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汽车线上:RENAULT研发无凸轮引擎

2020-05-22 人气:295

RENAULT研发无凸轮引擎电磁科技的进步带来引擎科技的新契机记者:SE 1999-12-31

VTEC?MIVEC?Double VANOS?还是VVT-i?为了达到引擎兼顾低转速时扭力与高转速时马力的理想,可变气门正时系统已成为现代汽车引擎中不可或缺的要素,也是各车厂技术能力较劲的战场。然而,RENAULT目前正着手研发一种革命性的气门正时机构,完全排除了正时凸轮、甚至四行程循环的包袱,以先进的电磁原理,将汽车的引擎正式导向「磁浮」时代。

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▲不再需要正时凸轮的存在,RENAULT利用电磁阀结构来控制进/排气阀门的启闭。

进气、压缩、点火、排气—这Otto循环的四个行程对于今日的车辆来说,无论你的车是贵是贱,是直列、V型还是水平对卧引擎,鲜少有车种能跳脱这样的「老套」而能正常运作。然而,拜科技的日新月异,在未来汽车极有可能使用一种截然不同的燃烧循环方式来运作。法国的RENAULT车厂最近就在研发一种全新的引擎燃烧方式,利用电磁技术取代传统四行程引擎在气门正时机构上所需要的机械元件,原本用来决定进排气阀门开启角度与扬程的凸轮在这种全新的设计中已不复存在,取而代之的是由电脑所控制的电磁作动机构。

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▲电磁阀门的运用除了能达到气门正时/扬程的完美设定外,还有燃烧行程不再侷限于四行程的神奇妙用。

利用电磁阀来取代正时凸轮有连lash;多显而易见的优点,第一,由于电磁阀可以轻易地利用磁力的改变决定气门开启的行程与时机,我们不再需要複杂的凸轮构型、利用多段式的摇臂机制、还是佔用体积的油压机构来改变气门正时,也因此电磁阀正时系统能达到无段可变气门正时与气门扬程的境界,这使得无论是三阶段凸轮、还是连续可变正时角度等的传统机械性结构之气门正时装置都变得有些不希罕了!完美的气门正时设定可以让引擎再低转速时能够输出更充足的扭力,但却丝毫不损高速时的最大马力表现。在这样的前提之下车厂可以让变速箱的齿比设定更高些,而达到省油的目的。

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▲无凸轮引擎在八行程运作模式下的连续画面,注意到引擎运转过程中多了一个没有作用的压缩/扩张与排气行程。

然而,无凸轮引擎最令人惊讶的特异叫lash;能并不止于此,由于各汽缸的气门控制电磁阀完全都是独立运作而互不相干,因此气门的开阖不再像传统引擎一般强迫要「轮番上阵」。在这种设计下引擎可在传统汽油引擎的四行程运作过程之外多加上几个无用的压缩、扩张或重複的排气行程,以便在车辆对于动力的需求较低时让其中的几个汽缸pass过点火燃烧的行程,达到节省燃油的叫lash;效。这种类似「汽缸间歇」的技术其实已在MERCEDES-BENZ的5.0升八缸与6.0升十二缸引擎上见到过,但不同的是后者是利用传统机械性的方式、透过停止供油与调整气门正时来达成的。根据RENAULT的理论,电磁阀正时能让引擎以六或八行程等双数倍的行程数目运作,我们可以想像得到,多增加出来的压缩行程或者两次的排气行程,将会有助于燃烧室内空气与油料的均匀混合,以及废气的完全排放。根据初期的测试,电磁阀引擎在油耗上较传统引擎节省了15到20%,而我们也可以进一步推测,如果RENAULT将这种技术应用在引擎动力的增加而非省油方面的话,那幺减少了凸轮机件所增加的内惯量与内摩擦,再加上气门正时的更加精确,或连lash;汽油引擎的转速极限将能够获得更进一步的提昇也说不定!