无凸轮(Empa创新气门总成可节省燃油高达20%)

Posted 2023-05-28

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无凸轮(Empa创新气门总成可节省燃油高达20%)

(图源：Empa官网)

盖世汽车迅据外媒报道，瑞士国家联邦实验室Empa的研究人员开发了一种电动液压无凸轮气门总成，可以完全自由地调整冲程和定时，同时具有耐用性和成本效益。在乘用车处于典型的低负荷状态时，新技术能节省20%的燃油。

在FlexWork系统中，气门由液压驱动，通过电磁线圈进行电气控制。通电后，专门设计的气门就会打开，液压流体会在数毫秒内按照需求迅速打开气体交换阀。切断电流时，又通过弹簧力关闭气体交换阀，并将打开时用的大部分液压能量送回液压系统。在典型的低负荷乘用车中，传统气门控制系统采用的是节汽阀和凸轮轴。与凸轮轴驱动系统相比，该系统的工作范围较广，能耗明显降低，并且对气体交换部件进行优化。测试中，火花点火发动机的燃油消耗比传统气门控制系统低20%左右。

通过选择操作参数，比如智能负荷控制、缸内残留气体量(废气再循环)，或者自行关闭不需要的缸，可以自由调整各气缸的开关时间和气门升程，在不同循环状态下，每一台发动机的运行状况都会有所不同。因此，发动机可以高度适应新型可再生燃料，如甲醇或乙醇等含氧燃料，允许汽缸内留下更多的剩余气体;对于抗爆性能更好的天然气、沼气和合成气(由风能和太阳能产生)，也可以灵活应对。此外，该系统尝试实现替代燃烧概念，例如均质自燃，即在压缩结束时，通过合理设置，适时点燃空气混合物燃料，而不需要点火火花。这种混合物燃烧时几乎没有污染。

Empa这一系统的另一特性在于液压流体的选择。该系统使用水-乙二醇混合物，即发动机冷却水，而不是通常使用的油。由于其物理特性，这种介质非常适合快速切换液压系统，因为它材质较硬，造成的液压损失少。这使得气缸盖完全无油，发动机其余部分可以使用更便宜的机油，延长更换间隔。

“FlexWork”项目由瑞士联邦能源办公室(SFOE)资助。目前，这一新型气门系统已在大众1.4l TSI改装发动机中投入使用，该发动机由天然气驱动。所需部件由Empa车间生产，测试发动机的控制系统是由Empa研究人员自行开发。事实上，自2018年10月以来，该气门总成一直在Empa的发动机试验台上进行测试，已成功通过数百万次发动机运转循环的考验。FlexWork系统需用的部件成本低廉。既不需要昂贵、非常快的开关气门，也不需要复杂的传感器。这项技术不仅适用于内燃机，也适用于压缩机，Empa正在与发动机制造商讨论这项技术的转让问题。