Μια τεχνολογία 'valve-by-wire' για πλήρη έλεγχο ενεργοποίησης βαλβίδας

Μια τεχνολογία 'valve-by-wire' για πλήρη έλεγχο ενεργοποίησης βαλβίδας

Το νέο σύστημα συνδυάζει αποδεδειγμένο μηχανικό υλικό με ηλεκτρονικά υψηλής ταχύτητας για να παρέχει ανεξάρτητο έλεγχο της ανύψωσης της βαλβίδας, του χρονισμού και της περιόδου για όλες τις στροφές του κινητήρα και τις συνθήκες φορτίου.

Η Camcon Automotive, Βρετανός κατασκευαστής συστημάτων ενεργοποίησης ακριβείας, πιστεύει ότι πρόκειται να φέρει τον έλεγχο των βαλβίδων κινητήρα στην ψηφιακή εποχή με ένα τεχνολογικό βήμα τόσο δραματικό όσο η μετάβαση από το σημείο ανάφλεξης στα συστήματα διαχείρισης κινητήρα ή από τα καρμπυρατέρ στον ηλεκτρονικό ψεκασμό καυσίμου. Η εταιρεία αναπτύσσει ένα λειτουργικό σύστημα βαλβίδας που ονομάζεται Έξυπνη ενεργοποίηση βαλβίδων (IVA) που παρέχει πλήρη έλεγχο «μέσω καλωδίου» του χρονισμού, της διάρκειας και της ανύψωσης για κάθε μεμονωμένη βαλβίδα. Βασικά, το σύστημα της Camcon παρέχει συνεχή, υψηλής ακρίβειας μηχανικό έλεγχο της βαλβίδας σε κάθε σημείο της κίνησής της και σε κάθε συνδυασμό στροφών και φορτίου κινητήρα.Έλεγχος κίνησης βαλβίδαςΦυσικός έλεγχος συστήματος ενεργοποίησης βαλβίδων

«Τα συμβάντα βαλβίδων είναι ένας από τους λίγους εναπομείναντες σημαντικούς περιορισμούς στη βελτιστοποίηση της καύσης», εξηγεί ο τεχνικός διευθυντής της Camcon, Roger Stone, πρώην τεχνικός διευθυντής (σχεδιασμός) στη Ricardo. «Έχουμε λύσει αυτό το πρόβλημα σπάζοντας επιτέλους την εξάρτηση του συστήματος από έναν εκκεντροφόρο άξονα που κινείται με στρόφαλο, επιτρέποντας στους βαθμονομητές του κινητήρα να καθορίσουν το ιδανικό συμβάν βαλβίδας για κάθε κατάσταση ταχύτητας/φόρτωσης. Τα συμβατικά συστήματα μεταβλητού χρονισμού βαλβίδων έχουν βοηθήσει στη μείωση αυτού του συμβιβασμού, αλλά το IVA ουσιαστικά τον εξαλείφει καθ' όλη τη διάρκεια του πλήρης κινητήρας εύρος στροφών τόσο για βενζίνη όσο και για ντίζελ».

Η καινοτομία της Camcon είναι ο συνδυασμός μιας νέας τεχνολογίας Multi-stable Actuator (εξέλιξη της αποδεδειγμένης τεχνολογίας Bi-Stable της Camcon, η οποία λειτουργεί σαν συμπαγής ηλεκτροκινητήρας υψηλής απόκρισης) με έναν καινοτόμο μηχανισμό που χρησιμοποιεί ζεύγη έκκεντρων δεσμοδρομικών και βραχίονες για τη μετάφραση του περιστροφική κίνηση του ενεργοποιητή σε γρήγορη, υψηλής ακρίβειας γραμμική κίνηση κάθε βαλβίδας.



Κάθε μονάδα βαλβίδας ενσωματώνει ένα ελατήριο ανάκτησης ενέργειας, βελτιώνοντας την απόδοση του συστήματος ανακυκλώνοντας ενέργεια από το ένα συμβάν βαλβίδας στο άλλο. Σε συνδυασμό με τους υψηλής απόδοσης περιστροφικούς ενεργοποιητές, αυτό καθιστά το σύστημα IVA ενεργειακά αποδοτικό και επομένως ικανό να λειτουργεί σε μια συμβατική ηλεκτρική αρχιτεκτονική 12 V. Οι δοκιμές έχουν δείξει ότι η τελειοποίηση είναι εξαιρετική, με σημαντικά χαμηλότερο θόρυβο από έναν συμβατικό εκκεντροφόρο άξονα και βαλβίδα. Το ύψος του συστήματος είναι παρόμοιο με μια τρέχουσα κάμερα.

Ο Stone λέει ότι επειδή το IVA επιτρέπει ένα βελτιστοποιημένο συμβάν βαλβίδας για κάθε συνδυασμό στροφών και φορτίου κινητήρα, μπορεί να προσφέρει σημαντική οικονομία καυσίμου και οφέλη εκπομπών ακόμα και με μια σχετικά απλή εξέλιξη ενός υπάρχοντος κινητήρα. Μπορεί επίσης να παρέχει αυξημένη ροπή χαμηλού επιπέδου για να επιτρέψει υψηλότερη μετάδοση, διαγραφή του γκαζιού για μείωση των απωλειών άντλησης και μεγαλύτερο έλεγχο της ανακυκλοφορίας καυσαερίων. Αυτό το επίπεδο εφαρμογής θα μπορούσε να προσφέρει «μια άνετη βελτίωση κατά 15% στην οικονομία καυσίμου και το CO2», λέει.

«Όμως όταν χρησιμοποιείτε την ικανότητα ελέγχου βαλβίδων πλήρους εξουσιοδότησης της IVA για την εφαρμογή νέων στρατηγικών καύσης, απελευθερώνετε ένα περαιτέρω ουσιαστικό επίπεδο βελτίωσης», λέει με ενθουσιασμό. «Γίνεται πολύ πιο απλό, για παράδειγμα, να επιτρέπονται σύντομες περίοδοι δίχρονης λειτουργίας για την παροχή προσωρινής ενίσχυσης ισχύος, ή HCCI (το IVA υποστηρίζει πολλαπλά συμβάντα βαλβίδων κατά τη διάρκεια του κύκλου εξάτμισης) ή επιλεκτική λειτουργία Κύκλου Miller. Οι εξελιγμένες στρατηγικές απενεργοποίησης κυλίνδρων «περιαγωγής» γίνονται επίσης σχετικά απλές στην εφαρμογή τους».

Μετά από εκτεταμένη προσομοίωση, η Camcon διαθέτει πλέον ένα φυσικό σύστημα που λειτουργεί σε πάγκο δοκιμών. «Έχουμε στενή σχέση με έναν μεγάλο κατασκευαστή οχημάτων και είμαστε σε συζητήσεις με αρκετούς άλλους», λέει ο διευθύνων σύμβουλος Danny Chapchal. «Μέχρι στιγμής, η δουλειά μας στη μοντελοποίηση έχει αποδειχθεί ακριβής, επομένως είμαστε βέβαιοι ότι εάν απαιτείται από έναν πελάτη, με την υποστήριξη ενός κατασκευαστικού συνεργάτη πρώτης βαθμίδας, η τεχνολογία θα μπορούσε να είναι στην παραγωγή άνετα εγκαίρως για να συμβάλει στην κάλυψη των απαιτητικών απαιτήσεων του 2020 για το όχημα οικονομία καυσίμου και εκπομπές ρύπων».