?。▓D源:Empa官網)
據外媒報道,瑞士國家聯(lián)邦實驗室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荷狀態(tài)時,新技術能節(jié)省20%的燃油。
在FlexWork系統(tǒng)中,氣門由液壓驅動,通過電磁線圈進行電氣控制。通電后,專門設計的氣門就會打開,液壓流體會在數毫秒內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行優(yōu)化。測試中,火花點火發(fā)動機的燃油消耗比傳統(tǒng)氣門控制系統(tǒng)低20%左右。
通過選擇操作參數,比如智能負荷控制、缸內殘留氣體量(廢氣再循環(huán)),或者自行關閉不需要的缸,可以自由調整各氣缸的開關時間和氣門升程,在不同循環(huán)狀態(tài)下,每一臺發(fā)動機的運行狀況都會有所不同。因此,發(fā)動機可以高度適應新型可再生燃料,如甲醇或乙醇等含氧燃料,允許汽缸內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(由風能和太陽能產生),也可以靈活應對。此外,該系統(tǒng)嘗試實現(xiàn)替代燃燒概念,例如均質自燃,即在壓縮結束時,通過合理設置,適時點燃空氣混合物燃料,而不需要點火火花。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)動機冷卻水,而不是通常使用的油。由于其物理特性,這種介質非常適合快速切換液壓系統(tǒng),因為它材質較硬,造成的液壓損失少。這使得氣缸蓋完全無油,發(fā)動機其余部分可以使用更便宜的機油,延長更換間隔。
“FlexWork”項目由瑞士聯(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)動機中投入使用,該發(fā)動機由天然氣驅動。所需部件由Empa車間生產,測試發(fā)動機的控制系統(tǒng)是由Empa研究人員自行開發(fā)。事實上,自2018年10月以來,該氣門總成一直在Empa的發(fā)動機試驗臺上進行測試,已成功通過數百萬次發(fā)動機運轉循環(huán)的考驗。FlexWork系統(tǒng)需用的部件成本低廉。既不需要昂貴、非??斓拈_關氣門,也不需要復雜的傳感器。這項技術不僅適用于內燃機,也適用于壓縮機,Empa正在與發(fā)動機制造商討論這項技術的轉讓問題。