既要有高输出又要低排放低油耗,八面玲珑从来都不是内燃机擅长的事情,但是超跑制造商科尼赛克最终选择了Freevalve(全可变气门致动)技术实现了这一目标。3月日内瓦虚拟车展上首发的科尼赛克Gemera微混巨擎(Tiny Friendly Giant,简称TFG)发动机就应用了这一技术,这款超跑计划2022年投入生产。

  正如其名,Freevalve可以不再使用传统发动机用来开关气门的凸轮轴,将进气门和排气门解放出来。科尼赛克Freevalve发动机同时保证了性能与经济性,但是实际上它是如何工作的呢?

  所谓的无凸轮轴(camless)发动机不是一个新概念,宝马、雷诺、菲亚特、路特斯以及最近的英国Camcon等公司都已经推出了类似的产品,可以实现气门正时和升程(何时开关以及开关程度)完全独立控制,最终提供巨大的优势,例如减少油耗和排放以及超高性能。

  TFG发动机没有节气门,因此通过少开一些气门对进入发动机的空气量实现内部控制,而不必通过发动机上游的外部节气门来限流,这样即可节省电量。在高效的米勒循环下,进气冲程吸入空气的体积比作功冲程的膨胀燃油混合气体所占的体积要小,从而使发动机提高了效率。

  由于起步低转速下内部零件、催化器处于低温状态,同时燃油混合气体有限,现代技术的发动机大多数有毒排放物仍会在冷启动后半分钟内排出。与传统装有凸轮轴的三缸发动机相比,Freevalve系统操纵气门实现内部废气再循环,将热的燃烧混合气体与新鲜的进气充分混合,从而将排放降低了60%。

  早期对无凸轮轴技术发动机的尝试相对简单,通常涉及电磁阀或电动液压执行器。Freevalve系统使用气动装置来致动气门,并使用电动液压执行器将气门停在既定位置并抑制气门出现移动。通过关闭单个气缸中的所有气门并切断燃油喷射,即可实现闭缸技术,甚至还可以利用人工智能让发动机在特定时间找到最佳的燃油混合比例。

  根据发动机负载以及驾驶员通过油门踏板要求执行的操作,发动机中枢(电子控制单元)可以确定每个气门准确的执行动作。涡轮增压发动机采用两级涡轮增压系统,但Freevalve并不是通过气门来控制涡轮何时启动,而是通过将发动机的6个排气门中的3个与一个涡轮机相连,另外3个排气门与另外一个涡轮机相连,最终实现两级涡轮增压的独立控制。

  最终的结果让人惊喜:2.0升干式Freevalve双涡轮增压三缸TFG发动机输出高达600马力和600牛米,可以在1.9秒内完成0-100 km/h加速,最终达到0-400 km/h以上的最高车速。而油耗比典型2.0升直喷发动机低了15-20%,同时可以使用多种燃料运行,包括乙醇、二氧化碳中性甲醇、E85或者普通汽油,据说使用第二代可再生乙醇燃料可实现二氧化碳中性排放。

  实际上,宝马在2001年便推出了Valvetronic可变气门升程系统,时至今日仍在继续使用。尽管还是有凸轮轴在起作用,并且所有进气门都是同时而不是单独地致动,但是Valvetronic既有效又简单。与VANOS(可变凸轮轴正时控制系统)结合使用,可以改变凸轮轴正时,这一组合具有成本效益,也可以实现无凸轮轴技术优势。无凸轮轴发动机的更多消息,敬请关注中国汽车网的后续报道。(来源:autocar 编译:张季冬)

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