Введение
Тип двигателя, который управляет клапанами без использования обычных стержней. Бескаменный или свободный клапанный поршневый двигатель - это двигатель, в котором стержни с электромагнитными, гидравлическими или пневматическими приводами вместо обычных стержней. Двигатели могут использоваться как для открытия, так и для закрытия клапанов, или для открытия клапанов, закрытых пружинами или другими средствами. Каменные валы обычно имеют одну долю на один клапан с фиксированной длительностью клапана и подъемом. Хотя многие современные двигатели используют фазирование на распределительных валах, регулирование длительности подъема и клапана в работающем двигателе более сложно. Некоторые производители используют системы с более чем одной лобкой, но это все еще компромисс, поскольку одновременно может работать только несколько профилей. Это не относится к безкамерному двигателю, где время подъема и клапана может быть свободно регулировано от клапана к клапану и от цикла к циклу. Он также позволяет проводить несколько подъемных событий за цикл и, действительно, не проводить никаких событий за цикл, полностью отключая цилиндр.
A camless or free valve piston engine is an engine that has poppet valves operated by means of electromagnetic, hydraulic, or pneumatic actuators instead of conventional cams. Actuators can be used to both open and close valves, or to open valves closed by springs or other means. Camshafts normally have one lobe per valve, with a fixed valve duration and lift. Although many modern engines use camshaft phasing, adjusting the lift and valve duration in a working engine is more difficult. Some manufacturers use systems with more than one cam lobe, but this is still a compromise as only a few profiles can be in operation at once. This is not the case with the camless engine, where lift and valve timing can be adjusted freely from valve to valve and from cycle to cycle. It also allows multiple lift events per cycle and, indeed, no events per cycle—switching off the cylinder entirely.
Развитие без камней
Бескаменные клапанные поезда уже давно исследуются несколькими компаниями, включая Renault, BMW, Fiat, Valeo, General Motors, Ricardo, Lotus Engineering, которые разработали электрогидравлическое клапанное приводное устройство в конце 1980-х годов в качестве ответвления своей программы активной подвески, оба использовали аналогичное электрогидравлическое приводное устройство и управление, Ford, Jiangsu Gongda Power Technologies и сестринская компания Koenigsegg FreeValve. Некоторые из этих систем доступны в продаже, хотя пока не в двигателях серийных дорожных транспортных средств. Весной 2015 года Кристиан фон Кенигсегг сказал журналистам, что технология, которую разрабатывает его компания, "готовы к реализации", но не сказал ничего конкретного о графике его компании. В ноябре 2016 года китайский производитель автомобилей Qoros Auto представил хэтчбек Qoros 3 на автосалоне в Гуанчжоу, где был представлен новый двигатель Qoros "Qamfree". Шведский конструктор двигателя FreeValve утверждает, что турбонаддувный двигатель будет производить и крутящего момента. Они также утверждают, что по сравнению с аналогичным традиционным двигателем он предлагает 50% сокращение размеров (включая более низкую высоту), 30% сокращение веса, 30% улучшение мощности и крутящего момента, 30% улучшение экономии топлива и 50% сокращение выбросов. Кристиан фон Кенигзегг утверждает в видео, что двигатель Qamfree с бескамерной технологией PHEA основан на существующем двигателе Qoros, который был "разработан в Германии и Австрии пять, шесть лет назад". Кристиан фон Кенигзег также утверждает, что технология PHEA без камней позволяет исключить прекаталитический преобразователь, потому что стандартный каталитический преобразователь может быть быстро приведен к температуре путем манипулирования циклом выхлопных газов. Изменение направления на старых двигателях B&W MC было задействовано путем физического изменения направления ролика с подвеской, тогда как с новым бесподвесным двигателем он управляется компьютером. Это исключает риск механических сбоев, которые могут повредить двигатель, если при смене направления произошла неисправность. Кроме того, поскольку между коленчатым валом и гребным валом нет цепного соединения, двигатель легче и имеет меньше точек отказа. Отсутствие распределительного вала также означает, что паразитарная нагрузка на двигатель ниже, что особенно полезно в крупных морских двигателях, поскольку это может привести к значительной экономии энергии. При бескамерном двигателе впрыск топлива и выхлоп напрямую контролируются блоком управления двигателем и могут постоянно изменяться и регулироваться без остановки двигателя. Это позволяет двигателю работать с более низким оборотом в минуту, что полезно на судах, поскольку позволяет лучше маневрировать на низкой скорости во время стыковки. Кроме того, когда корабль маневрирует, компьютерное впрыск топлива и клапанное время позволяют быстрее контролировать обороты, а значит, быстрее останавливаться в чрезвычайных ситуациях. Электровентиляторы используются для управления активацией клапана, которая управляется электронным способом. Они используются для управления потоком жидкости или газа и чаще всего используются в флюидике в качестве элементов управления. Они обладают многофункциональными возможностями для высвобождения, отключения, смешивания или распределения жидкостей с высокой надежностью и быстрой обработкой. Рынок электромагнитных клапанов растет с императивным ростом во всех регионах. С каждым годом все больше областей применения, а также прогресс в технологии и разработанные технологии автоматизации жидкостей, все это движет рынком в глобальном масштабе.
