Инженеры разработали систему электрогидравлических клапанов, которая позволяет экономить примерно 20% топлива за счет оптимизации газообмена в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием.
В инновационной системе, изобретенной учеными из Швейцарской Федеральной лаборатории материаловедения и технологий, клапаны приводятся в действие гидравлически и контролируются электрически через электромагнитную катушку.
При подаче тока открывается специально разработанный гидравлический клапан, позволяющий гидравлической жидкости открывать газообменный клапан до желаемой степени против пружины. Когда напряжение отключается, газообменный клапан снова закрывается силой пружины и подает большую часть гидравлической энергии, необходимой для открытия, обратно в гидравлическую систему.
Эта технология снижает затраты энергии в широком рабочем диапазоне по сравнению с системами с распределительным валом. Испытания показали, что благодаря оптимизации газообмена двигатель с искровым зажиганием потребляет примерно на 20% меньше топлива, чем при обычном управлении клапанами с использованием дросселя в сочетании с распределительными валами в диапазоне низких нагрузок, типичном для легковых автомобилей.
Помимо этого, новая система позволяет контролировать рабочие параметры, время открытия и закрытия, а также подъем клапана для каждого цилиндра отдельно без ограничений. Это означает, что любое рабочее состояние двигателя можно изменять от цикла к циклу. Например, с помощью интеллектуального управления нагрузкой, путем контроля количества остаточного газа в цилиндре или отключения ненужных цилиндров.
Это позволяет легко адаптировать мотор к новым видам топлива или альтернативным концентрациям горючего. При этом для управления клапанами не требуется никаких дорогих компонентов или сложных датчиков.
Другой особенностью системы швейцарцев является выбор гидравлической жидкости: вместо обычного масла можно использовать водно-гликолевую смесь, то есть охлаждающую воду двигателя.
Новую систему клапанов испытывали на ДВС легкового автомобиля, работающем на природном газу и на бензиновом моторе VW 1,4 л TSI. Тесты начались еще в прошлом году, и разработанная система управления безупречно пережила уже многие миллионы циклов работы.
Ученые уже ведут переговоры с автопроизводителями о передаче этой технологии в производство.
Ранее мы также сообщали о разработке плазменной наноимпульсной системы зажигания, которая повышает эффективность работы двигателя на 10-20%.
текст: Илья Бауэр фото: EMPA