Доброго времени суток, дамы и господа.

как автолюбитель и электронщик интересуюсь технологией т.н. "безраспредвальных" ДВС, по-бугжуйски camless, т.е. когда система распределительных валов, впускные и выпускные клапана заменяются пневматическими или электромагнитными клапанами с управлением от ЭБУ. Глубоко убежден что будущее ДВС именно за этой технологией. Больше всего интересуют системы с электромагнитными клапанами.
Достоинства таких систем очевидны:
- более точный контроль наполнения цилиндров, причем, с вариацией времянки клапанов в зав-ти от режима работы двигателя (уход от сложных механических систем типа CVVT, VANOS и пр.)
- к вышеупомянутому: в некоторых случаях можно избавиться от блока дроссельной заслонки, т.к. ее функция может быть распределена между клапанами
- отсутствие массы механических деталей (распред. валы, клапана), являющихся источниками шума, как следствие, уменьшение нагрузки на ДВС, уменьшение кол-ва смазываемых деталей

Недостатки:
- стоимость реализации намного выше традиционных решений
- надежность существующих клапанов явно ниже чем у механических

В общем, все что я смог найти в Интернете касается каких-то общих описаний принципа действия и пр. все тексты сводятся примерно к тому что я написал выше. Например, вот скудная статейка установку на старой модели SAAB. Однако, хотелось бы конкретики. Понятно, что потенциальные разработчики держат детали в секрете, но сильная детализация и не интересует, хотя бы узнать, что там за клапана, да как их контроллер "дрыгает"; как изменятся х-ки обычного 2.0 мотора с переходом на camless?
В общем, приглашаю к обсуждению.

В начале века в "За рулём" была статейка про такие двигатели.
...
Во, нашёл http://www.zr.ru/content/articles/8849-ras...l_-_na_pensiju/


Как я понял, то сейчас потери такой системы выше чем механические потери на распредвал.

Мельком проскакивало упоминание про ДВС без клапанов, наверное они подхватят эстафету, Freevalve будет просто промежуточным эфолюционным шагом.

Спасибо. Но это такая же научно-популярная статья как и многие другие.


Однако!


Контора Freevalve - это та самая что ставила свою установку на SAAB по ссылке выше. А вот ДВС без клапанов, это вообще как?

Насколько мне известно из скудных источников в российском интернете, большинство компаний, которые занимаются этой проблемой, расположены в Германии. Так что из Брюсселя Вам должно быть виднее состояние этих технологий.

Я то думал, что в Европе электроклапана для ДВС уже чуть ли в каждом магазине автозапчастей продаются.

Че-то я запяматовал, но разве BMW уже не начала электронные клапана серийно на свои моторы ставить? Вроде как еще 2 года назад они это дело рекламировали. Типо электро-гидравлический.
http://www.cvel.clemson.edu/auto/systems/valve-timing.html

Я так понял, что основная проблема - сделать мощный и компактный соленоид. Ну и стоимость такого соленоида несравнима.

Кстати, тут собственно большой вопрос, в чем такая система будет лучше муханической с изменяемыми фазами и подъемом клапанов(кстати подъем попробуй еще с соленоидом отрегулируй)?


Если уж говорить в общем, то по последним веяниям в области классического ДВС, все же будущее за гибридами и электромоторами.

IMHO, подъем в системе с распредвалом эквивалентно времени открытия с соленоидом. Так как, собственно, подъемом регулируют именно время (угол) открытого состояния. Так что, тут даже наоборот, гораздо больше возможностей регулирования, а особенно, в части скорости работы регулятора - хоть на соседних оборотах на все 100%.

Насколько я знаю, это как раз не совсем одно и то же. Иначе не было бы Variable Valve Timing and Lift System. Т.е. регулировать надо и угол и подъем, часто независимо. Я не думаю, что регулируя только углы можно, например, избавиться от дроссельной заслонки, в то время, как регулировка подъема легко решает эту задачу.

