随着汽车市场逐渐向电动化转变,传统的内燃机在技术上的创新性越来越低,即使发生了变化,也与电动机等零部件紧密集成。 接下来,我们来谈谈科尼赛克的FreeValve技术,该系统最大的特点是省去了凸轮轴等装置,使每个气门都可以独立控制,这不仅简化了发动机的结构,而且实现了轻量化。 当然,科尼赛克并不是唯一开发的技术,还有菲亚特集团和观致汽车等汽车公司开发的技术。
在分析FreeValve技术之前,我们先来看看传统内燃机的气门驱动结构。 在传统的内燃机中,无论是SOHC(单顶置凸轮轴)还是DOHC(双顶置凸轮轴),凸轮轴都控制气门的关闭和开启,从而配合活塞的上升和下降,实现进气、压缩、工作和排气四冲程。 为了使气门在准确的时间打开或关闭,曲轴驱动轮通常通过皮带或链条与凸轮轴驱动轮连接,这通常称为气门相。
无凸轮轴设计
与传统的凸轮轴-气门控制系统不同,科尼赛克提供代号为TFG(Tiny Friendly Giant)的三缸2发动机。在0T双涡轮增压发动机上,采用FreeValve技术,省去了凸轮轴、摇臂、VVT正时轮和正时链等机械装置,采用气动、液压和电子执行机构直接控制各气门的关闭和升降。 这不仅意味着发动机更轻,而且气门升程、启闭时间可无限调节。 换言之,科尼赛克的系统可以不受影响地实现奥托循环、米勒循环和阿特金森循环之间的完美切换,最大输出功率为450kW,峰值扭矩为600N·m,三台电机可为1在 100 秒内突破 9。
双涡轮增压两级增压
除此之外,FreeValve系统还可以与双涡轮增压器结合使用,以实现两级增压。 在TFG发动机上,一个涡轮增压器连接三个排气阀(每个气缸一个),另一个废气轮机连接到其他三个排气阀。 当发动机低速或低负荷运行时,排气门只开三次,所有废气都排入一台涡轮机,从而提高低扭矩,减少涡轮迟滞(这有点类似于VTG可变截面涡轮增压器,只不过一个是在气门控制上大惊小怪, 另一种是从涡轮增压器开始,但目的是减少涡轮滞后);当发动机以高转速或重载运行时,所有六个排气阀都打开,废气被排放到两个涡轮增压器中,从而优化涡轮增压性能并减少过度增压。
1.该系统的复杂性决定了其制造成本和维护成本过高。 虽然自由阀技术通过减少机械装置数量具有许多优点,但无凸轮轴设计的开发和制造成本高于或远高于传统系统,其高度复杂的电子控制系统和软件也会导致维护难度线性增加。
2.容错能力低。 FreeValve 系统的高度复杂控制对 ECU 算法、传感器输入和执行器响应提出了很高的要求,并且它过于依赖 ECU(发动机控制计算机)来控制气门。 换言之,这些组件中只有一个的响应延迟就可能导致发动机故障。 例如,如果ECU错误,会导致气门及时关闭,导致发动机损坏; 例如,如果ECU没有出错,但控制气门的执行器出了问题,结果也会损坏发动机。
3.汽车市场正在从传统的内燃机驱动转向新能源驱动。 随着环保法规的逐步加强和电池成本的不断下降,电动汽车等新能源汽车的技术正在迅速成熟。 作为一项创新的内燃机技术,科尼赛克自由阀技术在当前市场环境下仍将面临来自电动汽车和其他替代能源汽车的激烈竞争。
总体而言,科尼赛克自由阀技术在提高内燃机的性能和效率方面确实具有创新性,但其高昂的成本和复杂的控制使其难以大规模推广。 再加上环保法规的压力、电动汽车技术的成熟和消费者偏好的变化,使得乘用车市场难以生存。