך השנים:

• ג’נרל מוטורס ופורד — תוכניות מחקר מוקדמות להפעלת שסתומים משתנה לחלוטין
• ריקרדו ולוטוס אנג’ינירינג — מחקרי הנדסה ומערכות אב-טיפוס
• FreeValve / Qamfree — מערכת ללא פיר זיז לחלוטין שפותחה במקור ב-Koenigsegg והמשיכה דרך השותפות של FreeValve ו-Qoros

בעוד שמערכות כמו Qamfree מסירות את פיר הזיז לחלוטין, Camcon נקטה בגישה ההפוכה: מתן פיר זיז ייעודי משלו לכל שסתום. זה שומר על האמינות המכנית והדיוק של הפעלה מונעת זיז, תוך מתן יכולת התכנות של מערכת אלקטרונית לחלוטין.

רווחי יעילות והדרך לייצור

תוצאות הביצועים והיעילות מאבות-הטיפוס של IVA מבטיחות. לפי המפתחים של Camcon Automotive:

• פליטות CO₂ עשויות להצטמצם ב-15–20% בהשוואה למנוע קונבנציונלי
• בדיקות אב-טיפוס על מנוע טורבו-טעון בעל ארבעה צילינדרים בנפח 2.0 ליטר הדגימו שיפור של 7.5% בכלכלת הדלק
• צריכת הדלק של מנוע IVA בנזין תהיה דומה באופן כללי לזו של מנוע דיזל
• מערכות IVA בייצור סדרתי יהיו זולות יותר ממערכת הנעה היברידית

Camcon Automotive מציעה שני מסלולים לשוק: אספקה ישירה ליצרנים עם ערכות מפעילי IVA וחומרת התאמה למנוע, או שותפות עם ספקי רכיבי רכב קיימים. החברה חוזה שרכבי ייצור מצוידים ב-IVA עשויים להגיע תוך חמש שנים מהמסחור.

זהו תרגום. ניתן לקרוא את המקור כאן: https://www.drive.ru/technic/5be19fd7ec05c4bb5c00003d.html