Двигатель без распредвала: Двигатели без распредвалов, новая технология, которая изменит автоиндустрию |

Содержание

Двигатели без распредвалов, новая технология, которая изменит автоиндустрию

FreeValve,- как работает двигатель без распредвала

Мы уверены, что многие наши читатели и посетители сайта знают о существовании компании под названием «Koenigsegg». А еще мы уверены в том, что многие почти ничего не слышали о её дочерней фирме под замысловатым названием FreeValve.

Если это действительно так, то добро пожаловать друзья в мир высоких автотехнологий. Скандинавы на сегодня разработали и претворяют в жизнь чрезвычайно интересный продукт, а именно, новый (это не преувеличение) тип двигателя в котором нет таких привычных нам всем деталей (кто связан с автомобилями), как распредвал.

Смотрите также: 1.6 литровый двигатель без распредвала на модели Qoros 3 выдает и развивает мощность в 230 л.с.

Если мы с вами заглянем в прошлое, т.е. в 80-е года, то самой топовой и продвинутой технологией в то время стала система управления клапанами типа VTEC, а вот 90-е годы отличились иной разработкой и применением продвинутой системы впрыска топлива, а чуть позже кульминацией развития прямого впрыска стали поздние 2000-е годы. Будущее, как говорят специалисты, за технологией FreeValve,- т.е. «без системы распредвалов» приводящей клапаны в движение в ДВС (двигателе внутреннего сгорания). Но действительно ли это так и станет будущим моторостроения? Давайте посмотрим друзья на это вместе.

Как любая другая технологическая революция эта FreeValve Camfree стала технологическим прорывом, который должен (или обязан?) изменить расстановку сил в технологиях создания двигателей внутреннего сгорания. Основной принцип ее звучит просто и гениально,- вместо определённой привязки к определенной статической формуле, эта новая технология предлагает конкретную гибкость в процессе работы мотора.

Технологии изменяемого открытия клапанов существуют уже относительно давно, на ней было сделано множество прототипов автотехники от разных автопроизводителей. Существуют даже похожие серийные версии от «BMW», но ни одна из них не может сравниться с теми возможностями, которые предлагает этот новый тип двигателя разработанный скромной скандинавской компанией. Гениальность продвигаемой ей системы также не в последнюю очередь заключается в том самом, что она не подразумевает серьёзных изменений в конструкции самого двигателя. Но, тем не менее, эта кажущаяся простота не помогла избежать фирме и одноименной технологии FreeValve дороговизны и сложностей производства. Закон бизнеса никто пока не отменил, новинки стоят как мы знаем, всегда немалых денег.

Мотор FreeValve на 30% мощнее, в два раза экологичнее и на 20 — 50% экономичнее обычного распредвального двигателя

Как и другие подобные инженеры, сосредоточившиеся на развитии технологий дезактивации и изменяемой степени сжатия а также изменяемого объёма, парни из «FreeValve» работали долгое время над тем, что называется сегодня «топовой мировой технологией мотора», стоящей как-раз на острие атаки автопрогресса.

В ходе проведенных исследований компания «Koenigsegg» выяснила, что технология привода клапанов имеет огромный потенциал развития, поэтому ее решение было логичным, а именно,- разработать реальную систему, которая будет основана на теоретическом опыте. Таким образом, для достижения своих амбициозных целей у названной фирмы произошло объединение с дочерней компанией «Cargine» переименованной в последствии в «FreeValve».

Вступление закончилось. Теперь переходим к подробностям.

Давайте друзья перейдем к изучению всех нюансов данной FreeValve технологии, которая не так давно была публично раскрыта для достояния общественности.

В чем разница между системой без распредвалов и классической технологией привода клапанов

Из названия и описания этой технологии становится понятным, что речь действительно идет о таком двигателе, в котором отсутствуют распределительные валы. На самом деле это необычный подход к инженерии внутримоторных технологий, главный секрет которых заключается как-раз в том, что двигателю не нужны эти самые валы, поскольку сами клапана рассчитаны на индивидуальную работу и что интересно, каждый по отдельности. Каждый клапан ни как не связан жестко с соседними клапанами, отсюда и проистекает название «свободные клапана», т. е.- FreeValve.

Главная мысль заключается в следующем, чтобы работа двигателя внутреннего сгорания стала более эффективной во всех своих фазах работы. Стандартные распределительные валы ввиду заложенных в них конструктивных особенностей являются крайне компромиссными вариантами, что зачастую приводит к определенным «жертвам», т.е. к повышенному расходу топлива в угоду мощности или к низкому крутящему моменту на высоких оборотах в угоду пиковой мощности. ну и т.д.

С этой новой технологией инженеры получили возможность сделать двигатель более эффективным при любых оборотах и на всех режимах работы не опасаясь, ни провалов на холостом ходу, ни посредственной динамики или высокого расхода топлива.

Звучит наверное, как недосягаемая мечта, но нет ничего невозможного, в наш век возможно все, что можно себе представить. Дочерняя компания «Кёнигсегг» добилась в этом вопросе высоких результатов, создав вполне рабочий и практически серийный экземпляр своей новой разработки, которую они долгие годы возили от одной выставки к другой выставке, представляя свой прототип двигателя на разных своих автоновинках. Вместо тех же распредвалов, каждый клапан приводится в движение своим отдельным приводом, работу которых в свою очередь контролирует электроника.

Насколько хороша новинка и насколько она дороже обычной системы привода клапанов?

Разработчики утверждают, что система без распредвалов использует на 10% меньше энергии, чем традиционные решения обычного привода. Эти проценты (указанные выше) в стандартной схеме двигателя обычно уходят на преодоление трения, на привод и на работу всей верхней части «головы» мотора, то есть, на использование всех этих многочисленных систем. Эффективность использования такого двигателя, как несложно уже догадаться, будет на 10% лучше, но еще гораздо больший выигрыш станет очевидным как-раз при экологической проверке.

Двигатель может работать в четырех циклах, а именно: стандартный- Отто, сложный- Миллера и экономный-Аткинсона. Также двигатель способен воспроизводить цикл Хедмана с изменяемой степенью сжатия

Например, в двигателе с искровым зажиганием (читайте, в бензиновом моторе) с установленным FreeValve можно смело снять каталитический нейтрализатор, а экономичность даже у мощного бензинового двигателя станет сродни дизельному варианту.

В результате этот полученный силовой агрегат станет дешевле эквивалентного дизельного мотора, так говорят в «FreeValve». На дизельные двигатели тоже могут быть установлены новомодные электронные приводы клапанов, что в самой теории должно чуть снизить расход данного мотора работающего на ДТ и серьезно повысить экологичность его выхлопа.

Стоимость новой технологии. Если взять в расчет науку, т.е. экономику, то получается, что первые 10 — 100 тыс. двигателей построенных по этой технологии, будут стоить дороже обычных типов силовых агрегатов, но в конечном итоге получится следующее, когда производство будет поставлено на промышленный поток и он достигнет определённой «критической массы», то стоимость таких новых типов моторов начнет постепенно снижаться и в конечном итоге сравняется со стоимостью сегодняшнего стандартного ДВС.

При этом такие моторы будут более эффективными, чем традиционные агрегаты, они будут меньше расходовать горючего при увеличении мощности и станут показывать более приемлемые показатели крутящего момента.

Что произойдет, если система покажет себя несостоятельной?

Приверженцам классической схемы двигателей и тем гражданам, которые с опаской принимают все обновления в мире технологий и все технические новшества, наверное будет интересно узнать, на сколько все будет плохо при непредвиденной поломке этой новомодной системы. И вообще, хотелось бы знать, надежна ли она?

Отрицать конечно глупо, любой даже самый надежный девайс может непременно выдать в неподходящий момент неприятную осечку, также не стоит забывать и про конструктивные дефекты, которые могут быть не выявлены на начальном этапе разработки. Итог заранее предсказуем, это будет дорогая поломка. Но и здесь у инженеров «FreeValve» есть небольшой утешительный козырь в рукаве.

Невероятно, но этот двигатель сможет нормально выполнять свои рабочие функции даже при поломке одного или нескольких приводов клапанов, разумеется, что это скажется на его пиковой мощности на высоких оборотах, но как уверяют сами разработчики, разница эта будет незначительной.

Это интересно: Дизельные моторы: История развития

Предусмотрен также и аварийный вариант работы двигателя, и заключается он в следующем, если даже 75% приводов клапанов выйдут из строя, то автомобиль все-равно сможет самостоятельно добраться до СТО, невероятная живучесть не правда ли..?. Тестирования двигателя продолжаются…, но самое главное, чего разработчики все еще никак не могут побороть, так это выносливость такого типа привода. В нем почти все хорошо, но камень преткновения все же есть и состоит он в том, что данная система долго не выхаживает. Однако инженеры считают, что это временное явление и его удастся нейтрализовать, так как инженеры по теоретическим расчётам выяснили, что надежность такой системы может быть сопоставима со стандартным двигателем ДВС. Они смоделированы сотни-миллионов циклов работы приводов и ощутимого износа обнаружено не было. Осталось применить знания на практике и можно спокойно выезжать на «арену».

Шведская компания сравнивает текущую технологию распределительного вала с игрой на пианино двумя руками, каждая из которых привязана к противоположным концам метлы. Использование каждого пальца по отдельности, как это делают пианисты, позволит перейти к индивидуальному управлению клапанами.

Из вышесказанного можно сделать такой вывод:

1. На данный момент данная технология явно еще сырая. Двигатель не способен пройти столько же, сколько ходят без серьезных проблем моторы с обычной системой распредвалов.

2. Но даже на этом этапе разработки система показала себя с лучшей стороны. Ни один мотор со стандартной системой газораспределения не способен хоть как-то нормально работать, если перестанут работать 75% клапанов (представим это гипотетически). Более того, перестань функционировать в нормальном режиме хотя бы один из клапанов на обычных ДВС, и вы потеряете заметно больше, чем пиковую мощность на высоких оборотах. То есть в плане поломок, если уж что-то произошло с ГРМ, скандинавская технология явно обходит все другие типы моторов.

Еще один плюс системы. На революционном двигателе, как утверждают сами инженеры работающие над проектом, невозможна встреча клапанов с поршнями в случае обрыва ремня/растяжения цепи, ведь она здесь просто-напросто отсутствует.

Технические нюансы. FreeValve — это более чем полностью изменяемые фазы газораспределения или как?

Если ответить коротко, но по существу, то да, это больше чем двигатель с изменяемыми фазами газораспределения, потому что каждый конкретный клапан может иметь различные «подъемы» как по времени, так и в позиции открытия. Также он (каждый клапан) может открываться и закрываться с разной скоростью изменяя тем самым частоту открытия-закрытия, за этим в онлайн режиме следит система бортовых компьютеров, которая высчитывает необходимый режим хода клапана в соответствии с режимом работы двигателя, и делает это с точностью подъема вплоть до 1/10 (одной десятой) миллиметра.

Как видим, приводы (актуаторы) способны делать это с необычайной точностью значительно превосходя показатели работы ГРМ в обычном двигателе.

Смотрите также: Зачем менять ремень ГРМ

Кстати, сами электроприводы они же актуаторы, самая важная часть разрабатываемого типа мотора. Клапаны при помощи индивидуальных систем приводятся в движение очень часто, до 20 тыс. открытий и закрытий в минуту. Датчики контроля положения клапана зорко следят за происходящим мониторя таким образом положение клапанов, внимание,- это делается 100 тыс. раз в 1 секунду (!!!). Причем привод двигающий клапана не просто электрический, он такого типа, что не выдерживает таких колоссальных нагрузок/скоростей/температур и быстро выходит из строя. В компании «Koenigsegg» вроде бы разработали «пневмогидроэлектрический тип привода». Каждая из стихий, то есть: пневматика, гидравлика и электрика выполняет сугубо свою отдельную функцию. Пневматикой этот клапан открывается, а при помощи гидравлики- закрывается. Его электропривод подает воздух и масло, чтобы в самой системе было необходимое для работы актуатора давление.

Этот тип привода подойдет и гоночному мотоциклу и грузовому автомобилю

Еще одна экономическая выгода такого двигателя, о которой стоит упомянуть. Применение гидропневмоэлектро-клапанов не требует многочисленности деталей, тем более дорогих и тяжелых. Не нужны ей шестерни ГРМ, крышка ГРМ, цепь ГРМ (или ремень), а также распредвал и даже регулятор давления наддува для турбированных двигателей.

Смотрите также: Долговечность и срок службы автомобиля

Ввиду всего вышесказанного этот силовой агрегат можно сделать компактнее и легче традиционного мотора.

Когда можно будет купить автомобиль с таким двигателем?

Удивительно, но первым автомобилем, который выйдет на рынок и будет оборудован такой безраспредвальной системой, станет не гоночный мощный автомобиль спорткар Koenigsegg, а скорее всего лавры первопроходца достанутся китайской модели авто Quoros 3, с которой шведский «Кенигсегг» заключил договор о сотрудничестве. Доступность значит гарантирована. Пройдет несколько месяцев, год или полтора и на дорогах появятся первые ласточки. Учитывая, что шведы разрабатывали данную технологию начиная с 2000 года, ждать осталось совсем не долго.

Koenigsegg One — Новый король скорости

На выходе мы получим более тихий и более экономичный эффективный и мощный бензиновый мотор по сравнению с современными аналогами. Надеемся, что реальность нас не разочарует.

Двигатель без распредвала. Революционная идея

Илья [mrjoe]

16.02.2017,
Просмотров: 2080

Гиперкары Кенигсегг — это автомобили, производство которых началось совсем не давно, но они уже громко заявили о себе и нашли свое место в классе подобных авто. Таких моментов в истории было не мало, вот только заканчивались эти одиозные проекты крахом. Но Кенигсегг выжил и составил конкуренцию корифеям мира супер моторов.

Вот уже 15 лет инженеры и конструкторы Koenigsegg, работают над проектом безраспредвального двигателя, у которого не будет дроссельной заслонки. Но сам факт отсутствия дроссельной заслонки уже был доказан инженерами БМВ и Фиат, однако доработать до ума конструкцию они так и не смогли. Баварцы убрали заслонку, установив вместо нее электронную систему управления впускными клапанами. Проблема немцев была в том, что для реализации своего проекта они использовали дополнительный электромотор, что усложняло всю конструкцию и неуклонно вело к дополнительным поломкам. Инженеры Фиат столкнулись с другой проблемой, которую решить не могут до сих пор (высокие потери насоса). Шведы пошли по другому пути оставив баварцев с итальянцами на задворках истории, так как их система способна была управлять всеми клапанами по отдельности, независимо друг от друга.

Так какой же он шведский двигатель без распределительного вала?

Проблема всех больших двигателей — прожорливость. Поэтому шведы решили сделать двигатель для своих гиперкаров экономичными и мощными одновременно. Про мощные шведские моторы слышали многие, один 1500-сильный двигатель в Agera-R чего стоит, но вот расход топлива и габариты двигателя оставляют желать лучшего. Было принято решение взять за основу двигатель, разработанный одним американским механиком-самоучкой Кармело Скудери. Суть идеи в том, что он разделил цилиндры на рабочие и вспомогательные. Рабочие сжигали топливную смесь и выпускали отработанные газы, а вспомогательные впускали топливо, и сжимали смесь. Цилиндры соединялись перепускными каналами, в которых находились два клапана — расширительный и компрессионный. Процесс благополучно обходился без распределительного вала.

Инженеры Кенигсегг решили модернизировать двигатель Скудери и реализовать все в одном цилиндре, но для этого им необходимо было разработать прогрессивную модель актуатора клапанов. Он должен быть быстрым, точным и без залипания. К 2000-му году они построили первый двигатель с подобной схемой работы, который потреблял метан и водород. Уровень выброса вредных газов в атмосферу был настолько низким, что ниже него только электромоторы. Всех сразу заинтересовал такой агрегат, а особенно его актуатор, хоть он и был громоздким, пневматическим, имел большую вибрацию и высокий уровень шума. Спустя 3 года инженеры его полностью модернизировали, добавили гидравлический фиксатор клапанов и уменьшили размеры. Прошло еще несколько лет модернизаций, пока полностью готовый прототип не удалось установить на стандартный двигатель. Первым таким автомобилем стал Сааб 95. Мощность двигателя увеличилась на 30%, расход топлива уменьшился пропорционально (тоже на треть).

В описании принципа работы своего мотора шведские конструкторы использовали забавную аллегорию. Они предлагали представить обычный двигатель в форме пианино и попробовать сыграть палкой или шваброй. А в двигателе Кенигсегг позиционировалось взаимодействие пальцев и клавиш напрямую, без посредника. Так же для пущей убедительности можно сравнить моновпрыск и систему распределительного впрыска, когда топливо впускается напрямую в рабочую зону цилиндра в обход распределительной рамки. Эффективность индивидуального воздействия на различные процессы в двигателе доказано уже давно и применяется у многих производителей. Но как заставить клапана впускать и выпускать что-либо без специального устройства, регулирующего все циклы? Для этого и нужны быстрые актуаторы (электронные толкатели).

