Moteur de voiture sans arbre à cames. Moteur sans courroie de distribution - alternative de Freevalve

Candidat des Sciences Techniques D. SOSNIN.

Le circuit du mécanisme de distribution de gaz Arkhangelsky dispose d'un régulateur centrifuge qui décale les moments d'ouverture et de fermeture des vannes en fonction de la vitesse du vilebrequin.

La vanne Arkhangelsky s'ouvre lorsque l'électro-aimant est déclenché et se ferme avec un ressort de rappel.

L'utilisation de deux électro-aimants pour déplacer la vanne élimine le besoin de ressorts de rappel.

Dans la nouvelle conception du mécanisme de distribution de gaz, l'entraînement est situé sur le côté du bloc-cylindres. L'utilisation de solénoïdes longs augmente la course de la vanne et permet de la régler sur une large plage.

Historiquement, l’industrie automobile nationale s’est développée dans le but de rattraper ses collègues occidentaux. Les modèles vraiment originaux (par exemple « Victory ») peuvent être comptés sur une seule main. Et pourtant, des développements intéressants apparaissent, dont la mise en œuvre permettrait à nos constructeurs automobiles de rivaliser avec succès avec les constructeurs étrangers. Nous attirons l'attention des lecteurs sur l'histoire d'un mécanisme inhabituel proposé par D. A. Sosnin, professeur agrégé du Département de génie électrique et d'équipement électrique de l'Institut de l'automobile et des autoroutes de Moscou (Université technique d'État). L'appareil vous permet d'abandonner l'utilisation d'un arbre à cames conventionnel dans le moteur et en même temps de contrôler de manière flexible le calage des soupapes et la course des soupapes.

Là où l'électronique échoue

Tout constructeur automobile s'efforce de garantir que les moteurs à combustion interne (ICE) de ses voitures fonctionnent de manière optimale : fournissent une puissance maximale, un couple uniforme, une consommation de carburant minimale et la moindre toxicité des gaz d'échappement. Cependant, jusqu'à présent, personne n'a réussi à y parvenir pleinement, car l'amélioration de certaines caractéristiques entraîne la détérioration d'autres. Récemment, cependant, des progrès significatifs ont été réalisés grâce à l'utilisation du contrôle automatisé des moteurs et à l'utilisation généralisée de l'électronique.

Lors de l'élaboration d'un programme pour le système de contrôle, le moteur est mis dans un mode de fonctionnement stable sur un banc d'essai spécial et tous les paramètres sont ajustés séquentiellement afin qu'ils fournissent les meilleures caractéristiques de sortie pour ce mode. La même chose est faite dans les autres modes. Les résultats sont enregistrés dans la mémoire permanente de l'unité électronique sous la forme d'un diagramme multidimensionnel, à l'aide duquel des signaux de commande sont ensuite générés pour chacun des paramètres.

Par exemple, dans le système électronique complexe « Motronic » (Allemagne), qui contrôle l'injection de carburant et l'allumage, il existe cinq schémas de ce type : pour régler le calage de l'allumage, le temps d'injection de carburant, la position de la vanne de recirculation (un dispositif qui renvoie une partie de les gaz d'échappement vers le cylindre pour une meilleure post-combustion du carburant), le temps d'accumulation d'énergie dans la bobine d'allumage et la position du papillon. Les paramètres d'entrée de ce système sont le régime moteur, le couple et la température du moteur, ainsi que la tension de la batterie. En sortie, la conformité du régime moteur avec le couple et la teneur en monoxyde de carbone dans les gaz d'échappement sont surveillées.

Malheureusement, la voiture dispose d'un système qui ne peut pas être réglé même par l'électronique automobile la plus sophistiquée. Il s'agit d'un mécanisme de distribution de gaz avec une liaison cinématique rigide entre le vilebrequin et l'arbre à cames.

Les experts estiment que le moteur classique est tout à fait parfait et s'il fonctionne parfois mal, c'est uniquement parce qu'il « s'étouffe avec son propre échappement » ; Une fois que vous aurez donné plus d’oxygène au moteur, laissez-le « respirer profondément », il n’y aura plus d’alternative.

