?。▓D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。