Variabel ventiltiming är allmänt erkänd som ett av de mest effektiva sätten att förbättra verkningsgraden hos förbränningsmotorer (ICE). Moderna motorer justerar vanligtvis gasdistributionsfaserna vid insug och/eller avgaser, och vissa går längre genom att variera ventillyftets höjd. Dessa system arbetar dock fortfarande inom mekaniska begränsningar — de förskjuter kamaxlar med några grader eller växlar mellan kamrofiler. Intelligent Ventilmanövrering (IVA), utvecklat av det brittiska företaget Camcon Automotive, eliminerar dessa begränsningar helt och hållet och erbjuder fullständig och programmerbar frihet över ventilstyrningen.
Hur fungerar Intelligent Ventilmanövrering?
Till skillnad från konventionella system tilldelar IVA en dedikerad kamaxel till varje enskilt ventil. Istället för att rotera kontinuerligt vrids varje kamaxel bara när ventilen behöver öppnas eller stängas — och byter riktning vid varje manövrering. Kopplingen mellan kamaxeln och ventilen använder en desmodromisk ventilstyrning, vilket innebär att både öppnings- och stängningsrörelserna mekaniskt drivs snarare än att förlita sig på en returfjäder.
Denna arkitektur möjliggör en precisions- och flexibilitetsnivå som inget konventionellt system kan matcha. Med IVA kan ingenjörer och programmerare:
- Öppna ventiler betydligt snabbare än i en traditionell ICE
- Hålla ventiler nästan stationära i valfri position mitt i rörelsen
- Öppna en ventil två gånger inom ett enda kolvsslag
- Ändra cylindertändningsordningen helt via mjukvara
- Definiera en unik ventillyftnings- och stängningsprofil för varje enskild cylinder
- Ändra dessa parametrar i realtid medan motorn är igång
Termodynamisk flexibilitet: Valfri cykel på begäran
En av de mest anmärkningsvärda egenskaperna hos IVA är förmågan att växla mellan termodynamiska cykler under körning. En konventionell ICE utrustad med IVA kan implementera någon av följande cykler helt enkelt genom att uppdatera mjukvaran:
- Ottocykeln — den vanliga bensinmotorns cykel
- Miller/Atkinsoncykeln — för förbättrad termisk verkningsgrad vid dellast
- Homogen laddningskompressionsantändning (HCCI) — för renare och mer effektiv förbränning
- Gniststyrd kompressionsantändning (SPCCI) — Mazdas produktionsvariant av HCCI
- Tvåtaktscykeln — för högre effektdensitet
- 12-taktscykeln — ett supereffektivt läge för körning vid låg belastning
12-taktscykeln förtjänar särskild uppmärksamhet. Den bygger på det sedan länge etablerade konceptet med cylinderavstängning, men med en avgörande skillnad: i en konventionell ICE stänger elektroniken av en fast uppsättning cylindrar under längre perioder, vilket orsakar ojämn värmefördelning. Med IVA förblir alla cylindrar aktiva, men var och en tänder en gång var tredje arbetsslag — eller en gång var 12:e cykel. Detta håller alla cylindrar vid sin normala driftstemperatur samtidigt som bränsleförbrukningen minskar dramatiskt vid lätt belastning.
IVA jämfört med andra kamaxelfria ventilteknologier
Camcon Automotive är inte det första företaget att eftersträva fullt variabel ventilstyrning. Flera stora aktörer har utforskat liknande koncept under åren:
- General Motors och Ford — tidiga forskningsprogram inom fullt variabel ventilmanövrering
- Ricardo och Lotus Engineering — ingenjörsstudier och prototypsystem
- FreeValve / Qamfree — ett helt kamaxelfritt system som ursprungligen utvecklades hos Koenigsegg och fortsatte genom partnerskapet mellan FreeValve och Qoros
Där system som Qamfree tar bort kamaxeln helt, valde Camcon det motsatta tillvägagångssättet: att ge varje ventil sin egen dedikerade kamaxel. Detta bevarar den mekaniska tillförlitligheten och precisionen hos kamdriven manövrering, samtidigt som det ger programmerbarhet hos ett fullelektroniskt system.
Effektivitetsvinster och vägen till serieproduktion
Prestanda- och effektivitetsresultaten från IVA-prototyper är lovande. Enligt Camcon Automotives utvecklare:
- CO₂-utsläppen kan minskas med 15–20 % jämfört med en konventionell motor
- Prototyptest på en turboladdad fyrcylindrig 2,0-litersmotor visade en 7,5 % förbättring av bränsleekonomin
- Bränsleförbrukningen för en bensindriven IVA-motor skulle vara i stort sett jämförbar med en dieselmotor
- IVA-system för serieproduktion skulle vara billigare än ett hybriddrivsystem
Camcon Automotive erbjuder två vägar till marknaden: att direkt leverera IVA-aktueringssatser och motoranpassningskomponenter till tillverkare, eller att samarbeta med befintliga leverantörer av fordonskomponenter. Företaget förutspår att serieproducerade fordon med IVA kan nå marknaden inom fem år efter kommersialisering.
Detta är en översättning. Du kan läsa originalet här: https://www.drive.ru/technic/5be19fd7ec05c4bb5c00003d.html
Published September 16, 2021 • 4m to read