Vous pouvez aider le moteur si vous pouviez modifier le moment d'ouverture et de fermeture des soupapes, principalement des soupapes d'admission. Je me souviens qu'au début des années 70 du siècle dernier, les pilotes de course baltes

Les Républiques ont remporté la compétition en atteignant des régimes de vilebrequin allant jusqu'à 3 000 tr/min au ralenti et jusqu'à 8 000 tr/min à plein régime. Il s’est avéré plus tard qu’ils avaient obtenu un gabarit d’arbre à cames, fait fondre les cames puis ajusté manuellement leur forme. Avec de tels arbres à cames, les moteurs produisaient des performances élevées (puissance et couple), mais uniquement à des régimes élevés. C’est bien pour les voitures de sport, mais pour les voitures « privées », c’est inacceptable. Néanmoins, ce fait indique un rôle important du retard ou de l’avance de phase des soupapes.

Comment forcer l’ouverture et la fermeture de la vanne au moment qui correspond au fonctionnement optimal du moteur ? Il est clair que le calage des soupapes doit être contrôlé en fonction de la vitesse, de la position et de la charge du vilebrequin. Un arbre à cames traditionnel ne résout pas ce problème.

Dans de petites limites, le rapport de distribution des soupapes peut être ajusté à l'aide d'actionneurs de soupapes mécaniques, électromécaniques, hydrauliques et pneumatiques. Mais le plus prometteur est un entraînement électromagnétique contrôlé par l'électronique. Avec son aide, vous pouvez non seulement optimiser les performances du moteur, mais également étendre ses fonctionnalités. Ainsi, un moteur à quatre cylindres peut être amené à agir comme un moteur à deux ou trois cylindres en modifiant l'ordre d'allumage des soupapes ; il fonctionne plus uniformément sous des charges variables, consomme moins de carburant aux vitesses maximales pour une puissance donnée. Un tel moteur n'aura aucun problème à changer le sens de rotation du vilebrequin.

À première vue, tout semble très simple, mais pour une raison quelconque, les électrovannes des voitures ne se trouvent encore que dans des développements expérimentaux.

SOUPAPE ARKHANGELSK

Une tentative de mise en œuvre de l'idée d'une vanne électromagnétique à commande flexible a été faite au milieu du 20e siècle par le professeur MADI V. M. Arkhangelsky. L'allumage et l'extinction des électro-aimants se produisaient lorsque les contacts connectés aux cames des arbres à cames étaient fermés et ouverts. La valve était remise en place par un ressort.

La conception d'Arkhangelsky comprenait un régulateur centrifuge sur l'arbre à cames. Lorsque la vitesse de rotation changeait, la position des cames était décalée et l'ouverture et la fermeture des vannes avançaient. Ainsi, le régulateur a joué le rôle de feedback. Cela a permis de se passer du contrôle par programme, qui d'ailleurs ne pouvait pas exister à l'époque.

Malheureusement, malgré l’élégance du projet, il n’a pas été possible de créer un design réalisable. Le fait est que la vanne doit fonctionner rapidement et se fermer de manière fiable, ce qui nécessite un ressort de rappel très rigide. Il vous faut donc un électro-aimant puissant qui consomme un courant important du réseau de bord du véhicule. À cette époque, il n'existait pas de vannes à semi-conducteurs puissantes et les contacts métalliques grillaient rapidement lors de la commutation de courants élevés. Enfin, lorsque la vanne était fermée par le ressort de rappel, il y avait un fort impact de la tête de vanne sur le siège, ce qui provoquait du bruit lors du fonctionnement du mécanisme de distribution de gaz et entraînait de fréquentes pannes de vanne.

UN C'EST BON, DEUX C'EST MIEUX

Vous pouvez vous débarrasser de nombreux défauts inhérents à la vanne Arkhangelsky si, au lieu d'un électro-aimant, vous en installez deux - un d'ouverture et un de fermeture. Un programme similaire a été développé par l'un des étudiants de l'Université d'État de Togliatti dans le cadre d'un projet de diplôme sous la direction du docteur en sciences techniques, le professeur V.V. Ivashin.

Dans cette version de la conception, les ressorts ne sont pas nécessaires et les électro-aimants peuvent donc être plus petits en taille et en puissance - après tout, un courant important n'est consommé que lors de la fermeture et de l'ouverture des vannes, et pour les maintenir, une intensité de courant dix fois supérieure. moins suffit.

