Variabilné časovanie ventilov je všeobecne uznávané ako jeden z najefektívnejších spôsobov zlepšenia účinnosti spaľovacích motorov (SM). Moderné motory bežne upravujú fázy distribúcie plynov pri nasávaní a/alebo výfuku a niektoré idú ešte ďalej variovaním výšky zdvihu ventilov. Tieto systémy však stále pracujú v rámci mechanických obmedzení — posúvaním vačkových hriadeľov o niekoľko stupňov alebo prepínaním medzi profilmi vačky. Inteligentné ovládanie ventilov (IVA), vyvinuté britskou spoločnosťou Camcon Automotive, tieto obmedzenia úplne eliminuje a ponúka úplnú a programovateľnú slobodu v riadení ventilov.
Ako funguje inteligentné ovládanie ventilov?
Na rozdiel od konvenčných systémov IVA priraďuje každému jednotlivému ventilu samostatný vačkový hriadeľ. Namiesto nepretržitého otáčania sa každý vačkový hriadeľ otáča len vtedy, keď sa ventil potrebuje otvoriť alebo zatvoriť — pričom pri každej aktivácii mení smer. Spojenie medzi vačkovým hriadeľom a ventilom využíva mechanizmus desmodromického ovládania ventilov, čo znamená, že zdvihy otvárania aj zatvárania sú mechanicky poháňané a nespoliehajú sa na vratnú pružinu.
Táto architektúra umožňuje úroveň presnosti a flexibility, ktorú žiadny konvenčný systém nedokáže dosiahnuť. So systémom IVA môžu inžinieri a programátori:
- Otvárať ventily výrazne rýchlejšie ako v tradičnom SM
- Udržiavať ventily takmer nehybne v ľubovoľnej polohe počas zdvihu
- Otvoriť ventil dvakrát počas jedného zdvihu piesta
- Úplne meniť poradie zapaľovania valcov prostredníctvom softvéru
- Definovať jedinečný profil zdvihu a zatvárania ventilu pre každý jednotlivý valec
- Meniť ktorýkoľvek z týchto parametrov v reálnom čase počas chodu motora
Termodynamická flexibilita: Ľubovoľný cyklus na požiadanie
Jednou z najpozoruhodnejších schopností systému IVA je schopnosť prepínať medzi termodynamickými cyklami za chodu. Konvenčný SM vybavený systémom IVA môže implementovať ktorýkoľvek z nasledujúcich cyklov jednoduchou aktualizáciou softvéru:
- Ottov cyklus — štandardný cyklus benzínového motora
- Millerov/Atkinsonov cyklus — pre lepšiu termickú účinnosť pri čiastočnom zaťažení
- Homogénne nábojové kompresné zapaľovanie (HCCI) — pre čistejšie a efektívnejšie spaľovanie
- Iskrou riadené kompresné zapaľovanie (SPCCI) — výrobná varianta HCCI od spoločnosti Mazda
- Dvojtaktný cyklus — pre vyššiu hustotu výkonu
- 12-taktný cyklus — superúčinný režim pre jazdu pri nízkej záťaži
12-taktný cyklus si zaslúži osobitnú pozornosť. Vychádza z dlho zavádzaného konceptu deaktivácie valcov, ale s kľúčovým rozdielom: v konvenčnom SM elektronika vypína pevnú sadu valcov na dlhšie obdobia, čo spôsobuje nerovnomernú tepelnú distribúciu. So systémom IVA všetky valce zostávajú aktívne, ale každý sa zapáli raz za tri pracovné zdvihy — alebo raz za 12 cyklov. Tým sa udržujú všetky valce na normálnej prevádzkovej teplote a zároveň sa dramaticky znižuje spotreba paliva pri nízkych záťažiach.
IVA vs. iné bezvačkové technológie ventilov
Camcon Automotive nie je prvou spoločnosťou, ktorá sa usiluje o plne variabilné ovládanie ventilov. Niekoľko veľkých hráčov skúmalo podobné koncepty v priebehu rokov:
- General Motors a Ford — rané výskumné programy v oblasti plne variabilného ovládania ventilov
- Ricardo a Lotus Engineering — inžinierske štúdie a prototypové systémy
- FreeValve / Qamfree — systém úplne bez vačkového hriadeľa, pôvodne vyvinutý v spoločnosti Koenigsegg a pokračujúci prostredníctvom partnerstva FreeValve a Qoros
Zatiaľ čo systémy ako Qamfree vačkový hriadeľ úplne odstraňujú, Camcon zvolil opačný prístup: každý ventil dostal vlastný samostatný vačkový hriadeľ. Tým sa zachováva mechanická spoľahlivosť a presnosť pohonu ventilu vačkou, pričom sa zároveň dosahuje programovateľnosť plne elektronického systému.
Zvýšenie účinnosti a cesta k sériovej výrobe
Výsledky výkonnosti a účinnosti prototypov IVA sú sľubné. Podľa vývojárov spoločnosti Camcon Automotive:
- Emisie CO₂ by mohli byť znížené o 15–20 % v porovnaní s konvenčným motorom
- Testovanie prototypu na turbodúchadlovom štvorcylindrovom motore s objemom 2,0 litra preukázalo 7,5 % zlepšenie spotreby paliva
- Spotreba paliva benzínového motora IVA by bola vo všeobecnosti porovnateľná s naftovým motorom
- Sériové systémy IVA by boli lacnejšie ako hybridný pohonný systém
Camcon Automotive ponúka dve cesty na trh: priame dodávanie výrobcom so súpravami aktuátorov IVA a hardvérom na prispôsobenie motora, alebo partnerstvo s existujúcimi dodávateľmi automobilových komponentov. Spoločnosť predpokladá, že vozidlá vybavené systémom IVA v sériovej výrobe by mohli prísť do piatich rokov od komercionalizácie.
Toto je preklad. Originál si môžete prečítať tu: https://www.drive.ru/technic/5be19fd7ec05c4bb5c00003d.html
Publikované september 16, 2021 • 4m na čítanie