Блок управления посылает сигнал на актуатор, который открывает и закрывает клапан. На толкателях стоят пневматические пружины с регулируемым уровнем жесткости и датчики положения клапана. Весь алгоритм работы цилиндров и всех вспомогательных систем двигателя контролируется компьютером, благодаря которому можно как угодно и сколько угодно раз менять фазы газораспределения. Можно отключать любое количество цилиндров в любое время.

Мотор может работать поочередно в разных циклах, в зависимости от поставленных задач и уровня нагрузки. Он может работать в стандартном режиме для всех ДВС, может быть экономичным, может суперэкономичным, может работать в цикле с изменяемой степенью сжатия (цикл Хедмана). Данные циклы не могут быть реализованы в рамках конструкции стандартного ДВС, поэтому производителям приходится выбирать. Например, знаменитый цикл Хедмана, который можно использовать только с наличием электронного управления подъема и времени открытия клапанов, может поочередно работать с принципом Отто (традиционный термодинамический цикл всех двигателей) или Аткинсона (повышенная экономия топлива).

Универсальность такого двигателя сказывается на том, что он может работать как на бензине с разным октановым числом, так и на дизельном топливе. Кроме того, он экономичнее на 30-50% процентов, мощнее на треть, у него выше крутящий момент, он меньше весит и компактнее размерами. Малый вес и компактные размеры при большей мощности и низком расходе, даст огромное преимущество гиперкарам Koenigsegg перед конкурентами. Нерешенным остается вопрос с уровнем шума, потреблением электроэнергии и вибрациями. Но и конечно стоимость установки. Цена на такие двигатели очень высока и снизить ее может только массовое производство на гражданских авто. Кроме того такой ДВС можно использовать не только в качестве основного, но как дополнительный в гибридных вариантах.

Если шведам удастся избавиться от высокого уровня шумов, вибрации и они смогут оптимизировать энергозатраты, то на агрегат будет высокий спрос, так как такой двигатель экономически оправдан и целесообразен. А при наличии стабильного спроса и массовости производства, цена может упасть до оптимальных показателей.

Qoros представил двигатель без распредвалов

Главная
Новости
Qoros представил двигатель без распредвалов

Концепт китайского бренда Qoros с безраспредвальным мотором был продемонстрирован на Пекинском автосалоне. В проекте приняли участие сразу несколько компаний, в том числе шведские фирмы FreeValve и Koenigsegg.

Двигатель внутреннего сгорания без распределительных валов долгие годы разрабатывался самыми разными мировыми автопроизводителями, включая Renault и BMW, однако первой серийной машиной с подобной силовой установкой может стать именно китайский Qoros.

Шведские инженеры начали свои исследования в этой сфере в 2000-м году, затем, решив ряд технических сложностей, несколько лет испытывали этот двигатель на универсале Saab 9-5. Система получила название FreeValve — по имени разработчика. Мотор же, установленный на концепте Qoros, называется Qamfree.

Характеристики двигателя еще не раскрыты, однако разработчики утверждают, что их технология позволяет очень точно контролировать положение каждого из клапанов на протяжении всего цикла, благодаря чему заявленная экономия топлива составляет от 13 до 20%, а сам мотор стал легче на 20 кг.

По оценке шведских и китайских инженеров, возможное внедрение подобной системы в будущем могло бы стать не менее революционным, чем переход от карбюраторов к непосредственному впрыску топлива. Впрочем, никаких конкретных сроков пока не приводят.

Ранее китайская компания Qoros объявила о том, что ее попытка экспансии на европейский рынок завершилась неудачей. На некоторое время марка сосредоточится на повышении продаж в Китае, однако впоследствии намерена вернуться в Европу. Бренд также планирует выход на российский рынок, но лишь после расширения модельного ряда и закрепления на других стратегически важных рынках.

Читайте также:

за рубежом

Новые статьи

Статьи /

Сделано в гараже: угадываем лучшие самодельные автомобили СССР

Дефицит автомобилей в СССР в сочетании с высоким уровнем технического образования когда-то привели к возникновению такого уникального явления, как самодельные автомобили. Действительно, если…

213

01.10.2022

Статьи / Практика

Майонез в расширительном бачке: так ли опасна эмульсия в системе охлаждения

Нет, наверное, смысла говорить о том, сколько паники способна вызвать эмульсия, которую автовладелец может однажды обнаружить на крышке маслозаливной горловины, в расширительном бачке или пр. ..

263

30.09.2022

Статьи / Шины и диски

Правда или действие: стоит ли ремонтировать шины при помощи жгута

Ремонт шины при помощи жгута сродни игре «правда или действие». «Правда» говорит о ненадежности и порой даже опасности экспресс-ремонта колес своими руками. Ну а «действие» позволяет рискнут…

992

29.09.2022

Двигатель без распредвалов как работает. Как ощущается машина с мотором без распредвала. Технические нюансы. FreeValve- более, чем полностью изменяемые фазы газораспределения

FreeValve, как может работать двигатель без распредвала

Уверен, что многие из наших читателей знают о существования компании под названием. Koenigsegg. Но также мы уверены, что вы почти ничего не слышали о её дочерней фирме под названием FreeValve.

Если это действительно так, то добро пожаловать в мир высоких автотехнологий.
Скандинавы разработали и претворяют в жизнь чрезвычайно интересный продукт, новый (это не преувеличение) тип двигателя в котором нет таких привычных для всех кто связан с автомобилями деталей, таких как распредвал двигателя.

Если взглянуть в прошлое, в 80-е года, топовой и самой продвинутой технологией стала система управления клапанами типа VTEC, 90-е года отличились разработкой и применением продвинутой системой впрыска топлива, чуть позже кульминацией развития прямого впрыска стали поздние 2000-е. Будущее за технологией FreeValve, «без системы распредвалов» приводящего клапаны в движение в ДВС. Но действительно ли это ? Давайте посмотрим вместе.

Как и любая другая технологическая революция, который должен (или обязан?) изменить расстановку сил в технологиях создания двигателей внутреннего сгорания. Основной принцип звучит просто и гениально, вместо определённой привязки к определенной, статической формуле, новая технология предлагает гибкость в процессе работы мотора.

Технологии изменяемого открытия клапанов существуют уже относительно давно, было сделано множество прототипов от разных автопроизводителей, существуют даже похожие серийные версии от BMW, но ни одна из них не может сравниться с возможностями, которые предлагает новый тип двигателя, разработанный скромной скандинавской компанией. Гениальность продвигаемой системы также не в последнюю очередь заключается в том, что она не подразумевает серьёзных изменений в конструкции самого двигателя. Тем не менее эта кажущаяся простота не помогла избежать FreeValve дороговизны и . Закон бизнеса, новинки стоят всегда немалых денег.

Мотор
FreeValve
на 30% мощнее, в два раза экологичнее и на 20-50% экономичнее обычного распредвального двигателя

Как и другие инженеры, сосредоточившиеся и изменяемой степени сжатия, а также изменяемого объёма, парни из FreeValve работали над тем, что называется топовой мировой технологией мотора, стоящей на острие атаки прогресса.

В ходе исследований, компания Koenigsegg выяснила, что технология привода клапанов имеет огромный потенциал развития, решение было логичным, разработать реальную систему, основанную на теоретическом опыте, таким образом для достижения амбициозных целей произошло объединение с дочерней компанией Cargine, впоследствии переименованной в FreeValve.

Вступление закончилось. Переходим к подробностям.

Давайте перейдем к изучению всех нюансов FreeValve технологии, которая не так давно была публично раскрыта для общественности.

В чем разница между системой без распредвалов и классической технологией привода клапанов

Из названия и описания технологии становится понятным, что речь действительно идет о двигателе, в котором отсутствуют распределительные валы. На самом деле необычный подход к инженерии внутримоторных технологий, главный секрет которых заключается в том, что двигателю не нужны эти валы, поскольку клапаны рассчитаны на индивидуальную работу, каждый по отдельности. Каждый клапан не связан жестко с соседними клапанами, отсюда проистекает название- «свободные клапаны», FreeValve.

Главная мысль заключается в том, чтобы работа двигателя внутреннего сгорания стала более эффективной во всех фазах работы. Стандартные распределительные валы ввиду заложенных в них конструктивных особенностей являются крайне компромиссными вариантами, что зачастую приводит к определенным «жертвам», повышенный расход топлива в угоду мощности или низкий крутящий момент на высоких оборотах в угоду пиковой мощности и т.д..

Инженеры получили возможность сделать двигатель эффективным при любых оборотах и на всех режимах работы, не опасаясь провалов на холостом ходу, посредственной динамики или высокого расхода топлива.

Звучит как недосягаемая мечта, но нет ничего невозможного, возможно все, что возможно себе представить. Дочерняя компания Кёнигсегг добилась высоких результатов, создав вполне рабочий, практически серийный экземпляр своей разработки, которую они долгие годы возили от выставки к выставке, представляя на разных своих новинках. Вместо распредвалов, каждый клапан приводится в движение отдельным приводом, работу которых в свою очередь контролирует электроника.

Насколько хороша новинка и насколько она дороже обычной системы привода клапанов?

Разработчики утверждают, что система без распредвалов использует на 10% меньше энергии, чем традиционные решения привода. Эти проценты в стандартной схеме двигателя обычно уходят на преодоление трения, привод и работу всей верхней части «головы» мотора, то есть всех этих многочисленных систем. Эффективность использования такого двигателя как несложно догадаться будет на 10% лучше, но гораздо больший выигрыш станет очевидным .

Двигатель может работать в четырех циклах: стандартный- Отто, сложный- Миллера и экономный-Аткинсона. Также двигатель способен воспроизводить цикл Хедмана с изменяемой степенью сжатия

Например, в двигателе с искровым зажиганием, (читайте, в бензиновом моторе) с установленным FreeValve можно смело снять , а экономичность даже у мощного бензинового двигателя станет сродни дизельному варианту.

В результате полученный силовой агрегат станет дешевле эквивалентного дизельного мотора, говорят в FreeValve. На дизельные двигатели также могут быть установлены новомодные электронные приводы клапанов, что в теории должно чуть снизить расход мотора и серьезно повысить экологичность его выхлопа.

Стоимость новой технологии.
Если взять в расчет науку экономику, то получается, что первые 10- 100 тыс. двигателей, построенных по этой технологии, будут стоить дороже обычных типов силовых агрегатов, но в конечном итоге, когда производство будет поставлено на промышленный поток и при достижении определённой «критической массы», стоимость новых типов моторов начнет постепенно снижаться и в итоге сравняется со стоимостью стандартного ДВС.

При этом такие моторы будут более эффективными, чем традиционные модели, будут меньше расходовать горючего при увеличении мощности и станут показывать гораздо более приемлемые показатели полки крутящего момента.

Что произойдет, если система покажет себя несостоятельной?

Приверженцам классической схемы двигателей и тем людям, которые с опаской принимают все обновления и технических новшеств, наверное, интересно, насколько все будет плохо, при поломке новомодной системы. И вообще, а надежная ли она?

Отрицать глупо, любой, даже самый надежный девайс может выдать неприятную осечку, также не стоит забывать про конструктивные дефекты, которые могут быть не выявлены на начальном этапе разработки. Итог предсказуем, дорогая поломка. Но и здесь у FreeValve есть небольшой утешительный козырь в рукаве.

Невероятно, но этот двигатель сможет нормально выполнять свои рабочие функции даже при поломке одного или нескольких приводов клапанов, разумеется это скажется на пиковой мощности на высоких оборотах, но как уверяют разработчики, разница будет незначительна.

Предусмотрен аварийный вариант работы двигателя,заключается он в том, что даже если 75% приводов клапанов выйдут из строя, автомобиль сможет самостоятельно добраться до СТО, невероятная живучесть. Тестирования продолжаются…, но самое главное, чего разработчики все еще никак не могут побороть, это как раз выносливость такого типа привода. В нем все хорошо, но камень преткновения, состоит в том, что долго система не выхаживает. Однако это временное явление и его удастся нейтрализовать, ведь инженеры по теоретическим расчётам выяснили, надежность такой системы может быть сопоставима со стандартным двигателем ДВС. Смоделированы сотни-миллионов циклов работы приводов, ощутимого износа обнаружено не было. Осталось применить знания на практике и можно выезжать.

Шведская компания сравнивает текущую технологию распределительного вала, с игрой на пианино двумя руками, каждая из которых привязана к противоположным концам метлы. Использование каждого пальца по отдельности, как делают пианисты, позволит перейти к индивидуальному управлению клапанами.

Из вышесказанного можно сделать вывод:

1. На данный момент технология явно сырая. Двигатель не способен пройти столько же, сколько ходят без серьезных проблем моторы с обычной системой распредвалов.

2. Но даже на этом этапе разработки, система показала себя с лучшей стороны. Ни один мотор со стандартной системой газораспределения не способен хоть как-то нормально работать, если перестанут работать 75% клапанов (представим это гипотетически). Более того, перестань функционировать в нормальном режиме хотя бы один из клапанов на обычных ДВС, вы потеряете больше, чем пиковую мощность на высоких оборотах. То есть в плане поломок, если уж что-то произошло с ГРМ, скандинавская технология явно обходит все другие типы моторов.

Еще один плюс. На революционном двигателе, как утверждают инженеры, работающие над проектом, невозможна встреча клапанов с поршнями в случае обрыва ремня/растяжения цепи ведь ее здесь просто-напросто нет.

Технические нюансы.

FreeValve- более, чем полностью изменяемые фазы газораспределения?

Если ответить кратко, по существу, то да, это больше чем двигатель с изменяемыми фазами газораспределения, потому что каждый конкретный клапан может иметь различные «подъемы», как по времени, так и в позиции открытия. Также он может открываться и закрываться с разной скоростью, изменяя частоту, за этим в онлайн режиме следит система бортовых компьютеров высчитывая необходимый режим хода клапана в соответствии с режимом работы двигателя с точностью подъема вплоть до 1/10 миллиметра.

Как видно приводы (актуаторы) способны делать это с необычайной точностью, значительно превосходя показатели работы в обычном двигателе.

Изобретатель Кристиан фон Кёнигсегг доказал автомобильному миру, распредвал не нужен в двигателе — эта деталь лишняя. Двигатель без распредвала имеет место быть в автомобилестроении.

Кристиан родился в 1972 году в Стокгольме, Швеция. Еще в детстве любил разбирать бытовую технику с желанием что-то изменить в конструкции аппаратов, а в подростковом возрасте уже зарекомендовал себя в своем квартале мастером на все руки и талантливым умельцем.

Он первый предсказал что чипы вытеснят CD диски, даже хотел запатентовать проект этого устройства, но в то время это никого не интересовала.

А еще он изобрел замок для скрепления деревянных пластин, но его тоже никто не понял, даже отец, работающий в сфере деревообработки. В последствии подобный патент запатентовали другие фирмы и заработали на нем многие миллионы.

В 22 года он стал заниматься созданием автомобилей, основал компанию Koenigsegg Automotive AB, и в 2002 году был пущен в серию автомобиль Koenigsegg CC.

В 2005 году этот автомобиль занесен в Книгу рекордов Гиннеса, как самый скоростной серийный автомобиль (388 км/ч.). А его автомобиль Koenigsegg CCXR лидер по соотношению мощности к массе. Автомобиль марки Koenigsegg One1 лидер по разгону, он может разогнаться до скорости 300 км/ч. за 11,92 сек.

Между двух стихий

Сам Кристиан Фон Кёнигсегг ездит на стареньком Saab и хитренько улыбается. А причина его улыбки проста. У его автомобиля единственный в мире двигатель старой серии…. ВНИМАНИЕ! Без распредвала и газораспределительного механизма, ГРМ ремня и коромысел.

В двигателе «Сааба», точнее в его головке блока родные 16 клапанов. Но каждый клапан управляется отдельным узлом, и каждый этот прибор получает команду на закрытие или открытие клапана с блока управления двигателем независимо от других.

Это и есть главное ноу-хау — актуатор. Каждый клапан управляется таким приводом-актуатором. Узел представляет собой пневмо-гидравло-электрическую систему Кёнигсегга. Секрет в том, что пневматикой клапаны открываются, гидравликой закрываются.

Воздушная магистраль и гидравлическая находятся под постоянным давлением, они в постоянной готовности к отрытию или закрытию. Электрическая часть узла несет на себе управляющую функцию к тому или иному действию.