Mais plus important encore, vous pouvez désormais vous passer complètement d'un arbre à cames, puisqu'un contrôleur programmable - un dispositif électronique, généralement sur un microprocesseur, qui contrôle le fonctionnement du moteur et d'autres systèmes de la voiture - peut régler le temps de réponse et l'intensité du courant via l'électro-aimant. enroulement.

NAMI, sous la direction du candidat en sciences techniques A. N. Terekhin, a commencé à mener des recherches et à développer un mécanisme de distribution de gaz avec un entraînement de soupape électromagnétique basé sur le moteur M-412. En conséquence, un prototype fonctionnel d'un mécanisme de distribution de gaz avec des électro-aimants bidirectionnels sur huit vannes a été créé. Mais depuis le début des années 1990, les financements ont cessé et ce développement prometteur s'est perdu dans les archives.

Il y a plusieurs années, les travaux sur un nouveau mécanisme de distribution de gaz ont repris à l'usine automobile de Volzhsky sous la direction du concepteur en chef d'AvtoVAZ, P. M. Prusov. Ainsi, parmi les thèmes du concours panrusse « Voiture russe » (voir « Science et vie » n° 12, 2002), le « Développement d'un système d'entraînement électromagnétique pour les soupapes de distribution de gaz pour un moteur VAZ à 16 soupapes » a été annoncé. . Deux projets ont été soumis au concours, mais tous deux étaient totalement « hors de propos » et n'ont même pas été pris en compte.

Pendant ce temps, les constructeurs automobiles japonais, américains et (avec le plus grand succès) allemands ont commencé à travailler sur l'amélioration de l'entraînement des électrovannes. Déjà en 2002, BMW avait commencé à tester sur un véritable moteur à 16 soupapes un mécanisme de distribution de gaz avec un entraînement électromagnétique de toutes les soupapes.

CONCEPTION COMPÉTITIVE

Parallèlement, le développement des vannes électromagnétiques de distribution de gaz a commencé au Département de génie électrique et d'équipement électrique du MADI (GTU).

Bien qu'en Occident nous ne soyons pas reconnus comme concurrents : on dit : « nous avions 10 milles de retard » (dans le jargon des courses, c'est ce qu'on dit à environ deux tours de retard, ce qui signifie des faibles), cependant, l'auteur a breveté une conception qui résout la plupart des problèmes inhérents aux entraînements électromagnétiques.

Au lieu d'électro-aimants volumineux installés au-dessus des vannes, il utilise de longs solénoïdes. Le freinage du noyau dans un solénoïde long est réalisé non pas par des butées rigides, mais par des champs magnétiques de bord, et le fonctionnement du variateur devient silencieux. De plus, la course de la vanne peut être aussi grande et réglable que vous le souhaitez. Le mouvement alternatif de l'électro-aimant à la valve est transmis par une tige et un culbuteur oscillant. Grâce à cela, le variateur peut être installé non pas au-dessus du bloc-cylindres, mais sur sa surface latérale. En conséquence, la hauteur du moteur est considérablement réduite et les systèmes standards du véhicule sont utilisés pour refroidir et lubrifier les pièces d'entraînement.

C'est maintenant aux constructeurs de moteurs de décider. Si nous parvenons à traduire l'idée en métal, une voiture puissante et économique apparaîtra en Russie, qui répondra également aux exigences les plus strictes en matière de pureté des gaz d'échappement.

Les hypercars Koenigsegg sont des voitures dont la production a commencé il n'y a pas si longtemps, mais elles se sont déjà déclarées haut et fort et ont trouvé leur place dans la classe des voitures similaires. Il y a eu de nombreux moments de ce genre dans l’histoire, mais ces projets odieux se sont soldés par un échec. Mais il a survécu et a rivalisé avec les sommités du monde des supermoteurs.

