智能气门技术助发动机提升经济性

2013-06-20 15:29:09来源: 互联网

    内燃机的优化过程中,气门的开闭策略是目前来说仅剩的几项难题之一。目前,英国Camcon公司正在开发一项叫做智能气门控制(Intelligent Valve Actuation)的技术,其目标就是解决发动机燃烧过程中气门控制策略的难题。该公司技术总监Roger Stone表示,智能气门控制技术致力于达到2020年的相关排放标准。

智能气门控制结构:左边闭合、右边开启

    Roger Stone指出,该技术的基础策略在于消除气门与曲轴旋转时的机械连接,让气门正时/升程/周期能够在每个循环中根据实际转速和载荷达到灵活应变的状态,从而使发动机燃烧更优化。

    智能气门控制技术据称可以克服可变气门控制系统的局限性,主要是通过在气门工作过程中,结合高速数控技术以及高精度气门开闭来实现。工程师表示,实际上,这是一种线控气门技术(valve-by-wire technology)。

    Stone表示,“由于曲轴与发动机之间的直接机械连接,使得设计师在较长一段时间内受到制约。在目前的新的思维模式下,设计师认为发动机需要一个特定的载荷和速度条件,并据此制定出相应的气门控制策略,并且无需受到传统机械结构的限制。”

    优化气门升程/正时所得到的最直接的效果就是,扭矩以及燃油经济性和排放的优化。另外,该技术可以结合均质压燃技术(HCCI),并且可以在2缸、4缸发动机中兼容。

启用先进的燃烧策略

    Camcon的开发工作已经证明,即使一个相对简单地改动,也能够使现存发动机中的低速扭矩更高,泵气损失更少,废气循环控制更佳。在此基础上,再进行模拟和试验台测试,Stnoe预计这项技术至少能够使燃油经济性和二氧化碳排放改善15%。

    将进气门开口时间延长从而为米勒循环提供足够的工作时间,这项改动非常简单。另外,它还能够克服一些均质压燃过程中的难题,因为在发动机低转速期间,曲轴运行720°(两周)时间内,可以进行很多的气门控制。比如,可以通过缩短进气冲程来将低进气惯性,从而在不同转数之下都能营造最佳入气流量。

    根据进气汽车行业发展趋势来看,断缸技术的应用也得到了进一步发展。而智能气门控制策略同样能够通过使各个气缸轮流失活来保证不会有单个气缸长时间处于非工作状态。

    由于其快速响应特性,该策略也适用于转速低于3,000转/分的两冲程发动机。

    Stone指出,智能气门控制是将紧凑型机械连控轨道(desmodromic)配气机构与Camcon公司的机械调节器相结合得到。

    系统由气门控制单元VCU控制,其控制效率比传统发动机中的点火控制或喷油控制更高。喷油或点火控制单元仅仅能够计算每个气缸单次循环所需的喷油量,而气门控制单元则可以在每次循环过程中监控气门位置100次。

更低的油耗

    智能气门控制技术的核心组件是Camcon公司的机械调节器该组件基于公司的Binary Actuation Technology技术制造。该多机械调节器有两个稳定的零功耗状态,传统的螺线管中则只有1个零功耗状态。气门行程被限制在固定范围内,所以只有在切换断缸对象时需要消耗功率。

智能气门控制系统的连控轨道阀结构

    Stone指出,设计师通过利用一个旋转永磁体实现多极布局,就像一个紧凑型超快响应速率的电动机。将旋转运动转换成高精度的线性气门开闭运动是该系统的关键,系统为每个气门配备了连控轨道结构凸轮。第三个凸轮的凸角作为能量回收弹簧,将某个气门工作的能量回收并用于第二个气门的控制中,提升发动机运转效率。

    据Camcon公司描述,旋转调节器的工作效率较高,因此可以兼容电压较低的12伏汽车电气系统。

    实验报告显示,通过利用智能气门控制技术后,发动机在运行时曲轴和气门的噪声也得到大幅降低,特别是在转速较低的情况下。当发动机空转时,燃油喷射系统将成为发动机噪声的主要来源。

    目前Camcon公司正在与多个原始设备制造商协商合作事宜,一旦合作达成,那么智能气门控制系统将进入量产阶段。公司称该技术可帮助发动机达到2020年排放和燃油经济性法规。

关键字:智能  气门  技术  提升

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2013/0620/article_7361.html
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