Оснащенные такой системой газораспределения двигатели способны развивать до 20000 оборотов в минуту с самой высокой степенью продувки и наполнения цилиндров топливной смесью.

Охлаждаются и смазываются эти узлы стандартными системами двигателя.

Самое, на мой взгляд, высочайшее достижение актуатора от дочерней фирмы Кёнигсегга «Freevalve» в том, что его можно установить практически на любой двигатель автомобиля и даже мотоцикла. И на высокооборотистый двигатель мотоцикла с оборотами 16000 и на автомобиль с дизельным двигателем с 3500 об/мин.

Дышать полными цилиндрами во все клапаны

Рассмотрим график работы клапанов. Мне он представляется фантастическим. Куда там у…

Красный график показывает работу впускного клапана, то есть его открытие и закрытие. По нему видно, что нет никаких мягких парабол как в обычных двигателях, просто и гениально, открылся – закрылся и никаких пересечений с выпускным клапаном (синий график) на продувку. Графики не пересекаются и имеют почти прямые углы. Это фантастика!

Все объемы газов входят и выходят за меньший промежуток времени, чем в обычных двигателях, благодаря этому фазы впуска и выпуска не пересекаются. Благодаря этому в два, это факт!!!, в два раза улучшены показатели экологичности двигателя. Это действительно ПРОРЫВ!

Играть на фортепиано коромыслом

Фон Кёнигсегг говорит, что использовать вместо Freevalve — это играть на пианино коромыслом, вместо того чтобы играть пальцами.

Что запрограммировано изобретателем для каждого клапана?

Перечислим в порядке важности:

на всех режимах, не зависимо от оборотов двигателя, на впуске самый оптимальный объем топливной смеси, самые правильные режимы открытия и закрытия клапанов, что невозможно в ;
система Freevalve позволяет менять параметры: момент и продолжительность открытия клапана. В этом отношении в обычной системе это невозможно, а здесь можно пересмотреть любой параметр;
возможность легко управлять мощностью двигателя, отключать любой цилиндр, создавать для каждого цилиндра любую программу работы. В классике это можно делать, но только путем сложных механических операций, связанных с механическим переключением на кулачки другой конфигурации распредвала;
здесь нет этого грустного эллиптического графика работы кулачков, когда плавно открываются и закрываются клапаны, нет моментов, когда одновременно открыт впускной и выпускной клапан. Кривых здесь нет, здесь только ломанные линии. Актуатор спокойно работает в таком режиме до 10000 об/мин;
И теперь главное: на 30% выше крутящий момент, на 30% меньше потребление топлива и на 50% меньше вредного выхлопа!

Три цилиндра, восемнадцать клапанов

Внедрение актуаторов в конструкцию двигателя можно значительно сократить его размер. И это не всё. Можно увеличить количество клапанов на цилиндр, и даже разделить пути выхлопных газов, к примеру часть направить к турбине, а часть в глушитель. Часть клапанов можно использовать в систему компрессора.

Двигатель без распредвала. Долой стереотипы!

Что еще дает такая система. Ввиду того, что двигатель может быть компактнее, отсутствие распредвала дает экономию место, значит и дизайн кузова можно изменить.

А тот плюс, что нам подарен значительно больший момент, т.е. мощность, то необходимые лошадиные силы можно извлечь и из меньшего числа цилиндров, соответственно размер станет еще меньше. И маленький моторчик спрятать под сиденьем))).

Эта система в любой момент может быть установлена на любой двигатель любого производителя, выкинув распредвал со всеми причиндалами. Увеличить мощность на 30%, а это не мало!

Но самое экзотическое, перевести его в двухтактный, при этом в 2 раза увеличить мощность!!!… всего лишь просто переключив программу!

Фон Кёнигсегг работает над идеей автомобиля с двумя баками под разное топливо, и с разными системами питания, бензинового и дизеля, и даже с переходом на биотопливо.

Но верх фантазии Кёнигсегга конечно пневматический гибрид – это что-то! О чем он мечтает?

О том, чтобы по специальной программе настраивалась определенная конфигурация клапанов, при которой ДВС превращается в компрессор.

Принцип такой: при торможении двигателем, воздух закачивается в баллон, аккумулируя давление. А потом этот воздух использовать для движения или разгона автомобиля, так же использовать его в турбонаддуве, если нужно на время увеличить мощность двигателя.

Независимые клапаны, это еще и надежность. В такой компоновке не случится обрыв ремня ГРМ и поршня никогда не встретятся и не сломают друг друга.

Тот самый, старенький Saab, на котором ездит Кристиан, проехал уже 60000 км., испытал жару и мороз и очень не плохо себя чувствует. Его головка блока родная, но переделанная под независимые клапаны, с неё убрано все лишнее и проточены нужные каналы для пневматики и гидравлики.

Ощущение от тест драйва Saab: Ведет себя как дизель на 3000 об/мин., крутящий момент просто бешеный.

Моё мнение

Я в диком восторге от этого изобретения! Двигатель без распредвала!!! Какой потенциал настроек открывается.

Режимы работы двигателя можно сочинять как музыку.

А какие безумные показатели можно вытянуть из обычного двигателя!!!

Слов нет, друзья! Нет предела человеческому гению! Двигатель без распредвала, кто бы мог подумать, что это возможно!

До новых встреч в сети!

Которому не нужна трансмиссия, уже 15 лет ведет разработку инновационного двигателя внутреннего сгорания – без распределительного вала и дроссельной заслонки. «Мотор» разбирается в принципе работы чудо-агрегата.

####Что случилось?

Шведская компания FreeValve, партнер шведского производителя суперкаров Koenigsegg, опубликовала видеоролик , демонстрирующий схему работы принципиально нового двигателя внутреннего сгорания, где вместо традиционного распредвала используются управляемые электроникой актуаторы клапанов.

Шведы утверждают, что такой мотор способен потреблять топливо с практически любым октановым числом, отключать любое количество цилиндров, а также работать в любом из трех основных термодинамических циклов.

####Откуда он появился?

Разработкой принципиально нового мотора в начале 2000-х занялась компания Cargine, партнером которой с 2001 года стала фирма Koenigsegg.

Цель, которую поставили перед собой шведские инженеры, заключалась в создании экономичного и экологически чистого мотора нового поколения. За основу была взята концепция двигателя Кармело Скудери , в котором цилиндры делятся на рабочие и вспомогательные. Первые отвечают за сжигание смеси и выпуск, а вторые – за впуск и сжатие рабочей смеси. Правда, в отличие от мотора Скудери, шведы хотели реализовать эту схему внутри одного цилиндра, для чего им требовался быстрый и очень точный актуатор клапанов.

В 2000 году был подготовлен первый одноцилиндровый агрегат, способный работать на метане или водороде. Уровень выбросов оксидов азота у этого мотора оказался невероятно низким, однако автоиндустрию заинтересовал даже не сам мотор, а использовавшийся в нем толкатель.

Правда, первый вариант толкателя был полностью пневматическим и имел множество недостатков: он был слишком большой, слишком шумный и вибронагруженный. Поэтому инженеры решили добавить в актуаторы гидравлический элемент для фиксации клапанов и дополнительного демпфирования.

К 2003 году был подготовлен первый прототип актуатора, размеры которого уже позволяли использовать его на обычном двигателе, однако потребовалось еще несколько лет, в течение которых инженеры несколько раз меняли его конструкцию, прежде чем первый по-настоящему рабочий вариант системы электронного управления клапанами был готов к тестам.

Первый прототип двигателя без распредвалов установили на универсал Saab 9-5. Отдача этого мотора оказалась на 30 процентов выше серийного агрегата, а расход горючего уменьшился на треть. Понятно, что технология еще требовала доработки и адаптации под массовое применение, однако воодушевленные создатели надеялись уже в обозримом будущем запустить новые моторы в серийное производство. Двигатели без распредвалов должны были появиться на новом седане Saab 9-3 и кроссовере 9-4X — Cargine входила в альянс скандинавских компаний, которые пытались выкупить марку Saab во время кризиса 2008 года. Однако эта затея в итоге закончилась ничем, а «Сааб» продали китайцам.

Единственным автомобильным партнером Cargine с тех пор является фирма Koenigsegg. Ее глава Кристиан фон Кенигсегг как-то признался , что давно мечтает использовать технические наработки, сделанные его компанией, в массовых машинах. Возможно, он имел в виду как раз экономичный и эффективный двигатель без распредвала, к разработке которого он был причастен?

####Так как этот двигатель устроен?

«Если представить, что мотор – это фортепьяно, а клапаны – его клавиши, то применять распределительный вал – все равно, что играть на инструменте шваброй, а не пальцами», – так описывает Кенигсегг преимущества своего мотора.

Своего – потому что с некоторых пор компания Cargine переименована в Freevalve и находится под контролем группы Koenigsegg. Над проектом мотора без распредвала, способного «играть любую музыку», трудятся девять инженеров.

Вместо распределительного вала открытием и закрытием клапанов управляют очень быстрые электромагнитные актуаторы по команде компьютера. В них используются пневматические пружины, способные менять собственную жесткость, и особые датчики контроля положения клапана. Последние контролируют положение клапанов сто тысяч раз в секунду с точностью до одной десятой миллиметра, а для их работы требуется примерно в сто раз меньше энергии, чем для аналогов других фирм.

Современный агрегат, разработанный Freevalve, на 30 процентов мощнее и имеет более высокий крутящий момент при низких оборотах, по сравнению с аналогами того же объема, но при этом на 20-50 процентов экономичней и выбрасывает вдвое меньше вредных веществ в атмосферу. Наконец, он способен потреблять как бензин с различным октановым числом, так и дизельное топливо.

Кристиан фон Кенигсегг отмечает, что новые агрегаты можно сделать компактнее и легче традиционных ДВС за счет отказа от распредвалов, дроссельной заслонки и соответствующего навесного оборудования. Освободившееся пространство можно использовать для повышения безопасности или увеличения свободного пространства под капотом.

####Погодите, но моторы без дросселя и с электронным управлением подъемом клапанов уже делают BMW и даже Fiat?

Действительно, баварцы первыми отказались от дроссельной заслонки, внедрив в газораспределительный механизм систему управления впускными клапанами с электронным управлением. Однако баварцы используют достаточно сложную механическую систему с дополнительным электромотором, а в конструкции Fiat MultiAir до сих пор не решена проблема с высокими насосными потерями.

Технология Freevalve, в свою очередь, способна управлять всеми клапанами независимо друг от друга, совмещая сильные стороны всех существующих термодинамических циклов в одном силовом агрегате.

####Когда ждать?

Выпуск мотора без распредвалов считается экономически оправданным уже сейчас, несмотря на необходимость решения оставшихся проблем с высоким потреблением электроэнергии, уровнем шума и вибрациями. Но его главный недостаток – это высокая стоимость производства. Которая, впрочем, может снизиться в случае массового применения новой технологии.

Сегодня классический принцип работы газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания сложно представить без основных узлов ГРМ: распределительных валов, приводных ремней и цепей ГРМ, приводных шестеренок, а также кулачков и толкателей.

Несомненно, многие ведущие производители ДВС и этот простой на первый взгляд механизм подвергли сложной модернизации. Взять к примеру систему изменения фаз газораспределения (VTEC) и прочих наворотов в ГРМ, позволяющих отключать работу отдельных поршней для экономии топлива.

И, казалось, как можно избавиться от этой гармонично слаженной работы механических элементов газораспределительного механизма. Если подходить кардинально, можно просто поменяв двигатель внутреннего сгорания на электромотор. Но речь все-таки о том как избавиться от классической схемы ГРМ именно в ДВС?

Оказывается уже с 2005 года такое решение есть, но только его применяют на мелкосерийном спорткаре Koenigsegg CCXR. Максимальная скорость спорткара 388,87 км/ч, а время набора скорости в 300 км/ч всего 11,92 с. Назван этот спорткар в честь самого создателя Кристиана фон Кенигсегга. А вот система, заменившая традиционную ГРМ, получила названия Freevalve, что в переводе означает «свободный клапан».

Создатель данной технологии передвигается не на спорткаре, а на скромном Saab 9-5, который на первый взгляд ничем не отличается от своих собратьев. Но если крышку капота отсека двигателя откроет даже не самый опытный автолюбитель, он невооруженным глазом увидит непривычную для себя картинку. Нет, приводных шестерней, ремня ГРМ, «постели» распределительных валом. А что приводит в действие клапана?

Так вот обеспечивает движением кланов так называемый актуатор системы Freevalve принцип которого основан на комплексном применении энергии электричесткого, гидравлического и пневматического характера. На вход блока Freevalve подается электрический ток, который приводит в действие пневматический механизм отдельно взятого актуатора для открытия клапана, и гидравлический для закрытия. Иными словами электрические приводы подают воздух и масло, тем самым обеспечивая движение клапана.

Каждый актуатор полностью независим от других и управляется вынесенным блоком управления. Создатель не раскрывает подробностей инновационной системы, но следуя логике данный блок управления должен работать в связке с системой подачи топлива для обеспечения синхронизации открытия клапанов и моментом впрыска топлива.

Демонстрационный график работы системы управления клапанами Freevalve позволяет увидеть очевидные плюсы.

Красная линия отображает характеристику работы впускных клапанов, синий — выпускных. В отличие от классической схемы ГРМ, где как впускные так и выпускные клапана открываются плавно с помощью распредвала по траектории эллипса, в системе Freevalve они открываются фактически мгновенно под действием электрического импульса.

Соответственно график движения клапанов с системой Freevalve имеют форму трапеции с почти прямыми углами, а график традиционной системы ГРМ — форму параболы. Таким образом время для попадания газов во выпускные и выпускные отверстия значительно сократилось улучшив при этом мощностные и экологические характеристики при равном объеме двигателя. На тестовом стенде двигатель с системой Freevalve показал 30-ти процентный прирост мощности и 50-ти процентное снижение вредных выбросов.

С помощью Freevalve гораздо проще решается механизм изменения фаз газораспределения. В таких известных системах как VTEC это достигается сложной конструкцией распределительных валов, которые умеют смешаться относительно оси приводных шестерен. Японский производитель Honda c 2003 года представил технологию Variable Cylinder Management (VCM) , позволяющую отключать цилиндры и работать только части поршневой группы для экономии топлива в режиме круиз контроля без нагрузок. Конструктивно это выполнено сложным размещением кулачков, которые могли двигаться вдоль распределительного вала обеспечивая рабочий и ожидающий режим работы поршня.

В случае с Freevalve обеспечения подобного функционала не требует дополнительные механические внедрения и модернизации. Все это достигается прошивкой блока управления актуаторов.

Дополнительно увеличить мощность и уменьшить выброс вредных веществ в атмосферу можно с помощью установки дополнительных клапанов на выхлопе. Часть выхлопных газов можно направлять в турбокомпрессор, а часть в катализатор.

Со слов изобретателя система Freevalve может быть установлена на любой двигатель внутреннего сгорания. Но это только теоретически. На практике пока что не совсем ясны эти варианты адаптации. Во-первых при установке на старый авто необходимо будет обеспечить уникальном для каждого корпусом вместо клапанной крышки, куда в свою очередь будут монтироваться актуаторы. Во-вторых не совсем понятно как будет налажена взаимосвязь с топливной системой, которой управляет штатные мозги авто.

Также при снятии тех же распределительных валов, приводных шестерен необходимо будет избавится от всяческих датчиков, при отсутствии которых мозг авто будет испытывать судорогу. Конечно, для новых авто плюсы несомненно на лицо, но в плане адаптации уже существующих авто вопрос пока еще остается открытым.

Итак, давайте подведен итоги и подобъем плюсы системы Freevalve с электронными актуатарами:

Снижается масса двигателя за счет исключения шестерен, приводных ремней (цепей) и распредвалов ГРМ.
Компактность двигателя и увеличения подкапотного пространства.
Увеличения мощности двигателя порядка на 30%.
Уменьшается выбросов токсичных газов в атмосферу.

Кандидат технических наук Д. СОСНИН.

В схеме газораспределительного механизма Архангельского имеется центробежный регулятор, сдвигающий моменты открытия и закрытия клапанов в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Клапан Архангельского открывается при срабатывании электромагнита и закрывается возвратной пружиной.

Использование для перемещения клапана двух электромагнитов позволяет избавиться от возвратных пружин.

В новой конструкции газораспределительного механизма привод расположен сбоку от блока цилиндров. Применение длинных соленоидов увеличивает ход клапанов, позволяет его регулировать в широких пределах.

