Як відомо, сьогодні поршневий двигун внутрішнього згоряння практично досяг межі своєї досконалості, тобто значно поліпшити або доопрацювати різні версії силового агрегату даного типу не представляється можливим.
Звичайно, в інформаційному просторі зустрічається інформація про унікальних двигунах з максимально збільшеною ступенем стиснення (двигун Ибадуллаева), двигунах без колінвала (наприклад, двигун Баландіна) і т. д., однак такі мотори являють собою поодинокі досвідчені екземпляри-прототипи.
При цьому детальна конструкція тримається в секреті і не доступна широким масам, немає ніяких передумов для початку серійного виробництва подібних ДВС, ставиться під сумнів реальна працездатність таких силових установок і т. д.
Якщо ж говорити про інновації, які пішли в серію, сьогодні особливий інтерес становлять хіба що бензинові і дизельні двигуни Mazda SkyActiv. Проте на цьому еволюція ДВС все одно не припинилася. Далі ми розглянемо, що таке двигун, який має магнітні клапани, а також які переваги в перспективі має дане рішення.
Доробка ГБЦ: магніти замість пружин клапана
Отже, давно відомо, що втрати корисної енергії на тертя і приведення в дію різних механізмів і вузлів ДВЗ досить значні. Не важко здогадатися, якщо такі знизити втрати, це буде означати, що силова установка стане могутніше і економічніше.
Йдемо далі. Якщо від коленвала, поршнів і шатунів в блоці циліндрів позбутися не так просто, то тюнінг ГБЦ являє собою цілком посильне завдання. У двох словах, найбільш перспективним і одночасно простим рішенням є виняток клапанних пружин з конструкції ГРМ.
Такий підхід в перспективі дозволить збільшити ККД бензинового мотора на 10 або навіть 12 відсотків. Результат — бензиновий агрегат з паливної економічності та ряду інших показників впритул наблизиться до дизельного.
Щоб було зрозуміліше, для початку необхідно розглянути принцип роботи звичайного механізму ГРМ з распредвалом і пружинами клапанів. У двох словах, механізм газорозподілу працює так, що в результаті обертання розподільного вала на клапан впливає штовхач.
Це дозволяє клапану відкритися в строго заданий момент і залишатися відкритим певний проміжок часу. Також додатково є пружина, яка примусово закриває клапан відразу після того, як зусилля від штовхача слабшає.
Так от, зазначені пружини забирають досить багато енергії у распредвала. Фактично, двигуну потрібно долати зусилля пружини, впроваджуючи кулачком розподільного валу, щоб відкрити клапан. Силовий агрегат на продавлювання тільки однієї пружної пружини витрачає близько 30-100 кг. на стиск, що дуже багато.
Якщо до цього додати, що більшість сучасних ДВЗ мають два распредвала і 16 клапанів, стає зрозуміло, що більшу частину енергії мотор витрачає саме для підтримки роботи ГРМ.
Так от, нещодавно з’явилася інформація про те, що був створений двигун, який замість клапанних пружин отримав магніти. Розробка належить вітчизняним новаторам. Якщо коротко, замість звичного з кулачками розподільного вала був встановлений доопрацьований.
Такий вал отримав особливі магнітні ексцентрики. Ексцентрики притягують клапан, забезпечуючи постійне зачеплення. Виходить, клапан «примагничен» до частини валу, при цьому в заданий час відбувається відкриття і закриття клапана.
Виходить, виключено тиску клапанних пружин на распредвал, а також немає необхідності витрачати енергію на подолання зусилля пружини для відкриття клапана. В результаті вдається заощадити багато корисної енергії і збільшити ККД бензинового двигуна.
На практиці, це дозволяє досягти в середньому 30-40% економії палива на 100 км. шляху, а також домогтися збільшення потужності на 25-30%. До речі, споруда такого двигуна була реалізована на базі мотора ВАЗ Пріора, а сам винахід творці успішно запатентували. Ще додамо, що в перспективі наявність магнітів на валу може дозволити домогтися ще більш вражаючих результатів.
Наприклад, окремі ентузіасти на профільних форумах звертають увагу на те, що якщо до потужних магнітів додати ще й індукційні котушки, тоді цілком можна позбутися і від автомобільного генератора. Це означає, що двигуну не потрібно буде крутити окремий агрегат, тобто ще більше повинен збільшитися показник ККД двигуна.
-
Двигун без колінвала: міф чи реальність
Перспективи двигуна з магнітними клапанами
Цілком логічно, що схема такого пристрою ГРМ є досить перспективною. Однак для багатьох скептиків працездатність даного рішення є предметом для суперечок, надійність також викликає певні сумніви.
Почнемо з того, що найбільшої уваги заслуговує сама реалізація магнітного кріплення, так як на високих обертах распредвала клапан може просто втратити жорстке зчеплення, що призведе до порушень роботи ГРМ і навіть може стати причиною непередбачених поломок.
Єдиний аргументом може служити саме твердження винахідників, які наочно демонструють, що завдяки магнітам вдається утримувати вагу близько 400 грам. Цього цілком достатньо для нормальної роботи механізму газорозподілу з урахуванням будь-яких оборотів і навантажень.
Також скептики справедливо відзначають, що магніти є м’якими, тобто вони не здатні витримувати температурні та ударні навантаження. При цьому рішення в цьому випадку також є. Досить помістити магніт в металеву оболонку, яку можна виготовити з надміцних сплавів. В результаті магніт буде захищений від пошкоджень.
Наостанок зазначимо, що магніт цілком може прийти в непридатність через якийсь час (фактично, магнітне поле стане менш сильним і зчіпка ослабне). Таку можливість виключати не варто, проте для того, щоб відбулося «розмагнічування», необхідно багато часу (кілька років).
Рекомендуємо також прочитати статтю про те, чим унікальний недавно представлений опозитний дизельний двигун. З цієї статті ви дізнаєтеся, які особливості і характеристики має даний опозитний дизельний мотор.
На практиці звичний ГРМ також потребує обслуговування через певний пробіг (слабшають пружини клапанів, зношується сам распредвал і т. д.). При цьому в двигуні без клапанних пружин, який буде економічніше і могутніше, також можна зробити заміну на нові магніти.
Що в підсумку
Як видно, відносно просте і доступне рішення впровадити магніти в пристрій клапанного механізму дозволяє помітно поліпшити характеристики ДВЗ. При цьому також варто відзначити досить низьку собівартість такої інновації.
Рекомендуємо також прочитати статтю про те, який найменший дизельний двигун. З цієї статті ви дізнаєтеся про те, яке призначення такого двигуна, а також де використовуються подібні мотори.
З урахуванням того, що винахід є запатентованим, цілком імовірно, що в найближчому майбутньому такий розробкою зацікавляться представники вітчизняних та іноземних автоконцернів. В результаті двигун з магнітними клапанами без клапанних пружин має всі шанси потрапити в серійне виробництво.