А как реализовать регулировку угла, не меняя, допустим подъема, или, наоборот, изменить подъем, не меняя угла, с распредвалом? Физически... Для этого же надо как-то изменить форму кулачка. А вот изменить глубину втягивания сердечника соленоидом - это на раз-два, если что, изменением положения упора, до которого он его втягивает. Да и с пневматикой/гидравликой все примерно аналогично.

Что касается дросселирования - так я не вижу принципиальной разницы между одновременным уменьшением сечения и угла из-за подъема, при этом уменьшится и поток, и время поступления газа, и уменьшением только угла, за счет чего уменьшится только время поступления газа (ну, на малых углах, и потока тоже, из-за неуспевания полностью открыться). Скорее всего, тут лишь разборки патентные, кто-то так успел запатентовать, кто-то по-другому.

Вы говорите о timing и lift как о двух разных входных параметрах. По-моему, оба они регулируют одну величину - время. Просто в терминологии VVT мелькает несколько обозначений одного и того же. И есть масса вариантов самой VVT. Зачем вообще нужен подъем с соленойдным клапаном, какой в этом физический смысл? Lift был лишь одной из надстроек - специфические формы кулачков распред.вала.
Как сказал SM, с соленойдами (или пневмно-гидро-электро etc) как раз будет полная свобода в выборе времен открытия/закрытия: то что нужно ымбеддеру, т.е. разработчику ДВС.



Вы слишком хорошего мнения о техническом оснащении Европейских автомобилей ). Иметь машину в ЕС становится все более невыгодно из-за диких налогов и экологических норм.


Так вот же. А как насчет форсунок? Они ведь тоже суть электромагнитные клапана, хоть и запас хода и площадь там намного меньше. Сейчас соленойдные форсунки не уступают по скорострельности пьезоэлектрическим.


Полностью согласен. Это я и пытался объяснить выше.

все эти танцы с бубном нужны только для одного - оптимизации работы двс на разных режимах
но как только режим станет стационарным все навороты станут не нужны
акб и электропривод над двс это решают

Об этом и речь. Один режим, это когда ДВС тянет на 2000-3000 оборотах, другой - 4000-5000, если мы говорим об обычном атмосферном бензиновом двигателе. Эти оптимизации начали вводить как раз потому что в них есть смысл.


Не спорю, гибриды и электромобили - отдельная тема, которая тут поднималась вроде как. Я же именно про оптимизацию ДВС таким вот образом спрашиваю.

вы реально хотите заапгрейдить свой двс ?
может быть пойти по принципу самоварного (или шарового) вентиля и серводвигателя ?
ибо проще, реальнее, пусть и дороже, ну и от вращения шума и вибрации гораздо меньше, чем от тудысюды

Что Вы! У меня, как говорят в народе, кишка тонка. Просто интересуюсь. Тут ведь какая ситуация, если спрашивать на каком-нибудь форуме мотористов, то получишь несуразицу. Я убедился что большинство автоспециалистов и автоэлектронщиков имеют какие-то странные представления о физике и электронике как таковой и порой не знают даже элементарных вещей. А к аудитории этого форума у меня бОльше доверия чем к упомянутым выше.


Интересная мысль. Есть ведь такие клапана и в высоковакуумной технике, но если разница давлений большая, то применяют пневмно-электрические вроде бы.

но если серву поставить на место ремня грм...

То от первого же глюка прошивки придут кранты клапанам, поршням, и, может, голове, от встречи поршней с клапанами.

Для начала можно взять двигатель и не подверженный такому эффекту. А в общем идея-то интересная.

бывало, поставишь трамблёр наоборот - как стрельнёт...и ничего

А в чем смысл? Не искать легких путей в жизни?
Электромагнитные устройства имеют быстродействие традиционно - единицы миллисекунд. Этого вроде бы маловато (точнее, многовато, слишком медленно) для высокооборотного двигателя в 4-5 тыс оборотов чтобы регулировать углы точнее механической системы.
Кроме того, это на порядок больше требует энергии и на порядок менее надежно.
Так в чем же ожидаемая выгода?