Исторически сложилось так, что отечественное автомобилестроение развивалось в попытках догнать западных коллег. По-настоящему оригинальные модели (к ним относится, скажем, “Победа”) можно пересчитать по пальцам. И все же интересные разработки, внедрение которых позволило бы нашим автомобилестроителям успешно конкурировать с зарубежными, появляются. Предлагаем вниманию читателей рассказ о необычном механизме, предложенном доцентом кафедры “Электротехника и электрооборудование” Московского автомобильно-дорожного института (Государственного технического университета) Д. А. Сосниным. Устройство позволяет отказаться от применения в двигателе привычного распределительного вала и в то же время гибко управлять фазами газораспределения и величиной хода клапанов.

ТАМ, ГДЕ ЭЛЕКТРОНИКА ПАСУЕТ

Любой автомобилестроитель стремится к тому, чтобы двигатели внутреннего сгорания (ДВС) на его машинах работали в оптимальном режиме: обеспечивали максимальную мощность, равномерность крутящего момента, минимальный расход топлива, наименьшую токсичность выхлопных газов. Однако пока этого никому не удалось добиться в полной мере, поскольку улучшение одних характеристик приводит к ухудшению других. В последнее время, правда, достигнут существенный прогресс благодаря применению автоматизированного управления работой двигателя с широким использованием электроники.

При составлении программы для системы управления двигатель на специальном испытательном стенде вводят в устойчивый режим работы и последовательно корректируют все параметры так, чтобы для данного режима они обеспечивали наилучшие выходные характеристики. То же проделывают при других режимах. Результаты записывают в постоянную память электронного блока в виде многомерной диаграммы, с помощью которой в дальнейшем формируются управляющие сигналы по каждому из параметров.

Например, в комплексной электронной системе “Motronic” (ФРГ), которая управляет впрыском топлива и зажиганием, пять таких диаграмм: для корректировки угла опережения зажигания, времени впрыска топлива, положения клапана рециркуляции (устройства, возвращающего часть выхлопных газов в цилиндр для лучшего дожигания топлива), времени накопления энергии в катушке зажигания и положения дроссельной заслонки. В качестве входных параметров в этой системе используются частота вращения коленчатого вала, крутящий момент и температура двигателя, а также напряжение аккумуляторной батареи. На выходе контролируют соответствие оборотов двигателя крутящему моменту и содержание окиси углерода в выхлопных газах.

К сожалению, в автомобиле есть система, которая не поддается регулированию даже самой изощренной автомобильной электроникой. Это газораспределительный механизм с жесткой кинематической связью между коленчатым и распределительным валами.

Специалисты считают, что классический двигатель достаточно совершенен и если иногда плохо работает, то лишь потому, что “задыхается от собственного выхлопа”; стоит дать двигателю побольше кислорода, позволить “дышать полной грудью”, и ему не будет альтернативы.

Помочь двигателю можно, если бы удалось сдвигать моменты открытия и закрытия клапанов, в первую очередь впускных. Вспоминается, как еще в начале 70-х годов прошлого века автогонщики прибалтийских

Республик выигрывали состязания, добиваясь частоты вращения коленчатого вала до 3000 об/мин на холостом ходу и до 8000 об/мин на полном газу. Впоследствии выяснилось, что они раздобыли шаблон распределительного вала, наплавляли кулачки и затем вручную доводили их форму. С такими распредвалами двигатели выдавали высокие характеристики (мощность и крутящий момент), но только на больших оборотах. Для спортивных машин это хорошо, но для “частных” — неприемлемо. Тем не менее такой факт говорит о заметной роли запаздывания или опережения фазы клапанов.

Как же заставить клапан открываться и закрываться в тот момент, который соответствует оптимальной работе двигателя? Ясно, что нужно управлять фазами газораспределения в зависимости от частоты вращения, положения и нагрузки коленчатого вала. Традиционный кулачковый распредвал не позволяет решить эту задачу.

В небольших пределах соотношение фаз газораспределения можно регулировать с помощью механических, электромеханических, гидравлических, пневматических приводов клапанов. Но наиболее перспективным считается электромагнитный привод, управляемый электроникой. С его помощью можно не только оптимизировать работу двигателя, но и расширить его функциональные возможности. Так, четырехцилиндровый двигатель при изменении порядка срабатывания клапанов можно заставить действовать как двух- или трехцилиндровый; он более равномерно работает при переменных нагрузках, потребляет меньше топлива на максимальных оборотах при заданной мощности. Не будет у такого двигателя проблем с изменением направления вращения коленчатого вала.

На первый взгляд все выглядит очень просто, но почему-то на автомобилях электромагнитные клапана пока встречаются только в экспериментальных разработках.

КЛАПАН АРХАНГЕЛЬСКОГО

Попытку реализовать идею электромагнитного клапана с гибким управлением предпринял в середине XX века профессор МАДИ В. М. Архангельский. Включение и выключение электромагнитов происходило при замыкании и размыкании контактов, связанных с кулачками распределительного вала. На место клапан возвращался пружиной.

В схеме Архангельского был предусмотрен центробежный регулятор на распределительном валу. При изменении частоты вращения он смещал положение кулачков и вызывал опережение открывания и закрывания клапанов. Таким образом, регулятор играл роль обратной связи. Это позволяло обходиться без программного управления, которого, кстати, тогда и не могло быть.

К сожалению, несмотря на изящество схемы, работоспособную конструкцию создать не удалось. Дело в том, что клапан должен быстро срабатывать и надежно закрываться, а поэтому требуется возвратная пружина с большой жесткостью. Соответственно нужен мощный электромагнит, который потребляет значительный ток из бортовой сети автомобиля. В те времена не было мощных полупроводниковых вентилей и металлические контакты при коммутации больших токов быстро выгорали. Наконец, при закрытии клапана возвратной пружиной происходил сильный удар головки клапана о гнездо, что вызывало шум при работе газораспределительного механизма и вело к частым поломкам клапанов.

ОДИН ХОРОШО, А ДВА ЛУЧШЕ

Избавиться от многих недостатков, присущих клапану Архангельского, можно, если вместо одного электромагнита поставить два — открывающий и закрывающий. Подобная схема была разработана одним из студентов Тольяттинского государственного университета в дипломном проекте под руководством доктора технических наук профессора В. В. Ивашина.

В данном варианте конструкции пружины не нужны, и поэтому электромагниты могут быть меньших размеров и мощности — ведь большой ток потребляется лишь при закрывании и открывании клапанов, а для их удержания достаточна сила тока в десять раз меньше.

Но главное, теперь можно обойтись совсем без распределительного вала, поскольку задавать время срабатывания и силу тока через обмотку электромагнита может программируемый контроллер — электронное устройство, обычно на микропроцессоре, управляющее работой двигателя и других систем автомобиля.

В НАМИ под руководством кандидата технических наук А. Н. Терехина начали проводить исследовательские и конструкторские разработки газораспределительного механизма с электромагнитным приводом клапанов на базе двигателя М-412. В результате был создан действующий макет газораспределительного механизма с двухсторонними электромагнитами на восьми клапанах. Но с начала 1990-х годов финансирование прекратилось, и перспективная разработка затерялась в архивах.

Несколько лет назад работы над новым газораспределительным механизмом были возобновлены на Волжском автозаводе под руководством главного конструктора АвтоВАЗа П. М. Прусова. Так, среди тем Всероссийского конкурса “Русский автомобиль” (см. “Наука и жизнь” № 12, 2002 г.) была объявлена “Разработка системы электромагнитного привода газораспределительных клапанов для 16-клапанного двигателя ВАЗ”. На конкурс были представлены два проекта, но оба совсем “не по делу”, и их даже не стали рассматривать.

Тем временем над усовершенствованием электромагнитного привода клапанов начали работать японские, американские и (с наибольшим успехом) немецкие автомобилестроители. Уже в 2002 году компания БМВ приступила к испытаниям на реальном 16-клапанном двигателе газораспределительного механизма с электромагнитным приводом всех клапанов.

КОНКУРЕНТОСПОСОБНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Тогда же к разработке электромагнитных газораспределительных клапанов приступили на кафедре “Электротехника и электрооборудование” МАДИ (ГТУ).

Хотя на Западе нас не признавали конкурентами: мол, “отстали на 10 миль” (на жаргоне автогонщиков так говорят об отставших на два круга, что означает — слабаки), однако автором запатентована конструкция, которая решает большинство проблем, присущих электромагнитным приводам.

В ней вместо громоздких электромагнитов, установленных над клапанами, применены длинные соленоиды. Торможение сердечника в длинном соленоиде реализуется не жесткими упорами, а краевыми магнитными полями, и работа привода становится бесшумной. Кроме того, ход клапана может быть сколь угодно большим и регулируемым. Возвратно-поступательное движение от электромагнита к клапану передается через штангу и качающееся коромысло. Благодаря этому привод можно устанавливать не над блоком цилиндров, а на его боковой поверхности. В результате значительно уменьшается высота двигателя, а для охлаждения и смазки деталей привода используются штатные системы автомобиля.

Теперь дело за моторостроителями. Если удастся воплотить идею в металле, в России появится приемистый и экономичный автомобиль, который к тому же будет удовлетворять самым жестким требованиям по чистоте выхлопа.

Двигатели без распредвалов, новая технология, которая изменит автоиндустрию — Авто блог

FreeValve, как может трудиться двигатель без распредвала

Уверен, что многие из отечественных читателей знают о существования компании называющиеся. Koenigsegg. Вместе с тем мы уверены, что вы практически ничего не слышали о её дочерней компании называющиеся FreeValve.

В случае если это вправду так, то вам очень рады в мир высоких автотехнологий. Скандинавы создали и претворяют в судьбу очень занимательный продукт, новый (это не преувеличение) тип двигателя в котором нет таких привычных для всех кто связан с машинами подробностей, таких как распредвал двигателя.

Смотрите кроме этого: 1.6 литровый двигатель без распредвала от Qoros 3 развивает 230 л.с.

В случае если посмотреть в прошлое, в 80-е года, топовой и самой продвинутой разработкой стала совокупность управления клапанами типа VTEC, 90-е года отличились применением и разработкой продвинутой совокупностью впрыска горючего, чуть позднее кульминационным моментом развития прямого впрыска стали поздние 2000-е. Будущее за разработкой FreeValve, без совокупности распредвалов приводящего клапаны в перемещение в ДВС. Но вправду ли это станет будущим моторостроения?

Давайте посмотрим совместно.

Как и каждая вторая технологическая революция, FreeValve Camfree стал технологическим прорывом, что обязан (либо обязан?) поменять расстановку сил в разработках создания двигателей внутреннего сгорания. Фундаментальный принцип звучит легко и гениально, вместо определённой привязки к определенной, статической формуле, новая разработка предлагает гибкость в ходе работы мотора.

Технологии изменяемого открытия клапанов существуют уже довольно в далеком прошлом, было сделано множество прототипов от различных производителей машин, существуют кроме того похожие серийные предположения от BMW, но ни одна из них неимеетвозможности сравниться с возможностями, каковые предлагает новый тип двигателя, созданный скромной скандинавской компанией. Гениальность продвигаемой совокупности кроме этого не в последнюю очередь содержится в том, что она не подразумевает важных трансформаций в конструкции самого двигателя.

Однако эта кажущаяся простота не помогла избежать FreeValve сложностей и дороговизны производства. Закон бизнеса, новинки стоят неизменно больших денег.

Мотор FreeValve на 30% замечательнее, вдвое экологичнее и на 20-50% экономичнее простого распредвального двигателя

Как и другие инженеры, сосредоточившиеся на изменяемой технологий степени и развитии дезактивации сжатия, и изменяемого количества, юноши из FreeValve трудились над тем, что именуется топовой всемирный разработкой мотора, стоящей на острие атаки прогресса.

На протяжении изучений, компания Koenigsegg узнала, что разработка привода клапанов имеет громадный потенциал развития, ответ было логичным, создать настоящую совокупность, основанную на теоретическом опыте, так с целью достижения амбициозных целей случилось объединение с дочерней компанией Cargine, потом переименованной в FreeValve.

Вступление закончилось. Переходим к подробностям.

Давайте перейдем к изучению всех нюансов FreeValve технологии, которая недавно была публично раскрыта для общественности.

В чем отличие между совокупностью без распредвалов и хорошей разработкой привода клапанов

Из описания и названия разработки делается понятным, что обращение вправду идет о двигателе, в котором отсутствуют распределительные валы. В действительности необыкновенный подход к инженерии внутримоторных разработок, основной секрет которых содержится в том, что двигателю не необходимы эти валы, потому, что клапаны вычислены на личную работу, любой по отдельности. Любой клапан не связан жестко с соседними клапанами, из этого проистекает наименование- «свободные клапаны», FreeValve.

Основная идея содержится в том, дабы работа двигателя внутреннего сгорания стала более действенной во всех фазах работы. Стандартные распределительные валы ввиду заложенных в них конструктивных изюминок являются очень компромиссными вариантами, что обычно ведет к определенным «жертвам», повышенный расход горючего в угоду мощности либо низкий крутящий момент на высоких оборотах в угоду пиковой мощности и т.д..

С новой разработкой инженеры взяли возможность сделать двигатель действенным при любых оборотах и на всех режимах работы, не опасаясь провалов на холостом ходу, плохой динамики либо большого расхода горючего.

Звучит как недосягаемая мечта, но нет ничего неосуществимого, вероятно все, что вероятно себе представить. «дочка» Кёнигсегг добилась высоких результатов, создав в полной мере рабочий, фактически серийный экземпляр собственной разработки, которую они много лет возили от выставки к выставке, воображая прототип на различных собственных новинках. Вместо распредвалов, любой клапан приводится в перемещение отдельным приводом, работу которых со своей стороны осуществляет контроль электроника.

Как хороша новинка и как она дороже простой совокупности привода клапанов?

Разработчики утверждают, что совокупность без распредвалов применяет на 10% меньше энергии, чем классические ответы привода. Эти проценты в стандартной схеме двигателя в большинстве случаев уходят на преодоление трения, привод и работу всей верхней части «головы» мотора, другими словами всех этих бессчётных совокупностей. Эффективность применения для того чтобы двигателя как несложно додуматься будет на 10% лучше, но намного больший выигрыш станет очевидным при экологической проверке.

Двигатель может трудиться в четырех циклах: обычный- Отто, экономный- Аткинсона и сложный-Миллера. Кроме этого двигатель способен воспроизводить цикл Хедмана с изменяемой степенью сжатия

К примеру, в двигателе с искровым зажиганием, (просматривайте, в бензиновом моторе) с установленным FreeValve возможно смело снять каталитический нейтрализатор, а экономичность кроме того у замечательного бензинового двигателя станет сродни дизельному варианту.

В следствии полученный силовой агрегат станет дешевле эквивалентного дизельного мотора, говорят в FreeValve. На дизельные двигатели также будут быть установлены новомодные электронные приводы клапанов, что в теории должно чуть снизить расход мотора трудящегося на ДТ и без шуток повысить экологичность его выброса.

Цена новой разработке. В случае если забрать в расчет науку экономику, то получается, что первые 10- 100 тыс. двигателей, выстроенных по данной технологии, будут стоить дороже простых типов силовых агрегатов, но в конечном счете, в то время, когда производство будет поставлено на промышленный поток и при достижении определённой «критической массы», цена новых типов моторов начнет неспешно понижаться и в итоге сравняется со ценой стандартного ДВС.

Наряду с этим такие моторы будут более действенными, чем классические модели, будут меньше расходовать горючего при повышении мощности и начнут показывать значительно более приемлемые показатели полки крутящего момента.

Что случится, в случае если совокупность продемонстрирует себя несостоятельной?

Приверженцам хорошей схемы двигателей и тем людям, каковые с опаской принимают все обновления в мире технических новшеств и технологий, возможно, весьма интересно, как все будет не хорошо, при поломке новомодной совокупности. И по большому счету, а надежная ли она?

Отрицать довольно глупо, любой, кроме того самый надежный девайс может выдать неприятную осечку, кроме этого не следует забывать про конструктивные недостатки, каковые смогут быть не распознаны на начальной стадии разработки. Результат предсказуем, дорогая поломка. Но и тут у FreeValve имеется маленький утешительный козырь в рукаве.

Поразительно, но данный двигатель сможет нормально делать собственные рабочие функции кроме того при поломке одного либо нескольких приводов клапанов, очевидно это скажется на пиковой мощности на высоких оборотах, но как уверяют разработчики, отличие будет незначительна.

Это весьма интересно: Дизельные моторы: История развития

Предусмотрен катастрофический вариант работы двигателя,содержится он в том, что кроме того в случае если 75% приводов клапанов выйдут из строя, автомобиль сможет самостоятельно добраться до СТО, немыслимая живучесть. Тестирования длятся…, но самое основное, чего разработчики все еще никак не смогут побороть, это именно выносливость для того чтобы типа привода. В нем все прекрасно, но камень преткновения, пребывает в том, что продолжительно совокупность не выхаживает.

