Лилия К* предлагает Вам запомнить сайт «Автоблоги»
Вы хотите запомнить сайт «Автоблоги»?
Да Нет
×
Прогноз погоды

Двигатель без ГРМ - очень спорная тема

развернуть

Очень спорная тема в интернете. Часть людей утверждает, что за этим будущее, а другая часть говорит, что тут нет ничего нового, все это уже давно известно и не делается массово, потому что не надежно, сложно и бессмысленно.

Двигатель без ГРМ грм, двигатель, двс

Да, есть еще такое мнение: сколько уже можно улучшать "древний механизм", нужно создавать что то принципиально новое! В любом случае, давайте посмотрим о чем идет речь и сделаем свои выводы.

В 2005 году автомобиль, названный именем Кристиана фон Кёнигсегга, официально стал самым быстрым серийным авто на планете: эксперты Книги рекордов Гиннеcса зафиксировали скорость 388,87 км/ч. Koenigsegg CCXR стал лучшим в мире спорткаром по соотношению массы и мощности. Koenigsegg One:1 лидирует в номинации «лучший разгон», достигая скорости 300 км/ч всего за 11,92 с.

Пока самые эффективные на свете спорткары бьют рекорд за рекордом, их создатель разъезжает на стареньком Saab 9−5, хитро улыбаясь. Под капотом у «старичка» единственный в мире двигатель, у которого нет ни распределительного вала, ни кулачков, ни толкателей клапанов, ни пресловутого ремня ГРМ. И, в отличие от бешеных Koenigsegg, предназначающихся лишь богатым и знаменитым, моторы с индивидуальными приводами клапанов обещают стать первым по-настоящему массовым творением шведского изобретателя.

Меж двух стихий

В головке блока цилиндров испытательного «Сааба», как и положено, трудятся 16 клапанов. Каждый из них приводится отдельным актуатором, и каждый получает команду на открытие или закрытие от компьютера управления двигателем независимо от других.

Актуатор — главное ноу-хау Freevalve, дочерней компании Koenigsegg. Снабдить каждый клапан индивидуальным приводом и управлять ими независимо друг от друга пробовали многие разработчики, среди которых немало автопроизводителей с мировым именем. Наиболее очевидное решение в виде линейных электродвигателей (соленоидов) не приводит к желаемому результату: небольшим моторам не хватает мощности, чтобы разогнать клапаны до нужных скоростей (20 000 открытий и закрытий в минуту), возникают проблемы с охлаждением и надежностью.

Кристиан фон Кёнигсегг не вдается в детали принципа работы своего привода, но с удовольствием объясняет общую концепцию «пневмогидравлоэлектрического актуатора». Открывает клапаны пневматика, а закрывает — гидравлика. И пневматическая, и гидравлическая системы постоянно находятся под давлением и готовы сообщить клапану максимум энергии. Задача электрического привода — лишь вовремя подавать к клапану воздух или масло. Проблема охлаждения и смазки при этом решается сама собой: наиболее нагруженные детали привода обслуживаются соответствующими системами самого ДВС.

Прелесть актуатора Freevalve в том, что он подходит практически для любого автомобильного или мотоциклетного двигателя. Будь то высокооборотный мотор гоночного мотоцикла, раскручивающийся до 16 000 об/мин, или грузовой дизель, тарахтящий на 3500 об/мин, один и тот же привод будет полностью соответствовать их нуждам. Клапан гоночного мотоцикла сделан из легкого сплава, поэтому энергия актуатора с легкостью разгоняет его до больших скоростей. Клапан грузовика крупный и тяжелый, однако и высокие скорости ему не нужны.

Дышать во все клапаны

Красный график демонстрирует кривую открытия впускного клапана, синий — выпускного. Хорошо видно, что клапаны максимально долго пребывают в полностью открытом положении, — графики имеют почти прямоугольный профиль, тогда как с обычным ГРМ они были бы больше похожи на параболы. Необходимые объемы газов проходят через клапаны Freevalve за меньший промежуток времени, чем обычно, поэтому короткие фазы впуска и выпуска не перекрываются. В этом кроется причина почти двукратного улучшения экологических показателей.

На фортепиано коромыслом

«Использовать традиционный распредвал вместо Freevalve — это все равно что играть на фортепиано коромыслом вместо пальцев», — утверждает фон Кёнигсегг. Что за проблемы хочет решить изобретатель, программируя поведение каждого клапана в отдельности? Перечислим их в порядке нарастания интересности.

Самое очевидное: для разных режимов работы двигателя (прежде всего скорости вращения коленвала) существует свой оптимальный состав топливовоздушной смеси, свои правильные моменты открытия и закрытия клапанов. Традиционно эта проблема решается с помощью механизма изменения фаз газораспределения (например, VTEC): весь распределительный вал слегка поворачивается относительно шестерни привода газораспределительного механизма (ГРМ), и все моменты открытия и закрытия клапанов смещаются вперед или назад.