форсирование, например
если распредвал вращать (клапаны открывать) не по синусу, а по меандру, вероятно процентов на тридцать можно увеличить наполняемость
на высоких оборотах
некий шажок восьмиклапанных в сторону какбэ шестнадцатиклапанных
я вообще-то с трудом представляю тайминги у распредвала, но может там и больше, чем 30% наберётся

..что мешает вращать распредвал по меандру?
Геометрия.
Просто игнорируйте её.

именно - геометрия
невозможно сделать на распредвале прямоугольный зуб - коромысло не сможет подниматься/опускаться
зуб таки должен быть треугольный, для возможности захода/схода коромысла
зато вращаться зуб может неравномерно - клапан быстро открылся, быстро закрылся
а вот промежутки между сменой состояний получатся длительные
т.о. форма движения клапана перестанет напоминать синус и начнёт напоминать меандр

зы: 1 к 4, а не 1 к 2 там отношение, но думаю и так всё понятно


таки вот, если взять два предельных случая - треугольник и меандр, то разница составит ровно в два раза
сто пятьдесят лошадок вместо паспортных семидесяти пяти и налоги по-минимуму
просто праздник какой-то

Насчет лошадок Вы загнули, конечно.
Тумблер разбирали - вот и меандр механический, если нельзя кулачок прямоугольником сделать.
Но все эти меандры резко снижают надежность и ресурс. Если клапан не плавно прижимается, а стучит с размаху в седло - не долго ему тарахтеть.
Я знаю, что всякими маленькими хитростями и сто лошадей с литра получали. Но это форсаж для форсу, не более. Никакие налоги не позволят сэкономить на ежегодную замену двигателя.
Ладно, не копенгаген я в этих тонкостях, обсуждайте дальше, если кто имеет практический опыт.

вопрос несколько не тот, более важно до каких оборотов хватит штатной смазки вкладышей и прочего
с механикой соглашусь, если зуб (ака кулачок) сделать не 1/4, а 1/2, то всё будет довольно плавно и с заполнением почти на 100%
но распредвалов потребуется два и для крутить нужно какую-то фигню механическую придумать, только не тумблер, конечно

Вообще-то форма кулачков распредвала у продвинутых производителей рассчитана так, что бы клапан закрывался не только с нулевой скоростью, но и с нулевым ускорением. Т.е рампа разгона-торможения клапана реализована по двум производным. Гидравлика, а тем более соленоиды, так не могут. Так что скорее всего распердвалы останутся, но регулируемые, с подкруткой сервоприводом по углу относительно угла коленвала в зависимости от режима работы мотора.

Могут, если поставить минимум пару опозитных селеноидов.

На клапана оппозитные соленоиды? "оригинально" (с). Киньте ссылку на конструкцию плз. Проблема с соленоидом- чем сильнее втянулся шток, тем больше сила. В конце следует удар, который или надо гасить демпфером, или он разнесет седло клапана за считанные часы. В электромагнитном приводе с постоянным магнитом этот случай можно парировать реверсом тока управления, но т.к весь процесс открытия клапана занимает миллисекунды, на цифровую петлю управления не хватает времени, надо работать с предварительно рассчитанными уставками по току и импульсу энергии. А еще соленоид перегревается в таких режимах.
Найдите убитую клапанную головку хоть от того же тазоваза и попытайтесь понажимать соленоидом на клапан через пружину, хотя бы 50 раз в секунду (6000 оборотов движка).
Гидравлика может все сделать плавно и с нормальным моментом, но она не успевает по скорости. На гидравлике можно сделать отличный корабельный или тепловозный дизель, а вот в высокообротный бензиновый движок ее поставить нельзя.

