FREEVALVE – лише нові технології для ДВС

Багато хто вважає FREEVALVE суббрендом Koenigsegg Automotive AB, це частково правильно, тому що компанія є дочірньою по відношенню до виробника гіперкарів і успадкувала розробки та науково-дослідну базу свого попередника компанії Cargine. Передісторія саме цього виробника пов'язує Koenigsegg з SAAB, ще однією шведською, але вже цього разу великосерійною маркою Відродження щодо старого шведського бренду можна очікувати у співпраці Koenigsegg з NEVS і SPYKER. Одноіменні суперкари останнього бренду також гордо носять на своєму борту двигуни FREEVALVE.

FREEVALVE на сьогоднішній день є абсолютно незалежною компанією, інженери якої працюють над створенням нових двигунів – потужніших, ексклюзивніших, здатних на виняткові навантаження. Потрібно сказати, що бренд базується на добре продуманій концепції, причому її реалізувати раніше хотіли в масовому виробництві багато автомобілебудівних компаній, але вдалося це тільки колишній Cargine.

Концепція FREEVALVE

Концепція FREEVALVE є технологічним підходом до проектування двигунів внутрішнього згоряння, які характеризуються повністю програмно-регульованою поведінкою клапанів. Двигун FREEVALVE дійсно управляється не розподільним валом, як це належить у класичній архітектурі, а за допомогою автоматизованої сенсорно-актуаторної системи, що приводить клапани в дію.

Завдяки цьому рішенню досягається оптимізація витрати палива ДВЗ та загальне підвищення потужності. Крім того, двигун краще реагує на умови керування і швидко адаптується, створюючи умови для покращеної маневреності автомобіля.

Технологія FREEVALVE планується до впровадження у великосерійному виробництві, виробнику вдалося подолати низку економічних та технологічних проблем ефективним способом. Насамперед, це стало можливим за рахунок заміни елементної бази. Якщо в повністю регульованих клапанах попереднього покоління для відкриття тарілчастих елементів застосовувалися електромагнітні та електрогідравлічні заслінки, то FREEVALVE застосовуються електрогідравлічні пневноприводи, що працюють спільно з датчиками.

Такий підхід забезпечує, як мінімум, 12-17 % зниження витрати палива порівняно з будь-яким сучасним з частково-регульованим двигуном з DI та керованими кулачками. Крім того, фахівцями FREEVALVE було досліджено поглинання енергії двигуном, результати були зіставлені з оптимізованим діапазоном обертів.

Спочатку система була протестована на SAAB 9-5, на цих автомобілях встановлювалися двигуни з регульованим впускним клапаном. Згодом був зроблений тестовий автомобіль цієї моделі з повністю регульованими клапанами, який пройшов 10 000 км. Згодом двигуни встановлювалися на Koenigsegg, а минулого року нові агрегати було обрано ще одним виробником суперкарів – SPYKER.

Інші розробки FREEVALVE

Варто враховувати, що FREEVALVE – це технологія, призначена та адаптована для високопродуктивних автомобілів, тому розробникам потрібно отримати максимум, усунути всі точки втрати потужності та нераціональної витрати пального. Схематично вони показані на малюнку, на ньому можна побачити, скільки палива втрачає автомобіль завдяки різним вузлам, у такому ж співвідношенні можна зменшувати втрати енергії та, відповідно, палива.

Такі особливості витрати характерні під час руху містом, на трасі трохи інша картина, але, загалом, концепція у тому, щоб змінити вузли в такий спосіб, щоб знизити споживання. Усунення розподільного валу виконано саме з цією метою. Технологія FREEVALVE може бути використана і в інших двигунах, що дозволить поліпшити їх ефективність.

Зокрема, також пропонується відмовитись від дросельної заслінки. Деактивація циліндра в цьому випадку забезпечуватиметься частотно-модульованим крутним моментом. У двигунах типу DEP або HEGR компресія може бути збільшена без проблем характерної детонації. Це забезпечується підвищенням швидкості рециркуляції відпрацьованих газів, одночасно з покращенням самого процесу згоряння.

Пневматичний гібридний мотор з технологією FREEVALVE гарантує усунення різних нераціональних втрат у режимі очікування та інерційного руху автомобіля приблизно на 17 %, це не тільки дуже вигідно, але й вигідно доповнено. Реалізована система рекуперації енергії при гальмуванні забезпечує автомобіль додатковим об'ємом електрики, загальний об'єм електроживлення можна зіставити з Toyota Prius і Honda Insight, при цьому відсутні додаткові електродвигуни та акумулятори, що значно ускладнюють конструкцію машини.

Розроблена технологія Steam Hybrid дозволяє відмовитись від класичного рішення системи охолодження та рециркуляції відпрацьованих газів за рахунок використання внутрішнього циклу охолодження. Вона реалізується за допомогою недорогого апаратного забезпечення.

Перший досвід серійного випуску з Qoros

Перший досвід застосування технології FREEVALVE на своїх двигунах здобула у 2016 році компанія Qoros, завдяки чому стандартний 1,6-літровий 4-циліндровий двигун забезпечує зменшення витрати палива на 15%, особливо на швидкостях понад 120 кілометрів на годину.

Архітектура агрегату була суттєво змінена. Традиційний розподільний вал, а також дросельна заслінка були замінені сенсорно-актуаторною системою з пневматичним приводом. Управління здійснюється електронним шляхом, клапани закриваються гідравлічним способом. Таке конструкційне рішення було названо як Pneumatic-Hydraulic-Electric-Actuator (PHEA). Можна сподіватися, що двигуни PHEA можна буде побачити не лише на Koenigsegg, а й на SAAB вже найближчим часом.