Но это временное явление и его удастся нейтрализовать, поскольку инженеры по теоретическим расчётам узнали, надежность таковой совокупности возможно сопоставима со стандартным двигателем ДВС. Смоделированы сотни-миллионов циклов работы приводов, ощутимого износа найдено не было. Осталось применить знания на практике и возможно выезжать.

Шведская компания сравнивает текущую разработку распределительного вала, с игрой на пианино двумя руками, любая из которых привязана к противоположным финишам метлы. Применение каждого пальца по отдельности, как делают пианисты, разрешит перейти к личному управлению клапанами.

Из сказанного выше возможно сделать вывод:

1. Сейчас разработка очевидно сырая. Двигатель не может пройти столько же, сколько ходят без значительных неприятностей моторы с простой совокупностью распредвалов.

2. Но кроме того на этом этапе разработки, совокупность продемонстрировала себя с лучшей стороны. Ни один мотор со стандартной совокупностью газораспределения не может хоть как-то нормально трудиться, в случае если прекратят трудиться 75% клапанов (представим это гипотетически). Более того, прекрати функционировать в обычном режиме хотя бы один из клапанов на простых ДВС, вы утратите больше, чем пиковую мощность на высоких оборотах.

Другими словами в плане поломок, в случае если уж что-то случилось с ГРМ, скандинавская разработка очевидно обходит все другие типы моторов.

Еще один плюс. На революционном двигателе, как утверждают инженеры, трудящиеся над проектом, неосуществима встреча клапанов с поршнями при обрыва ремня/растяжения цепи так как ее тут просто-напросто нет.

Технические нюансы. FreeValve- более, чем всецело изменяемые фазы газораспределения?

В случае если ответить коротко, по существу, то да, это больше чем двигатель с изменяемыми фазами газораспределения, по причине того, что любой конкретный клапан может иметь разные «подъемы», как по времени, так и в позиции открытия. Кроме этого он может раскрываться и закрываться с различной скоростью, изменяя частоту, за этим в онлайн режиме следит совокупность бортовых компьютеров высчитывая нужный режим хода клапана в соответствии с режимом работы двигателя с точностью подъема впредь до 1/10 миллиметра.

Как видно приводы (актуаторы) способны делать это с необычайной точностью, существенно превосходя показатели работы ГРМ в простом двигателе.

Смотрите кроме этого: Для чего поменять ремень ГРМ

Кстати, электроприводы, они же актуаторы, самая неотъемлемая часть разрабатываемого типа мотора. Клапаны при помощи личных совокупностей приводятся в перемещение до 20 тыс. открытий, закрытий в 60 секунд. Датчики контроля положения клапана зорко смотрят за происходящим, мониторя положение клапанов, внимание, — 100 тыс. раз в 1 секунду (!!!).

Причем привод, двигающий клапаны не просто электрический, таковой тип не выдерживает больших нагрузок/скоростей/температур и скоро выходит из строя. В компании Koenigsegg создали «пневмогидроэлектрический тип привода». Любая из стихий: пневматика, электрика и гидравлика, делает сугубо собственную отдельную функцию.

Пневматикой клапан раскрывается, при помощи гидравлики- закрывается. Электропривод подает масло и воздух, дабы в совокупности было нужное для работы актуатора давление.

Данный тип привода подойдет и грузовому автомобилю и гоночному мотоциклу

Еще одна экономическая польза, о которой стоит упомянуть. Использование гидропневмоэлектро клапанов не требует множества подробностей, дорогих и тяжелых. Не необходимы шестерни ГРМ, крышка ГРМ, цепь ГРМ (либо ремень), распредвал а также регулятор давления наддува для турбированных двигателей.

Смотрите кроме этого: срок и Долговечность работы автомобиля

Ввиду сказанного выше силовой агрегат возможно сделать компактнее и легче классического мотора.

В то время, когда возможно приобрести автомобиль с таким двигателем?

Страно, но первым автомобилем, что выйдет на рынок оборудованный таковой безраспредвальной совокупностью, станет не гоночный замечательный спорткар Koenigsegg, вероятнее лавры первопроходца достанутся китайской модели Quoros 3, с которым шведский Кенигсегг заключил контракт о сотрудничестве. Доступность гарантирована. Пара месяцев, год либо полтора и на дорогах покажутся первые ласточки.

Учитывая то, что шведы разрабатывали разработку начиная с 2000 года, ожидать осталось совсем не продолжительно.

Koenigsegg One: Новый король скорости

На выходе мы возьмём более негромкий, более экономичный, действенный и замечательный бензиновый мотор если сравнивать с современными аналогами. Сохраняем надежду действительность не разочарует.

Koenigsegg изнутри: двигатель Freevalve со свободными клапанами

Темы которые будут Вам интересны:

Гидроудар двигателя, как вода может нанести вред мотору
Двигатели honda станут мощнее — «автоновости»
Десять автомобильных частей и технологий, которые должны быть полностью изменены
Двигатель внутреннего сгорания это вчерашний день

Двигатель без распредвала

Главная » Блог » Двигатель без распредвала

Бескулачный бой

####Погодите, но моторы без дросселя и с электронным управлением подъемом клапанов уже делают BMW и даже Fiat?

####Когда ждать?

Двигатель без распредвала: избавься от него и стань мощнее на 30%

Краткая биография изобретателя

Между двух стихий

Охлаждаются и смазываются эти узлы стандартными системами двигателя.

Дышать полными цилиндрами во все клапаны

Рассмотрим график работы клапанов. Мне он представляется фантастическим. Куда там десмодромному механизму…

Все объемы газов входят и выходят за меньший промежуток времени, чем в обычных двигателях, благодаря этому фазы впуска и выпуска не пересекаются. Благодаря этому в два, это факт !!!, в два раза улучшены показатели экологичности двигателя. Это действительно ПРОРЫВ!

Играть на фортепиано коромыслом

Фон Кёнигсегг говорит, что использовать распредвал вместо Freevalve — это играть на пианино коромыслом, вместо того чтобы играть пальцами.

Что запрограммировано изобретателем для каждого клапана?

Перечислим в порядке важности:

на всех режимах, не зависимо от оборотов двигателя, на впуске самый оптимальный объем топливной смеси, самые правильные режимы открытия и закрытия клапанов, что невозможно в классической системе ГРМ;
система Freevalve позволяет менять параметры: момент и продолжительность открытия клапана. В этом отношении в обычной системе это невозможно, а здесь можно пересмотреть любой параметр;
возможность легко управлять мощностью двигателя, отключать любой цилиндр, создавать для каждого цилиндра любую программу работы. В классике это можно делать, но только путем сложных механических операций, связанных с механическим переключением на кулачки другой конфигурации распредвала;
здесь нет этого грустного эллиптического графика работы кулачков, когда плавно открываются и закрываются клапаны, нет моментов, когда одновременно открыт впускной и выпускной клапан. Кривых здесь нет, здесь только ломанные линии. Актуатор спокойно работает в таком режиме до 10000 об/мин;
И теперь главное: на 30% выше крутящий момент, на 30% меньше потребление топлива и на 50% меньше вредного выхлопа!

Три цилиндра, восемнадцать клапанов

Двигатель без распредвала. Долой стереотипы!

Но верх фантазии Кёнигсегга конечно пневматический гибрид – это что-то! О чем он мечтает?

Тот самый, старенький Saab, на котором ездит Кристиан, проехал уже 60000 км. , испытал жару и мороз и очень не плохо себя чувствует. Его головка блока родная, но переделанная под независимые клапаны, с неё убрано все лишнее и проточены нужные каналы для пневматики и гидравлики.

Ощущение от тест драйва Saab: Ведет себя как дизель на 3000 об/мин., крутящий момент просто бешеный.

Моё мнение

Я в диком восторге от этого изобретения! Двигатель без распредвала!!! Какой потенциал настроек открывается.

Режимы работы двигателя можно сочинять как музыку.

А какие безумные показатели можно вытянуть из обычного двигателя!!!

Обязательно поделитесь с друзьями, которые понимают о чем идет речь, удивите новизной нового изобретения. Это действительно фантастика, воплощенная в реальность!

До новых встреч в сети!

Как устроен революционный двигатель без распредвала — DRIVE2

Как устроен революционный двигатель без распредвала ( Фото 1)

Цель, которую поставили перед собой шведские инженеры, заключалась в создании экономичного и экологически чистого мотора нового поколения.За основу была взята концепция двигателя Кармело Скудери, в котором цилиндры делятся на рабочие и вспомогательные. Первые отвечают за сжигание смеси и выпуск, а вторые – за впуск и сжатие рабочей смеси. Правда, в отличие от мотора Скудери, шведы хотели реализовать эту схему внутри одного цилиндра, для чего им требовался быстрый и очень точный актуатор клапанов.

Первый прототип двигателя без распредвалов установили на универсал Saab 9-5. Отдача этого мотора оказалась на 30 процентов выше серийного агрегата, а расход горючего уменьшился на треть. Понятно, что технология еще требовала доработки и адаптации под массовое применение, однако воодушевленные создатели надеялись уже в обозримом будущем запустить новые моторы в серийное производство.Двигатели без распредвалов должны были появиться на новом седане Saab 9-3 и кроссовере 9-4X — Cargine входила в альянс скандинавских компаний, которые пытались выкупить марку Saab во время кризиса 2008 года. Однако эта затея в итоге закончилась ничем, а «Сааб» продали китайцам.

Так как этот двигатель устроен?

Последние контролируют положение клапанов сто тысяч раз в секунду с точностью до одной десятой миллиметра, а для их работы требуется примерно в сто раз меньше энергии, чем для аналогов других фирм.

Кроме того, этот мотор может моделировать цикл Хедмана с изменяемой степенью сжатия, управлять которой стало возможно именно благодаря клапанам с электронным управлением подъемом и временем открытия.

Современный агрегат, разработанный Freevalve, на 30 процентов мощнее и имеет более высокий крутящий момент при низких оборотах, по сравнению с аналогами того же объема, но при этом на 20-50 процентов экономичней и выбрасывает вдвое меньше вредных веществ в атмосферу.Наконец, он способен потреблять как бензин с различным октановым числом, так и дизельное топливо.

Действительно, баварцы первыми отказались от дроссельной заслонки, внедрив в газораспределительный механизм систему управления впускными клапанами с электронным управлением.Однако баварцы используют достаточно сложную механическую систему с дополнительным электромотором, а в конструкции Fiat MultiAir до сих пор не решена проблема с высокими насосными потерями.

Тем более, что новые двигатели могут использоваться не только в качестве основного силового агрегата – замены традиционного ДВC, но и в составе гибридных силовых установок.

Двигатель без распредвала — Saab 9000, 2.3 л., 1995 года на DRIVE2

Компания Koenigsegg, создавшая 1500-сильный гиперкар, которому не нужна трансмиссия, уже 15 лет ведет разработку инновационного двигателя внутреннего сгорания – без распределительного вала и дроссельной заслонки.Шведская компания FreeValve, партнер шведского производителя суперкаров Koenigsegg, опубликовала

видеоролик, демонстрирующий схему работы принципиально нового двигателя внутреннего сгорания, где вместо традиционного распредвала используются управляемые электроникой актуаторы клапанов.

Откуда он появился?Разработкой принципиально нового мотора в начале 2000-х занялась компания Cargine, партнером которой с 2001 года стала фирма Koenigsegg.Цель, которую поставили перед собой шведские инженеры, заключалась в создании экономичного и экологически чистого мотора нового поколения. За основу была взята концепция двигателя Кармело Скудери, в котором цилиндры делятся на рабочие и вспомогательные. Первые отвечают за сжигание смеси и выпуск, а вторые – за впуск и сжатие рабочей смеси. Правда, в отличие от мотора Скудери, шведы хотели реализовать эту схему внутри одного цилиндра, для чего им требовался быстрый и очень точный актуатор клапанов.

Единственным автомобильным партнером Cargine с тех пор является фирма Koenigsegg. Ее глава Кристиан фон Кенигсегг как-то признался, что давно мечтает использовать технические наработки, сделанные его компанией, в массовых машинах. Возможно, он имел в виду как раз экономичный и эффективный двигатель без распредвала, к разработке которого он был причастен?

Так как этот двигатель устроен?«Если представить, что мотор – это фортепьяно, а клапаны – его клавиши, то применять распределительный вал – все равно, что играть на инструменте шваброй, а не пальцами», – так описывает Кенигсегг преимущества своего мотора.

Подобная конструкция позволяет бесконечно менять фазы газораспределения, а также в любой момент отключать и задействовать любое количество цилиндров в зависимости от конкретных нагрузок. Такой мотор может работать по традиционному термодинамическому циклу Отто, экономичному циклу Аткинсона, а также по более сложному циклу Миллера, обеспечивающему мотору еще более высокую эффективность и экономичность. Кроме того, этот мотор может моделировать цикл Хедмана с изменяемой степенью сжатия, управлять которой стало возможно именно благодаря клапанам с электронным управлением подъемом и временем открытия.Современный агрегат, разработанный Freevalve, на 30 процентов мощнее и имеет более высокий крутящий момент при низких оборотах, по сравнению с аналогами того же объема, но при этом на 20-50 процентов экономичней и выбрасывает вдвое меньше вредных веществ в атмосферу. Наконец, он способен потреблять как бензин с различным октановым числом, так и дизельное топливо.

Погодите, но моторы без дросселя и с электронным управлением подъемом клапанов уже делают BMW и даже Fiat?Действительно, баварцы первыми отказались от дроссельной заслонки, внедрив в газораспределительный механизм систему управления впускными клапанами с электронным управлением. Однако баварцы используют достаточно сложную механическую систему с дополнительным электромотором, а в конструкции Fiat MultiAir до сих пор не решена проблема с высокими насосными потерями.

Когда ждать?Выпуск мотора без распредвалов считается экономически оправданным уже сейчас, несмотря на необходимость решения оставшихся проблем с высоким потреблением электроэнергии, уровнем шума и вибрациями. Но его главный недостаток – это высокая стоимость производства. Которая, впрочем, может снизиться в случае массового применения новой технологии.

Весной 2015 года Кристиан фон Кенигсегг заявил о том, что агрегат с бескулачковым механизмом привода клапанов уже практически готов и в скором времени будет запущен в серию. И если Кенигсегг сдержит свое обещание, то двигатель внутреннего сгорания получит шанс на новую жизнь перед тем, как мир окончательно будет завоеван электрокарами и гибридами.

Смотрите также

Ваз 2107 накладки на пороги
Как снять с учета машину в утиль
Где расположен датчик
Назад в будущее где снимали
Не работает спидометр на ваз 2110 инжектор причины
Топливный насос высокого давления
Что такое седан
Лучшая резина для лета
Компьютерная диагностика машин
Размеры разболтовки колесных дисков
Дхо из светодиодной ленты своими руками

Вот как работает бескулачковый двигатель Koenigsegg Gemera мощностью 600 л.

с. Вы, возможно, упустили это из виду, пытаясь вычислить мощность, и они говорят, что этот двигатель в сочетании с тремя электродвигателями производит, э-э, 1700 л.с. всего. Или в метрической системе 1,27 мегаватта. Или энергопотребление пары сотен домов, готовящих ужин.

Кристиан фон Кенигсегг, однако, будет часами рассказывать об этом двигателе. Он так привязан к тому, что у него есть прозвище, а не обычная тоскливая привычка автомобильного бизнеса к кодовым именам. Итак, это Крошечный Дружелюбный Гигант.

Гигант, потому что 600 л.с. Маленький, потому что всего два литра и три цилиндра. Возможно, два литра — это не так уж и мало (хотя автомобили CvK в основном имеют большие двигатели V8), но физически он очень мал и его легко упаковать. У него всего три цилиндра, нет кожухов верхних распределительных валов и привода распределительных валов спереди.

Потому что распредвалов нет вообще.

Теперь вы видите, какой это революционный двигатель. Благодаря отказу от распределительного вала и замене его компактным приводом над каждым толкателем система Freevalve позволяет управлять каждым клапаном индивидуально. Они могут быть подняты на столько или на столько, сколько диктует управление двигателем, на столько времени или на столько, сколько требуется, в начале или в конце цикла по мере необходимости. Или вообще нет. И каждый может действовать иначе, чем его сосед.

Перематываем назад. Регулируемое управление клапанами всегда было мечтой конструкторов двигателей. Для эффективного бега с малой нагрузкой вам нужны маленькие отверстия, но для мощности вам нужно, чтобы они открывались долго и глубоко. Вот почему Honda изобрела VTEC и Mitsubishi MIVEC, которые переключаются между двумя профилями кулачка для выполнения этих двух состояний, но не между ними. В большинстве современных двигателей используются поворотные кулачковые приводные шкивы, чтобы открывать и закрывать клапаны раньше или позже, чтобы уменьшить выбросы. BMW Valvetronic изменяет профиль открытия, вставляя дополнительный рычаг между кулачком и клапаном. То же самое можно сказать и о системе MultiAir II от Fiat/Alfa, которая теперь также лицензирована JLR для семейства двигателей Ingenium.

