Спрашивается, если основная деталь в виде распределительного
вала остается, то к чему были все эти изобретения. Собственно с технической
стороны они может и не нужны, но нужно же заботиться о природе, экологии, опять
же экономия топливного расхода интересует покупателя, отсюда и изменения. Если
сложить хотя бы выше перечисленные требования, то нет ничего удивительного в
том, что пришлось изобрести такое количество узлов и механизмов. Учитывая
последние тенденции и разработки, становится ясно, что двигатели
непосредственного впрыска в камеру твердо завоевали свое положение и в
дизельном и в бензиновом направлении. Как бы ни менялась топливная система, а
обогащать смесь воздухом придется и за это в ответе по-прежнему система
газораспределения, которая продувает камеры сгорания, наполняет цилиндры и обеспечивает
крутящий момент в зависимости от оборотов.
Высокий крутящий момент достигается за счет регулировки фаз,
в других вариантах при помощи поворота распределительного вала, или же при
помощи кулачков, которые созданы как дополнительные и имеют иной профиль. Но
при таком разнообразии эффект был не очень результативным, и вот тут-то и
появилась мысль о том, чтобы каждый клапан сделать с индивидуальным приводом.
Плюсы и минусы
дроссельной заслонки
На сегодня самой продвинутой газораспределительной системой
считается родная система BMW — это Double VANOS для шести цилиндровых
агрегатов, правда она устанавливается только на спортивные модели М3 и BMW 3. В
данной системе распределительные валы, отвечающие за клапаны впуска и выпуска,
имеют свойство полного поворота до положения, в котором стояли изначально, при
этом меняются местами выпуск и впуск. Кроме этого валы регулируют
продолжительность и промежуток перекрытия клапанов, т.е. создают момент, кода
оба клапана на впуск и на выпуск оказываются открытыми. Тем не менее такая
система также не совсем совершенна, максимальный эффект достигается тогда,
когда двигатель работает на полном дросселе. Если же режим не позволяет
использовать дроссель на полную, значит, дроссельная заслонка ограничивает
подачу воздуха для двигателя. В этом деле дроссельная заслонка занимает
королевскую позицию и решает все за счет того, что, обрабатывая информацию, и
решает, сколько нужно впрыснуть топлива.
Если двигатель не работает на полную мощь, то наличие
дроссельной заслонки создает больше помех и приносит вреда, чем пользы,
т.к. во впускном трубопроводе создается разряжение, за счет этого
наполнение цилиндра горючкой становится слабее. Возможно, оптимальным вариантом
было бы открытие впуска на момент наполнения.
Чтобы решить эту проблему, была разработана система
управления на механическом управлении, при этом она руководит и фазами и
моментами подъема впускных клапанов.
Немцы сразу дополнили систему Double VANOS механизмом,
который автоматически изменяет высоту подъема клапанов впуска. Этого, достигли
с помощью рычага, который расположен между парами впускных клапанов, в
результате в зависимости от его вращения и положения, меняется положение
движение клапанов.
С помощью вала эксцентрика эта ось легко меняет свое
положение, при этом меняется высота, способ подъема клапанов, а с помощью
нажатия на педаль газа возрастает фаза и длительность впуска, таким образом,
нужда в дроссельной заслонке пропадает.
Были проведены тесты, которые дали точные результаты по
среднему расходу, так вот, без дроссельной заслонки снижается расход на 10% в
отличие от двигателя с системой Double VANOS. Кроме того, при управлении
двигателем в реальности, когда смена режимов с открытым дросселем будет чаще,
то экономия достигнет гораздо больших результатов - 18%.
Но стоит отметить, что такой вариант системы имеет предел
для впрыска в впускной трубопровод, т.е. в дальнейшем придется только дополнять
другими конструкциями.
Электромагнит заменяет электромеханику
У конструкторов всегда стоял вопрос, как не увеличивать
подъем, размер клапана, не удлинять фазу впуска, но при этом увеличить
наполнение цилиндров.
Оказалось, нужно заменить систему, двигающую клапаны, и
установить гидропривод вместо кулачков. Тогда при той же высоте и за тоже время
открытия, самый главный параметр «сечение и время» становится больше,
т.к. гидравлика позволяет работать клапану быстрее, поэтому автоматически
на 5% увеличивается крутящий момент.
Нужно отметить, что это еще не воплощено в серийные двигатели,
а испытательный вариант такого четырехцилиндрового двигателя с
электромагнитным клапаном есть на стендах BMW.
Привод состоит из хитрого механизма. Между двух
электромагнитов стоит клапан с пружиной, электромагниты держат клапан в
открытом или закрытом положении, а с помощью следящего датчика ИБУ постоянно
получает данные о том, в каком из крайних положений находится клапан. Такой
контроль необходим для снижения скорости, когда клапан коснется седла, в
зависимости от того, как долго открыт цилиндр, будет зависеть объем
поступившего воздуха.
Самое примечательное в такой системе, что ограничений она не
имеет, просто меняется программа, которая отвечает за клапана, таким образом,
четырехклапанный мотор, работающий на 1 цилиндр, моментально станет 2-3
клапанным. Также управление позволит отключать нужные цилиндры, на оборотах
можно тормозить двигателем. Для того чтобы сменить такт и количество рабочих
клапанов от двух до восьми, абсолютно не обязательно менять процесс работы
двигателя. На данный момент подобной технологии, с такими широкими
возможностями нет.
Дизельные опыты
«Даймлер-Бенц»
«Даймлер-Бенц» занимается такими же исследованиями и
разработками в направлении работы клапанов в одиночном режиме. Установлен
полноценный гидравлический привод клапанов, разработчик Ульрих Летше говорит,
что большинство не понимает истинной работы клапанов думая, что они работают
посредством гидравлики. Но это не так, привод сделан по принципу маятника с
пружиной для подъема, а гидравлический механизм срабатывает на момент, после
этого клапаном начинает управлять пружина. Чтобы внедрить такую систему на
дизельный двигатель нужно усилие привода и большая мощность, потому что в
цилиндре огромное давление в момент, когда открывается выпускной клапан.
Двигатель, над которым работает г-н Летше, пока в
простеньком одноцилиндровом варианте с объемом 2 литра, используется
стандартная система поршневых двигателей Мерседес. Даже при небольших оборотах
2000 об/мин есть реальный плюс при работе на любых частотах, экономия топлива
как минимум 10%, при этом снижается выхлоп на те же 10%. Указанные обороты это
не предел, хотя грузовым авто и не нужно больше, тем не менее, есть возможность
поднимать обороты до 6000 об/мин.
Конечно, такой двигатель в первую очередь интересен для
грузовиков тем, что есть возможность тормозить двигателем с помощью фазы
выпуска, которая открывает опцию изменения и самой фазы и объема двигателя,
можно просто отключить несколько цилиндров.
Когда же это
воплотится в жизнь?
Об этом вряд ли вам кто-то станет распространяться, даже
если знает. В ближайшее время не ожидается появления в серии двигателя BMW с
электромагнитными клапанами, хоть он и вроде бы в сборе и проверен.
Производитель считает правильным протестировать его на протяжении 5 лет. А вот
двигатель с механическим подъемом клапанов вместо дроссельной заслонки уже
вскоре будет установлен на серийные авто.
Разработка Мерседес вообще за далекими горами, двигатель
стоит только в лаборатории, на данный момент его создание, а точнее установка,
сделает автомобиль очень дорогостоящим и он не будет востребован.
Но ничего нельзя загадывать, в наш век все стремительно
развивается и многое может измениться, сейчас все больше начинает работать
электроника, и уже не далек тот день, когда распределительный вал будет забыт.
