智能氣門(mén)技術(shù)助發(fā)動(dòng)機提升經(jīng)濟性

內燃機的優(yōu)化過(guò)程中，氣門(mén)的開(kāi)閉策略是目前來(lái)說(shuō)僅剩的幾項難題之一。目前，英國Camcon公司正在開(kāi)發(fā)一項叫做智能氣門(mén)控制（Intelligent Valve Actuation）的技術(shù)，其目標就是解決發(fā)動(dòng)機燃燒過(guò)程中氣門(mén)控制策略的難題。該公司技術(shù)總監Roger Stone表示，智能氣門(mén)控制技術(shù)致力于達到2020年的相關(guān)排放標準。

智能氣門(mén)控制結構：左邊閉合、右邊開(kāi)啟

Roger Stone指出，該技術(shù)的基礎策略在于消除氣門(mén)與曲軸旋轉時(shí)的機械連接，讓氣門(mén)正時(shí)/升程/周期能夠在每個(gè)循環(huán)中根據實(shí)際轉速和載荷達到靈活應變的狀態(tài)，從而使發(fā)動(dòng)機燃燒更優(yōu)化。

智能氣門(mén)控制技術(shù)據稱(chēng)可以克服可變氣門(mén)控制系統的局限性，主要是通過(guò)在氣門(mén)工作過(guò)程中，結合高速數控技術(shù)以及高精度氣門(mén)開(kāi)閉來(lái)實(shí)現。工程師表示，實(shí)際上，這是一種線(xiàn)控氣門(mén)技術(shù)（valve-by-wire technology）。

Stone表示，“由于曲軸與發(fā)動(dòng)機之間的直接機械連接，使得設計師在較長(cháng)一段時(shí)間內受到制約。在目前的新的思維模式下，設計師認為發(fā)動(dòng)機需要一個(gè)特定的載荷和速度條件，并據此制定出相應的氣門(mén)控制策略，并且無(wú)需受到傳統機械結構的限制?！?/P>

優(yōu)化氣門(mén)升程/正時(shí)所得到的最直接的效果就是，扭矩以及燃油經(jīng)濟性和排放的優(yōu)化。另外，該技術(shù)可以結合均質(zhì)壓燃技術(shù)（HCCI），并且可以在2缸、4缸發(fā)動(dòng)機中兼容。

啟用先進(jìn)的燃燒策略

Camcon的開(kāi)發(fā)工作已經(jīng)證明，即使一個(gè)相對簡(jiǎn)單地改動(dòng)，也能夠使現存發(fā)動(dòng)機中的低速扭矩更高，泵氣損失更少，廢氣循環(huán)控制更佳。在此基礎上，再進(jìn)行模擬和試驗臺測試，Stnoe預計這項技術(shù)至少能夠使燃油經(jīng)濟性和二氧化碳排放改善15%。

將進(jìn)氣門(mén)開(kāi)口時(shí)間延長(cháng)從而為米勒循環(huán)提供足夠的工作時(shí)間，這項改動(dòng)非常簡(jiǎn)單。另外，它還能夠克服一些均質(zhì)壓燃過(guò)程中的難題，因為在發(fā)動(dòng)機低轉速期間，曲軸運行720°（兩周）時(shí)間內，可以進(jìn)行很多的氣門(mén)控制。比如，可以通過(guò)縮短進(jìn)氣沖程來(lái)將低進(jìn)氣慣性，從而在不同轉數之下都能營(yíng)造最佳入氣流量。

根據進(jìn)氣汽車(chē)行業(yè)發(fā)展趨勢來(lái)看，斷缸技術(shù)的應用也得到了進(jìn)一步發(fā)展。而智能氣門(mén)控制策略同樣能夠通過(guò)使各個(gè)氣缸輪流失活來(lái)保證不會(huì )有單個(gè)氣缸長(cháng)時(shí)間處于非工作狀態(tài)。

由于其快速響應特性，該策略也適用于轉速低于3,000轉/分的兩沖程發(fā)動(dòng)機。

Stone指出，智能氣門(mén)控制是將緊湊型機械連控軌道（desmodromic）配氣機構與Camcon公司的機械調節器相結合得到。

系統由氣門(mén)控制單元VCU控制，其控制效率比傳統發(fā)動(dòng)機中的點(diǎn)火控制或噴油控制更高。噴油或點(diǎn)火控制單元僅僅能夠計算每個(gè)氣缸單次循環(huán)所需的噴油量，而氣門(mén)控制單元則可以在每次循環(huán)過(guò)程中監控氣門(mén)位置100次。

更低的油耗

智能氣門(mén)控制技術(shù)的核心組件是Camcon公司的機械調節器該組件基于公司的Binary Actuation Technology技術(shù)制造。該多機械調節器有兩個(gè)穩定的零功耗狀態(tài)，傳統的螺線(xiàn)管中則只有1個(gè)零功耗狀態(tài)。氣門(mén)行程被限制在固定范圍內，所以只有在切換斷缸對象時(shí)需要消耗功率。

智能氣門(mén)控制系統的連控軌道閥結構

Stone指出，設計師通過(guò)利用一個(gè)旋轉永磁體實(shí)現多極布局，就像一個(gè)緊湊型超快響應速率的電動(dòng)機。將旋轉運動(dòng)轉換成高精度的線(xiàn)性氣門(mén)開(kāi)閉運動(dòng)是該系統的關(guān)鍵，系統為每個(gè)氣門(mén)配備了連控軌道結構凸輪。第三個(gè)凸輪的凸角作為能量回收彈簧，將某個(gè)氣門(mén)工作的能量回收并用于第二個(gè)氣門(mén)的控制中，提升發(fā)動(dòng)機運轉效率。

據Camcon公司描述，旋轉調節器的工作效率較高，因此可以兼容電壓較低的12伏汽車(chē)電氣系統。

實(shí)驗報告顯示，通過(guò)利用智能氣門(mén)控制技術(shù)后，發(fā)動(dòng)機在運行時(shí)曲軸和氣門(mén)的噪聲也得到大幅降低，特別是在轉速較低的情況下。當發(fā)動(dòng)機空轉時(shí)，燃油噴射系統將成為發(fā)動(dòng)機噪聲的主要來(lái)源。

目前Camcon公司正在與多個(gè)原始設備制造商協(xié)商合作事宜，一旦合作達成，那么智能氣門(mén)控制系統將進(jìn)入量產(chǎn)階段。公司稱(chēng)該技術(shù)可幫助發(fā)動(dòng)機達到2020年排放和燃油經(jīng)濟性法規。