Но у них все еще есть распределительные валы, и у всех есть ограничения. Двигатель Freevalve — нет. «Каждый клапан можно удерживать в определенном положении, либо не поднимать, либо полностью открыть и тоже удерживать в этом положении», — говорит Кристиан фон Кенигсегг. «И по отдельности друг от друга. И по времени, тоже совершенно индивидуально».

Регулируемое управление клапанами всегда было мечтой разработчиков двигателей

Приводы клапанов представляют собой маленькие поршни. Отмеренный поток сжатого воздуха против этого поршня открывает клапан по мере необходимости. Затем его либо оставляют запирать на своей пружине, выпуская воздух, либо его можно заблокировать в открытом положении через масляный резервуар. Затем масло выпускается через маленькое отверстие, демпфируя закрытие клапана и гарантируя, что клапан не сильно ударится о седло. На другой стороне поршня привода есть воздуховод, который может ускорить закрытие.

Хорошо, давайте перечислим преимущества.

• Каждый цилиндр Freevalve имеет по одному порту для каждого клапана, и на самом деле они немного различаются по форме в паре. Это означает, что во время малой нагрузки, когда цилиндр работает только с одним клапаном, соответствующий порт имеет форму, обеспечивающую идеальное вращение и завихрение. Вместе с более быстрым потоком воздуха, проходящим через один частично открытый клапан, все это помогает улучшить смешивание топлива и воздуха и эффективность, когда двигатель не работает на полную мощность.

• Со стороны выхлопа одно отверстие каждого цилиндра питает одну из турбин двигателя, а другое — другую турбину. На низких оборотах открывается только один клапан из каждого цилиндра, направляя воздух через узкое отверстие, которое ускоряет поток газа, помогая быстро раскручиваться первому нагнетателю. Затем вступает в действие второй набор клапанов, который питает мощный турбонаддув через более широкие порты и обеспечивает невероятную производительность.

• В испытательном двигателе с одним турбонаддувом компания Freevalve отправила один набор портов для полного обхода турбокомпрессора. Это значит, что вестгейт не нужен. Когда давление в турбонаддуве поднимается до нужного уровня, двигатель нагружает клапан, перепускающий нагнетатель.

• Обход турбонагнетателя также помогает быстро нагреть катализатор при холодном пуске. Это очень важно для выбросов, потому что это время, когда выхлоп бензиновых двигателей наиболее ядовит.

• Также при холодном пуске двигатель может работать только с одним цилиндром при более высокой нагрузке, поэтому он быстрее прогревается и нагревает катализатор до того, как задействуются другие цилиндры. Также можно пару секунд прокачать двигатель без зажигания, прогревая цилиндры только за счет сжатия.

• Двигатель обеспечивает высокую степень сжатия, потому что, если есть опасность детонации, он может работать в цикле Аткинсона, сокращая время открытия впускного клапана, чтобы уменьшить количество воздуха в цилиндре во время сжатия. Высокая степень сжатия хороша для эффективности. Это, кстати, позволяет двигателю изменить свою карту, чтобы быть оптимизированным для высокооктанового биоэтанола, а также для бензина.

• Раннее закрытие выпускного клапана обеспечивает рециркуляцию выхлопных газов в цилиндр, помогая охлаждать газ. Это снижает выбросы NOx, которые обычно образуются при высоких температурах. Другие двигатели с переменной синхронизацией делают это, но не так гибко.

• За счет установки двух впускных клапанов в противофазе заявлено, что можно использовать резонанс впуска и в более широком диапазоне оборотов.

• Крутящий момент на низких оборотах потенциально может значительно увеличиться (до 45 процентов в тестовом двигателе), поскольку турбонаддув более доступен, а также благодаря лучшему резонансу на впуске. Благодаря гораздо более точному управлению сгоранием система может лучше контролировать динамическое сжатие и обеспечивать больший наддув перед детонацией.

• Максимальная мощность на высоких оборотах увеличивается на аналогичный процент, потому что профиль клапана также оптимизирован для этого – даже больше, чем бугристый профиль кулачка гоночного двигателя.

• Система также позволяет повысить экономичность при малой нагрузке, отключая отдельные цилиндры, удерживая клапаны закрытыми и перекрывая подачу топлива. (Имейте в виду, что эта особенность все чаще встречается в других двигателях.)

Эти отдельные приводы клапанов, по четыре на цилиндр, несомненно, чрезвычайно дороги. Но частично компенсируя эти расходы, двигатель Freevalve экономит многие другие системы. ГРМ и цепи нет. Вариаторов шкивов распредвалов нет. Нет дроссельной заслонки. Нет вестгейта. Нет необходимости в турбине с изменяемой геометрией. Нет необходимости в предварительном катетере для холодного пуска. Отсутствие внешней системы рециркуляции отработавших газов. Нет дорогой системы прямого впрыска; это более дешевая конструкция с впрыском через порт. Отсутствие дроссельной заслонки означает дополнительную дозу эффективности — дроссельная заслонка вызывает сопротивление входящего воздуха, что приводит к трате энергии.

Поначалу удивительно, что этот удивительно гибкий двигатель появляется в Gemera, гибриде. Большинство гибридов используют свои электродвигатели, чтобы помочь бензиновому двигателю работать в наиболее эффективном диапазоне оборотов и дроссельной заслонки. Зачем использовать двигатель с широким диапазоном оборотов в гибриде?

Ответ заключается в том, что Gemera также имеет систему прямого привода Koenigsegg с одним передаточным числом (хотя и с гидротрансформатором для низких скоростей). Таким образом, двигатель должен хорошо работать в гораздо более широком диапазоне оборотов, чем в любом другом гибриде.

Кроме того, он имеет преимущества в приемистости двигателя, размере упаковки, удельной мощности и выбросах, когда двигатель запускается после исчерпания запаса хода подключаемого гибридного электромобиля.

Но есть еще одна причина использовать его здесь. Gemera действует как супер-громкая реклама технологии.

Freevalve является дочерней компанией по производству гиперкаров Koenigsegg. В нем работает около 20 человек, и он живет в том же офисном здании, что и штаб-квартира завода по производству гиперкаров на юге Швеции.

Кристиан фон Кенигсегг сам является председателем и генеральным директором. Миссия компании Freevalve заключается в разработке и продаже технологии Freevalve другим автомобильным компаниям. Хотя на рынке пока нет. Между прочим, эта идея работает и для дизелей, и похоже, что первым массовым применением станет двигатель для тяжелых грузовиков.

Если он будет надежно работать в Gemera, то его распространение среди машин обычных людей будет шире и быстрее.

Как 2-литровый двигатель Koenigsegg без распредвала развивает мощность 600 лошадиных сил

Вы всегда можете рассчитывать на то, что Koenigsegg сделает что-то по-другому. Возьмем, к примеру, новейший автомобиль шведской марки Gemera, четырехместный гибридный гранд-турер мощностью 1700 л.с., способный развивать скорость до 250 миль в час. В мире, наполненном суперкарами сверхвысоких цен, чем когда-либо, Gemera выделяется. И, пожалуй, самое интересное в машине — это ее двигатель.

Koenigsegg называет двигатель Tiny Friendly Giant, или сокращенно TFG, и это подходящее имя. TFG представляет собой 2,0-литровый трехцилиндровый двигатель с двойным турбонаддувом мощностью 600 лошадиных сил. При 300 лошадиных силах на литр удельная мощность TFG намного выше, чем у любого дорожного автомобиля. Кенигсегг говорит, что это «на световые годы больше, чем у любого другого серийного трехцилиндрового двигателя сегодня», и он не ошибается: следующим самым мощным трехцилиндровым двигателем является 268-сильный двигатель Toyota GR Yaris.

Что еще более необычно, так это то, что у TFG нет распределительного вала. Вместо этого в двигателе используется технология дочерней компании Koenigsegg, Freevalve, с пневматическими приводами, открывающими и закрывающими каждый клапан независимо. Я позвонил основателю компании Кристиану фон Кенигсеггу, чтобы узнать, как именно работает этот нетрадиционный двигатель.

Свободный клапан

Крошечный дружелюбный гигант был разработан специально для Гемеры. Koenigsegg хотел что-то компактное и легкое, с большой мощностью. Koenigsegg также решил полностью изменить установку гибридной Regera, где внутреннее сгорание обеспечивает основную часть общей выходной мощности. В Gemera большая часть энергии поступает от электродвигателей, при этом Gemera вносит некоторую движущую силу, а также заряжает батареи гибридной трансмиссии.

Учитывая эти критерии, Koenigsegg получил 2,0-литровую конфигурацию с тремя цилиндрами. «Мы немного почесали затылки», — говорит Кенигсегг. «Трехцилиндровый — не самый эксклюзивный… но потом мы поняли, что в пересчете на цилиндр — это самый экстремальный двигатель на планете с технической точки зрения. И зачем нам иметь больше, чем нужно, чтобы сделать машину максимально легкой. как можно вместительнее?»

Остальное зависит от характера двигателя. «Это большой цилиндровый двигатель с большим ходом, и он не звучит жалко, как некоторые трехцилиндровые двигатели», — говорит Кенигсегг. «Представьте себе Harley с еще одним цилиндром. Вот такие ощущения». Несмотря на 9Диаметр цилиндра 5 мм и ход поршня 93,5 мм делают TFG довольно высокооборотистым. Пиковая мощность достигается при 7500 об/мин, а красная черта установлена на уровне 8500. «У нас есть тенденция проектировать эти вращающиеся детали легче, чем кто-либо другой, — объясняет Кенигсегг, — но в то же время уделяя особое внимание прочности. И если вы сделаете это, вы можно увеличить обороты». Крошечный двигатель также обеспечивает большой крутящий момент — 443 фунта-фута при частоте чуть ниже 3000 об/мин до 7000. TFG имеет два выпускных клапана на цилиндр, один из которых предназначен для малого турбонаддува, а другой — для большого. На низких оборотах открывается только выпускной клапан малого турбонаддува, что дает резкий отклик наддува. После 3000 оборотов в минуту большие турбовыпускные клапаны начинают открываться, создавая огромный наддув и большую мощность и крутящий момент в среднем диапазоне. (Даже без турбонаддува TFG впечатляет: Koenigsegg говорит, что теоретически безнаддувный TFG может развивать мощность в 280 лошадиных сил.)

«Не зря он называется Freevalve, — говорит Кенигсегг. «Каждый отдельный клапан имеет полную свободу. Насколько открывать, когда открывать, как долго оставаться открытым». При малых нагрузках открывается только один из двух впускных клапанов на цилиндр, более равномерно распределяя распыленное топливо. Благодаря системе Freevalve, которая постоянно регулирует подъем и продолжительность впускного клапана, нет необходимости в обычной дроссельной заслонке, и двигатель может отключать отдельные цилиндры на лету. Freevalve также позволяет TFG переключаться между традиционным циклом Отто и циклом Миллера, при котором впускные клапаны остаются открытыми дольше, что помогает снизить насосные потери, повысить мощность и эффективность. И это еще не самое безумное. «С помощью турбин этот двухтактный двигатель может работать примерно до 3000 об/мин. Он будет звучать как рядная шестерка при 6000 об/мин», — говорит Кенигсегг. После 3000 об / мин TFG должен был бы вернуться к четырехтактному режиму работы, потому что на более высоких оборотах не хватает времени для газообмена. Однако это только в теории — компания еще не тестировала TFG в двухтактном режиме. Koenigsegg говорит, что это все еще «ранние дни».

Koenigsegg также работает с техасской компанией SparkCognition, занимающейся искусственным интеллектом, над разработкой программного обеспечения для управления двигателями с искусственным интеллектом для двигателей Freevalve, таких как TFG. «Со временем система выучит, как лучше всего управлять клапанами, что наиболее экономично, что наиболее чисто… В конечном итоге она начнет делать вещи, о которых мы никогда не думали», — говорит Кенигсегг. «Он будет всплывать и выходить из разных способов горения сам по себе, в конечном итоге способами, не совсем понятными для нас». Но это выход. Koengisegg говорит, что TFG пока будет полагаться на работу клапана, закодированного человеком.

TFG производит «всего» около 500 лошадиных сил на обычном газе. Это двигатель с гибким топливом, оптимизированный для сжигания спирта — этанола, бутанола или метанола или любой их комбинации. Спиртовые топлива отлично подходят для повышения производительности, но Кенигсегг говорит, что их использование также является ключевой частью очистки TFG, поскольку они производят меньше вредных частиц, чем бензин. А с топливом из экологически чистых источников TFG может быть эффективно углеродно-нейтральным.

Конечно, такая сложная система, как Freevalve, стоит дороже, чем обычная установка распредвала, но Кенигсегг отмечает, что система использует меньше сырья, что компенсирует часть стоимости и снижает вес двигателя. В целом, двигатель TFG примерно вдвое дешевле, чем 5,0-литровый V-8 с двойным турбонаддувом от Koenigsegg.

Koenigsegg

Остальная часть трансмиссии Gemera столь же нетрадиционна. TFG находится за пассажирским салоном, приводя в движение передние колеса через невероятную систему прямого привода Koenigsegg , коробка передач не требуется. На вопрос о необычной установке переднего привода со средним расположением двигателя Кенигсегг отвечает: «Почему у многих традиционных автомобилей двигатель находится спереди, карданный вал и привод на заднюю ось?» Электродвигатель/генератор, прикрепленный к коленчатому валу TFG, заряжает аккумуляторы гибридной трансмиссии и обеспечивает до 400 л. с. дополнительной мощности, а каждое заднее колесо приводится в движение электродвигателем мощностью 500 л.с. Пиковая суммарная мощность составляет 1700 л.с.

«Автомобили Koenigsegg — это автомобили со средним расположением двигателя», — объясняет основатель. «Мы не делаем чистые электромобили, потому что на данный момент мы думаем, что они слишком тяжелые и не издают крутого звука. толкать двигатель внутреннего сгорания».

Koenigsegg

TFG — это демонстрация технологий, альтернативное видение автомобильного будущего. Koenigsegg утверждает, что при некотором нестандартном мышлении двигатель внутреннего сгорания все еще может иметь место в мире электрифицированных автомобилей. «На мой взгляд, это своего рода — двигатель », — говорит Кенигсегг. «Вам не нужно делать его намного меньше, потому что он и так крошечный; вам определенно не нужно делать его больше для мощности; у вас либо есть турбо, либо нет, от 280 до 600 лошадиных сил. А если этого недостаточно, вы ставите на него электродвигатель, тогда у вас есть гибрид с [более] 1000 лошадиными силами». , имя подходит

Крис Перкинс
Старший редактор
Крис Перкинс — веб-редактор журнала Road & Track.

Как Koenigsegg выдает 600 л.с. на 3-цилиндровом двигателе?

Koenigsegg и freevalve

Кристиан фон Кенигсегг создал шведскую компанию в 1994 году для производства спортивного автомобиля мирового класса . Потребовалось много лет разработки и испытаний, чтобы вывести на рынок в 2002 году первый серийный автомобиль CC8S.

Фотография Koenigsegg CCXR Edition Автор Fpm — selbst fotografiert am Genfer Autosalon/wikimedia commons

Koenigsegg активно участвует в программах развития «зеленых технологий», начиная со спортивного автомобиля CCXR с гибким топливом и заканчивая Jesko. Koenigsegg также работает над технологиями внутреннего сгорания следующего поколения и подключаемыми системами электромобилей. Koenigsegg также создал бескулачковый поршневой двигатель , который дебютировал в Gemera 2020 года.

Что такое технология свободного клапана Koenigsegg?

Технология свободного клапана заменяет клапан распределительных валов пневмоприводами. Вместо распределительного вала каждый клапан имеет собственный привод с электронным управлением. Клапаны больше не следуют предварительно определенному профилю кулачка распределительного вала, что позволяет программисту создавать любые фазы газораспределения, которые они хотят.

Что за проблема с клапанами распредвала?

Стандартные двигатели внутреннего сгорания используют как минимум один вращающийся распределительный вал для открытия и закрытия клапанов. Когда кривошип вращается быстрее, клапан открывается на более короткий период времени , обеспечивая наименьшее количество воздуха, когда это больше всего необходимо. Что приводит к низкой эффективности при более высоких оборотах

Изменение фаз газораспределения для решения проблемы

Снято самим собой, Wikimedia

Электронное управление фаз газораспределения и подъема клапана (VTEC) — это тип технологии регулирования фаз газораспределения, изобретенной Honda. Этот тип системы использует давление масла для изменения профиля кулачка. Профиль кулачка позволяет увеличить подъем клапана на более высоких оборотах двигателя, что позволяет большему количеству воздуха поступать в цилиндры.