Depuis 15 ans maintenant, les ingénieurs et concepteurs de Koenigsegg travaillent sur un projet de moteur sans arbre à cames et sans papillon des gaz. Mais le fait même de l'absence de papillon des gaz a déjà été prouvé par les ingénieurs de BMW et de Fiat, mais ils n'ont pas pu finaliser la conception. Les Bavarois ont retiré l'amortisseur et installé à la place un système de commande électronique des soupapes d'admission. Le problème pour les Allemands était que pour mettre en œuvre leur projet, ils utilisaient un moteur électrique supplémentaire, ce qui compliquait l'ensemble de la conception et entraînait progressivement des pannes supplémentaires. Les ingénieurs de Fiat ont été confrontés à un autre problème qu'ils ne parviennent toujours pas à résoudre (pertes élevées dans les pompes). Les Suédois ont emprunté une voie différente, laissant les Bavarois et les Italiens aux marges de l'histoire, puisque leur système était capable de contrôler toutes les vannes séparément, indépendamment les unes des autres.

Alors, de quel type de moteur suédois s'agit-il sans arbre à cames ?

Les ingénieurs de Koenigsegg ont décidé de moderniser le moteur Scuderi et de tout mettre en œuvre dans un seul cylindre, mais pour ce faire, ils ont dû développer un modèle progressif d'actionneur de soupape. Il doit être rapide, précis et sans collage. En 2000, ils ont construit le premier moteur avec un système de fonctionnement similaire, consommant du méthane et de l'hydrogène. Le niveau d'émission de gaz nocifs dans l'atmosphère était si faible que seuls les moteurs électriques sont inférieurs. Tout le monde s'est immédiatement intéressé à une telle unité, et notamment à son actionneur, même s'il était encombrant, pneumatique, présentait de fortes vibrations et un niveau sonore élevé. Après 3 ans, les ingénieurs l'ont complètement modernisé, ont ajouté un verrou de valve hydraulique et ont réduit sa taille. Plusieurs années de mises à niveau se sont écoulées jusqu'à ce qu'un prototype entièrement terminé puisse être installé sur un moteur standard. La première voiture de ce type était la Saab 95. La puissance du moteur a augmenté de 30 %, la consommation de carburant a diminué proportionnellement (également d'un tiers).

Pour décrire le principe de fonctionnement de leur moteur, les designers suédois ont utilisé une drôle d'allégorie. Ils ont suggéré d'imaginer un moteur ordinaire en forme de piano et d'essayer d'en jouer avec un bâton ou une vadrouille. Et dans le moteur Koenigsegg, l'interaction des doigts et des touches se faisait directement, sans intermédiaire. Aussi, pour être plus convaincant, vous pouvez comparer la mono-injection et un système d'injection à distributeur, lorsque le carburant est injecté directement dans la zone de travail du cylindre, en contournant le répartiteur. L'efficacité de l'influence individuelle sur divers processus du moteur est prouvée depuis longtemps et est utilisée par de nombreux fabricants. Mais comment faire en sorte que les vannes laissent entrer et sortir quoi que ce soit sans un dispositif spécial qui régule tous les cycles ? C'est pourquoi des actionneurs rapides (poussoirs électroniques) sont nécessaires.

L'unité de commande envoie un signal à l'actionneur, qui ouvre et ferme la vanne. Les tiges de poussée sont équipées de ressorts pneumatiques avec niveaux de rigidité réglables et de capteurs de position de soupape. L'ensemble de l'algorithme de fonctionnement des cylindres et de tous les systèmes auxiliaires du moteur est contrôlé par un ordinateur, grâce auquel vous pouvez modifier le calage des soupapes autant de fois que vous le souhaitez. Vous pouvez éteindre n’importe quel nombre de cylindres à tout moment.

Le moteur peut fonctionner alternativement selon différents cycles, en fonction des tâches et du niveau de charge. Il peut fonctionner en mode standard pour tous les moteurs à combustion interne, il peut être économique, il peut être super économique, il peut fonctionner dans un cycle à taux de compression variable (cycle de Hedman). Ces cycles ne peuvent pas être mis en œuvre dans la conception d’un moteur à combustion interne standard, les constructeurs doivent donc faire des choix. Par exemple, le célèbre cycle Hedman, qui ne peut être utilisé qu'avec une levée et un calage des soupapes à commande électronique, peut fonctionner alternativement avec le principe Otto (le cycle thermodynamique traditionnel de tous les moteurs) ou le principe Atkinson (économie de carburant accrue).

