Inteliģentā vārstu aktivācija (IVA): Iekšdedzes dzinēja vadības nākotne

Mainīgā vārstu laika iestatīšana tiek plaši atzīta par vienu no efektīvākajiem veidiem, kā uzlabot iekšdedzes dzinēja (IDD) efektivitāti. Mūsdienu dzinēji parasti pielāgo gāzes sadales fāzes ieplūdē un/vai izplūdē, un daži iet tālāk, mainot vārstu pacēluma augstumu. Tomēr šīs sistēmas joprojām darbojas mehānisko ierobežojumu ietvaros — nobīdot kārnvārpstas par dažiem grādiem vai pārslēdzot starp kārnvārpstas profiliem. Inteliģentā vārstu aktivācija (IVA), ko izstrādājis Lielbritānijas uzņēmums Camcon Automotive, pilnībā novērš šos ierobežojumus, piedāvājot pilnīgu un programmējamu brīvību vārstu vadībā.

Kā darbojas inteliģentā vārstu aktivācija?

Atšķirībā no parastajām sistēmām, IVA katram atsevišķam vārstam piešķir speciālu kārnvārpstu. Tā vietā, lai pastāvīgi grieztos, katra kārnvārpsta griežas tikai tad, kad vārsts ir jāatver vai jāaizver — mainot virzienu ar katru aktivāciju. Savienojums starp kārnvārpstu un vārstu izmanto desmodromisku vārstu vadības mehānismu, kas nozīmē, ka gan atvēršanas, gan aizvēršanas gājieni ir mehāniski virzīti, nevis paļaujas uz atgriešanas atsperi.

Šī arhitektūra nodrošina precizitātes un elastības līmeni, ko neviena parastā sistēma nevar sasniegt. Ar IVA inženieri un programmētāji var:

• Atvērt vārstus ievērojami ātrāk nekā tradicionālā IDD
• Turēt vārstus gandrīz nekustīgus jebkurā pozīcijā gājiena vidū
• Atvērt vārstu divas reizes viena virzuļa gājiena laikā
• Pilnībā mainīt cilindru aizdedzes secību ar programmatūras palīdzību
• Noteikt unikālu vārstu pacēluma un aizvēršanas profilu katram atsevišķam cilindram
• Mainīt jebkuru no šiem parametriem reāllaikā, kamēr dzinējs darbojas

Termodinamisks elastīgums: Jebkurš cikls pēc pieprasījuma

Viena no IVA ievērojamākajām spējām ir tā spēja pārslēgties starp termodinamiskiem cikliem lidojuma laikā. Parastu IDD, kas aprīkots ar IVA, var ieviest jebkuru no šādiem cikliem, vienkārši atjauninot programmatūru:

• Otto cikls — standarta benzīna dzinēja cikls
• Millera/Atkinsona cikls — uzlabotai termiskajai efektivitātei daļējā slodzē
• Homogēna uzlādes kompresijas aizdedze (HCCI) — tīrākai un efektīvākai degšanai
• Dzirksteļvadāma kompresijas aizdedze (SPCCI) — Mazda ražošanas HCCI variants
• Divtaktu cikls — lielākai jaudas blīvumam
• 12-taktu cikls — superefektīvs režīms braukšanai ar zemu slodzi

12-taktu cikls ir īpaši ievērības cienīgs. Tas balstās uz sen iedibināto cilindru deaktivācijas koncepciju, taču ar būtisku atšķirību: parastā IDD elektronika uz ilgāku laiku izslēdz noteiktu cilindru kopu, radot nevienmērīgu siltuma sadalījumu. Ar IVA visi cilindri paliek aktīvi, taču katrs no tiem aizdedzina vienu reizi katrā trīs darba gājienu laikā — jeb vienu reizi katrā 12 ciklos. Tas uztur visus cilindrus normālā darba temperatūrā, vienlaikus dramatiski samazinot degvielas patēriņu pie nelielas slodzes.

IVA salīdzinājumā ar citām bezkārnvārpstas vārstu tehnoloģijām

Camcon Automotive nav pirmais, kas tiecas pēc pilnībā mainīgas vārstu vadības. Vairāki lieli dalībnieki ir pētījuši līdzīgas koncepcijas gadu gaitā:

• General Motors un Ford — agrīnas pētniecības programmas pilnībā mainīgai vārstu aktivācijai
• Ricardo un Lotus Engineering — inženierpētījumi un prototipu sistēmas
• FreeValve / Qamfree — pilnībā bez kārnvārpstas sistēma, sākotnēji izstrādāta Koenigsegg un turpināta ar FreeValve un Qoros partnerību

Tur, kur sistēmas kā Qamfree pilnībā noņem kārnvārpstu, Camcon izvēlējās pretējo pieeju: dot katram vārstam savu speciālo kārnvārpstu. Tas saglabā kārnvārstas vadītas aktivācijas mehānisko uzticamību un precizitāti, vienlaikus nodrošinot pilnībā elektroniskas sistēmas programmējamību.

Efektivitātes pieaugums un ceļš uz ražošanu

IVA prototipu veiktspējas un efektivitātes rezultāti ir daudzsološi. Pēc Camcon Automotive izstrādātāju datiem:

• CO₂ emisijas varētu tikt samazinātas par 15–20% salīdzinājumā ar parasto dzinēju
• Prototipa testēšana ar turbopūtes 2,0 litru četrcilindru dzinēju parādīja 7,5% degvielas ekonomijas uzlabojumu
• Benzīna IVA dzinēja degvielas patēriņš būtu plaši salīdzināms ar dīzeļdzinēju
• Sērijveida ražošanas IVA sistēmas būtu lētākas nekā hibrīdā piedziņa

Camcon Automotive piedāvā divus ceļus uz tirgu: tieša IVA aktuatoru komplektu un dzinēja pielāgošanas aparatūras piegāde ražotājiem vai sadarbība ar esošajiem automobiļu komponentu piegādātājiem. Uzņēmums prognozē, ka ar IVA aprīkoti sērijveida ražošanas transportlīdzekļi varētu parādīties piecu gadu laikā pēc komercializācijas.

Šis ir tulkojums. Oriģinālu varat lasīt šeit: https://www.drive.ru/technic/5be19fd7ec05c4bb5c00003d.html