Увеличивает количество производимой энергии. Многие из высокопроизводительных автомобилей Honda, такие как NSX, Integra Type R, S2000 и Civic Type R, использовали VTEC с момента его появления в конце 1980-х годов.

Как работает свободный клапан?

Электрический импульс передается на соленоид клапана, вызывая его открытие. Открытие клапана контролируется смесью давления воздуха и гидравлики, что устраняет любые вибрации, создаваемые соленоидом. Открытие клапана также определяется воздушным и гидравлическим давлением. Когда электрический сигнал от соленоида снимается, гидравлическое давление заставляет его закрыться.

Двигатель без механических ограничений стальных распределительных валов — это двигатель Koenigsegg Freevalve в его самой базовой форме. Каждое положение клапана контролируется собственным приводом. Koenigsegg работает над бескулачковой головкой уже 13 лет и недавно опубликовал это видео:

Преимущества Freevalve

Freevalve — изобретение, которое произвело революцию в индустрии двигателей внутреннего сгорания благодаря своим замечательным преимуществам, вот список лучших заметные преимущества:

1. Повышенная эффективность

Источник: performancedrive.com.au

Конструкция FreeValve без кулачков позволяет клапану открываться и закрываться почти мгновенно. Это приводит к гораздо более эффективной топливно-воздушной смеси . Как упоминалось ранее, 3-цилиндровый 2,0-литровый двигатель Koenigsegg gemera выдает ту же мощность (600 л. с. при 7500 об/мин), что и 5,2-литровый v10 Lamborghini Huracan.

2. Компактный размер

Небольшие размеры и малый вес Freevalve также примечательны. Он на короче , уже и тоньше по сравнению с двигателем с верхним расположением распределительного вала. Отчасти это связано с отсутствием цепного привода для привода распределительных валов и отсутствием каких-либо дополнительных компонентов, кроме клапана и системы пружины и исполнительного механизма.

Источник: Koenigsegg

3. Полный контроль

Отдельный привод и пружинный механизм управляют каждым клапаном вместо распределительного вала, что позволяет клапанам работать независимо. Он контролирует синхронизацию, подъем и продолжительность каждого клапана при открытии и закрытии.

4. Выбросы

Бескулачковые двигатели выделяют меньше загрязняющих веществ, чем двигатели с распределительным валом, поскольку они могут более точно регулировать механизм сгорания, обеспечивая более полное сжигание всех углеводородов.

Недостатки Freevalve

Стоимость и сложность — два очевидных недостатка этой системы. Интуитивно вы заменяете металлические компоненты современной электроникой, а также уплотнения высокого давления для управления подачей воздуха и масла, но у нас нет конкретных данных. Уплотнения могут изнашиваться и изнашиваются, когда это происходит, они дают течь. А если что-то пойдет не так, то придется потратить много денег, чтобы исправить это. Есть еще несколько факторов, которые следует учитывать. Таким образом, хотя двигатель выигрывает от того, что ему не нужно приводить в действие кулачки, теперь он должен управлять вспомогательным воздушным насосом, что не так удобно, как раньше.

Почему будущее за свободным клапаном?

Китайский автопроизводитель Qoros демонстрирует свой бескулачковый двигатель Источник: Koenigsegg воздух механически через карбюраторы к электронному впрыску топлива, точно так же механические клапаны уйдут в прошлое.

Когда-нибудь вся автомобильная промышленность перейдет на клапаны с электронным управлением.

Где все бескулачковые двигатели?

автор:

Адам Фабио

В последнее время в моде электромобили, но давайте не будем забывать о старом резерве — двигателе внутреннего сгорания. Современный двигатель внутреннего сгорания – это чудо инженерной мысли. Современные двигатели и окружающие их системы обладают большей мощностью, большей экономией топлива и более низким уровнем выбросов, чем все, что было раньше. На улучшение каждого аспекта двигателя ушли столетия инженерных часов — за одним заметным исключением. Ни один производитель автомобилей не смог отказаться от распределительного вала двигателя в серийном автомобиле с поршневым двигателем. Ирония здесь в том, что бескулачковые двигатели относительно легко построить. Средний хакер мог модифицировать небольшой четырехтактный двигатель для работы без кулачка в своей мастерской. Хотя это не будет практичным устройством, оно станет отличным испытательным полигоном для экспериментов и обучения.

Сосать, сжимать, хлопать, дуть

Многоцилиндровый бензиновый двигатель — это сложный танец. Сотни деталей должны двигаться синхронно. Клапаны открываются и закрываются, форсунки распыляют топливо, зажигаются свечи зажигания, а поршни двигаются вверх и вниз. Все они следуют четырехтактному циклу Отто «впуск, сжатие, сгорание, выпуск». Распределительный вал контролирует большую часть этого, открывая и закрывая подпружиненные впускные и выпускные клапаны двигателя. Кулачки на валу давят на толкатели, которые затем перемещают штоки клапанов и сами клапаны. Сам распределительный вал приводится в движение с половиной скорости коленчатого вала через зубчатые колеса, цепи или ремень. Некоторые клапанные механизмы относительно просты, например, двигатели с верхним расположением распредвала. Другие, такие как конструкция кулачка в блоке, более сложны, с толкателями, коромыслами и другими деталями, необходимыми для преобразования движения кулачка в движение клапана.

Точное время и скорость открытия клапана определяется профилем кулачка. Любители автогонок и производительности часто меняют распределительные валы на более агрессивные профили и различные смещения фаз газораспределения в зависимости от требований двигателя. Хотя все имеет свою цену. Распределительный вал, обработанный для максимальной мощности, обычно плохо работает на холостом ходу и затрудняет запуск двигателя. Слишком агрессивный профиль кулачка может привести к плаванию клапана, когда клапаны никогда не садятся полностью на высоких оборотах.

Множество решений

Производители двигателей потратили годы на то, чтобы обойти ограничения распределительного вала. Результатом является множество собственных решений. У Honda есть VTEC, сокращенно от Variable Valve Timing and Lift Electronic Control. У Тойоты есть VVT-i. У BMW VANOS, у Ford VCT. Все эти системы позволяют в той или иной степени регулировать действие клапана. VANOS работает, позволяя распределительному валу немного повернуться на несколько градусов относительно его нормального времени, подобно перемещению одного или двух зубьев в цепи привода ГРМ. Хотя эти системы работают, они, как правило, механически сложны и дороги в ремонте.

Простым решением было бы использовать бескулачковый двигатель. Это означало бы отказ от распределительного вала, ремня ГРМ и большей части связанного с ними оборудования. Соленоиды или гидравлические приводы открывают и закрывают клапаны бесчисленным количеством способов. Клапаны можно даже держать открытыми неопределенное время, эффективно отключая цилиндр, когда максимальная мощность не требуется.

Так почему же мы все не ездим на бескулачковых двигателях? Есть несколько причин. Преимущества бескулачковых двигателей перед двигателями с распределительным валом аналогичны преимуществам электронного впрыска топлива (EFI) по сравнению с карбюраторами. По сути, топливная форсунка представляет собой клапан с электромагнитным управлением. Топливный насос обеспечивает постоянное давление. Блок управления двигателем (ECU) запускает форсунки в нужное время для впрыска топлива в цилиндры. Компьютер также оставляет клапаны открытыми на достаточно долгое время, чтобы впрыснуть нужное количество топлива для текущего положения дроссельной заслонки. Электронно это очень похоже на то, что требуется для бескулачкового двигателя. Так что дает?

Знаменитый Toyota 22R-E, ранний двигатель EFI

Хакеры в возрасте от 30 лет и старше помнят, что до конца 1970-х и начала 1980-х карбюратор был королем. Компании экспериментировали с EFI с 1950-х годов. Система не стала мейнстримом, пока не вступили в силу жесткие законы о загрязнении окружающей среды 70-х годов. Создание чистого, экономичного карбюраторного двигателя было возможно, но требовалось так много механических и электронных приводов, что EFI был лучшей альтернативой. Таким образом, законы 70-х эффективно регулировали карбюраторы из существования. Мы смотрим на то же самое с бескулачковыми двигателями. Чего не хватает, так это правил, чтобы форсировать проблему.

Все крупные производители экспериментировали с бескулачковой концепцией. На сегодняшний день лучшие усилия были предприняты Freevalve, дочерней компанией Koenigsegg. У них есть прототип двигателя, работающего на Saab. Компания LaunchPoint Technologies загрузила видеоролики, демонстрирующие некоторые впечатляющие конструкции приводов. Компания LaunchPoint работает со звуковыми катушками — той же технологией, которая перемещает головки на жестком диске.
Ничто из этого не означает, что теперь у вас не может быть бескулачкового двигателя — такие компании, как Wärtsilä и Man, имеют коммерчески доступные двигатели. Однако это гигантские дизельные двигатели, используемые для привода больших кораблей или выработки электроэнергии. Не совсем то, что вы хотели бы поставить в свой малолитражный автомобиль! Для хакеров лучший способ сегодня заполучить бескулачковый двигатель — взломать его самостоятельно.

Дамы и господа,

~~запускайте~~ взламывайте свои двигатели!

Простые одноцилиндровые бескулачковые двигатели относительно легко построить. Начните с четырехтактного двигателя с верхним расположением клапанов от снегоуборочной машины, скутера и т.п. Убедитесь, что двигатель является моделью без помех. Это означает, что клапаны физически не могут врезаться в поршни. Добавьте источник питания и несколько соленоидов. Оттуда остается только создать систему управления. Примеры есть во всем интернете. [Сукхжит Сингх Банга] построил этот двигатель в рамках проекта колледжа. Система управления представляет собой механическое колесо с электрическими контактами, аналогично системе крышки распределителя и ротора. [bbaldwin1987] В проекте Camless Engine Capstone в Университете Западной Вирджинии используется микроконтроллер для управления соленоидами. Обратите внимание, что в этом проекте используются два соленоида — один для открытия и один для закрытия клапана. Двигателю не нужно полагаться на пружину для закрытия. [Брайан Миллер] также построил двигатель без кулачка для колледжа, в данном случае двигатель Бригама Янга, штат Айдахо, без кулачка. В двигателе [Брайана] используются датчики Холла на оригинальном распределительном валу для запуска соленоидов. Этот маршрут является отличной ступенькой перед тем, как перейти к полному электронному управлению.

Чтобы расширить эти проекты до многоцилиндрового двигателя, не потребуется много усилий. Все, чего мы ждем, — это правильный хакер, который примет вызов!

Posted in Slider, Transportation HacksTagged бескамерный, двигатель, внутреннее сгорание, Koenigsegg

Описание бескулачкового двигателя FreeValve

8 февраля 2019 г.

Как опытные технические специалисты, мы все видели и пережили внедрение новых двигателей и технологий управления ими за последние три десятилетия или около того, а также недавнюю разработку полнофункционального Двигатель без распределительного вала от FreeValve, дочерней компании производителя суперкаров Koenigsegg, является хорошим примером. Таким образом, если вы заинтересованы в новых автомобильных технологиях, читайте дальше, и мы объясним, что такое бескулачковый двигатель, как он работает, а также некоторые проблемы, с которыми мы, как механики, можем столкнуться после того, как технология будет выведена на рынок. начиная с этого вопроса-

Что такое бескулачковый двигатель?

Как следует из термина «бескулачковый», бескулачковый двигатель — это двигатель, в котором не используются обычные или какие-либо другие механические средства для регулирования открытия и закрытия клапанов. Хотя эта технология использовалась на больших судовых двигателях (которые обычно работают со скоростью менее 100 об/мин) в течение нескольких десятилетий, особые требования к автомобильным двигателям таковы, что технологию нельзя было просто адаптировать или уменьшить, а пришлось перепроектировать. для использования в автомобильных приложениях.

Действующий прототип автомобильного применения бескулачковой технологии — это 4-цилиндровый двигатель объемом 1600 куб. натяжное устройство заменено обычными клапанами, которые управляются электрическими соленоидами. Каждый клапан (в данном случае четыре на цилиндр) управляется ЭБУ через специальную цепь управления/сигнала, что означает, что на практике фазы газораспределения, подъем клапана и продолжительность клапана можно регулировать в почти бесконечном диапазоне в соответствии с требованиями. все мыслимые условия эксплуатации, чего невозможно достичь в той же степени с кулачковыми системами фаз газораспределения.

Как работает бескулачковый двигатель?

В то время как нижняя часть прототипа двигателя практически не изменилась, головка блока цилиндров прототипа двигателя была переработана для размещения приводов клапанов, некоторые детали которых можно увидеть на изображении выше. Однако обратите внимание, что эта технология позволяет не только отказаться от распределительных валов и связанного с ними оборудования, но также отказаться от корпуса дроссельной заслонки, перепускной заслонки турбокомпрессора, предварительного каталитического нейтрализатора и системы прямого впрыска топлива, поскольку для впрыска используется система впрыска через порт. топливо во впускной коллектор за впускными клапанами.

Тем не менее, суть новой технологии связана с управлением клапанами. Проще говоря, когда ЭБУ подает сигнал клапану на открытие, электрический соленоид создает магнитное поле, которое толкает клапан в открытое положение, но для предотвращения колебаний клапана привод содержит комбинированную пневматическую/гидравлическую «пружину», которая гасит любые колебания. что может произойти. Чтобы закрыть клапан, ЭБУ просто отключает питание от соленоида, и гидравлическое давление переводит клапан в закрытое положение. Обратите внимание, что все клапаны оснащены датчиками положения для передачи информации о состоянии клапана в ЭБУ.

Преимущества бескулачковых двигателей

(Заявленные) практические преимущества бескулачковых двигателей многочисленны и разнообразны, но, по словам производителя, они включают следующее:

Бесступенчатая регулировка фаз газораспределения

Использование входных данных от нескольких датчиков двигателя, ECU может независимо адаптировать фазы газораспределения, подъем и продолжительность как на впускных, так и на выпускных клапанах, чтобы либо максимизировать производительность, либо снизить расход топлива (и выбросы) в зависимости от условий эксплуатации.

Сокращение времени прогрева каталитического нейтрализатора

При запуске поток выхлопных газов от обоих выпускных клапанов может быть направлен в систему выпуска, что значительно сокращает время прогрева каталитического нейтрализатора. На практике это означает, что предварительная каталитическая обработка выхлопного потока не требуется. Однако обратите внимание, что в течение времени, необходимого каталитическому нейтрализатору для нагрева, турбонагнетатель лишается приводного давления (выхлопных газов), что, безусловно, увеличивает турбояму.

Более эффективное управление давлением турбопривода

Перепускные клапаны турбонагнетателя и связанные с ними механизмы управления исключены, поскольку поток выхлопных газов только одного выпускного клапана на цилиндр может быть отведен через турбонагнетатель при нормальной работе двигателя. Кроме того, изменяя объем выхлопных газов, поступающих в турбонагнетатель, можно более точно контролировать скорость вращения турбины, что означает, что вероятность возникновения условий избыточного наддува снижается.

Повышенная экономия топлива

Одним из основных факторов, влияющих на экономию топлива, является тот факт, что при использовании обычных распределительных валов невозможно удалить все газообразные продукты сгорания из цилиндра. Однако, в отличие от текущих конструкций, в бескулачковом двигателе FreeValve два выпускных отверстия на каждом цилиндре имеют немного другую конструкцию. На практике это означает, что, поскольку двумя выпускными клапанами на цилиндре можно управлять независимо друг от друга, можно удалить весь выхлопной газ из цилиндра, создав импульс высокого давления в выпускном коллекторе, который «тянет» 100% выхлопных газов из цилиндра.

Повышенный объемный КПД

Как и выпускные каналы, впускные каналы на каждом цилиндре двигателя FreeValve также немного отличаются. Это увеличивает инерцию (импульс) всасываемого воздуха, что, в свою очередь, увеличивает распыление топлива и улучшает сгорание. По словам производителя, дифференциальная конструкция впускных/выпускных каналов позволила на 30% повысить объемную эффективность по сравнению с обычными двигателями с таким же рабочим объемом.

Повышенная мощность

В совокупности преимущества бескулачковой конструкции, перечисленные выше, привели к увеличению мощности не менее чем на 47 %, увеличению крутящего момента на 45 % и снижению расхода топлива на 15 % по сравнению с аналогичными моделями. обычный двигатель. Однако следует отметить, что эти утверждения могут быть правдивыми или точными, а могут и не быть, поскольку они не были проверены независимыми рецензентами.

Итак, что может пойти не так?

