Vodenje ventilov motorja: neodvisno od ročične gredi

Združena aktivatorja za pogon dveh ventilov, pogled na odmikač in kuliso za vodenje ventila.

Pri motorjih z notranjim zgorevanjem že dolgo ventile krmili ročična gred preko odmičnih gredi, za izboljšanje procesa zgorevanja in posledično zmogljivosti ter porabe pa se inženirji poslužujejo različnih trikov, ki v manjši meri spreminjajo še do nedavnega fiksne vrednosti: časi pričetka oziroma konca gibanja vantila, hod ventila in diskretno ali zvezno krmiljenje naštetih vrednosti. Navkljub dobrim rešitvam pa so tudi te prišle do tehničnih meja, zato inženirji iščejo nove, neodvisne rešitve, ki bodo – poleg tega, da zadostijo osnovnim, že naštetim zahtevam – zanesljive, majhne (kompaktne) in cenovno sprejemljive.

Motorji imajo torej različne načine nastavljanje krmilnih kotov in dviga ventilov, vendar je to vselej izvedeno v povezavi s položajem ročične gredi. Rešitve so pravzaprav posledica različnih patentov, imajo pa vse enak cilj in sicer izboljšanje navora pri nižjih vrtilnih hitrostih ter zmanjšanje izgub pri zamenjavi snovi in povečanju pretoka zgorelih plinov v valj (EGR). Ker so vsi ti sistemi povezani neposredno z ročično gredjo, je njihov razvoj omejen, saj je nemogoče prekoračiti določene omejitve, ki jih take rešitve narekujejo. Precej več možnosti omogočajo električno krmiljeni ventili, ki imajo namesto odmične krivulje na gredi elektro magnet, ki ventile dviga in spušča glede na električne impulze oziroma v odvisnosti od strategije krmiljenja motorja. Taka rešitev je neodvisna glede na fizično povezavo s ročično gredjo. Slabša stran te rešitve je hrup pri nasedanju ventila v skrajnih legah, trdi nasedi jedra magneta (kar lahko povzroči obrabo) in razmeroma velika električna moč, potrebna za pogon elektromagneta. Pri tem je mogoča sinhronizacija ventilov z ročično gredjo do približno 6.000 do 7.000 vrtljajev v minuti. Podobno rešitev dosežemo z uporabo linearnega elektro motorja (namesto elektromagneta), ki omogoča nekoliko večjo elastičnost pri nastavljanju časov in giba ventila.

Sistem IVA na motorju, ki zavzema ravno toliko prostora kot obstoječi sistemi z odmično gredjo.

Nova rešitev Intelligent Valve Actuation System (IVA), ki so jo prikazali pri podjetju Camcon, ima prav tako električni pogon, vendar je aktivator sestavljen iz elektromotorja, kulise, ki vodi oziroma omejuje gibanje ventila v skrajnih legah (desmodromic), odmikača in vzmeti, ki omogoča lažje gibanje, kar izboljša učinek. Zanimivo je, da ima vsak ventil svoj aktivator, ki zaradi razmeroma dobrega učinka lahko deluje pri 12 V in omogoča popolnoma poljubno nastavitev gibanja ventila. Aktivator omogoča vrtenje odmikača za 360 stopinj, podobno kot klasična odmična gred, nadalje je mogoč zvezni premik odmikača samo za določen kot (premik odmikača po krajših ali daljših korakih do določenega kota), prav tako pa lahko relativno zaostaja ali prehiteva glede na ročično gred. S tem je omogočenih več stvari: nastavitev ventila pri poljubni vrtilni hitrosti in navoru, ki je lahko velik tudi pri majhnih vrtilnih hitrostih (downsizing), zadosten pretok EGR, opustitev dušilne lopute in zmanjšanje izgub pri zamenjavi snovi. Posledica oziroma prednosti tega so manjša poraba goriva oziroma izpusti CO₂ za približno 15 odstotkov. Sistem se lahko prilagodi novim strategijam zgorevanja (HCCI…), uporabi pri 2-taktnih motorjih z vzdolžnim ali prečnim izpiranjem ter Millerjevemu ciklu, omogoča preprost preklop oziroma možnost delovanja motorja kot 2- ali 4-taktni glede na prednosti, ki jih ima eden ali drugi način, omogoča pa tudi izklapljanje valjev med delovanjem motorja. V Camconu predvidevajo, da bo sistem prišel v uporabo še pred letom 2020, ko bodo prišle v veljavo še strožje zakonske norme glede emisij izpušnih plinov in porabe goriva.

Glede na teoretični in praktični potencial takšnega neodvisnega sistema,  predvsem pa glede na vse ostreje začrtane meje izpustov v prihodnjih letih, bo motor z notranjim zgorevanjem, če bo želel obstati kot eden od pogonskih sistemov avtomobila, moral posvojiti eno od takšnih rešitev. Čisto mogoče je, da bo to Camconova. (AB)

Vir: Camcon (http://www.camcon-automotive.com/)