не, ну на 48 обмотках и 64 процессорах может и более изумительный клапан можно реализовать при охлаждении жидким азотом.
Но зачем? Что это даст в смысле реального улучшения двигателя?
Под улучшением нужно понимать именно общее улучшение, а не достижение какого-то рекордного параметра в ущерб всему комплексу качеств.
Увеличить начальную стоимость на 10% и эксплуатационные расходы на 15%, сократив потребление топлива на 2% - вряд ли это достижение.

случаются как-то линейные серводвигатели, обмоток таки две-три, а вот полюсов - да хоть 96



если подкрутка медленная, то заполнение (открытие) не удастся довести до 100%

Вы о 48 обмоточном клапане восприняли шутку всерьез.
Нет, 96 полюсов не проходит просто так, с потолка. В машиностроении из-за этого есть гайки М30 для замены 256 гаек М3.
Конструкция не должна быть несуразно сложной и трудоемкой. Каждая деталь должна оправдывать свое применение.


В теме сначала нужно со всей ясностью представлять что даст или хоть потенциально может дать усовершенствование клапанов.
И сразу представить какие затраты потребуются для достижения требуемого эффекта, если он еще будет. Абсолютно ненадежная громоздкая электромеханика при цене в пол-двигателя ради сомнительных экономий чего-то - стоит ли порох жечь? Пока это выглядит для меня именно так.
Очень неглупые конструкторы всего мира доводили клапанную систему более ста лет. Может, стоит сначала хорошо изучить как они это делали, чего добились и что там еще в неиспользованных возможностях?
Вообще-то, ДВС давненько подошел к теоретическому пределу, это нужно учитывать. Революций тут не предвидится.

а 96 полюсов не всегда требую намотки 96и катушек
например, 2 обмотки 8 катушек могут дать 200 (100) полюсов
в электродвигателестроении


автоматическую регулировку клапанов ?


довели, очевидно там уже точно тупик и нужно искать другие пути

Так нужно же понимать что есть тупик в конструкторской идее, а что есть предел недостижимый.
Например, КПД крыла довели до 98%, общую аэродинамику фюзеляжа до 90%. Есть ли смысл бороться дальше за этот параметр при разработке самолета? Может посмотреть на двигатель с КПД 35%, соотношение массы конструкции и полезной нагрузки в 50% и другие места, где еще есть над чем поработать ?
Что даст , скажем, идеальный клапан по сравнению с реально существующими хорошими образцами распредвальных? Если пару процентов, то стоит ли идти на вдесятеро большие затраты?

Ну, это, смотря где... Если, например, что-то для спорта, то почему нет?

смотря что
может оказаться, что на доработку единичного экземпляра уйдёт сумма равная цене нового серийного полностью нафаршированного авто уже имеющего данную фичу
может оказаться, что в мелкой серии, скажем из десяти экземпляров доработка будет уже выгодна
может оказаться, что она окупится за пару месяцев, в зависимости от режима эксплуатации, на 8/16/24 часа в сутки
или если дедушка ездит раз в неделю на дачу, то не окупится в ближайшие 100 лет
но зато принесёт некое моральное удовлетворение о собственной крутости

давайте грубенько посчитаем. есть фура с расходом на трассе 17 л/100км(современное авто). в среднем за пять лет она легко намотает 1 млн. км. А это 170 тыс. литров топлива стоимостью 1 евро за литр(европа типо).
Допустим доводка ГРМ даст эконочичность в 2% - это 3.4 тыс. евро экономии в пять лет. Фура обычно в компании не одна, а расход 17л - это по трассе в стационарном режиме. Т.е. для пользователя(не подёнщика) выгода есть и ощутимая.
А теперь посмотрим в будущее. Топливо будет дорожать и портфель технологий с экономией процентов или даже долей процента с каждым годом будет дорожать и, что важнее, будет востребован.
-----------
Не забываем, что ГРМ - это не только напустить в цилиндры, а потом правильно выпустить. Это прямые обязанности. Косвенные последствия несовершенной работы ГРМ - это нагрузка на шатунно-поршневую группу.
Далее. Что такое механическое открытие клапанов. Это кучу трущихся поверхностей. А это втулки или головка(там где безвтулочная посадка вала) становятся расходным материалом. Также сам распредвал изнашивается.
При использовании управления клапанами без трения единственными расходниками(из старой системы) остаются: клапана, направляющие, сёдла. Да, может еще РТИ гидронасоса и распределителя.
Это вторая хорошая тенденция, о которой многие забывают: уменьшение количества расходных материалов при эксплуатации механизма.
-----------

