Digitalno bregasto vratilo donosi revoluciju

Britanska kompanija pod imenom Camcon Automotive je razvila digitalni sistem pogona ventila, koji benzinskim motorima pruža efikasnost svojstvenu dizelima, kao i znatno nižu emisiju omraženih azotnih oksida.

Istraživači koji rade na projektu veruju da je ovo veliki korak unapred, poput onog kada se sa karburatora prešlo na sisteme elektronskog ubrizgavanja goriva.

Sistemi promenljive šeme razvoda smeše, odnosno motori sa promenljivim programom otvaranja ventila nisu nova stvar, tako da je pitanje koje se ovde nameće, šta ovu tehnologiju čini suštinski različitom?

Inženjeri uključeni u projekat smatraju da će njihova tehnologija „inteligentnih ventila“ (IVT) zameniti tradicionalno bregasto vratilo uz pomoć kompleta digitalno kontrolisanih elektromotora, tako da će se prekinuti mehanička veza sa kolenastim vratilom, koja se do sada ostvarivala putem remena ili lanca.

Ovo je definitivno značajan korak u razvoju motora. Od napajanja gorivom do vremena bacanja varnice, svi ključni parametri procesa sagorevanja su digitalno kontrolisani već izvesno vreme, ali je „disanje“ motora i dalje ostalo suštinski mehaničko, mada u međuvremenu značajno usavršeno (i usložnjeno).

IVT sistem isključuje remene, lance i opruge ventila, jer svaki ventil dobija sopstveni, precizni električni aktuator, koji pokreće minijaturno bregasto vratilo, zajedno sa dezmodromskim sistemom koji precizno mehanički otvara i zatvara ventile. Ovaj sistem praktično omogućava neograničenu kontrolu ventila.

Do 20 odsto manja potrošnja goriva

Šta je rezultat? Inženjeri tvrde da na ovaj način mogu motoru da pruže pri niskim obrtajima upravo ono što mu je potrebno, baš kao i pri visokim, a samim tim i u čitavom rasponu obrtaja, bez bilo kakvog kompromisa. Može da se menja tajming, trajanje, podizanje, pa čak i sam ciklus, koji može da se duplira. Može da se menja profil bregastog vratila između dva ciklusa, kao i da se u jednom obrtaju od „lera“ dođe do stoodstotnog „gasa“.

Cilj je da se značajno smanji emisija izduvnih gasova, te je procena da će ovaj tip motora u atmosferu izbacivati do 20 odsto manje ugljen-dioksida, a u istom procentu će biti redukovana potrošnja goriva. Pored gasa odgovornog za stvaranje efekta staklene bašte, i ostali štetni gasovi će se u manjoj meri emitovati, poput mnogo puta spominjanog azot-oksida. U isto vreme, biće povećani snaga i obrtni moment motora, kao i odziv.

U saradnji sa Jaguar Land Roverom

IVT sistem je razvijan sedam godina, a većina posla je odrađena unutar kuće, mada je s vremena na vreme dolazilo do saradnje sa Jaguar Land Roverom, koji je strateški partner Camcon Automotivea, firme koja stoji iza ovog sjajnog projekta.

Sasvim logično, IVT sistem je testiran na Ingenium benzinskom motoru Jaguar Land Rovera u test centru kompanije, a postoji i dinamički prototip vozila sa IVT-om. Do sada je obavljeno preko 1.000 sati ispitivanja na dinamometru a prototip je demonstrirao 7,5 odsto manju potrošnju goriva, čime je tek zagreban stvaran potencijal ove tehnologije. Inženjeri smatraju da sa odgovarajućom kalibracijom i integrisanjem sistema u vozilo, emisija i potrošnja mogu biti smanjene za do 20 odsto.

Naravno, pitanje koje se nameće je vreme komercijalizacije i da li će do nje uopšte doći? Vesti su dobre, jer je Camcon Automotive imao pozitivne razgovore sa proizvođačima originalnih delova i Tier 1 kompanijama, sa čijim proizvodnim programima radi kod nas OVA KOMPANIJA. Očekivanja su da sistem na tržište stigne početkom 2020-ih.

Japan i Kina prioritet

Takođe, jedno od pitanja koja se nameću je da li je IVT solucija slična FreeValve sistemu kojeg je razvio Koenigsegg? FreeValve je elektrohidrauličko pneumatski sistem koji ima isti cilj kao i IVT ali drugačiji pristup. Po istraživačima iz Camcona, FreeValve ne pruža isti nivo kontrole i mogućnosti koje nudi IVT, ali je po njima dobro da razvoj teče u tom pravcu.

Britanska firma želi da se fokusira na Japan i Kinu, pre svega iz razloga industrijske perspektive, jer smatra da su te dve zemlje najprijemčivije za novu tehnologiju. Ono što takođe igra važnu ulogu je politički ambijent, odnos prema inovacijama i riziku, kao i zrelost u pristupu ka budućim pogonskim sistemima. Camcon Automotive s razlogom smatra da se na dalekom istoku mnogo ozbiljnije razmatraju inovacije u vezi sa unapređenjem hibridnih pogonskih sistema budućnosti, što uključuje i SUS motore, nego što to rade proizvođači originalnih delova u Evropi.

