Koliko god volimo zvuk bregaste osovine ovdje u Power Automediji, postoje neki inherentni problemi kod dizajna baziranog na bregastoj osovini koji ograničavaju performanse motora. No, s druge strane, ima mnogo problema s kojima se treba nositi kad razmišljamo o današnjoj temi, jer tehnologija Freevalve izgleda kao da je zaglavila negdje u švedskom limbu. A bilo bi stvarno sjajno — kad bi radila.
Do danas, tradicionalni motori s fiksnim vremenskim otvorima ventila, motori s varijabilnim vremenom otvaranja ventila, pa čak i Fiatovi MultiAir sustavi i dalje su robovi svojih bregastih osovina. Automobilski motori danas su bolji nego ikad, ali ne postoji “jedan univerzalni” pristup. Što se tiče ulaza i izlaza zraka, snage i efikasnosti, još smo daleko od idealnog stanja.
Naravno, možeš ugraditi bregastu osovinu visokih performansi da izvučeš više snage, ali učinkovitost goriva i NVH (buka, vibracije, hrapavost) mogu patiti. Dodatno, modifikacije koje je potrebno napraviti da bi ta bregasta osovina radila optimalno moraju biti specifične za odabrani profil bregaste osovine. Zato zaboravi na to da jednostavno zamijeniš bregastu osovinu s nekom blažom verzijom za ugodniju vožnju i uštedu goriva — jer… tko to ima vremena.
Zar ne bi bilo sjajno da valvni mehanizam motora nije ovisan o brzini klipova ili konfiguraciji bregaste osovine? Da postoji slobodno tok ulaznih i izlaznih ventila koji bi se kontrolirao isključivo elektroničkim upravljanjem i reakcijom vozača. Što nas vodi do pitanja — što se dogodilo s obećanjem motora bez bregastih osovina, odnosno s Freevalve dizajnom koji bi ih zamijenio?
Umjesto da potpuno ukinu bregaste osovine, automobilski inženjeri su jednostavno pronašli načine kako ih (i njihove prateće dijelove) učiniti boljima. Dakle, osim Wankelovog rotacijskog motora, nije bilo mnogo velikih proboja u proizvodnji motora bez bregastih osovina tijekom proteklog stoljeća.
To nas vraća na Freevalve dizajn i njegov prilično spori izlazak na tržište. Do ovog trenutka prošlo je gotovo deset godina otkako je Koenigsegg prvi put najavio da je njihova “Freevalve tehnologija” blizu faze proizvodnje. Pa gdje je onda, možda pitate? Dobro pitanje…
Unatoč tome što je Koenigsegg financijski podržavao Freevalve od ranih 2000-ih, još uvijek nisu uspjeli pronaći način da ovu tehnologiju implementiraju. Da, bilo je trenutaka kada smo mislili da je lansiranje blizu, ali ništa konkretno nikada nije zaživjelo.
Uzmimo za primjer Koenigsegg Gemeru, koja koristi Freevalve i ima 600-konjski 2.0-litreni trocilindarski motor. Ovaj astronomski skup superautomobil trebao je ući u proizvodnju još 2021. godine. No, datum lansiranja je odgođen na neki trenutak 2024. godine. Što mnoge navodi na razmišljanje hoće li Gemera i/ili njen Freevalve motor ikada dobiti zeleno svjetlo.
Kineski proizvođač automobila, Qoros Auto, također je imao velike ambicije koristiti Freevalve-ov motor bez bregaste osovine u svom prototipu hatchbacka Qoros 3. No, osim što su dobili nekoliko naslova na sajmu automobila u Guangzhouu 2016., ovaj puno običniji model nikada nije zaživio. U međuvremenu, glavne automobilske marke izbacuju jedan motor za drugim koji nudi mnogo onoga što Freevalve tvrdi da može u pogledu snage i efikasnosti, a da pritom još uvijek koriste tradicionalne bregaste osovine.
Pa što je onda veliki problem? Sigurno je netko u Freevalveu ili Koenigseggu već smislio kako ostvariti ovu futurističku tehnologiju. Ili su pak kreativni umovi iz Freevalvea zaista zapeli u pronalasku sigurnog i učinkovnog načina za implementaciju ovog dizajna?
Podešavanje bregaste osovine: Jednostavan i jasan slučaj
Za one koji žele bolje razumjeti cijeli Freevalve koncept, slobodno posjetite Freevalveovu službenu stranicu gdje se detaljnije objašnjavaju njihove tehnologije. No, za one koji preferiraju sažetak, verzija u nastavku može biti korisna.
U osnovi, da bi valvetrain (mehanizam ventila) kontrolirao svježu smjesu zraka i goriva te protok ispuha koji omogućuju radni ciklus motora, mora se koristiti bregasta osovina. Ove fiksne metode upravljanja ventilima reguliraju koliko dugo i koliko široko će ventili ostati otvoreni tijekom rada. Na prigušivaču se uvlazi minimalna količina zraka i goriva, a iz auspuha izlaze skromne količine ispušnih plinova. S druge strane, pri punom gasu dolazi do velike količine protoka zraka i goriva.