Проблема VTEC заключается в ограниченном количестве режимов, в то время как индивидуально управляемые клапаны позволяют пересматривать оптимальный набор параметров при любом, даже самом малом изменении оборотов. Но главное то, что Freevalve позволяет изменять не только момент, но и продолжительность открытия клапанов.

А что, если нам захочется гибко управлять мощностью двигателя, отключая часть цилиндров? В современных двигателях задача решается с помощью весьма сложного механизма: для каждого клапана предусматривается два кулачка, которые сменяют друг друга, сдвигаясь вдоль распредвала. Один кулачок обеспечивает штатную работу клапана, второй отвечает за работу цилиндра в «режиме ожидания». Клапаны Freevalve позволяют в любой момент включать любую программу для любого цилиндра без каких-либо механических ухищрений.

И все же главная проблема традиционного ГРМ кроется в эллиптической форме кулачка, благодаря которой клапан практически никогда не бывает открыт или закрыт полностью. Вместо этого он всегда или плавно открывается, или плавно закрывается, что снижает его пропускную способность. Мало того, эта особенность приводит к тому, что в определенные моменты впускные и выпускные клапаны оказываются открытыми одновременно, и это отрицательно сказывается на экологических характеристиках двигателя.

Кристиан фон Кёнигсегг демонстрирует кривую открытия клапанов на мониторе специального прибора. Она напоминает прямоугольник: клапан резко открывается, удерживается в открытом состоянии, а затем резко закрывается. Это вам не вечный грустный эллипс традиционного клапана. Особенно интересно, что кривая сохраняет свою угловатость даже на высоких оборотах (до 10 000 об/мин) — актуатору хватает мощности, чтобы открывать и закрывать клапан действительно быстро.

Пожалуй, именно последнее свойство в наибольшей степени поспособствовало тому, что тестовый двигатель со свободными клапанами показал впечатляющие результаты на испытаниях: он выдает на 30% больше крутящего момента, потребляет на 30% меньше топлива и дает 50%-ное сокращение вредных выбросов.

Три цилиндра, восемнадцать клапанов

Три цилиндра, восемнадцать клапанов грм, двигатель, двс

Клапаны Freevalve позволяют сделать головку блока цилиндров и сам двигатель намного компактнее. Но это далеко не единственное компоновочное преимущество. Можно увеличить количество клапанов на один цилиндр, разделив функции между ними. К примеру, направлять одну часть выхлопа к турбине нагнетателя, а другую — напрямую к катализатору, из экологических соображений. Специальные клапаны пригодятся и для того, чтобы превратить автомобиль в пневматический гибрид.

Двигатель без ГРМ грм, двигатель, двс

Долой каноны!

Freevalve — это больше, чем кажется. Во-первых, система может в значительной мере изменить облик автомобиля. Распределительный вал и толкатели клапанов занимают много места в головке блока цилиндров, да и весят немало. Четырехцилиндровый двигатель с Freevalve размерами и весом напоминает трехцилиндровый. Если же учесть, что независимые клапаны дают значительный прирост крутящего момента, то можно и вовсе обойтись двумя цилиндрами. И тогда крохотный моторчик можно будет спрятать хоть под сиденьем.

Система позволяет в любой момент перевести двигатель на экзотический цикл работы, хоть Миллера, как на Mazda, хоть Аткинсона, как на Prius. Чего уж скромничать: при желании мотор может в мгновение ока стать двухтактным, почти двукратно нарастив мощность! Фон Кёнигсегг мечтает об автомобилях с двумя топливными баками и системами питания: для бензина и дизеля. Для перехода на биотопливо гибкость настроек также актуальна.

Но самая интересная фантазия изобретателя — это пневматический гибрид. Используя специальную конфигурацию клапанов, можно превратить ДВС в компрессор, который при торможении будет закачивать воздух в баллон, аккумулируя давление. Затем сжатый воздух можно нагнетать в цилиндры, разгоняя автомобиль, или использовать в качестве мощного аналога турбонаддува, кратковременно увеличивая мощность двигателя.

Пожалуй, самое неожиданное свойство двигателя с независимыми клапанами — надежность. Каждый водитель боится обрыва ремня ГРМ: если поршень «догонит» клапаны, то же самое произойдет и во всех остальных цилиндрах. Дорогостоящая головка блока цилиндров, а вместе с ней и поршни, и, возможно, шатуны с коленчатым валом окажутся серьезно повреждены.

А с Freevalve все просто: нет ГРМ — нет и проблем! Если же один цилиндр вдруг «стуканет» — все остальные останутся целы и невредимы.

