Змінний газорозподіл широко визнаний одним із найефективніших способів підвищення ефективності двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ). Сучасні двигуни зазвичай регулюють фази газорозподілення на впуску та/або випуску, а деякі йдуть далі, змінюючи висоту підйому клапанів. Однак ці системи досі працюють у межах механічних обмежень — зміщення розподільних валів на кілька градусів або перемикання між профілями кулачків. Інтелектуальне керування клапанами (IVA), розроблене британською компанією Camcon Automotive, повністю усуває ці обмеження, пропонуючи повну й програмовану свободу керування клапанами.
Як працює інтелектуальне керування клапанами?
На відміну від звичайних систем, IVA призначає окремий розподільний вал для кожного індивідуального клапана. Замість безперервного обертання кожен розподільний вал повертається лише тоді, коли клапан потрібно відкрити або закрити — змінюючи напрямок при кожному спрацьовуванні. З’єднання між розподільним валом і клапаном використовує механізм десмодромного керування клапаном, тобто обидва ходи — відкриття та закриття — здійснюються механічним приводом, а не за допомогою зворотної пружини.
Ця архітектура забезпечує рівень точності та гнучкості, якого не може досягти жодна звичайна система. З IVA інженери та програмісти можуть:
- Відкривати клапани значно швидше, ніж у традиційному ДВЗ
- Утримувати клапани майже нерухомо в будь-якому положенні посередині ходу
- Відкривати клапан двічі протягом одного ходу поршня
- Повністю змінювати порядок запалення циліндрів через програмне забезпечення
- Визначати унікальний профіль підйому та закриття клапана для кожного окремого циліндра
- Змінювати будь-який із цих параметрів у режимі реального часу під час роботи двигуна
Термодинамічна гнучкість: будь-який цикл на вимогу
Однією з найвидатніших можливостей IVA є здатність перемикатися між термодинамічними циклами на льоту. Звичайний ДВЗ, оснащений IVA, може реалізувати будь-який із наведених нижче циклів просто шляхом оновлення програмного забезпечення:
- Цикл Отто — стандартний цикл бензинового двигуна
- Цикл Міллера/Аткінсона — для підвищеної теплової ефективності при частковому навантаженні
- Однорідний заряд із запалюванням від стиснення (HCCI) — для чистішого та ефективнішого згоряння
- Запалювання від стиснення, кероване іскрою (SPCCI) — серійний варіант HCCI від компанії Mazda
- Двотактний цикл — для вищої питомої потужності
- 12-тактний цикл — надефективний режим для їзди з малим навантаженням
12-тактний цикл заслуговує на особливу увагу. Він базується на давно відомій концепції деактивації циліндрів, але з принциповою відмінністю: у звичайному ДВЗ електроніка вимикає фіксований набір циліндрів на тривалий час, що призводить до нерівномірного розподілу тепла. З IVA всі циліндри залишаються активними, але кожен з них запалюється раз на три робочі ходи — або раз на 12 циклів. Це підтримує всі циліндри при їх нормальній робочій температурі, водночас різко скорочуючи витрату палива при невеликих навантаженнях.
IVA та інші безкулачкові технології клапанів
Camcon Automotive — не перша компанія, яка прагне до повністю змінного керування клапанами. Кілька великих гравців досліджували подібні концепції протягом останніх років:
- General Motors та Ford — ранні дослідницькі програми з повністю змінного керування клапанами
- Ricardo та Lotus Engineering — інженерні дослідження та прототипні системи
- FreeValve / Qamfree — повністю безрозподільвальна система, спочатку розроблена у компанії Koenigsegg і продовжена в рамках партнерства FreeValve та Qoros
Там, де такі системи, як Qamfree, повністю видаляють розподільний вал, Camcon обрала протилежний підхід: надання кожному клапану власного виділеного розподільного вала. Це зберігає механічну надійність і точність кулачкового приводу, забезпечуючи при цьому програмованість повністю електронної системи.
Підвищення ефективності та шлях до серійного виробництва
Результати випробувань прототипів IVA щодо продуктивності та ефективності є перспективними. За словами розробників Camcon Automotive:
- Викиди CO₂ можна скоротити на 15–20% порівняно зі звичайним двигуном
- Випробування прототипу на турбованому чотирициліндровому двигуні об’ємом 2,0 л продемонстрували покращення паливної економічності на 7,5%
- Витрата палива бензинового двигуна IVA буде загалом порівнянна з дизельним двигуном
- Серійні системи IVA будуть дешевшими за гібридну силову установку
Camcon Automotive пропонує два шляхи виходу на ринок: постачання виробникам безпосередньо комплектів приводів IVA та обладнання для адаптації двигунів, або партнерство з існуючими постачальниками автомобільних компонентів. Компанія прогнозує, що серійні автомобілі з IVA можуть з’явитися протягом п’яти років після комерціалізації.
Це переклад. Оригінал можна прочитати тут: https://www.drive.ru/technic/5be19fd7ec05c4bb5c00003d.html
Опубліковано Вересень 16, 2021 • 4хв на читання
