Điều Khiển Van Thông Minh (IVA): Tương Lai của Động Cơ Đốt Trong

Phân phối khí biến thiên được công nhận rộng rãi là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để cải thiện hiệu suất động cơ đốt trong (ICE). Các động cơ hiện đại thường điều chỉnh pha phân phối khí ở đường nạp và/hoặc đường xả, một số còn thay đổi thêm chiều cao nâng van. Tuy nhiên, các hệ thống này vẫn hoạt động trong giới hạn cơ học — dịch chuyển trục cam vài độ hoặc chuyển đổi giữa các biên dạng cam. Điều Khiển Van Thông Minh (IVA), được phát triển bởi công ty Anh Camcon Automotive, loại bỏ hoàn toàn những giới hạn đó, mang lại sự tự do lập trình toàn diện cho việc kiểm soát van.

Điều Khiển Van Thông Minh Hoạt Động Như Thế Nào?

Khác với các hệ thống thông thường, IVA gán một trục cam riêng cho từng van. Thay vì quay liên tục, mỗi trục cam chỉ quay khi van cần mở hoặc đóng — đảo chiều sau mỗi lần kích hoạt. Kết nối giữa trục cam và van sử dụng cơ chế điều khiển van desmodromic, nghĩa là cả hành trình mở lẫn đóng đều được dẫn động cơ học thay vì dựa vào lò xo hồi.

Kiến trúc này mang lại độ chính xác và linh hoạt mà không hệ thống thông thường nào có thể sánh được. Với IVA, các kỹ sư và lập trình viên có thể:

• Mở van nhanh hơn đáng kể so với động cơ đốt trong truyền thống
• Giữ van gần như đứng yên ở bất kỳ vị trí nào giữa hành trình
• Mở van hai lần trong một hành trình piston duy nhất
• Thay đổi hoàn toàn thứ tự đánh lửa của xy-lanh thông qua phần mềm
• Xác định biên dạng nâng và đóng van riêng biệt cho từng xy-lanh
• Điều chỉnh bất kỳ thông số nào trong số này theo thời gian thực khi động cơ đang hoạt động

Tính Linh Hoạt Nhiệt Động Lực Học: Bất Kỳ Chu Trình Nào Theo Yêu Cầu

Một trong những khả năng đáng chú ý nhất của IVA là khả năng chuyển đổi giữa các chu trình nhiệt động lực học khi đang vận hành. Một động cơ đốt trong thông thường được trang bị IVA có thể thực hiện bất kỳ chu trình nào sau đây chỉ bằng cách cập nhật phần mềm:

• Chu trình Otto — chu trình động cơ xăng tiêu chuẩn
• Chu trình Miller/Atkinson — để cải thiện hiệu suất nhiệt ở tải một phần
• Đánh lửa nén hỗn hợp đồng nhất (HCCI) — để đốt cháy sạch hơn và hiệu quả hơn
• Đánh lửa nén có kiểm soát bằng bugi (SPCCI) — biến thể sản xuất của Mazda từ HCCI
• Chu trình hai kỳ — để tăng mật độ công suất
• Chu trình 12 kỳ — chế độ siêu tiết kiệm nhiên liệu cho lái xe tải thấp

Chu trình 12 kỳ xứng đáng được chú ý đặc biệt. Nó được xây dựng dựa trên khái niệm ngắt xy-lanh đã được thiết lập từ lâu, nhưng với một điểm khác biệt quan trọng: trong động cơ đốt trong thông thường, hệ thống điện tử tắt một bộ xy-lanh cố định trong thời gian dài, gây ra sự phân phối nhiệt không đều. Với IVA, tất cả các xy-lanh vẫn hoạt động, nhưng mỗi xy-lanh chỉ đánh lửa một lần trong mỗi ba hành trình làm việc — hay một lần trong mỗi 12 chu kỳ. Điều này giữ cho tất cả các xy-lanh ở nhiệt độ vận hành bình thường trong khi giảm đáng kể mức tiêu thụ nhiên liệu ở tải nhẹ.

IVA So Với Các Công Nghệ Van Không Trục Cam Khác

Camcon Automotive không phải là công ty đầu tiên theo đuổi điều khiển van hoàn toàn biến thiên. Một số công ty lớn đã khám phá các khái niệm tương tự trong những năm qua:

• General Motors và Ford — các chương trình nghiên cứu ban đầu về điều khiển van hoàn toàn biến thiên
• Ricardo và Lotus Engineering — các nghiên cứu kỹ thuật và hệ thống nguyên mẫu
• FreeValve / Qamfree — hệ thống hoàn toàn không trục cam ban đầu được phát triển tại Koenigsegg và tiếp tục thông qua quan hệ đối tác FreeValve và Qoros

Trong khi các hệ thống như Qamfree loại bỏ hoàn toàn trục cam, Camcon chọn hướng đi ngược lại: trang bị cho mỗi van một trục cam riêng. Điều này bảo toàn độ tin cậy cơ học và độ chính xác của dẫn động bằng cam, đồng thời mang lại khả năng lập trình của một hệ thống điện tử hoàn toàn.

Cải Thiện Hiệu Suất và Con Đường Đến Sản Xuất Hàng Loạt

Kết quả hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu từ các nguyên mẫu IVA rất hứa hẹn. Theo các nhà phát triển của Camcon Automotive:

• Lượng khí thải CO₂ có thể giảm 15–20% so với động cơ thông thường
• Thử nghiệm nguyên mẫu trên động cơ bốn xy-lanh tăng áp dung tích 2.0 lít cho thấy cải thiện tiết kiệm nhiên liệu 7,5%
• Mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ xăng IVA sẽ tương đương rộng rãi với động cơ diesel
• Hệ thống IVA sản xuất hàng loạt sẽ rẻ hơn hệ thống truyền động hybrid

Camcon Automotive đang cung cấp hai con đường ra thị trường: cung cấp trực tiếp cho các nhà sản xuất bộ dụng cụ kích hoạt IVA và phần cứng thích ứng động cơ, hoặc hợp tác với các nhà cung cấp linh kiện ô tô hiện có. Công ty dự đoán rằng các xe sản xuất hàng loạt được trang bị IVA có thể xuất hiện trong vòng năm năm kể từ khi thương mại hóa.

Đây là bản dịch. Bạn có thể đọc bản gốc tại đây: https://www.drive.ru/technic/5be19fd7ec05c4bb5c00003d.html