“Qamfree”发动机技术 欲逼退凸轮轴“老戏骨”?


(关汉卿) #1

任何神奇的黑科技都无法避免成本以及可靠性的问题,首先成本的话由于现在还是处于研发试装阶段所以目前的项目成本还是非常高的,不过随着量产化之后产量的增加,成本不断下降。

随着电气化、智能化发展,汽车技术革命迫在眉睫,新技术、新概念层出不穷,如无人驾驶,新能源汽车等等。作为汽车核心部件的内燃机技术革新却进展缓慢,尤其是针对发动机的燃油经济性和动力提升方面一直是各大汽车厂商密切关注的革新点。

2016年北京车展有一款概念发动机引起了笔者的注意,由中国自主品牌观致汽车在柯尼塞格旗下的freevalve公司的技术支持下与带来的一款颠覆传统的发动机—“Qamfree”无凸轮轴发动机。传统凸轮轴气门的开启时间、角度以及行程是固定的,无法根据发动机的实时转速以及发动机负荷来调整,工程师引入了可变气门正时系统,在凸轮轴与正时链轮和链条之间,增加了相位调节器装置以及控制相位调节器的电磁阀。如此正时链条或正时皮带并没有直接驱动凸轮轴,而是通过驱动相位调节器来实现控制,相位调节器与凸轮轴之间有一定的转动角度,从而可以调节气门的开启时间和角度。

但这个配置依然无法实现气门开启大小的调节,一个更加复杂的系统孕育而生–可变气门升程。各家主机厂实现的方式不一样,本田是进气凸轮轴上有两套不同大径的凸轮,低转速一套,高转速用另外一套,实现两段气门升程可变,也就是本田所说的VTEC技术。宝马则是在凸轮与气门的之间做文章,可一定范围内对气门升程实现连续的调节。

早在2000年,瑞典的Cargine Engineering公司的工程师们发现传统的凸轮轴和气门的运作方式存在缺陷需要加以改良,这样就能有效的降低氮氧化物的排放以及提升发动机的燃烧效率,并于2003年的时候就开始着手研究如何用除凸轮轴以外的方式来实现控制气门的开闭的时机与大小,其实在当时探索这种技术的企业不在少数,其中包括福特、宝马、通用等等。可是由于成本、技术、可靠性等因素,这项技术并没有投入使用,而依然坚持不懈地进行研发工作的也就只有瑞典的Cargine Engineering公司了。后来由于合作伙伴萨博汽车的财务问题,Cargine engineering公司最终被北欧“幽灵跑车”柯尼塞格的创始人克里斯蒂安•冯•柯尼塞格于2009年收购了,并且成立了一家新的名为FreeValve的公司。

2014年观致汽车与著名跑车品牌柯尼塞格开始合作,观致汽车与FreeValve的合作虽然有提升品牌影响力的因素,但是柯尼塞格向Qamfree发动机的研发提供技术支持确实是前所未见的。而两年前观致与柯尼塞格合作的时候使用的就是FreeValve为观致汽车提供了气动-液压-电动混合的气门执行装置的技术支持,这也是一种彻底地抛弃了凸轮轴,完全利用电子系统来控制配气系统的工作,可以精确地控制气门的开闭时间以及打开角度的新技术,因此它完全摆脱了凸轮轴的设计缺陷,不仅大幅度的提升了发动机的工作效率,而且还能有效地降低发动机油耗。

Qamfree发动机到底有哪些技术优势呢?

1、首先它克服了凸轮轴会有能量损耗的这么个无法解决的问题所以最直观的表现就是发动机的动力表现更加的优秀了,而且如果是涡轮增压的车型的话由于没有了涡轮泄压阀所以涡轮迟滞的现象会减小。

2、由于气门的开闭控制更加精确,所以气缸内的燃料燃烧的更加充分,所以随之带来的就是更低的油耗表现而且氮氧化物的排放量也随之降低。

3、由于省略了凸轮轴所以与其配套的一些部件也随之消失了,所以Qamfree发动机比传统发动机更小更轻,为发动机舱节省了一部分空间所以对于发动机的改装来说,它的改装潜力可谓是非常大。

4、在理论上Qamfree发动机可以独立控制气门的开闭,所以这就天生的为它赋予了一种能力,那就是闭缸技术甚至是实现曾经马自达和丰田所疯狂迷恋的阿特金森循环发动机以及米勒循环发动机的那种技术构想在理论上都是可行的。观致汽车的动力总成技术的副总裁Klaus schmidt说:“如果有需要的话,我甚至可以把引擎从四冲程变成两冲程!”而且如果未来再开发六缸发动机或者是更多缸数的发动机的话只需改写一下配气系统的电脑程序就可以轻松实现闭缸从而提升车辆的燃油经济性。

任何神奇的黑科技都无法避免成本以及可靠性的问题,首先成本的话由于现在还是处于研发试装阶段所以目前的项目成本还是非常高的,不过随着量产化之后产量的增加,成本不断下降。还有就是可靠性的问题,新机型的出现大家肯定会关心它到底是否可靠,理论上它比传统发动机的可靠性更强,因为它可以独立控制各个气门的开闭从而轻松实现闭缸,所以就算在行驶过程中有某个气缸发生故障,电脑也可以单独控制它闭缸,这样就不会有为此而停在路上等待救援的尴尬了。

Qamfree为传统发动机注入了新的活力,这项对于传统发动机具有革命性意义的技术使得传统内燃机的潜力的到了开发,也对人们继续发掘发动机的潜力起到了促进作用,而且这也许会成为汽车史上的一件载入史册的事,一次发动机技术的革命!

FutureCar未来汽车 作者 | 陈劲康 插图 | 刘世杰 编辑 | 刘俊