Двигатель без ГРМ грм, двигатель, двс
 

Волк в овечьей шкуре

Старенький Saab, которому досталась опытная версия ГРМ с независимыми клапанами, проехал с ней 60 000 км, повидав и летний зной, и 20-градусные морозы. Головку блока цилиндров сделали из оригинальной «саабовской», выбросив из нее все лишнее и проточив новые каналы для гидравлики и пневматики. Наши коллеги из Jalopnik.com прокатились на «старичке» и отметили, что на оборотах до 3000 об/мин он проявляет дизельные повадки — характерно постукивает клапанами и выдает бешеный крутящий момент.


Ключевые слова: автоновости, двигатель, Книги
Опубликовано 21.02.2017 в 14:02

Комментарии

Показать предыдущие комментарии (показано %s из %s)
osipov_aa
osipov_aa 21 февраля 17, в 17:09 Прикольная конечно штука но если загорится Чек - туши свет)))))) Зависнет в режиме компрессора и останешься где нить в тайге)))) Текст скрыт развернуть
0
Анатолий Фёдоров
Анатолий Фёдоров 21 февраля 17, в 20:44 В самом начале 60-х появился двигатель Ванкеля. Все об этом писали. Мы студенты пытали старого преподавателя по двигателям внутреннего сгорания. Он с кафедры заверил нас, что поршневому двигателю в двадцатом веке ничего не грозит. Как он был прав более 50-ти лет назад! Все эти ухищрения не дают и не дадут серьёзных эффектов! А принципиально нового в энергетике автомобиля не видно. К примеру электроавтомобиль. У меня такие данные, что тот, кто покупает электроавтомобиль в США, за это 20 т.дол. доплачивает завод и 10 т.дол. государство - остальное владелец. Не хило! Текст скрыт развернуть
0
Показать новые комментарии
Показаны все комментарии: 2
Комментарии Facebook
Что ты знаешь о переключении…

Что ты знаешь о переключении передач, щенок?!

15 июл, 16:01
+9 18
Женщина случайно угнала маши…

Женщина случайно угнала машину и не замечала этого 2 недели

15 июл, 14:00
+9 14
Водитель сидел на ведре и уп…

Водитель сидел на ведре и управлял машиной плоскогубцами

15 июл, 12:01
+4 2
"Строгий аукцион" - новые "ф…

"Строгий аукцион" - новые "фишки" перекупов при разводе покупателей

15 июл, 11:35
+9 3
Китаец попытался задуть заго…

Китаец попытался задуть загоревшийся автомобиль (это не помогло)

14 июл, 17:01
+2 1
Обгон через сплошную — лишен…

Обгон через сплошную — лишение прав или можно оспорить правоту?

14 июл, 15:01
0 1
Запомнить

Последние комментарии

Рождённый ☭ СССР
Комментарий скрыт
Рождённый ☭ СССР Что ты знаешь о переключении передач, щенок?!
Евгений Матвеев
Михаил Pavlyukovets
Лаврентий Палыч Берия
Иван
И ключи подошли???...
Иван Женщина случайно угнала машину и не замечала этого 2 недели
Серж Бонд
Sergey Maximoff
Сергей М.
artemovi41 Артемов
Андрей
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!    Благодарю.
Андрей Восставший ЗАЗ-965. Дал же Бог руки людям!
Популярное
Антиобочечник - ты сделал мой путь в пробке незабываемым, увлекательным, а главное поучительным!

Антиобочечник - ты сделал мой путь в пробке незабываемым, увлекательным, а главное поучительным!

Ехал сегодня с работы домой. Стандартная пробка с приходом лета сильно усугубляется дачниками. В связи с этим, вместо обычных 40 минут, ехать было часа два. Поэтому настроен я был лирическо-пофигистически, хотя и с ноткой грустинки, ибо домой хотелось писе…

21 июн, 09:01
+151 49
Восставший ЗАЗ-965. Дал же Бог руки людям!

Восставший ЗАЗ-965. Дал же Бог руки людям!

втомобиль был найден в одном из огородов Ленинградской области, вытащен из кустов после 10 летней стоянки и эвакуирован оттуда в безопасное место! На стекле висел ТО 2002 года.Бывший хозяин сказал что 10 лет назад заехал в эти кусты своим ходом… В планах восстановление в оригинальное состоя…

20 июн, 13:01
+106 17
Новая драма на Кутузовском

Новая драма на Кутузовском

В Москве на Кутузовском проспекте в очередной раз в крематории на колесах за ..дцать млн руб сгорели мажоры из Дагестана. Трагедия для семьи. Соболезнования... Но я не об этом. У меня вопрос. Кто родители этих мар-шмар? Кто эти гениальные предприниматели - дагестанские Биллы Гейтсы и чечен…

2 июл, 15:02
+74 125