У 2018 році іменитий винахідник Крістіан фон Кьонігсегг зумів довести всьому автомобільному світу, що газорозподільний механізм, основа основ двигуна внутрішнього згоряння, - не більш ніж зайва дорога деталь.
Будучи простим шведським хлопчиськом, Кьонігсегг розбирав побутові прилади, сподіваючись знайти спосіб поліпшити їх. Кажуть, що він першим придумав аудіоплеєри з пам'яттю на мікросхемах, але в світі, захопленому компакт-дисками, до нього ніхто не прислухався. Йому ж приписують ідею блискучого замка для підлогового ламінату. І знову через кілька років винахід запатентував хтось інший. Правда це чи ні, судити не візьмемося. Але сьогодні до Крістіана прислухаються дуже уважно, та й патентне право він вивчив назубок.
У 2005 році автомобіль, названий ім'ям Крістіана фон Кьонігсегга, офіційно став найшвидшим серійним авто на планеті: експерти Книги рекордів Гіннесса зафіксували швидкість 388,87 км/год. Koenigsegg CCXR став найкращим у світі спорткаром за співвідношенням маси і потужності. Koenigsegg One:1 лідирує в номінації «кращий розгін», досягаючи швидкості 300 км/год всього за 11,92 с.
Поки найефективніші на світі спорткари б'ють рекорд за рекордом, їх творець роз'їжджає на старенькому Saab 9 ‑ 5, хитро посміхаючись. Під капотом у «старичка» єдиний у світі двигун, у якого немає ні розподільного валу, ні кулачків, ні штовхачів клапанів, ні горезвісного ременя ГРМ. І, на відміну від шалених Koenigsegg, що призначаються лише багатим і знаменитим, мотори з індивідуальними приводами клапанів обіцяють стати першим по-справжньому масовим творінням шведського винахідника.
Старенький Saab, якому дісталася досвідчена версія ГРМ з незалежними клапанами, проїхав з нею 60 000 км, побачивши і літній зною, і 20-градусні морози. Головку блоку циліндрів зробили з оригінальної «саабовської», викинувши з неї все зайве і проточивши нові канали для гідравліки і пневматики. Наші колеги з Jalopnik.com прокотилися на «старичці» і зазначили, що на обертах до 3000 об/хв він проявляє дизельні повадки - характерно постукує клапанами і видає шалений момент.
Між двох стихій
У головці блоку циліндрів випробувального «Сааба», як і належить, працюють 16 клапанів. Кожен з них наводиться окремим актуатором, і кожен отримує команду на відкриття або закриття від комп'ютера управління двигуном незалежно від інших.
Актуатор - головне ноу-хау Freevalve, дочірньої компанії Koenigsegg. Забезпечити кожен клапан індивідуальним приводом і керувати ними незалежно один від одного пробували багато розробників, серед яких чимало автовиробників зі світовим ім'ям. Найбільш очевидне рішення у вигляді лінійних електродвигунів (соленоїдів) не призводить до бажаного результату: невеликим моторам не вистачає потужності, щоб розігнати клапани до потрібних швидкостей (20 000 відкриттів і закриттів на хвилину), виникають проблеми з охолодженням і надійністю.
Крістіан фон Кьонігсегг не вдається в деталі принципу роботи свого приводу, але із задоволенням пояснює загальну концепцію «пневмогідравлоелектричного актуатора». Відкриває клапани пневматика, а закриває - гідравліка. І пневматична, і гідравлічна системи постійно знаходяться під тиском і готові повідомити клапану максимум енергії. Завдання електричного приводу - лише вчасно подавати до клапана повітря або олію. Проблема охолодження і мастила при цьому вирішується сама собою: найбільш навантажені деталі приводу обслуговуються відповідними системами самого ДВЗ.
Принада актуатора Freevalve в тому, що він підходить практично для будь-якого автомобільного або мотоциклетного двигуна. Будь то високооборотний мотор гоночного мотоцикла, що розкручується до 16 000 об/хв, або вантажний дизель, що тарахтить на 3500 об/хв, один і той же привід буде повністю відповідати їх потребам. Клапан гоночного мотоцикла зроблений з легкого сплаву, тому енергія актуатора з легкістю розганяє його до великих швидкостей. Клапан вантажівки великий і важкий, однак і високі швидкості йому не потрібні.
На фортепіано коромислом
«Використовувати традиційний розпредвал замість Freevalve - це все одно що грати на фортепіано коромислом замість пальців», - стверджує фон Кьонігсегг. Що за проблеми хоче вирішити винахідник, програмуючи поведінку кожного клапана окремо? Перерахуємо їх у порядку наростання цікавинки.
Найочевидніше: для різних режимів роботи двигуна (насамперед швидкості обертання колінвалу) існує свій оптимальний склад паливоповітряної суміші, свої правильні моменти відкриття і закриття клапанів. Традиційно ця проблема вирішується за допомогою механізму зміни фаз газорозподілу (наприклад, VTEC): весь розподільчий вал злегка повертається щодо шестерні приводу газорозподільного механізму (ГРМ), і всі моменти відкриття і закриття клапанів зміщуються вперед або назад.
Червоний графік демонструє криву відкриття впускного клапана, синій - випускного. Добре видно, що клапани максимально довго перебувають у повністю відкритому положенні, - графіки мають "