простейший пример - двухтатктник в мопеде. а серьёзно - это наверно использование стационарных режимов с накопителями энергии. Давно-давно читал о проекте "турбонагнетателя" использующего энергию расширения выхлопных газов. Но не так как турбина современная, а именно фронт выхлопных газов отрезает порцию горючей смеси и заталкивает в цилиндры. Вот так, сумбурненько.

Давно на двухтактниках используют эффект улучшения наполнения за счет протяжки смеси в глушитель и запихивания обратно в цилиндр при отражении волны газов от стенок резонатора. Там даже в зависимости от оборотов двигателя заслонкой на выхлопе изменялся пробег волны. Только от впускных / выпускных окон в цилиндрах идет быстрый износ поршневых колец.
Забавные двигателя были роторно поршневые, но канули в небытие..

Топиксатрер может внятно обяснить, что он собирается улучшать в газодинамике ДВС? Как известно, механическую систему газораспределения можно соптимизировать на любую наперед заданную скорость врашения коленвала и нагрузку, но только на одну. С другой стороны при наличии турбонаддува проветрить объем камеры сгорания не составляет труда. Хотя это и входит в противоречия с экологией- много кислорода при бедной смеси дает много окислов азота, поэтому в современных экодизелях на холостом ходу пускаю выхлопные газы обратно во всасывающий коллектор. Симулировать газодинамику двигателя можно уже даже на домашних компах (без процесса горения конечно, т.к вычислительных ресурсов не хватит).
Вопросы наиболее неэкономичного режима (стояние или медленное движение в пробках) наиболее рационально решются гибридной силовой установкой.
Короче, хотелось бы видеть предложенные ТС фазы газораспределения с выкладками, почему именно такие для данного режима ДВС. А потом можно обсуждать, что лучше- электромагнитный привод клапанов, управляемый гидропривод, подкрутка распредвала по углу итд.

Я в институте делал работу на квалификацию бакалавра как раз по сабжу. Откопал книжку с режимами двигателя ВАЗ-2101 с кучей графиков для разных режимов на основе них построил типа алгоритм, который выбирает оптимальный в каждом случае (по заранее выбираемому критерию (мощность, расход, выбросы) режим и моменты открытия/закрытия клапанов. Даже софтину для какого-то МК написал. Оказалось, что мощность и расход там поднять особо нельзя, а снизить выбросы можно до 70%. Эээхх, были времена...

Вот наверное поэтому и не спешат все делать хитрые приводы клапанов, что выигрыша от них особого и нет.
А "до 70%" - это значит выбросы = 70% от обычного режима или 30%, или еще как-то?

Ну, я бы не сказал, что это неперспективно. Просто, видимо, на этом конкретном двигателе с помощью этой технологии можно добиться только таких результатов. А на других, я думаю, результаты должны быть лучше. Кстати, VVT есть уже много где, это тоже фактически разновидность сабжа.
70% - это на 70% ниже выбросы NO по сравнению с жестким управлением.

Я думаю если бы выбросы NO можно было снизить на 70% таким управлением, то уже давно бы все автопроизводители бросились внедрять эту технологию вместо дорогих катализаторов. Но чего-то не видно.

