考虑到当前市场趋势，配气机构行业的相关研究人员正通过开发全新技术，来提升新一代内燃机的热效率。


目前，配气机构行业面临的最大威胁是车辆的电气化进程，但目前距离车辆完全实现电气化仍有一段距离。根据相关研究，在未来的数十年间，内燃机仍将被用作于车辆的主要动力。


美国伊顿（Eaton）公司旗下负责技术创新的执行主管Mihai Dorobantu博士对此解释道，内燃机汽车的市场份额将受到一定冲击，但如果把业界对汽车领域期望的增长及未来的需求因素考虑进去，依然会有在该领域继续投资的理由。电气化和自动化可能会主导品牌的研发预算，但对于部分精打细算的公司而言，其会致力于开发新型内燃机技术方案。



目前，伊顿公司主要关注重型柴油机和商用车领域。在美国，商用车制造商必须实现到2024年使CO2 排放减少20%，并且到2027年使 CO2排放进一步减少27%的目标。

目前，伊顿公司旗下的研究人员已经完成试验室测试，以此证明停缸（CDA）技术能降低柴油机的排放。Dorobantu提到，对柴油机而言，在燃油较为稀薄的缸内区域，该方案所产生的优化效果并不显著。CDA技术可用于减少在低负荷工况时进入柴油机的空气量，因此不需要对后处理系统进行专门冷却，并且可保证后处理系统有着较高温度，并能有效减少NOx 排放。

伊顿公司旗下的CDA系列产品能与其他相关产品实现合理匹配，并形成1个完整的系统。在1款发动机内，该系统可以快速且精确地实现CDA控制。例如，如果需要实现发动机制动、CDA和进气门迟闭（LIVC），该系统会即刻作出反应。当驾驶员试图停车时，该系统可实现发动机制动；在发动机处于低负荷和怠速工况时，该系统可实现CDA；当发动机需要切换至米勒循环时，该系统可实现LIVC。虽然从理论层面上来说，该系统性能优越，但如要实现推广，则还面临着一系列问题。



无凸轮布置


凸轮轴是内燃机的1种基本零部件，但相比可变凸轮正时，采用无凸轮气门系统可使发动机具有更高的布置灵活性。例如，瑞典Freevalve公司旗下的研究人员在科尼塞克Gemera车型的双涡轮TFG直列3缸发动机上配装了无凸轮气门系统，该方案广受业界好评。Freevalve公司旗下的研究人员通过为发动机选用电液-气动执行系统，以此可设计出能与实际工况进行合理匹配的精确升程型线。


Freevalve公司的联合创始人和首席科学家Urban Carlson对此提到，Freevalve公司旗下的研究人员现在正在研发1款高性能发动机，该款机型采用了小型化设计方案，并具有较高热效率。同时，该款发动机有着宽广的扭矩特性曲线和较大的峰值扭矩。该特点在1个不需要变速齿轮的混合动力系统中显得尤其重要。就目前而言，发动机不仅需要较高的峰值功率和转速，同时还需要拓宽高功率条件下的工况区域。


Gemera是1款性能优越的车型，但Freevalve旗下的研究人员认为相关技术也需要推广至同类混合动力车型中。相比变速齿轮系统，无凸轮气门系统的成本更为低廉。Freevalve旗下的研究人员也已证实，在进行系统测试时，相比配备有标准凸轮部件的发动机，1台观致（Qoros）3样车的功率要高出45%，扭矩要高出47%。由于目前已开发出更精确的气门控制方法，Freevalve公司的研究人员相信内燃机效率在后续的10年间将会得到显著改善。



数字转化


为进一步深化重型柴油机市场的商业潜力，总部位于英国的Camcon公司开发了智能气门技术（IVT），同时采用了能实现数字化控制的电子执行器。该款电子执行器可用作于发动机的迷你凸轮轴。IVT能为发动机提供合理的气门技术方案，并且可实现凸轮轴的数字化运行，从而可使研究人员为每个气缸编制其独有的运行程序。


Camcon公司的首席运营官Mark Gostick对此解释道，将此类经改良的重型柴油机技术推广到乘用车中可能非常困难，因为其市场方案更趋于感性销售（emotional sell）。Camcon公司的技术总监Roger Stone对此补充道，目前能对相关方案进行优化，从而有效减少发动机废气后处理系统的成本。


Camcon公司与商用伙伴驱动系统设计（DSD）公司已开展了合作，研发出了1台单缸发动机。该台发动机主要用于试验，在将其投入量产前，一级供应商和汽车生产商能以此来了解IVT的优势。



未来，从事配气机构研发的技术人员将继续努力为客户提供更高效的解决方案。除了伊顿、Camcon和Freevalve等公司，还有许多企业仍在该领域从事研发工作，以此证明内燃机如何能实现进一步优化。例如，德尔福（Delphi）公司旗下的研究人员一直在继续推广其动态跳跃点火（DSF）停缸技术。通过采用该项技术，发动机的燃油经济性可以提升约15%，并显著降低排放。


考虑到重型柴油机和混动汽车市场的需求，从事配气机构行业的研究人员正在力求创新，以确保内燃机在未来几十年后依然有其应用价值。



作者： DANIEL LLOYD 

整理：王少辉 

编辑：伍赛特

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