(圖源:Empa官網(wǎng))
據(jù)外媒報(bào)道,瑞士國家聯(lián)邦實(shí)驗(yàn)室Empa的研究人員開發(fā)了一種電動液壓無凸輪氣門總成,,可以完全自由地調(diào)整沖程和定時,,同時具有耐用性和成本效益。在乘用車處于典型的低負(fù)荷狀態(tài)時,,新技術(shù)能節(jié)省20%的燃油,。
在FlexWork系統(tǒng)中,氣門由液壓驅(qū)動,,通過電磁線圈進(jìn)行電氣控制,。通電后,,專門設(shè)計(jì)的氣門就會打開,液壓流體會在數(shù)毫秒內(nèi)按照需求迅速打開氣體交換閥,。切斷電流時,,又通過彈簧力關(guān)閉氣體交換閥,并將打開時用的大部分液壓能量送回液壓系統(tǒng),。在典型的低負(fù)荷乘用車中,,傳統(tǒng)氣門控制系統(tǒng)采用的是節(jié)汽閥和凸輪軸。與凸輪軸驅(qū)動系統(tǒng)相比,,該系統(tǒng)的工作范圍較廣,,能耗明顯降低,并且對氣體交換部件進(jìn)行優(yōu)化,。測試中,,火花點(diǎn)火發(fā)動機(jī)的燃油消耗比傳統(tǒng)氣門控制系統(tǒng)低20%左右。
通過選擇操作參數(shù),,比如智能負(fù)荷控制,、缸內(nèi)殘留氣體量(廢氣再循環(huán)),或者自行關(guān)閉不需要的缸,,可以自由調(diào)整各氣缸的開關(guān)時間和氣門升程,,在不同循環(huán)狀態(tài)下,每一臺發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀況都會有所不同,。因此,,發(fā)動機(jī)可以高度適應(yīng)新型可再生燃料,如甲醇或乙醇等含氧燃料,,允許汽缸內(nèi)留下更多的剩余氣體,;對于抗爆性能更好的天然氣、沼氣和合成氣(由風(fēng)能和太陽能產(chǎn)生),,也可以靈活應(yīng)對,。此外,該系統(tǒng)嘗試實(shí)現(xiàn)替代燃燒概念,,例如均質(zhì)自燃,,即在壓縮結(jié)束時,通過合理設(shè)置,,適時點(diǎn)燃空氣混合物燃料,,而不需要點(diǎn)火火花。這種混合物燃燒時幾乎沒有污染,。
Empa這一系統(tǒng)的另一特性在于液壓流體的選擇,。該系統(tǒng)使用水-乙二醇混合物,即發(fā)動機(jī)冷卻水,,而不是通常使用的油,。由于其物理特性,,這種介質(zhì)非常適合快速切換液壓系統(tǒng),因?yàn)樗馁|(zhì)較硬,,造成的液壓損失少,。這使得氣缸蓋完全無油,發(fā)動機(jī)其余部分可以使用更便宜的機(jī)油,,延長更換間隔,。
“FlexWork”項(xiàng)目由瑞士聯(lián)邦能源辦公室(SFOE)資助。目前,,這一新型氣門系統(tǒng)已在大眾1.4l TSI改裝發(fā)動機(jī)中投入使用,,該發(fā)動機(jī)由天然氣驅(qū)動。所需部件由Empa車間生產(chǎn),,測試發(fā)動機(jī)的控制系統(tǒng)是由Empa研究人員自行開發(fā),。事實(shí)上,自2018年10月以來,,該氣門總成一直在Empa的發(fā)動機(jī)試驗(yàn)臺上進(jìn)行測試,,已成功通過數(shù)百萬次發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)的考驗(yàn),。FlexWork系統(tǒng)需用的部件成本低廉,。既不需要昂貴、非??斓拈_關(guān)氣門,,也不需要復(fù)雜的傳感器。這項(xiàng)技術(shù)不僅適用于內(nèi)燃機(jī),,也適用于壓縮機(jī),,Empa正在與發(fā)動機(jī)制造商討論這項(xiàng)技術(shù)的轉(zhuǎn)讓問題。