Kintamas vožtuvų fazavimas yra plačiai pripažintas kaip vienas efektyviausių būdų pagerinti vidaus degimo variklio (VDV) efektyvumą. Šiuolaikiniai varikliai dažniausiai reguliuoja dujų paskirstymo fazes įsiurbimo ir (arba) išmetimo taktuose, o kai kurie eina dar toliau — keisdami vožtuvo pakėlimo aukštį. Tačiau šios sistemos vis dar veikia mechaninių apribojimų rėmuose — perkeldamos skirstomuosius velenus keliais laipsniais arba perjungdamos tarp kumštelio profilių. Išmanioji vožtuvų valdymo sistema (IVA), kurią sukūrė britų įmonė Camcon Automotive, visiškai pašalina šiuos apribojimus, suteikdama visišką ir programuojamą laisvę vožtuvų valdymui.
Kaip veikia išmanioji vožtuvų valdymo sistema?
Skirtingai nuo įprastų sistemų, IVA kiekvienam atskiram vožtuvui priskiria atskirą skirstomąjį veleną. Vietoj nuolatinio sukimosi, kiekvienas skirstomasis velenas sukasi tik tada, kai reikia atidaryti arba uždaryti vožtuvą — kiekvieną kartą keičiant sukimosi kryptį. Skirstomojo veleno ir vožtuvo jungtis naudoja desmodrominio vožtuvų valdymo mechanizmą, tai reiškia, kad tiek atidarymo, tiek uždarymo judesiai yra mechaniškai valdomi, o ne grindžiami grąžinamąja spyruokle.
Ši architektūra suteikia tikslumo ir lankstumo lygį, kurio negali pasiekti jokia įprasta sistema. Su IVA inžinieriai ir programuotojai gali:
- Atidaryti vožtuvus žymiai greičiau nei tradiciniame VDV
- Išlaikyti vožtuvus beveik nejudančius bet kurioje tarpinėje takto padėtyje
- Atidaryti vožtuvą du kartus per vieną stūmoklio taktą
- Visiškai pakeisti cilindrų uždegimo eilę vien programine įranga
- Nustatyti unikalų vožtuvo pakėlimo ir uždarymo profilį kiekvienam atskiram cilindrui
- Keisti bet kurį iš šių parametrų realiuoju laiku, kol variklis veikia
Termodynaminis lankstumas: bet koks ciklas pagal poreikį
Vienas iš pažymėtiniausių IVA gebėjimų — galimybė persijungti tarp termodynaminių ciklų realiuoju laiku. Įprastas VDV su IVA gali įgyvendinti bet kurį iš šių ciklų vien atnaujinus programinę įrangą:
- Otto ciklas — standartinis benzininio variklio ciklas
- Millerio / Atkinsono ciklas — geresnis šiluminis efektyvumas esant dalinei apkrovai
- Homogeninio mišinio suspaudimo uždegimas (HCCI) — švaresniam ir efektyvesniam degimui
- Kibirkšties valdomas suspaudimo uždegimas (SPCCI) — Mazda gamybinis HCCI variantas
- Dviejų taktų ciklas — didesnei galios tankiui
- 12 taktų ciklas — itin efektyvus režimas esant mažai apkrovai
12 taktų ciklas nusipelno ypatingo dėmesio. Jis grindžiamas ilgai naudojama cilindrų deaktyvavimo koncepcija, tačiau su esminiu skirtumu: įprastame VDV elektronika išjungia fiksuotą cilindrų grupę ilgesniems laikotarpiams, sukeldama netolygų šilumos pasiskirstymą. Naudojant IVA, visi cilindrai išlieka aktyvūs, tačiau kiekvienas iš jų uždega kartą per tris darbo taktus — arba kartą per 12 ciklų. Taip visi cilindrai išlaikomi įprastoje darbinėje temperatūroje, dramatiškai sumažinant degalų sąnaudas esant mažai apkrovai.
IVA ir kitos bekumštelinės vožtuvų valdymo technologijos
Camcon Automotive nėra pirmoji įmonė, siekianti visiškai kintamo vožtuvų valdymo. Keli pagrindiniai žaidėjai per pastaruosius metus tyrė panašias koncepcijas:
- General Motors ir Ford — ankstyvosios tyrimų programos, skirtos visiškai kintamam vožtuvų valdymui
- Ricardo ir Lotus Engineering — inžineriniai tyrimai ir prototipų sistemos
- FreeValve / Qamfree — visiškai bekumštelinė sistema, iš pradžių sukurta Koenigsegg ir toliau plėtojama per FreeValve ir Qoros partnerystę
Ten, kur tokios sistemos kaip Qamfree visiškai pašalina skirstomąjį veleną, Camcon pasirinko priešingą metodą: kiekvienam vožtuvui suteikti savo atskirą skirstomąjį veleną. Tai išsaugo kumštelio pavaros mechaninį patikimumą ir tikslumą, kartu suteikiant visiškai elektroninės sistemos programuojamumą.
Efektyvumo privalumai ir kelias į gamybą
IVA prototipų eksploataciniai ir efektyvumo rezultatai yra žadantys. Pasak Camcon Automotive kūrėjų:
- CO₂ emisijos galėtų sumažėti 15–20 % palyginti su įprastu varikliu
- Prototipo bandymai su turbokompresoriumi apkrautu 2,0 litro keturių cilindrų varikliu parodė 7,5 % degalų ekonomiškumo pagerėjimą
- Benzininio IVA variklio degalų sąnaudos būtų iš esmės panašios į dyzelinio variklio
- Serijnės gamybos IVA sistemos būtų pigesnės nei hibridinis traukos agregatas
Camcon Automotive siūlo du kelius į rinką: tiesioginį IVA pavaros rinkinių ir variklio pritaikymo įrangos tiekimą gamintojams arba bendradarbiavimą su esamais automobilių komponentų tiekėjais. Įmonė prognozuoja, kad IVA sistema aprūpintos serijos gamybos transporto priemonės galėtų pasirodyti per penkerius metus nuo komercializacijos pradžios.
Tai yra vertimas. Originalą galite perskaityti čia: https://www.drive.ru/technic/5be19fd7ec05c4bb5c00003d.html
Paskelbta Rugsėjis 16, 2021 • 4m perskaityti