La polyvalence d’un tel moteur signifie qu’il peut fonctionner à la fois avec de l’essence avec différents indices d’octane et avec du diesel. De plus, il est 30 à 50 % plus économique, un tiers plus puissant, il a un couple plus élevé, il pèse moins et est plus compact. Des dimensions légères et compactes avec une plus grande puissance et une faible consommation donneront aux hypercars Koenigsegg un énorme avantage sur leurs concurrents. La question du niveau sonore, de la consommation électrique et des vibrations reste entière. Mais aussi bien sûr le coût de l'installation. Le prix de ces moteurs est très élevé et ne peut être réduit que par une production en série de voitures civiles. De plus, un tel moteur à combustion interne peut être utilisé non seulement comme moteur principal, mais aussi comme moteur supplémentaire dans les versions hybrides.

Si les Suédois parviennent à se débarrasser du niveau élevé de bruit et de vibrations et à optimiser les coûts énergétiques, la demande pour l'unité sera alors élevée, car un tel moteur est économiquement justifié et réalisable. Et s’il existe une demande stable et une production de masse, le prix peut chuter jusqu’à des niveaux optimaux.

Je suis sûr que beaucoup de nos lecteurs connaissent l'existence d'une société appelée. Kœnigsegg. Mais nous sommes également sûrs que vous n’avez presque rien entendu sur sa filiale appelée FreeValve.

Si cela est vrai, alors bienvenue dans le monde de la haute technologie automobile. Les Scandinaves ont développé et mettent en œuvre un produit extrêmement intéressant, un nouveau type de moteur (ce n'est pas exagéré) dans lequel il n'y a pas de pièces aussi familières à tous ceux associés aux voitures, comme l'arbre à cames du moteur.

Si vous regardez dans le passé, dans les années 80, la technologie la plus avancée et la plus avancée était le système de commande de soupapes VTEC, les années 90 se distinguaient par le développement et l'utilisation d'un système d'injection de carburant avancé, et un peu plus tard, le développement de l'injection directe a culminé. à la fin des années 2000. L’avenir appartient à la technologie FreeValve, « sans système d’arbre à cames » entraînant les soupapes du moteur à combustion interne. Mais est-ce réellement vrai? Jetons un coup d'oeil ensemble.

Comme toute autre révolution technologique, qui devrait (ou est obligée ?) modifier le rapport de force dans les technologies de création de moteurs à combustion interne. Le principe de base semble simple et ingénieux : au lieu d'être liée à une formule spécifique et statique, la nouvelle technologie offre une flexibilité dans le fonctionnement du moteur.

La technologie des soupapes variables existe depuis relativement longtemps, avec de nombreux prototypes fabriqués par différents constructeurs automobiles et même des versions de production similaires de BMW, mais aucun d'entre eux ne peut égaler les capacités offertes par le nouveau type de moteur développé par la modeste entreprise scandinave. Le génie du système proposé réside également, notamment, dans le fait qu’il n’implique pas de changements majeurs dans la conception du moteur lui-même. Cependant, cette apparente simplicité n'a pas aidé FreeValve à éviter d'être cher et . C’est une loi des affaires que les nouveaux produits coûtent toujours très cher.

MoteurValve gratuite30 % plus puissant, deux fois plus écologique et 20 à 50 % plus économique qu'un moteur à arbre à cames classique

Comme d'autres ingénieurs axés sur les taux de compression variables et la cylindrée variable, les gars de FreeValve ont travaillé sur ce qu'on appelle la meilleure technologie de moteur au monde, à la pointe du progrès.

Grâce à la recherche, Koenigsegg s'est rendu compte que la technologie des actionneurs de vannes avait un énorme potentiel de développement, la décision logique était de développer un véritable système basé sur l'expérience théorique et ainsi, pour atteindre des objectifs ambitieux, elle a fusionné avec une filiale de Cargine, rebaptisée plus tard FreeValve.

L'introduction est terminée. Passons aux détails.

Passons à l'étude de toutes les nuances de la technologie FreeValve, qui a récemment été rendue publique.

Quelle est la différence entre un système sans arbre à cames et la technologie classique de commande de soupapes ?

D'après le nom et la description de la technologie, il devient clair que nous parlons en réalité d'un moteur dans lequel il n'y a pas d'arbres à cames. En fait, il s'agit d'une approche inhabituelle de l'ingénierie de la technologie embarquée, dont le principal secret est que le moteur n'a pas besoin de ces arbres, puisque les soupapes sont conçues pour fonctionner individuellement, chacune séparément. Chaque vanne n'est pas reliée rigidement aux vannes voisines, d'où le nom de « vannes libres », FreeValve.