На этом кадре из видео на YouTube показаны управляющие входы на одном наборе клапанов бескулачкового двигателя FreeValve, кроме электрической проводки. Хотя было показано, что эта установка работает в автомобиле, которым действительно можно управлять, следует помнить, что бескулачковый двигатель FreeValve не подвергался обширным испытаниям в реальных условиях. Кроме того, производитель не предоставил много технической информации, если вообще предоставил ее, поэтому с точки зрения механика многие вопросы остаются без ответа, например:0003

Зачем использовать комбинированную пневматическую/гидравлическую демпфирующую пружину?

Из ограниченного количества доступной технической информации следует, что комбинированное пневматическое/гидравлическое давление также контролирует или определяет высоту подъема клапана, что означает, что, изменяя комбинированное пневматическое/гидравлическое давление, подъем клапана может быть управляется независимо от продолжительности и времени клапана.

Однако, поскольку давление воздуха зависит как от плотности, так и от температуры, должен быть способ поддерживать по крайней мере температуру сжатого воздуха постоянной, в дополнение к обеспечению надежного источника сжатого воздуха. Как опытные техники, мы все знаем, что воздушные компрессоры в автомобилях ненадежны, и хорошим примером являются те, которые снабжают системы пневматической подвески сжатым воздухом. Более того, добавление двух воздуховодов к каждому клапану, скажем, на двигателе V8 и обеспечение герметичности всех точек крепления добавляет уровень сложности и потенциальной ненадежности, что вполне может превратить обслуживание этих двигателей в кошмар.

Откуда будет поступать масло под давлением?

Если демпфирующие пружины в клапанах работают должным образом с помощью моторного масла под давлением, что произойдет во время запуска, особенно при низких температурах окружающей среды, когда масло под давлением отсутствует? Подача холодного высоковязкого масла к каждому приводу клапана через сеть трубопроводов малого диаметра может занять несколько секунд, что означает, что в это время механизм демпфирования клапана будет недоступен или его эффективность может сильно снизиться.

Возможно использование только повышенного давления воздуха в течение этого времени, но поскольку сжимаемость атмосферного воздуха чрезвычайно высока и для создания давления требуется время, это может вызвать дребезг клапанов, что может привести к повреждению клапанов и седел клапанов. .

Кроме того, плохое техническое обслуживание и отсутствие регулярного обслуживания в реальных условиях могут привести к закупорке или ограничению контура(ов) подачи масла в клапаны, что почти наверняка вызовет неравномерную работу, если не пропуски зажигания, поскольку клапаны в поврежденном цилиндре может открываться/закрываться неравномерно или полностью. Если ECU не может отключить клапан, в котором произошла блокировка, вместе с топливной форсункой в этом цилиндре, повреждение каталитического нейтрализатора почти наверняка приведет к повреждению каталитического нейтрализатора, если пропуски зажигания сохранятся.

Возможным вариантом может быть подача масла на все клапаны из двух герметичных систем, которые отделены от контура смазки двигателя (одна для впускных клапанов и одна для выпускных клапанов), давление в которых можно было бы независимо нагнетать с помощью поршня, очень похоже на то, как насос ABS создает давление в тормозном контуре, изменяя объем в контуре. Дополнительным преимуществом этого будет тот факт, что, поскольку система герметична, любое изменение давления масла в данной системе повлияет на все клапаны в этой системе в равной степени, тем самым гарантируя, что все цилиндры реагируют одинаково при изменении аспекта фаз газораспределения. .

Насколько надежными будут соленоиды управления клапанами?

Поскольку клапаны на этом двигателе управляются соленоидами, крайне важно, чтобы все соленоиды одинаково реагировали на управляющие сигналы, если этот двигатель должен работать плавно. Как мы знаем, никакие два компонента никогда не могут быть идентичными во всех отношениях, и в случае соленоидов управления клапанами на этом двигателе, если есть даже небольшая разница в сопротивлении катушек этих соленоидов, некоторые клапаны будут открываться/закрываться. раньше или позже, чем другие. На практике это почти наверняка повлияет на объемный КПД двигателей и, следовательно, на экономию топлива.

Один из способов избежать этой проблемы — использовать схемы датчиков, которые измеряют электрическое сопротивление каждого соленоида в отдельности, а затем использовать стратегии широтно-импульсной модуляции, чтобы гарантировать, что все соленоиды реагируют одинаково. Однако еще предстоит выяснить, насколько эффективными будут эти соленоиды после нескольких лет использования.

Кто будет разрабатывать программное обеспечение для управления двигателем?

С практической точки зрения, единственное, что сопоставляет скорость вращения коленчатого вала бескулачкового двигателя FreeValve с фазами газораспределения, — это сложная часть компьютерного программного обеспечения, и насколько хорошо это программное обеспечение будет выполнять эту задачу, во многом зависит от того, кто разработает производственную версию.

Как мы все знаем, сбои, сбои и ошибки программирования являются общими чертами разработанного в Китае программного обеспечения для управления двигателем, и если они возникают в цепях управления фазами газораспределения ECU (как и ожидает автор), бескулачковые двигатели во всем мире почти наверняка будет отключен или, в лучшем случае, довольно часто будет переводиться в режим бездействия. Таким образом, с точки зрения организованной авторемонтной отрасли следует надеяться, что производственная версия программного обеспечения будет разработана за пределами Китая, и что полный пакет программ будет доступен для независимой ремонтной мастерской.

Заключение

Несмотря на то, что бескулачковая технология представляет собой значительный шаг вперед в конструкции двигателей внутреннего сгорания, до выхода ее на рынок осталось еще несколько лет, а серьезные инженерные проблемы еще предстоит решить. Например, обеспечение того, чтобы колебания клапанов при первом пуске при отрицательных температурах гасились так же эффективно, как и при горячем двигателе, может оказаться самой сложной инженерной задачей, которую необходимо решить, прежде чем этот двигатель будет принят на вооружение. покупающая публика.

Кроме того, сопротивление потребителей неизвестной и в значительной степени непроверенной технологии может вынудить разработчиков технологии бескулачковых двигателей либо полностью отказаться от этой технологии, либо упростить свои конструкции, чтобы вообще уменьшить зависимость технологии от компьютерного программного обеспечения. Тем не менее, если технология бескулачкового двигателя действительно выйдет на рынок через несколько лет, не будет иметь значения, насколько мы опытны как технические специалисты, поскольку эта технология представит нам уникальные проблемы, проблемы и сбои, которые могут потребовать от всех нас переосмыслить наш подход к автомобильной диагностике.

Загляните внутрь бескулачкового двигателя, разрабатываемого Freevalve

Koenigsegg->ke43 известен своей эксклюзивностью, но более того, он известен своими экстремальными характеристиками, управляемостью и заботой об окружающей среде. Вот почему Freevalve заключила партнерское соглашение с Koenigsegg в надежде однажды внедрить свою новую технологию управления клапанами-> ke1701 в будущий автомобиль-> ke2048 от Koenigsegg.

Как вы увидите из недавно выпущенного видео->ke278 от Freevalve, каждый клапан приводится в действие индивидуально с помощью электрогидравлических пневматических приводов. Предыдущие попытки использования такой технологии не обязательно были неудачными, но они сопровождались техническими проблемами, недостатками упаковки и стоимостью, намного превышающей стоимость использования традиционного распределительного вала. Различные производители пробовали системы, использующие электромагнитные или электрогидравлические приводы, но ни одна из них не подходила для использования в больших масштабах.

Итак, что отличает систему Freevalve, каковы ее преимущества и фактор надежности? Посмотрите короткое видео полностью, а затем читайте дальше, чтобы узнать немного больше о системе.

Преимущества

Внедрение технологии Freevalve в двигатель внутреннего сгорания дает множество преимуществ. Избавление от традиционного распределительного вала означает получение большего контроля над клапанным механизмом. Компьютер управления двигателем может точно управлять каждым клапаном, чтобы обеспечить лучшую экономичность или производительность в зависимости от условий движения. На моделях с выбираемыми режимами вождения эта технология еще больше расширит возможности этой системы.

Следующим в списке преимуществ является потенциальное снижение веса по сравнению с многокулачковыми двигателями. Кроме того, это также уменьшит сопротивление коленчатого вала двигателя, поскольку он больше не отвечает за вращение распределительного вала. Это позволяет двигателю генерировать больше мощности, чем двигатели с традиционным клапанным механизмом с кулачковым механизмом.

Помимо повышения производительности и экономии топлива, эта технология может уменьшить общий размер и вес двигателя. Как видно из видео, в традиционной клапанной крышке на самом деле нет необходимости. Приводы клапанов находятся внутри головки блока цилиндров, как и свечи зажигания. Масло под давлением закачивается через рампу (аналогичную корпусу клапана обычной автоматической коробки передач) к приводам клапанов, что устраняет необходимость в больших клапанных крышках и потенциально приводит к меньшим головкам цилиндров.

Возможные проблемы

Меня больше всего беспокоит конструкция не из-за возможного отказа самих приводов клапанов. Конечно, электроника выходит из строя, и в наши дни большинство считает, что больше электроники означает более частый и более дорогой ремонт. Я не думаю, что это так, поскольку каждый набор впускных и выпускных клапанов для каждого цилиндра имеет свой собственный блок привода. Мы понятия не имеем, сколько будет стоить «пакет актуатора», но замена, вероятно, будет довольно простой — потребуется снятие рейки целиком, замена пакета, несколько уплотнений на рейке и сборка. Если технология наберет обороты и станет массовым явлением, что, скорее всего, произойдет, цена деталей для этой системы упадет, поскольку производители вторичного рынка разработают свои собственные замены. Вспомните, когда производители начали использовать отдельные блоки катушек для каждой свечи зажигания. Они регулярно выходили из строя и стоили довольно дорого. Теперь, например, замена того же блока катушек на Dodge Ram 2005 года обойдется вам в 25 долларов за запасную часть и займет всего 25 минут вашего дня. Ожидайте, что эта технология будет следовать той же тенденции.

Больше всего меня беспокоит то, как масло и воздух под давлением будут герметизированы внутри рампы или корпуса клапана системы свободного клапана. Судя по видео, похоже, что в качестве уплотнителя между самой рейкой и червоточинами, по которым масло и воздух поступают к исполнительным механизмам, используется пластиковая или резиновая прокладка. В этом я вижу проблемы, как и в герметизации самих приводов. Система будет работать хорошо только в том случае, если между рейкой и самой головкой блока цилиндров будет поддерживаться хорошее уплотнение. Потеря компрессии через клапанный механизм приведет к потере мощности и экономии топлива, не говоря уже о других проблемах. Потеря масла под давлением или воздуха в рампе представляет собой целую кучу проблем.

Если система будет надежной и стабильной, я вижу, что приводы и клапаны уплотнены одним или несколькими металлическими кольцами, подобными поршневым кольцам. Я также вижу необходимость использования металлокомпозитной прокладки для герметизации различных слоев направляющей. Если Freevalve сможет обеспечить надлежащую герметичность системы, общий дизайн должен привести нас к следующей эволюции двигателя внутреннего сгорания.

Кстати, я хотел бы коснуться основы концепции масла и воздуха под давлением. Масло может быть под давлением через пропорциональный клапан. Путем перекрытия подачи масла к клапану при нормальном давлении давление может быть значительно выше, чем давление, создаваемое традиционным масляным насосом. В нем также можно было создать давление с помощью масляного насоса высокого давления с ременным приводом, аналогичного тому, который используется в дизельных двигателях. Сжатый воздух, скорее всего, будет поступать от электрического воздушного насоса или насоса, приводимого в движение поликлиновым ремнем. Если масляная или воздушная системы приводятся в действие ремнем, это создаст некоторое сопротивление, но преимущества, несомненно, перевесят сопротивление распределительного вала с ременным или цепным приводом.

Однако сбой любой из систем может привести к серьезным проблемам. Если блок привода выходит из строя, ничего страшного — компьютер может компенсировать и отключить этот цилиндр, обеспечивая аварийный режим. Но если система потеряет подачу воздуха или масла, ваша машина будет мертва. Потребуется резервная система, чтобы предотвратить потенциальное повреждение или отказ двигателя, по крайней мере, до тех пор, пока не будет внедрена проверенная система.

Доказательство в пудинге

Как и я, я уверен, что вам нужно небольшое доказательство заявлений Freevalve об увеличении экономии топлива и мощности. Система все еще находится в довольно раннем возрасте разработки, но Freevalve проводит серьезные испытания в реальных условиях.

Было подтверждено, что текущая конструкция

Freevalve снижает расход топлива на 12–17 процентов по сравнению с существующей технологией. В частности, на веб-сайте Freevalve его сравнивают с «современным 2,0-литровым четырехцилиндровым двигателем, в котором используется непосредственный впрыск и регулируемые кулачки. Этот тест был проведен на одноцилиндровом двигателе, разработанном производителем силовых агрегатов AVL (еще одним партнером Freevalve) еще в 2011 году, и показал потенциал для еще большего улучшения. Недостаточно? Отлично, потому что есть еще.

Система Freevalve использовалась для управления впускными клапанами на SAAB 9-5 с 2009 по 2011 год. За эти три года компания Freevalve проехала более 55 000 км (34 175 миль) при обычной повседневной эксплуатации. Двигатель этого SAAB 9-5 также надежно прошел испытания на холодный запуск при температурах до -20 градусов по Цельсию (-4 градуса по Фаренгейту).

Двигатели без распредвалов, новая технология, которая изменит автоиндустрию

FreeValve,- как работает двигатель без распредвала

В чем разница между системой без распредвалов и классической технологией привода клапанов

Насколько хороша новинка и насколько она дороже обычной системы привода клапанов?

Что произойдет, если система покажет себя несостоятельной?

Технические нюансы. FreeValve — это более чем полностью изменяемые фазы газораспределения или как?

Когда можно будет купить автомобиль с таким двигателем?

Двигатель без распредвала. Революционная идея

Так какой же он шведский двигатель без распределительного вала?

Qoros представил двигатель без распредвалов

Новые статьи

Популярные тест-драйвы

FreeValve, как может работать двигатель без распредвала

В чем разница между системой без распредвалов и классической технологией привода клапанов

Насколько хороша новинка и насколько она дороже обычной системы привода клапанов?

Что произойдет, если система покажет себя несостоятельной?

Технические нюансы.

Между двух стихий

Дышать полными цилиндрами во все клапаны

Играть на фортепиано коромыслом

Три цилиндра, восемнадцать клапанов

Двигатель без распредвала. Долой стереотипы!

Моё мнение

Двигатели без распредвалов, новая технология, которая изменит автоиндустрию — Авто блог

FreeValve, как может трудиться двигатель без распредвала

В чем отличие между совокупностью без распредвалов и хорошей разработкой привода клапанов

Как хороша новинка и как она дороже простой совокупности привода клапанов?

Что случится, в случае если совокупность продемонстрирует себя несостоятельной?

Технические нюансы. FreeValve- более, чем всецело изменяемые фазы газораспределения?

В то время, когда возможно приобрести автомобиль с таким двигателем?

Koenigsegg изнутри: двигатель Freevalve со свободными клапанами

Темы которые будут Вам интересны:

Двигатель без распредвала

Бескулачный бой

Двигатель без распредвала: избавься от него и стань мощнее на 30%

Краткая биография изобретателя

Между двух стихий

Дышать полными цилиндрами во все клапаны

Играть на фортепиано коромыслом

Три цилиндра, восемнадцать клапанов

Двигатель без распредвала. Долой стереотипы!

Моё мнение

Как устроен революционный двигатель без распредвала — DRIVE2

Двигатель без распредвала — Saab 9000, 2.3 л., 1995 года на DRIVE2

Смотрите также

Вот как работает бескулачковый двигатель Koenigsegg Gemera мощностью 600 л.

Как 2-литровый двигатель Koenigsegg без распредвала развивает мощность 600 лошадиных сил

Как Koenigsegg выдает 600 л.с. на 3-цилиндровом двигателе?

Koenigsegg и freevalve

Что такое технология свободного клапана Koenigsegg?

Что за проблема с клапанами распредвала?

Изменение фаз газораспределения для решения проблемы

Как работает свободный клапан?

Преимущества Freevalve

1. Повышенная эффективность

2. Компактный размер

4. Выбросы

Недостатки Freevalve

Почему будущее за свободным клапаном?

Где все бескулачковые двигатели?

Сосать, сжимать, хлопать, дуть

Множество решений

Дамы и господа,

Описание бескулачкового двигателя FreeValve

Что такое бескулачковый двигатель?

Как работает бескулачковый двигатель?

Преимущества бескулачковых двигателей

Итак, что может пойти не так?

Заключение

Загляните внутрь бескулачкового двигателя, разрабатываемого Freevalve

Преимущества

Возможные проблемы

Доказательство в пудинге