距離車輛完全實(shí)現(xiàn)電氣化仍需一段距離

考慮到當(dāng)前市場趨勢，配氣機(jī)構(gòu)行業(yè)的相關(guān)研究人員正通過開發(fā)全新技術(shù)，來提升新一代內(nèi)燃機(jī)的熱效率。

目前，配氣機(jī)構(gòu)行業(yè)面臨的最大威脅是車輛的電氣化進(jìn)程，但目前距離車輛完全實(shí)現(xiàn)電氣化仍有一段距離。根據(jù)相關(guān)研究，在未來的數(shù)十年間，內(nèi)燃機(jī)仍將被用作于車輛的主要動力。

美國伊頓（Eaton）公司旗下負(fù)責(zé)技術(shù)創(chuàng)新的執(zhí)行主管Mihai Dorobantu博士對此解釋道，內(nèi)燃機(jī)汽車的市場份額將受到一定沖擊，但如果把業(yè)界對汽車領(lǐng)域期望的增長及未來的需求因素考慮進(jìn)去，依然會有在該領(lǐng)域繼續(xù)投資的理由。電氣化和自動化可能會主導(dǎo)品牌的研發(fā)預(yù)算，但對于部分精打細(xì)算的公司而言，其會致力于開發(fā)新型內(nèi)燃機(jī)技術(shù)方案。

目前，伊頓公司主要關(guān)注重型柴油機(jī)和商用車領(lǐng)域。在美國，商用車制造商必須實(shí)現(xiàn)到2024年使CO2排放減少20%，并且到2027年使CO2排放進(jìn)一步減少27%的目標(biāo)。

目前，伊頓公司旗下的研究人員已經(jīng)完成試驗(yàn)室測試，以此證明停缸（CDA）技術(shù)能降低柴油機(jī)的排放。Dorobantu提到，對柴油機(jī)而言，在燃油較為稀薄的缸內(nèi)區(qū)域，該方案所產(chǎn)生的優(yōu)化效果并不顯著。CDA技術(shù)可用于減少在低負(fù)荷工況時(shí)進(jìn)入柴油機(jī)的空氣量，因此不需要對后處理系統(tǒng)進(jìn)行專門冷卻，并且可保證后處理系統(tǒng)有著較高溫度，并能有效減少NOx排放。

伊頓公司旗下的CDA系列產(chǎn)品能與其他相關(guān)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)合理匹配，并形成1個(gè)完整的系統(tǒng)。在1款發(fā)動機(jī)內(nèi)，該系統(tǒng)可以快速且精確地實(shí)現(xiàn)CDA控制。例如，如果需要實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)制動、CDA和進(jìn)氣門遲閉（LIVC），該系統(tǒng)會即刻作出反應(yīng)。

當(dāng)駕駛員試圖停車時(shí)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)制動；在發(fā)動機(jī)處于低負(fù)荷和怠速工況時(shí)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)CDA；當(dāng)發(fā)動機(jī)需要切換至米勒循環(huán)時(shí)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)LIVC。雖然從理論層面上來說，該系統(tǒng)性能優(yōu)越，但如要實(shí)現(xiàn)推廣，則還面臨著一系列問題。

無凸輪布置

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凸輪軸是內(nèi)燃機(jī)的1種基本零部件，但相比可變凸輪正時(shí)，采用無凸輪氣門系統(tǒng)可使發(fā)動機(jī)具有更高的布置靈活性。例如，瑞典Freevalve公司旗下的研究人員在科尼塞克Gemera車型的雙渦輪TFG直列3缸發(fā)動機(jī)上配裝了無凸輪氣門系統(tǒng)，該方案廣受業(yè)界好評。Freevalve公司旗下的研究人員通過為發(fā)動機(jī)選用電液-氣動執(zhí)行系統(tǒng)，以此可設(shè)計(jì)出能與實(shí)際工況進(jìn)行合理匹配的精確升程型線。