L'idée principale est de rendre le fonctionnement du moteur à combustion interne plus efficace dans toutes les phases de fonctionnement. Les arbres à cames standards, de par leurs caractéristiques de conception, sont des options extrêmement compromises, ce qui conduit souvent à certains « sacrifices », une consommation de carburant accrue pour des raisons de puissance ou un faible couple à des régimes élevés pour des raisons de puissance maximale, etc.

Le moteur peut fonctionner en quatre cycles : standard - Otto, complexe - Miller et économique - Atkinson. Le moteur est également capable de reproduire le cycle Hedman avec un taux de compression variable

Par exemple, dans un moteur à allumage commandé (lire : dans un moteur à essence) avec FreeValve installé, vous pouvez le retirer en toute sécurité, et l'efficacité même d'un moteur à essence puissant deviendra similaire à celle de la version diesel.

En conséquence, le groupe motopropulseur résultant sera moins cher qu’un moteur diesel équivalent, explique FreeValve. Les moteurs diesel peuvent également être équipés d'actionneurs électroniques de soupapes de dernière génération, qui devraient en théorie réduire légèrement la consommation du moteur et améliorer considérablement le respect de l'environnement de ses gaz d'échappement.

Coût des nouvelles technologies. Si nous prenons en compte la science économique, il s'avère que les 10 à 100 000 premiers moteurs construits à l'aide de cette technologie coûteront plus cher que les types de groupes motopropulseurs conventionnels, mais en fin de compte, lorsque la production sera mise en production industrielle et après avoir atteint un certain "masse critique", le coût des nouveaux types de moteurs commencera à diminuer progressivement et deviendra finalement égal au coût d'un moteur à combustion interne standard.

Dans le même temps, ces moteurs seront plus efficaces que les modèles traditionnels, consommeront moins de carburant à mesure que la puissance augmente et commenceront à afficher des niveaux de couple beaucoup plus acceptables.

Que se passe-t-il si le système se révèle intenable ?

Les adeptes de la conception classique du moteur et ceux qui acceptent avec prudence toutes les mises à jour et innovations techniques se demandent probablement à quel point tout serait grave si le nouveau système tombait en panne. Et en général, est-ce fiable ?

Il est stupide de nier que n'importe quel appareil, même le plus fiable, puisse provoquer des ratés d'allumage désagréables, et nous ne devons pas non plus oublier les défauts de conception qui peuvent ne pas être détectés au stade initial du développement. Le résultat est prévisible, une panne coûteuse. Mais ici aussi, FreeValve a un petit atout consolant dans sa manche.

Incroyablement, ce moteur sera capable de remplir ses fonctions de fonctionnement normalement même en cas de panne d'un ou plusieurs actionneurs de soupape, bien sûr, cela affectera la puissance de pointe à haute vitesse, mais comme l'assurent les développeurs, la différence sera insignifiante.

Une option d'urgence pour le fonctionnement du moteur est fournie, ce qui signifie que même si 75 % des actionneurs de soupape tombent en panne, la voiture pourra se rendre de manière indépendante à la station-service, offrant une capacité de survie incroyable. Les tests se poursuivent... mais la chose la plus importante que les développeurs ne parviennent toujours pas à surmonter est l'endurance de ce type de disque. Tout y est bon, mais la pierre d'achoppement est que le système ne prend pas soin de lui-même pendant longtemps. Cependant, il s'agit d'un phénomène temporaire et il peut être neutralisé, car les ingénieurs, sur la base de calculs théoriques, ont découvert que la fiabilité d'un tel système peut être comparable à celle d'un moteur à combustion interne standard. Des centaines, voire des millions de cycles de conduite ont été simulés et aucune usure notable n'a été détectée. Il ne reste plus qu’à mettre les connaissances en pratique et vous pouvez repartir.

L'entreprise suédoise compare la technologie actuelle des arbres à cames au fait de jouer du piano avec deux mains, chacune attachée aux extrémités opposées d'un manche à balai. Utiliser chaque doigt individuellement, comme le font les pianistes, permet un contrôle individuel des valves.

