การควบคุมวาล์วอัจฉริยะ (IVA): อนาคตของการควบคุมเครื่องยนต์สันดาปภายใน

การปรับจังหวะวาล์วแบบแปรผันได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) เครื่องยนต์สมัยใหม่มักปรับช่วงการจ่ายแก๊สที่ทางดูดและ/หรือทางระบาย และบางรุ่นยังปรับความสูงของการยกวาล์วด้วย อย่างไรก็ตาม ระบบเหล่านี้ยังคงทำงานภายใต้ข้อจำกัดทางกลไก — การขยับเพลาลูกเบี้ยวเพียงไม่กี่องศาหรือการสลับระหว่างโปรไฟล์ลูกเบี้ยว การควบคุมวาล์วอัจฉริยะ (IVA) ที่พัฒนาโดยบริษัทสัญชาติอังกฤษ Camcon Automotive ขจัดข้อจำกัดเหล่านั้นออกไปทั้งหมด โดยมอบอิสระในการควบคุมวาล์วอย่างสมบูรณ์และตั้งโปรแกรมได้

การควบคุมวาล์วอัจฉริยะทำงานอย่างไร?

ต่างจากระบบทั่วไป IVA กำหนดเพลาลูกเบี้ยวเฉพาะให้กับวาล์วแต่ละตัว แทนที่จะหมุนอย่างต่อเนื่อง เพลาลูกเบี้ยวแต่ละตัวจะหมุนเฉพาะเมื่อวาล์วต้องการเปิดหรือปิดเท่านั้น โดยสลับทิศทางในแต่ละครั้งที่ทำงาน การเชื่อมต่อระหว่างเพลาลูกเบี้ยวและวาล์วใช้กลไก การควบคุมวาล์วแบบเดสโมโดรมิก ซึ่งหมายความว่าทั้งจังหวะการเปิดและปิดถูกขับเคลื่อนด้วยกลไก แทนที่จะอาศัยสปริงส่งกลับ

สถาปัตยกรรมนี้ช่วยให้มีความแม่นยำและความยืดหยุ่นในระดับที่ระบบทั่วไปไม่สามารถทำได้ ด้วย IVA วิศวกรและโปรแกรมเมอร์สามารถ:

• เปิดวาล์วได้เร็วกว่า ICE แบบดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญ
• คงวาล์วให้แทบนิ่งในตำแหน่งใดก็ได้ระหว่างจังหวะ
• เปิดวาล์วสองครั้งภายในจังหวะลูกสูบเดียว
• เปลี่ยนลำดับการจุดระเบิดของกระบอกสูบทั้งหมดผ่านซอฟต์แวร์
• กำหนดโปรไฟล์การยกและปิดวาล์วเฉพาะสำหรับกระบอกสูบแต่ละตัว
• ปรับพารามิเตอร์เหล่านี้ได้แบบเรียลไทม์ขณะเครื่องยนต์กำลังทำงาน

ความยืดหยุ่นทางอุณหพลศาสตร์: ทุกวงจรตามต้องการ

หนึ่งในความสามารถที่น่าทึ่งที่สุดของ IVA คือความสามารถในการสลับระหว่างวงจรอุณหพลศาสตร์ได้ทันที ICE แบบทั่วไปที่ติดตั้ง IVA สามารถใช้วงจรใดก็ได้ต่อไปนี้เพียงแค่อัปเดตซอฟต์แวร์:

• วงจรออตโต — วงจรเครื่องยนต์เบนซินมาตรฐาน
• วงจรมิลเลอร์/แอตกินสัน — เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพความร้อนที่โหลดบางส่วน
• การจุดระเบิดด้วยการอัดแบบชาร์จสม่ำเสมอ (HCCI) — สำหรับการเผาไหม้ที่สะอาดและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
• การจุดระเบิดด้วยการอัดควบคุมด้วยประกายไฟ (SPCCI) — รูปแบบการผลิตของ Mazda สำหรับ HCCI
• วงจรสองจังหวะ — สำหรับความหนาแน่นกำลังสูงขึ้น
• วงจร 12 จังหวะ — โหมดประหยัดพลังงานสูงสุดสำหรับการขับขี่โหลดเบา

