Alko kalkulačka
Jaké.auto Informace o autech podle značky a modelu

Nový level vypínání válců: Ze čtyřválce se stane jednoválec!

Tomáš Dusil Tomáš Dusil 30. 4. 2017 • 09:45
14
76
Zobrazit náhledy (14)
Delphi Tula DSF Delphi Tula DSF Delphi Tula DSF Delphi Tula DSF Delphi Tula DSF Delphi Tula DSF Delphi Tula DSF Delphi Tula DSF Delphi Tula DSF
Zážehový motor, který by spotřebovával o 8 až 15 procent méně paliva než současné agregáty, je na dosah sériové výroby. Umožnit to má inovativní systém vypínání válců, vyvinutý ve spolupráci firem Delphi a Tula

Zážehový motor s deaktivací válců dnes nabízí třeba skupina VW a to už od podzimu 2012. Konkrétně na motoru 1.4 TSI s přídomkem ACT (Active Cylinder Technology), v případě použití ve vozech Audi pak CoD (Cyllinder on Demand). Technicky vzato nejde o nic nového. Už v roce 1981 nabídl Cadillac motor 6.0 V8-6-4, který, jak je patrné už z označení, dokázal v případě potřeby odpojit dva, či dokonce čtyři válce. Využíval k tomu systém „Modulated displacement“, který u tyčkového rozvodu OHV umožňoval přerušit kontakt mezi vahadly a ventily válce, který měl být odpojen. V podstatě to fungovalo podobně jako propojovací mechanismus vahadel u původního systému Honda VTEC, který ale přišel až o osm let později s úplně jiným cílem. Motor Cadillacu tak mohl běžet na osm válců nebo dokonce na čtyři. Systém se však tehdy neujal, údajně také z důvodu nespolehlivosti.

Jde to i jinak

Odpojování válců řeší jeden odvěký problém zážehových motorů, který představuje regulace výkonu škrticí klapkou. Jí vybavený benzinový motor totiž poskytuje nejvyšší účinnost a tedy pracuje nejefektivněji až v režimu vysokého zatížení. Důvodem je právě škrticí klapka, která je v režimech částečného zatížení otevřená jen do určité míry (je tudíž vlastně pootevřena). Vinou toho musí píst při sacím zdvihu překonávat zvýšený odpor v sání, což je nežádoucí.

Tento nedostatek dokáže eliminovat rovněž systém regulace výkonu, využívající plynule proměnný zdvih ventilů, s nímž jako první přišlo v roce 2001 BMW pod názvem Valvetronic. Druhou možnost představuje specificky uspořádaný systém proměnného časování rozvodu, který používá Honda pod označením i-VTEC třeba na motorech řady R (v minulém Civicu 1.8 i-VTEC). Motor Honda řady R sice využívá konvenční škrticí klapku, avšak k řízení množství zápalné směsi, proudící do válců, navíc přidává vhodně zvolené časování rozvodu. Díky tomu může být klapka v režimu částečného zatížení více otevřena.

V minulosti, v době příchodu prvních zážehových motorů s přímým vstřikováním benzínu, pracovaly tyto jednotky v režimu částečného zatížení s takzvanou vrstvenou směsí. Nejbohatší byla v okolí svíčky, dále od ní pak byla chudší. I tímto lze odpor v sání s regulací výkonu škrticí klapkou snížit. V režimu vysokého zatížení tyto motory přešly do režimu homogenní směsi, což ale bylo už v okamžiku, kdy byl požadavek na dynamiku a klapka tudíž byla plně otevřena. Spalování vrstvené směsi ale vyžadovalo v emisním systému dodatečné zařízení pro odbourávání oxidů dusíku. Tedy vlastně to, čemu dnes říkáme obecně DeNOx. Efekt spalování vrstvené směsi za účelem snížení odporu v sání ale nelze použít u přeplňovaných motorů.

Méně válců, méně odporu

Vypínání válců má tedy stejný efekt jako výše uvedené možnosti. Tedy snížit odpor v sacím potrubí, kterému se také říká čerpací ztráty. Tím, že ze čtyřválcového motoru uděláte v režimu částečného zatížení dvouválcový, můžete při stejných otáčkách více otevřít (o větší úhel) škrticí klapku. U motorů VW ACT (Audi CoD) tak dojde k deaktivaci vždy vnitřních dvou válců. Děje se tak přepnutím na vačky s nulovým zdvihem (tedy vlastně kulaté), tudíž se neotevírají sací ani výfukové ventily. Písty se tudíž pouze vezou, přičemž práci vykonávají jen dva krajní válce.

Systém vypínání válců DSF (Dynamic Skip Fire), který vznikl ve spolupráci firem Delphi a Tula, nabízí jednu podstatnou inovaci. Na rozdíl od řešení, používané skupinou VW, totiž dokáže vypnout kterýkoliv válec. Třeba jen jeden. Klidně ale i dva nebo tři u čtyřválcového motoru. Vše probíhá podle přesného a dost složitého algoritmu, za jehož vývojem stojí právě specializovaná společnost Tula Technology, Inc. Naproti tomu komponenty hardwaru, jmenovitě mechanismus odpojování vahadel od vaček, ovládací solenoid (OCV) a samotná řídicí jednotka systému, jsou produkty firmy Delphi.

Zprvu na osmiválci

Systém Delphi-Tula DSF se poprvé objevil už v roce 2015 na osmiválci koncernu GM. Na právě probíhajícím motorářském symposiu ve Vídni bylo oznámeno, že systém dynamické deaktivace válců je připraven pro použití v sériové výrobě. Jeho přednosti jsou nyní prezentovány na přeplňovaném čtyřválcovém motoru od dvou různých společností, konkrétně o objemu 1,8 litru, přičemž se počítá rovněž s využitím technologie DSF u tříválce.