Freevalve公司的聯(lián)合創(chuàng)始人和首席科學(xué)家Urban Carlson對此提到，F(xiàn)reevalve公司旗下的研究人員現(xiàn)在正在研發(fā)1款高性能發(fā)動機(jī)，該款機(jī)型采用了小型化設(shè)計(jì)方案，并具有較高熱效率。同時(shí)，該款發(fā)動機(jī)有著寬廣的扭矩特性曲線和較大的峰值扭矩。該特點(diǎn)在1個(gè)不需要變速齒輪的混合動力系統(tǒng)中顯得尤其重要。就目前而言，發(fā)動機(jī)不僅需要較高的峰值功率和轉(zhuǎn)速，同時(shí)還需要拓寬高功率條件下的工況區(qū)域。

Gemera是1款性能優(yōu)越的車型，但Freevalve旗下的研究人員認(rèn)為相關(guān)技術(shù)也需要推廣至同類混合動力車型中。相比變速齒輪系統(tǒng)，無凸輪氣門系統(tǒng)的成本更為低廉。Freevalve旗下的研究人員也已證實(shí)，在進(jìn)行系統(tǒng)測試時(shí)，相比配備有標(biāo)準(zhǔn)凸輪部件的發(fā)動機(jī)，1臺觀致（Qoros）3樣車的功率要高出45%，扭矩要高出47%。

由于目前已開發(fā)出更精確的氣門控制方法，F(xiàn)reevalve公司的研究人員相信內(nèi)燃機(jī)效率在后續(xù)的10年間將會得到顯著改善。

數(shù)字轉(zhuǎn)化

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為進(jìn)一步深化重型柴油機(jī)市場的商業(yè)潛力，總部位于英國的Camcon公司開發(fā)了智能氣門技術(shù)（IVT），同時(shí)采用了能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制的電子執(zhí)行器。該款電子執(zhí)行器可用作于發(fā)動機(jī)的迷你凸輪軸。IVT能為發(fā)動機(jī)提供合理的氣門技術(shù)方案，并且可實(shí)現(xiàn)凸輪軸的數(shù)字化運(yùn)行，從而可使研究人員為每個(gè)氣缸編制其獨(dú)有的運(yùn)行程序。

Camcon公司的首席運(yùn)營官M(fèi)ark Gostick對此解釋道，將此類經(jīng)改良的重型柴油機(jī)技術(shù)推廣到乘用車中可能非常困難，因?yàn)槠涫袌龇桨父呌诟行凿N售（emotional sell）。Camcon公司的技術(shù)總監(jiān)Roger Stone對此補(bǔ)充道，目前能對相關(guān)方案進(jìn)行優(yōu)化，從而有效減少發(fā)動機(jī)廢氣后處理系統(tǒng)的成本。

Camcon公司與商用伙伴驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)（DSD）公司已開展了合作，研發(fā)出了1臺單缸發(fā)動機(jī)。該臺發(fā)動機(jī)主要用于試驗(yàn)，在將其投入量產(chǎn)前，一級供應(yīng)商和汽車生產(chǎn)商能以此來了解IVT的優(yōu)勢。

未來，從事配氣機(jī)構(gòu)研發(fā)的技術(shù)人員將繼續(xù)努力為客戶提供更高效的解決方案。除了伊頓、Camcon和Freevalve等公司，還有許多企業(yè)仍在該領(lǐng)域從事研發(fā)工作，以此證明內(nèi)燃機(jī)如何能實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步優(yōu)化。例如，德爾福（Delphi）公司旗下的研究人員一直在繼續(xù)推廣其動態(tài)跳躍點(diǎn)火（DSF）停缸技術(shù)。通過采用該項(xiàng)技術(shù)，發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性可以提升約15%，并顯著降低排放。

考慮到重型柴油機(jī)和混動汽車市場的需求，從事配氣機(jī)構(gòu)行業(yè)的研究人員正在力求創(chuàng)新，以確保內(nèi)燃機(jī)在未來幾十年后依然有其應(yīng)用價(jià)值。

編輯：jq