De ce qui précède, nous pouvons conclure :

1. Pour le moment, la technologie est clairement rudimentaire. Le moteur n'est pas capable d'aller aussi loin que les moteurs équipés d'un système d'arbre à cames conventionnel peuvent aller sans problèmes sérieux.

2. Mais même à ce stade de développement, le système a montré son meilleur côté. Pas un seul moteur doté d'un système de distribution de gaz standard n'est capable de fonctionner au moins d'une manière ou d'une autre normalement si 75 % des soupapes cessent de fonctionner (imaginons cela hypothétiquement). De plus, si au moins une des soupapes des moteurs à combustion interne conventionnels cesse de fonctionner normalement, vous perdrez plus que la puissance de pointe à haut régime. Autrement dit, en termes de pannes, si quelque chose arrivait à la courroie de distribution, la technologie scandinave est clairement supérieure à tous les autres types de moteurs.

Un autre plus. Sur un moteur révolutionnaire, selon les ingénieurs travaillant sur le projet, il est impossible que les soupapes rencontrent les pistons en cas de rupture de courroie/étirement de chaîne car elles n'y sont tout simplement pas.

Nuances techniques. FreeValve - plus qu'un calage des soupapes entièrement variable ?

La réponse courte est oui, c'est plus qu'un moteur à calage variable des soupapes, car chaque soupape spécifique peut avoir des « levées » différentes, à la fois en termes de calage et en position d'ouverture. Il peut également s'ouvrir et se fermer à différentes vitesses, en changeant la fréquence ; ceci est surveillé en ligne par le système informatique de bord, calculant le mode de course de soupape requis en fonction du mode de fonctionnement du moteur avec une précision de levage allant jusqu'à 1/10 de un millimètre.

Comme vous pouvez le constater, les entraînements (actionneurs) sont capables de le faire avec une précision extraordinaire, dépassant largement les performances d'un moteur conventionnel.

Filiale du constructeur suédois de supercars Koenigsegg, elle travaille sur un nouveau type de système de soupapes pour les moteurs à combustion interne. Le nouveau système s'éloignera complètement du schéma classique, qui implique la présence d'arbres à cames, c'est pourquoi il a reçu le nom de « Camless », « sans arbre à cames ». FreeValve a publié un document qui montre en détail le fonctionnement du nouveau moteur révolutionnaire.

La partie principale du moteur, qui le rend vraiment spécial, est l'entraînement pneumatique des soupapes du moteur. Des vannes pneumatiques contrôlent le fonctionnement du système. Avec l’aide des moteurs Camless, les constructeurs pourront enfin synchroniser le calage des soupapes des moteurs. Chaque phase de combustion sera ajustée en fonction des conditions, les moteurs deviendront plus légers et produiront plus de puissance, tout en augmentant le rendement. Le système développé par les Suédois offre la possibilité de contrôler le cycle de combustion de chaque cylindre.

Le fonctionnement du moteur est basé sur un entraînement pneumatique de soupapes qui s'ouvrent et se ferment sous une pression pneumatique ou à ressort. Chacune des soupapes peut être réglée individuellement, ce qui vous permet d'ajuster en douceur la hauteur de levée de soupape et la durée de son ouverture, ainsi que de désactiver simplement un certain cylindre si nécessaire. Un autre avantage d'un système de soupapes pneumatiques est qu'il consomme moins d'énergie du moteur que les arbres à cames classiques.

Toutes les nuances mentionnées ci-dessus du nouveau type de moteur permettent d'augmenter considérablement la puissance de sortie (jusqu'à 30 % d'augmentation de la puissance et du couple) et également d'améliorer le rendement énergétique (également jusqu'à 30 %). Dans le même temps, les moteurs dotés d'un système révolutionnaire deviendront plus respectueux de l'environnement et le volume des émissions nocives sera considérablement réduit.

Si l’ensemble du système est si cool, pourquoi tous les constructeurs automobiles ne le mettent-ils pas en œuvre immédiatement ? Pourquoi ne sont-ils pas pressés de faire ça ? Les deux principales faiblesses du système restent le fonctionnement silencieux. Ils entravent également le progrès.