Dynamické vypínání válců dokáže řídit zapálení směsi přeskokem jiskry na svíčce (tedy výhradně u zážehového motoru) u každého válce zvlášť. Systém buď nechá válec pálit, nebo jej odpojí. Toto se vyhodnocuje s každou otáčkou klikového hřídele, a to až do 3500 otáček za minutu. K odpojení příslušného válce dochází v jeho kompresním zdvihu těsně před zapálením směsi. V tu chvíli nastane „uvolnění“ vahadel, takže otáčející se vačka je stlačuje naprázdno, bez toho, aniž by došlo k ovládání (stlačování) ventilů.

Vstupní údaje do systému pocházejí od takzvaného engine torque manager, který bere v potaz mimo jiné požadavek řidiče na dynamiku a tedy točivý moment motoru. V rámci vývoje systému se sledovala také hlučnost neboli faktor NVH (Noise Vibration Harshness), který by měl být dle informací Delphi-Tula nižší než u konvenčního řešení, které vypíná předem určené (vnitřní) válce. Jde zejména o okamžik zavření ventilů a také následné otevření a tedy opětovné navrácení válce do pracovního procesu. Dle údajů Delphi-Tula je vypnutí válců u jejich systému doprovázeno nižšími vibracemi se současně menší amplitudou než v případě konvenčního a dnes používaného systému.

Zážehový motor by pak měl dosáhnout mnohem vyšší ekonomiky provozu, přibližně o 10 až 20 procent při současném snížení emisí oxidů dusíku až o 20 procent. Systém je plně kompatibilní s motor s atmosférickým plněním i přeplňováním. Při využití se počítá s běžným trojčinným katalyzátorem.

Ač je aplikace systému v sériové produkci na spadnutí, zatím nepadlo žádné konkrétní datum ani výrobce motoru, který by měl dynamické vypínání válců použít jako první.

video

Související články

Témata
2. 5. 2017 13:05
Re: Válce je třeba vypínat v době, kdy spotrebovavaji nejví
Micro také uměl pomoci. Ale šlo jen o 12 V startér, takže ta pomoc byla malá (řekněme 2-3 kW; zrovna u VW/ Audi myslím pracovali na 5 kW 12 V micro hybridu). Proto se odlišovaly od mild, které byly mnohem výkonnější a byly to v první řadě motory, až sekundárně třeba i startovaly spalovací motor. Proto říkám, že se zakusují do rozdílu. Pořád je to startér, respektive ISG. Další krok bude, až ho strčí přímo mezi motor a převodovku. A to jsem ani nezmínil, že se to možná bude umět rozjet bez spalovacího motoru, což je normálně charakteristický znak full hybridu.

Golf má podobný hybrid dostat. Jak říkám, motor bude na 48 V, bude to normálně startér/ alternátor. Proč by měli na motoru výrazně vyšší napětí než na baterii? Pointou jsou nižší náklady. Hmotnost je jiná otázka, protože tu máš baterii - třeba u Golfu se mluvilo o olověné.

A odhad je, že to nebude jen Golf. Tohle řešení tlačí emisní cíle pro 2020/ 2021. Uvidíme, jestli 48 V bude stačit.
1. 5. 2017 21:06
Re: Válce je třeba vypínat v době, kdy spotrebovavaji nejví
Toto už bude mild hybrid, lebo elektro bude vedieť priamo pomôcť spaľovaciemu motoru, ale nebude schopné samostatnej jazdy. takže je to jednoducho riešiteľné aj s manuálnou prevodovkou, ktorá tiež zvyšuje náklady. Hmotnostne to bude tak na polceste medzi samotným benzínom a systémom od Toyoty. Ak to nezabijú zbytočným vysokonapäťovým motorom s drahými meničmi, tak by to nemuselo ani príliš zvýšiť cenu. Ale pochybujem že, že to do 5 rokov bude v autách okolo 20-25 tEUR. To ti radšej nanútia vypínanie troch valcov.
1. 5. 2017 20:00
Re: Válce je třeba vypínat v době, kdy spotrebovavaji nejví
Půjde o micro hybridy, jako motor poslouží kombinovaný startér/ alternátor (takže bude 48 V). I když se tyhle systémy zakusují do rozdílu mezi micro a mild.

Pro EU je plug-in samozřejmě lepší (v tom smyslu, že má nižší normovanou spotřebu), ale je také mnohem dražší. Názory se pak liší. WinDiesel si asi nestěžoval na malou baterii u Toyoty. A tohle těžko uspokojí zájemce o plug-in (otočí jejich názor).
1. 5. 2017 17:08
Re: Jezdím teď služebním SuperBem, s tím act zázrakem...
ježiš nestraš, vypínání válců je úlet... Já jezdím s CNG 1.4TSI 81kW s benzínem za 6.5-7l a s plynem 3.8-4.5kg/100km. Jinak doma s v P5008 1.6THP 115kw za 8-9l a nijak mě to nestresuje >:D

Vypínání válců ve svým autě opravdu nechci ;-)
1. 5. 2017 11:17
Re: Teoretická úspora 15%
Zrovna VW má dost co dělat, aby mu benzínový motor pracoval OK. Jednoválec bude kur-vítko, stačí jak tam bude horší svíčka.

Bazar

Kupte nebo prodejte auto za nejlepší ceny
Vložit inzerátZobrazit nabídku
Články odjinud