Лишняя деталь: можно ли отказаться от ремня ГРМ в двигателе?
Это устройство управляет фазами открытия и закрытия клапанов. Не вдаваясь глубоко в устройство современного двигателя (если вы читаете эту статью, скорее всего, вы с ним знакомы), скажем лишь, что регулирование фаз в них выполняется с помощью распределительных валов, которые с помощью ремня или цепи соединены с коленвалом двигателя.
У этой конструкции есть ряд недостатков, ограничивающих эффективность двигателя. Во-первых, сам ремень вместе с системой шкивов и распредвалами — это довольно громоздкая конструкция с массой движущихся и трущихся деталей.
Во-вторых, с её помощью регулировать режим работы двигателя можно лишь в очень узких пределах. Именно этим занимаются системы изменения фаз газораспределения и зазора клапанов, такие как VTEC от Honda, VVTL от Toyota и подобные системы других автопроизводителей.
В-третьих, обрыв ремня приводит к катастрофическим последствиям и дорогостоящему ремонту двигателя.
ДВС без ремня — возможно ли?
В 2018 году Кристиан фон Кёнигсегг, швед, основавший бренд суперкаров Koenigsegg, основал проект Freevalve и показал миру двигатель, у которого каждый клапан управляется отдельным пневмогидравлическим актуатором. Поднимает клапана пневматический привод, а опускает гидравлический. Их движением управляет компьютерный «мозг» машины. Экспериментальный двигатель прекрасно работал на тестовом Saab 9-5 изобретателя.
Прототипы ДВС с индивидуальным управлением клапанами реализовали и другие компании и стартапы. Конструкция их может быть разной. Например, вместо пневматики может использоваться электромагнитный привод клапанов.
Какие преимущества даёт такая конструкция?
- В традиционных ДВС клапана никогда не закрываются и не открываются полностью — это связано с особенностями работы распредвала. Управляя каждым клапаном отдельно, можно открывать и закрывать клапаны целиком.
- Можно реализовать любой термодинамический цикл, от цикла Миллера (Mazda) до цикла Аткинсона (Toyota Prius), даже на ходу менять режим с четырёхтактного на двухтактный, почти в 2 раза увеличивая мощность для разгона и переходя в экономичный режим на крейсерской скорости.
- Двигатель существенно более компактный. Во-первых, благодаря отсутствию ремня и шкивов, во-вторых, за счёт лучшей отдачи мощности.
- 100% сжигание топлива.
- Возможность рекуперации энергии при торможении двигателем, «снимая» мощность с клапанов.
- Нет риска дорогостоящих поломок.
Почему же такие двигатели до сих пор не пошли в серию? Причина простая: технологии нужно «заматереть». Пройдёт некоторое время, пока инженеры вылечат все «детские болезни».
Другой вопрос, будут ли моторостроители этим заниматься. Автопроизводители сейчас сворачивают проекты развития ДВС, сосредотачиваясь на электрических силовых установках.
Но ДВС вряд ли умрёт полностью, поскольку в отдельных нишах его использование в сочетании с водородным или биотопливом по-прежнему оправдано.
Если вы заинтересовались, почему бы не обсудить, когда на автомобилях, военной или сельхозтехнике появятся моторы без ремня ГРМ? Наш прогноз: 2025 год. А как считаете вы? Напишите в комментарии.