Možda je i to razlog što do ovakvog tehnološkog rešenja nije došlo ranije, jer kada se stvari pogledaju s elektromehaničkog aspekta, naizgled su postojali uslovi da se tako nešto ostvari i pre 20 godina. Međutim, napredak u tehnologiji materijala, tačnije magneta „retke zemlje“, omogućio je kreiranje elektromotora sa „gustim“ obrtnim momentom, što je neophodno za IVT. Pored toga, verovatno i važnije je to što je sada moguće kreirati elektroniku za upotrebu u automobilskoj industriji, koja ima brzinu i računarsku snagu neophodnu za ovu aplikaciju. To znači da se motori koji upravljaju sistemom mogu kontrolisati u realnom vremenu.

Efikasnost dizela ali mnogo manja emisija azotnih oksida

Prodaja dizela u Evropi pada, kako zbog čuvenog „dizelgejta“ tako i drugih faktora. To je izazvalo porast emisije ugljen-dioksida, jer se ljudi masovno okreću benzincima, koji, kao što je poznato, emituju više CO2 u odnosu na „naftaše“. Iz tog razloga, sistem koji bi bio u stanju to da redukuje, bio bi više nego poželjan sa tačke gledišta proizvođača automobila. Međutim, postoje i neki drugi faktori koje treba razmotriti: IVT nudi efikasnost i ekonomičnost dizela, ali uz mnogo manju emisiju azotnih oksida. Naravno, ovde se nameće pitanje cene, jer će sofisticirana tehnologija sigurno doneti i nešto veću brojku na cenovnoj etiketi vozila. Za sada nema preciznijih prognoza, ali ono što je sigurno je da će u konačnom zbiru motor opremljen IVT-om biti jeftiniji od dizel pandana. 

Međutim, neki smatraju da su i benzincima „dani odbrojani“. Ipak, ono što je realno je da se tu radi o preterivanjima. Prognoze jasno kažu da će prodaja automobila na globalnom nivou narasti do 115 miliona jedinica godišnje sredinom naredne dekade, što je prilično više od 94 miliona iz 2017. Većina tih vozila će biti hibridnog tipa, što znači da će se ispod hauba nalaziti motori s unutrašnjim sagorevanjem, mahom benzinci, a tu bi IVT sistem mogao da pruži svoj doprinos.

Tehnologija koja je tema ovog članka je veoma pogodna za aplikaciju u hibridnim sistemima. Uklanjanje razvodnog sistema čini motor kompaktnijim, a samim tim i lakšim za instalaciju u manja vozila. S druge strane omogućava implementaciju moćnijeg ili efikasnijeg elektromotora. To nije sve, jer zahvaljujući fleksibilnosti IVT-a obrtni moment na vratilu može biti redukovan po nahođenju, tako da isključivanje i uključivanje ne samo što je brže, već i koristi manje energije, što obezbeđuje frekventnije restarte, dodatno doprinoseći boljoj efikasnosti. Postoje  i brojni drugi načini na koje IVT može da se iskoristi za integraciju SUS motora i električnih elemenata hibridnog pogona, uključujući i optimizaciju veličine baterije.

Karakteristika IVT-a što je praktično bezgranično prilagodljiv i pruža primenu čitavog niza različitih ciklusa. Primera radi, moguće ga je optimizovati u cilju smanjene emisije azotnih oksida u urbanom orkruženju ili izraženo niske emisije CO2 pri krstarenju na otvorenom putu. Velike su beneficije i na polju buke i vibracija, jer IVT pruža mnogo tiši rad i bolju kulturu, što dodatno poboljšava uglađenost hibrida.

Testiranje u realnom saobraćaju pokazuje tačno stanje stvari

Na kraju, treba istaći da samo testiranja u realnom saobraćaju daju precizne rezultate, tako da je njihovo uvođenje neminovnost. RDE testovi će definitivno promeniti pravila igre u automobilskoj industriji, jer će „subjektivnost“ laboratorijskih ispitivanja biti eliminisana.

NEDC, pa i WLTP koji je mnogo savršeniji, daju tek približan uvid u emisiju i potrošnju vozila. Ne postoji tehnologija koja u potpunosti može da „prekopira“ vožnju u realnom saobaćaju. Dakle, rezultati koji se dobijaju iz navedenih procedura su indikativni, ali ne i tačni. Sada kada je dostupna PEMS (Prenosivi sistem merenja izduvnih gasova) oprema, moguće je meriti emisiju u realnom saobraćaju i realnim uslovima i dodati dobijene parametre važećem ciklusu. To znači da će na ovom planu morati da se napreduje, a IVT bi mogao da bude alat od pomoći, da se bez obzira na testni režim dobijaju održivi pozitivni rezultati.

AutoRepublika

(10019)