Mais même si le système « sans arbre à cames » prend racine, il ne prolongera probablement que temporairement la durée de vie du moteur à combustion interne ; personne ne doute que ce type de moteur cessera tôt ou tard.

Christian von Koenigsegg sourit : "Il y a quelques années, un ingénieur de GM a déclaré que nous ne verrions jamais de moteur sans arbre à cames. Nous conduisons actuellement une voiture sans arbre à cames. Il s'est avéré qu'il avait tort." Bienvenue dans le futur.
Sous l'aile de Koenigsegg vit une petite entreprise appelée Freevalve. Ce qu'ils font est tout simplement incroyable. Vous voyez, dans les moteurs, il existe un arbre à cames. Il est doté de cames qui ouvrent et ferment les vannes lorsqu'elles tournent. Cet élément est présent dans les moteurs depuis leur création.
Le système fonctionne parfaitement, mais les vannes ne sont pas toujours ouvertes ou fermées. Il existe une étape intermédiaire qui n’est pas très efficace. Cependant, les ingénieurs persistent à penser qu'un arbre à cames est la seule solution disponible. Comment c'est? Pourquoi ne pas devenir fou et proposer une idée absurde, comme l'air comprimé ?
Le moteur Freevalve se débarrasse de l’arbre à cames et du corps de papillon, les remplaçant par des actionneurs pneumatiques sur chaque cylindre. Ce concept est utilisé depuis un certain temps. Les navires utilisent un mécanisme d’ouverture de valve électromagnétique. Cela signifie que le concept a fait ses preuves. Il ne reste plus qu’à le réduire à l’échelle de quelque chose de plus ordinaire.
Ce système permet un contrôle totalement indépendant de chaque cylindre et de chaque vanne. Si vous avez 4 vannes, alors seulement deux s'ouvrent lorsque cela est nécessaire. Ceci ne peut pas être réalisé avec un arbre à cames conventionnel. Freevalve peut désactiver un cylindre, deux, trois, etc.
Une autre chose surprenante est que le système est capable de fonctionner dans différents modes. À bas régime, le moteur peut fonctionner comme un deux temps, ce qui améliore considérablement la puissance délivrée : 3 000 tr/min équivaut à 6 000 tr/min. Le moteur peut fonctionner sur le cycle Miller (comme sur la Mazda Xedos 9) : bien que complexe, il est bien plus efficace. Eh bien, en plus de tout, le moteur peut fonctionner avec plusieurs types de carburant. Christian a souligné que l'essence et le diesel peuvent faire bon ménage. Bien entendu, nous ne parlons pas de les fusionner en un seul mélange. Deux réservoirs séparés seraient une excellente idée.
La partie la plus impressionnante, cependant : lorsqu’il est appliqué aux moteurs actuels, le système fournira 30 % de puissance et de couple en plus et 50 % d’économie de carburant en plus. Cela permettra également de réduire la cylindrée du moteur. Ainsi, un moteur compact construit à partir de zéro peut rivaliser avec des moteurs de cylindrée beaucoup plus grande.
Christian a décrit le fonctionnement de l'arbre à cames comme « jouer du piano avec un balai », tandis que la Freevalve est un véritable « jeu de doigts ». Vous aurez un niveau de contrôle plus élevé. Étant donné que tous les éléments fonctionnent indépendamment, un cylindre ou un actionneur peut tomber en panne et le moteur continuera de fonctionner pendant de nombreuses années.
Lors d'un court trajet dans la Saab 9-5 que Freevalve a utilisée pour développer sa technologie, le critique de Jalopnik a eu l'impression d'être dans une voiture normale. N’est-ce pas le meilleur éloge d’une méthode innovante ? À bas régime, le moteur ressemble un peu à un diesel, mais avec le temps, ses performances s'amenuisent. Le système fonctionne, mais le logiciel du moteur en est encore à ses balbutiements. Les Suédois doivent l’améliorer, mais ils ont le temps. Nous avons devant nous un système de cinquième génération, et la sixième se profile déjà à l'horizon.
Christian ne croit pas que cette technologie sauvera le moteur à combustion interne de l'extinction, mais elle pourrait prolonger considérablement sa durée de vie. Imaginez ce que cette idée aurait pu concrétiser il y a 10 ans. Où serait ICE aujourd’hui ?!