Технические ограничения двигателей без камней
Обычное механическое приведение в действие гребных валов способно генерировать чрезвычайно высокие силы, которые в сочетании с очень высокой жесткостью / низким механическим соответствием обычной современной схемы клапанного состава используются для очень точного и последовательного контроля положения клапанов двигателя. Это позволяет использовать очень высокие уровни ускорения и подъема клапана, а также очень небольшие клапанные клапанные и клапанные клапанные отверстия в комбинации с очень высокими оборотами двигателя. Например, до ограничений FIA, двигатели Формулы 1 работали со скоростью более 20 000 оборотов в минуту и мощностью более 330 л.с. / литр, обычно всасываемой с использованием обычного гребного вала и механического привода клапана, крайне маловероятно, что такая высокая скорость двигателя и мощность могут быть достигнуты при приведении в действие клапана без гребня. При 20 000 оборотах в минуту клапаны открываются и закрываются 166 раз в секунду.
Выбросы
Двигатели без раствора способны производить меньше выбросов, чем их аналоги с растворным валом, потому что они могут более точно контролировать процедуру сгорания, что позволяет более полно сжигать все углеводороды. Компьютер может определить, когда не все топливо потребляется, и сразу же отключить клапан, чтобы меньше топлива поступало в цилиндр. ЭЦП может постоянно регулировать время работы клапана, высоту и топливно-воздушную смесь для оптимизации эффективности при заданной нагрузке по оборотам в минуту и крутящем моменте. Он может обнаружить, когда выделяется большое количество NOx и SOx (окиси серы), и изменить время, чтобы сделать выхлопные газы более горячими или более холодными. Поскольку двигатель работает электронно, а не механически, двигатели без камней могут быть обновлены для соответствия новым нормам выбросов без механических модификаций.
Впрыск топлива
Двигатели без шнуров могут еще больше сократить выбросы NOx с использованием этапирования топлива. Вместо того, чтобы просто впрыскивать постоянный поток топлива, этапирование топлива впрыскивает топливо в оптимальное время для наиболее полного сгорания. Впрыск топлива может отключаться при достаточном давлении и добавлять больше топлива при меньшем давлении, что позволяет двигателям работать ближе к идеальному циклу дизельного топлива. Это позволяет двигателю работать так эффективно, как позволяет окружающая среда и теплоемкость металла.
Долгосрочные последствия
Поскольку эти новые двигатели могут самостоятельно диагностировать и работать эффективно без необходимости изменения настройки оператором, для их обслуживания на море требуется меньший экипаж. Это сокращение экипажа приравнивается к дешевле судоходства и больше глобальной торговли.
Двигатели без камней в автомобилях
Британская компания Camcon Technology разрабатывает безкамерный двигатель для пассажирских автомобилей на основе своей собственной системы Intelligent Valve Actuation (IVA). Camcon сотрудничает с Jaguar Land Rover для установки IVA на бензиновый двигатель Ingenium 2.0l с четырьмя цилиндрами, результаты которых были опубликованы на Аахенском коллоквиуме 2017 года. Камкон также обсудил функции и преимущества в статье и видео, опубликованном в журнале Autocar. Шведская компания Freevalve AB (ранее Cargine), сестра компании Koenigsegg Automotive AB, разрабатывает бескамерную систему на существующем автомобильном двигателе SAAB. В апреле 2016 года китайский производитель автомобилей Qoros представил концепт-кар, в котором использовалась технология Freevalve. В марте 2020 года Koenigsegg Automotive AB анонсировала свой первый четырехместный автомобиль Gemera, который оснащен последовательно заряженным 2,0-литровым встроенным трехместным двигателем с турбонаддувом в сочетании с тремя электродвигателями. Два из этих электродвигателей, каждый из которых делает , находятся на задних колесах. Третий двигатель прикреплен к коленчатому валу двигателя и заставляет двигатель двигать передними колесами, что Коенигсегг называет двигателем Tiny Friendly Giant (TFG). Его мощность 600 л.с. и использует технологию Freevalve без камней.