Autoforum

/

Foto: Archiv Autoforum.cz

Zapomeňte na proměnné časování ventilů, toto je časování s nekonečnou škálou možností, které dokáže z motoru udělat cokoli od dvoutaktu po dvanáctitakt. Může změnit běh dějin.

Proměnné časování ventilů motoru není nic nového. Už dlouhá desetiletí se ví, že nastavení chování ventilů, tedy okamžiku a délky jejich otevření, v podstatě diktuje výkon motoru. Se statickými vačkovými hřídelemi tak vždy bylo nutné volit, zda je prioritou výkon ve vysokých otáčkách, lepší zátah ve středním pásmu či cokoli jiného. Do úvahy se musela vzít nejen poloha ručičky otáčkoměru, ale také očekávané zatížení motoru, přesto to vždy byl jen kompromis.

V praxi ovšem vzniká prakticky nekonečný počet různých situací, kdy je s ohledem na efektivitu motoru potřeba ovládat ventily zcela specificky. A to žádný ze současných systémů v produkčních autech zdaleka neumožňuje. Britská firma Camcon Automotive vymyslela nové řešení v podobě ventilového mechanismu bez mechanické vazby na klikovou hřídel. Systém nese název IVA (Intelligent Valve Actuation), česky přeloženo jako Inteligentní ovládání ventilů. Už jsme se o něm zmiňovali, teď ale finišuje s vývojem a nové poznatky jeho tvůrců stojí za zmínku.

IVA umožňuje úplnou, okamžitou a neomezenou kontrolu kteréhokoliv sacího nebo výfukového ventilu bez ohledu na režim samotného motoru. Opravdu nemá žádný limit, s každým ventilem dokáže dělat cokoli, v jakýkoli okamžik. Systém nepotřebuje žádné rozvodové řemeny nebo ventilové pružiny, každý ventil má vlastní miniaturní vačkovou hřídel, doplněnou desmodromickým ovládáním, které jej mechanicky otevírá a zavírá s vysokou přesností. Pohyb vačky zajišťuje elektromotor plně ovládaný elektronikou. Ta pomocí mnoha senzorů hlídá aktuální stav motoru a parametry otevírání individuálních ventilů nastaví pro dosažení maximální efektivity bez ohledu na otáčky a zátěž.

Systém reaguje hned a bez kompromisů, říká provozní ředitel Mark Gostick. Dodává, že je možné měnit například časování, dobu otevření, výtah ventilů a jiné vlastnosti. Chování lze nastavit pro různé situace, kterým se dá přizpůsobit i fungování škrticí klapky.

Teorie zní hezky, vypadá to jako jednoduchá myšlenka, ale realizace je velmi komplikovaná. Dlouho nebyla k dispozici dostatečně vyspělá řídící elektronika, která by na jedné straně byla dost rychlá a současně vydržela pracovat v podmínkách panujících v těsné blízkosti spalovacího motoru. Situace se výrazně posunula vpřed, pomalu se objevují materiály, které jsou s to za rozumnou cenu nabídnout potřebnou kvalitu.

Camcon Automotive tak může pokračovat v testech na prototypech motorů, prozatímní výsledky potvrzují citelně vyšší efektivitu a tím nižší spotřebu resp. emise oxidu uhličitého. Ve srovnání s motorem od Jaguaru mají prototypy o 7,5 procenta nižší spotřebu benzinu, což není nezajímavé. Autoři ale hovoří o snížení až o 20 procent, když se zaměří na optimalizaci časování sací i výfukové fáze - benzin se spotřebou dieselu tedy není utopií, a to i bez nutně komplikované změny celého spalování, kterou zpopularizovala hlavně Mazda.

Mark Gostick proto věří, že IVA má budoucnost, stejně jako spalovací motory v osobních vozech. Většina lidí v automobilovém průmyslu s ředitelem souhlasí, tvrdí zástupce značky. „Když mluvíte s lidmi v oboru, a také se podíváte na to, co se děje, většina se domnívá, že v dohledné době stále budou mít převahu auta s nějakou formou spalovacího motoru. Ať už se jedná o plug-in hybridní systémy, regulérní hybridy nebo cokoli jiného. Vypínání a zapínání plug-in hybridu sebere mnoho kapacity baterie, její dobytí má negativní důsledky pro celkový výkon vozu. Ale pokud máte úplnou kontrolu nad ventily, lze podstatně snížit množství energie potřebné i k nastartování motoru,“ popisuje Gostick další výhodu IVA.

Při správné optimalizaci dokáže IVA zajímavé věci, jako například individuální řízení toku pracovních plynů nebo spínání alternátoru. Další z očekávaných výhod je možnost kombinace různých spalovacích cyklů. Obvyklé spojení ventilů s klikovou hřídelí moc prostoru pro variabilitu nedávalo a když už, pak za cenu složitých, drahých a v praxi prozatím neověřených konstrukcí.

V době downsizingu se automobilky zaměřují na snižování počtu válců a objemu, předpisy nutí výrobce omezovat velikosti motorů za cenu horších jízdních vlastností. Trend se mimo jiné projevuje v letargických reakcích motorů na pokyny akcelerátoru, od maloobjemových agregátů se okamžité odezvy nedočkáte. To vše by inteligentní ovládání ventilů vyřešilo, dokonce by mělo dokázat přepnout čtyřdobé spalování na dvoutaktní princip a tím i v podstatě zdvojnásobit aktuálně dostupný výkon. A nebo z motoru udělat něco jako dvanáctitakt a tím jeho spotřebu snížit na minimum. IVA tedy dokáže i vypínat válce, může nechat ventily úplně zavřené a tím se vyřadit z chodu jednotlivé části motoru. Výsledek této variability je tolik vyhledávaná úspora paliva jako základní cíl celého experimentu.

Britové v Camcon Automotive bojují o zájem ze strany velkých výrobců automobilů. Zatímco probíhají zátěžové zkoušky zkušebních motorů a demonstračního vozidla, technologie sama o sobě vyhlíží investory a masové využití. Dosud největší zájem jeví automobilka Jaguar Land Rover, která projekt přímo finančně podporuje, ale Gostick vidí největší příležitosti v Asii. „Zaměřujeme se na východ. Čistě proto, že z hlediska průmyslu máme pocit, že Japonsko, Korea a Čína jsou oblasti, které budou nejvíce vnímavé k tomu, co se snažíme v této chvíli udělat,“ říká šéf podniku.

Podle autorů vynálezu může IVA být vrahem dieselových osobních automobilů, protože přináší účinnost na úrovni vznětového motoru a podobnou úsporu paliva, přičemž nevypouští emise NOx, které jsou v posledních letech pozorně sledovány. Současně ovšem může vrátit perspektivu benzinovým pohonným jednotkám, jejichž celkové efektivitě by (v závislosti na místě provozu, samozřejmě) mohly obtížně konkurovat i elektromobily. Cena celé této „legrace” zatím není jasně stanovena, podle Camconu systém není levný. Ale není ani drahý ve srovnání s naftovým pohonem, jehož efektivitu může i překonat.

Zejména pod krytem ventilů ale skrývá neobyčejné věci

Mark Gostick, Roger Stone a jejich možná převratné řešení

Jeho výhody jsou zřejmé, alespoň na papíře

Zdroj: Camcon Automotive

Petr Miler