No, pri radu na praznom hodu i niskim brzinama, brzina protoka zraka je nedovoljna, a kako smjesa zraka i goriva postaje neoptimalna, tako pada i okretni moment. Zato mnogi proizvođači automobila ulažu u hibridne motore s električnim pomoćnim motorima koji pomažu u prevladavanju tih problema s niskim momentom i emisijama. Upravo u ovom dijelu, na nižim brojevima okretaja, Freevalve dizajn dolazi do izražaja.
Ako se riješite unaprijed zadanog programa bregaste osovine, varijabilno upravljanje ventilima postaje prava sloboda. Jednostavno postavite specijalizirani solenoid i senzore na svaki ventil i oprostite se od ovisnosti o brzini klipa i ograničenjima konfiguracije bregaste osovine.
Ventili više ne moraju čekati da bregasta osovina i brzina klipa pokrenu odgovor ECU-a za upravljanje varijabilnim vremenom ventila. Oni se otvaraju odmah na ulazni signal i ostaju otvoreni ili zatvoreni koliko to zahtijeva pozicija papučice gasa. Zamislite samo — neograničeno varijabilno upravljanje ventilima, pri čemu svaki ventil radi neovisno od ostalih prema potrebi, a preklapanje ventila omogućuje besprijekornu vožnju.
Konačni rezultat je spoj najboljeg iz oba svijeta: vrhunske performanse na visokim okretajima, niske emisije i obilje okretnog momenta pri nižim okretajima. Time što svaki ventil cilindra može neovisno varirati svoje otvaranje, Freevalve može briljirati tamo gdje tradicionalna bregasta osovina zapinje.
Zapravo, u tom trenutku možda vam više neće trebati ni papučica gasa, već samo sustav za dovod zraka i senzori. Izbacite leptir za gas i omogućite daleko širi otvor za usis zraka — što ostaje? Slobodan protok zraka kroz motor koji više nije ograničen tradicionalnim parametrima momenta.
Ako Freevalve tehnologije nema sada, kada će je biti?
Ako Freevalve tehnologija ima potencijal raditi i to jako dobro, što Koenigsegg čeka?
Prije svega, tu je ogromni trošak proizvodnje nečega toliko revolucionarnog u većoj seriji. Funkcionalan Freevalve sustav u testnom motoru je jedno, ali njegov prelazak u serijsku proizvodnju uz pouzdane performanse, emisije i efikasnost, a pritom zadržavajući prihvatljivu cijenu, potpuno je druga stvar.
Osim toga, postoje ozbiljne brige oko sigurnosti — na primjer, mogućnost da ventili udare u klipove ili se previše jako zatvaraju na sjedala ventila. Koenigsegg tvrdi da je to riješio razvojem vlastitih posebnih pneumatskih aktuatora za ove ventile, koji su posebno dizajnirani i podešeni za takvu primjenu.
No, to dodatno komplicira cijelu priču, jer svaki cilindar mora imati individualno i precizno podešavanje, što zahtijeva složenu kontrolu i softversku podršku.
To nas dovodi do same srži problema, jer mnogi smatraju da za funkcioniranje Freevalve tehnologije pneumatski upravljani ventili predstavljaju jedini pravi put. S druge strane, neki zastupaju ideju da je bolje koristiti hidraulične jedinice s elektromagnetski aktiviranim ventilima, koje bi hidraulički blokirale aktuator ventila uz neku vrstu mehaničkog prigušenja.
Bilo kako bilo, čini se da je Koenigsegg razmotrio gotovo svaku moguću opciju i najvjerojatnije još uvijek traži izvedivo rješenje.
Dok forumski znalci galame i raspravljaju na tipkovnicama, razmjenjujući emotikone i svađe o tome koja bi tehnologija bila najbolja, mi u EngineLabs-u slažemo se oko jedne stvari: Freevalve tehnologija će jednoga dana zaživjeti. Samo je pitanje kada i u kojem će se vozilu prvi put pojaviti.
No, nemojmo zadržavati dah — s ovim tempom, motori opremljeni Freevalve sustavom vjerojatno će se pojaviti tek oko kraja ovog stoljeća i vjerojatno samo u jednom automobilu.
S druge strane, možda Koenigsegg samo puše dim…
Zaključak
Freevalve tehnologija, iako izuzetno obećavajuća, još uvijek nije spremna za širu primjenu. Iako nudi iznimne prednosti poput potpune kontrole ventila, boljih performansi i veće učinkovitosti, prepreke poput složenosti, visokih troškova, pouzdanosti i tehničkih izazova (poput preciznog upravljanja ventilima bez mehaničke veze) usporile su njezinu implementaciju. Koenigsegg i dalje radi na razvoju, ali čini se da će proći još dosta vremena prije nego što Freevalve postane realnost izvan eksperimentalnih superautomobila.
