Mahle Cam-In-Cam – Možná jednou...

Velkým úkolem motorářů je požadavek na snížení spotřeby při udržení dynamických vlastností automobilu... 

Podněty, jak toto intenzivní úsilí podpořit, nezřídka přicházejí od firem, dodávajících různé součásti a systémy. Příkladem může být německá společnost Mahle GmbH ze Stuttgartu, jejíž zajímavá konstrukce vačkových hřídelů, umožňující relativně jednoduché ovlivnění časování ventilů, by mohla mít větší dosah než pouhou redukci spotřeby paliva. Konstruktéři motorů době vědí, že značně velký úsporný potenciál je skryt v plnění a vyprazdňování spalovacího prostoru. A tak, aby bylo možné pružně reagovat na měnící se provozní podmínky, se využívají různé způsoby proměnného řízení ventilů. Příspěvkem firmy Mahle, specializující se mj. také na výměnu náplně prostoru pro spalování, je dutý hřídel, v němž je skryt další hřídel, jehož dodatečně přikolíkované vačky se mohou díky vybrání v dutém hřídeli paralelně pohybovat s vačkou pro ovládání vždy jednoho z dvojice sacích nebo výfukových ventilů. A právě zmíněné vybrání umožňuje natočení této vačky proti vačce pevné na dutém hřídeli až o 40 stupňů.

Zřejmou výhodou uspořádání je, že jinak pro dvojici oddělených vačkových hřídelů je zapotřebí více místa, a tak je třeba hlavu válců kompletně rekonstruovat. Naproti tomu nový patentovaný systém Mahle, nazvaný Cam-In-Cam (CIC = vačka ve vačce), principiálně žádný nový prostor nevyžaduje, a proto jej lze jednodušeji aplikovat do již zavedených motorů. Vzájemným natočením obou vaček CIC se prodlouží časy otevření ventilů a hovoří se tak o tzv. dlouhém profilu vačky, kdy se pracuje s větším množstvím plynů ve spalovacím prostoru. Na sací straně tak lze podle aktuálního provozního bodu regulovat množství vzduchu (resp. směsi) s efektem optimalizace výkonu a spotřeby. Po prvním nasazení technologie CIC v desetiválci sportovního vozu SRT (Dodge) Viper je její vývoj, ovlivněný filozofií downsizingu s přeplňováním válců, zaměřen spíše na výfukovou stranu. Turbodmychadlo může sice podpořit úsporu paliva, ale z principu své funkce vytváří jev známý pod lidovým pojmem turbodíra (německy Turboloch), kdy při nízkých otáčkách nemá dost výfukových plynů pro účinné roztočení dmychadla.

Dvoukomorovými turbodmychadly TwinScroll, nasazením dvojice turbodmychadel (Bi-Turbo) nebo mechanického kompresoru (např. Eaton Roots) lze tento nedostatek sice potlačit, ale technologie CIC je podle údajů výrobce po stránce nákladů a nároků na prostor daleko příznivější. K dosažení co nejmenších ztrát při vyplachování válců za vysokých otáček je výhodné co nejdelší otevření výfukových ventilů, tedy dlouhý profil vačky. To ovšem vede k tomu, že výfuky sousedních pracovních válců jsou někdy otevřeny současně (překrývání ventilů), a to je v oblasti nízkých otáček nevýhodné. Jedním z faktorů ovlivňující nežádoucí turbodíru je, že se proudy výfukových plynů ve sběrném potrubí navzájem ovlivňují. Během nízkých otáček je třeba zajistit jen krátké otevření ventilů na straně výfuku tak, aby výfukové ventily aktuálně aktivního válce byly zavřené, jakmile další v pořadí zapalování se otevírá.

Jeho proud spalin je veden volně potrubím do turbíny turbodmychadla a nemá tendenci proudit zpět do dalšího válce. Přechodem prostřednictvím systému CIC na krátký profil vačky v nízkých otáčkách se tak dosáhne rozdělení proudů spalin ve výfuku. Kromě potlačení turbodírového efektu byla údajně prokázána i tříprocentní úspora paliva proti pevně nastavenému časování ventilů. Přestože se nezdá, že by se automobilky do projektu CIC nějak zvláště hrnuly, nedá se vyloučit, že jeho čas může ještě přijít. Skupina Mahle je však jednou ze třiceti největších společností světa, dodávajících automobilové díly mnoha výrobcům vozidel, a tak spolupráce při vývoji Cam-In-Cam není vyloučena.

Součástí Mahle Group je od roku 2005 také Mahle Powertrain Ltd. z britského Northamptonu, někdejší Cosworth Technology. Od roku 2010 pracuje na vývoji spalování bio-paliva v malých motorech (downsizing), prodlužovači dojezdu Range Extender pro hybridní vozidla (zkoušky ve voze od 2012), znovuzrození Stirlingova motoru s využitím tepelné energie slunečního záření (prototyp běží od 2011) a testování na výzkumných jednoválcových motorech. V rámci downsizingu vyvinul Mahle řadový tříválec 1200 cm³ (ø 83 x 73,9 mm) s dvoustupňovým přeplňováním speciálním turbodmychadlem BMTS (Bosch Mahle Turbo Systems), který s výkonem 120 kW/5000 – 6000 min^‑1 překonal očekávání při -testech ve dvojici relativně těžkých vozů VW Passat Variant (5,8 l/100 km a CO₂ 135 g/km). A právě tento typ motoru je vhodný pro aplikaci Cam-In-Cam.

Převzato z časopisu

Fotogalerie