วงจร 12 จังหวะสมควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษ มันสร้างขึ้นบนแนวคิดที่ได้รับการยอมรับมานานของการปิดกระบอกสูบ แต่มีความแตกต่างที่สำคัญ: ใน ICE แบบทั่วไป อิเล็กทรอนิกส์จะปิดชุดกระบอกสูบที่กำหนดไว้เป็นระยะเวลานาน ทำให้การกระจายความร้อนไม่สม่ำเสมอ ด้วย IVA กระบอกสูบทั้งหมดยังคงทำงานอยู่ แต่แต่ละตัวจะจุดระเบิดหนึ่งครั้งทุกสามจังหวะทำงาน หรือหนึ่งครั้งทุก 12 รอบ ซึ่งทำให้กระบอกสูบทั้งหมดอยู่ที่อุณหภูมิการทำงานปกติ ขณะที่ลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงอย่างมากที่โหลดเบา

IVA เทียบกับเทคโนโลยีวาล์วแบบไม่มีแคมชาฟต์อื่นๆ

Camcon Automotive ไม่ใช่บริษัทแรกที่พัฒนาการควบคุมวาล์วแบบแปรผันได้อย่างสมบูรณ์ ผู้เล่นรายใหญ่หลายรายได้สำรวจแนวคิดที่คล้ายกันในช่วงหลายปีที่ผ่านมา:

• General Motors และ Ford — โครงการวิจัยเบื้องต้นเกี่ยวกับการควบคุมวาล์วแบบแปรผันได้อย่างสมบูรณ์
• Ricardo และ Lotus Engineering — การศึกษาด้านวิศวกรรมและระบบต้นแบบ
• FreeValve / Qamfree — ระบบที่ปราศจากเพลาลูกเบี้ยวอย่างสมบูรณ์ ซึ่งเดิมพัฒนาขึ้นที่ Koenigsegg และดำเนินการต่อผ่านความร่วมมือระหว่าง FreeValve และ Qoros

ในขณะที่ระบบอย่าง Qamfree ถอดเพลาลูกเบี้ยวออกทั้งหมด Camcon ใช้แนวทางตรงกันข้าม: ให้วาล์วทุกตัวมีเพลาลูกเบี้ยวเฉพาะของตัวเอง ซึ่งช่วยรักษาความน่าเชื่อถือทางกลไกและความแม่นยำของการขับเคลื่อนด้วยลูกเบี้ยว ขณะที่มอบความสามารถในการตั้งโปรแกรมของระบบอิเล็กทรอนิกส์อย่างสมบูรณ์

ผลการประหยัดพลังงานและเส้นทางสู่การผลิต

ผลการทดสอบประสิทธิภาพและการประหยัดพลังงานจากต้นแบบ IVA มีแนวโน้มที่ดี ตามที่นักพัฒนาของ Camcon Automotive ระบุ:

• การปล่อย CO₂ อาจลดลง 15–20% เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ทั่วไป
• การทดสอบต้นแบบบนเครื่องยนต์สี่สูบเทอร์โบชาร์จขนาด 2.0 ลิตรแสดงให้เห็น การปรับปรุงประสิทธิภาพเชื้อเพลิง 7.5%
• การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ IVA เบนซิน ใกล้เคียงกับเครื่องยนต์ดีเซล โดยรวม
• ระบบ IVA สำหรับการผลิตแบบซีรีส์จะ มีราคาถูกกว่าระบบส่งกำลังแบบไฮบริด

Camcon Automotive นำเสนอสองเส้นทางสู่ตลาด: จัดหาชุดตัวขับเคลื่อน IVA และฮาร์ดแวร์ปรับแต่งเครื่องยนต์ให้กับผู้ผลิตโดยตรง หรือร่วมมือกับซัพพลายเออร์ชิ้นส่วนยานยนต์ที่มีอยู่ บริษัทคาดการณ์ว่ายานพาหนะที่ผลิตด้วยระบบ IVA อาจวางจำหน่ายภายในห้าปีหลังการนำไปใช้เชิงพาณิชย์

นี่คือบทความแปล คุณสามารถอ่านต้นฉบับได้ที่นี่: https://www.drive.ru/technic/5be19fd7ec05c4bb5c00003d.html