Катализаторы давно освоены, технологичны. проверены, достаточно надежны. А как в реальных условиях будет себя вести немеханический привод клапанов - это еще посмотреть Все-таки у автопроизводителей, видимо, есть некоторое недоверие к электронике, вполне, кстати, обоснованное

Да нет, ну я же рассматривал обычный двигатель без катализатора. Вообще карбюраторный. Т.е. не было цели снизить выбросы, была цель посмотреть, что такая система может дать вообще.

Ну я бы не стрёг, как говорится, всех автопроизводителей под одну гребенку. Среди них тоже есть "консерваторы" и "революционеры".
Взять тех - же немцев - "революцинеры". Ту же ДСГ запустили, отладили на подопытных кроликах-клиентах. Сейчас что ни модель - то новое новшество - автопарковщики, адаптивный круиз, светодиодный свет, интернет в авто и т.д.

С другой стороны - японцы - "консерваторы". Свежая модель Тойоты - всего пара CAN-шин в авто. Все остальное - отдельными проводочками. Список электронных помощников - 9 подушек безопасности.


Мне, кстати, рассказывали, что лучшие модели карбюраторов, до того, как их вытеснили системы впрыска, были и до сих пор остаются по характеристикам гораздо лучше инжекторов. Но механически они стали настолько сложными, что судьба их была решена.

Это очередной заговор))) Ведь всё просто. Производителю авто есть необходимость забоится об снижении выбросов? Нет, конечно. Задача производителя сделать продукт соответствующий определённым нормам: экологическим, безопасности и т.д. Личная заинтересованность производителя только в одном - снижения расхода топлива, т.к. это конкурентное преимущество. Уровень гадостей в выхлопе тоже преимущество, но косвенное из-за давления государства со своими нормами. Да почти никто из покупателей не спрашивает эти уровни NO, CO. Контроль идёт только со стороны государства.
Так вот. Технология катализаторов разработана давно и приносит прибыль. Прибыль идёт на разработку новых технологий. Новые технологии будут выведены на рынок только как конкурентное преимущество или под давлением государства. Т.е. компании сейчас могут неспешно отрабатывать технологии ГРМ, чтобы в кратчайшие сроки вывести их на рынок когда сработает триггер контроля.
Это краткое во-первых).

Во-вторых: "дорогих катализаторов". А гидравлический или электромеханический ГРМ это же дешёвка, да?

Ну и в-третьих. Катализатор служит для "дожигания" некоторых компонентов выхлопа. У ГРМ совсем другие задачи. Если даже будет супер ГРМ, который с точностью до наносекунды заполнит цилиндры стехиометрической смесью, а потом пылесосиком сделает там вакуум. То выхлоп всеравно будет нехорошим. В ДВС горит не спирт с кислородом, а воздух и бензин/солярка.

По поводу катализаторов- если платиновые металлы продолжат дорожать то грядет революция и будут использовать плазменные катализаторы с внешним ВЧ питанием. 200-500 Вт ВЧ и плазма сожгет любые примеси. А чтобы не образовывались окиси азота и прочие гадости- там есть свои особенности в реализации разряда.

Все это попахивает прожектами вроде "экологически чистой" энергетики.
Вдесятеро дороже и впятеро больше гадящей в окружающей среде в подавляющем числе случаев.
Но расходы на рекламу окупают все, побеждая здравый смысл вчистую.

во! найти клиента, пообещать ему 2%, сделать чегой-нибудь - все довольны

уже было, давно отказались. Правда для мотоциклов были экспериментальные моторы с Rotating Cylinder Valve , вроде китайцы собирались их штамповать массово, но судя по текущему рынку не сложилось.

не, я против вращающейся гильзы, но идея понятная
лучше бы что-то типа оппозитного порщня, который выполняет функции газоразпределения
коленвалы можно связать как в стирлинге, через 90 градусов

если я правильно вас понял, тоже уже было. от автомобильного применения отказались

ИМХО лучше решить вопрос по другому: реанимировать автомобильную газовую турбину к ней генератор и электромоторы. Газовые турбины почти всеядны.