瑞典 Freevalve 公司無凸輪軸發(fā)動機 即將在中國完成評估驗證

瑞典 Freevalve 公司旗下的無凸輪軸發(fā)動機采用了“氣動-液壓-電子”技術(shù)。



今年晚些時候，F(xiàn)reevalve AB 公司的無凸輪軸發(fā)動機將由觀致汽車 (Qoros) 完成評估。未來，這種名為 Qamfree 的技術(shù)將有機會真正走入量產(chǎn)發(fā)動機，為發(fā)動機工程師的動力系統(tǒng)設(shè)計與制造帶來新的維度。

除了奇瑞旗下的觀致汽車，還有另外兩家汽車廠商也被認為有計劃采用Qamfree系統(tǒng)。



瑞典 Freevalve 公司開發(fā)的單氣門氣動-液壓促動器細節(jié)圖。

Freevalve公司在 2003 到 2017 年間曾為瑞典超跑制造商Koenigsegg AB 的姐妹公司，目前已經(jīng)成為一家獨立企業(yè)。與其他無凸輪軸設(shè)計發(fā)動機不同，F(xiàn)reevalve 的 Qamfree 系統(tǒng)使用“氣動-液壓-電子”促動器 (PHEA) 來取代傳統(tǒng)凸輪軸。Freevalve 公司的工程師指出，這可以在完整氣門進程中提供更精準的控制，并在進氣和排氣兩側(cè)提供氣門提升。



一部安裝在觀致研發(fā)車中的 Qamfree 發(fā)動機。

2016 年北京車展期間，這款 Qamfree 系統(tǒng)曾搭配一款 1.6 L 4 缸 16 氣門 DOHC 渦輪增壓汽油發(fā)動機一同登陸一輛觀致概念車，完成首次公開亮相。Freevalve 工程師聲稱，與采用傳統(tǒng)凸輪軸發(fā)動機的同等規(guī)格車型相比，這種無凸輪軸設(shè)計可以為車輛提供 47% 的動力提升、45% 的扭矩增加，以及 15% 的降耗表現(xiàn)。

Freevalve 公司指出，任何負載等級的發(fā)動機采用 Qamfree 系統(tǒng)后，進氣和排氣側(cè)的氣門定時均支持獨立編程，系統(tǒng)則將根據(jù)具體駕駛條件，決定采用哪種配置，以實現(xiàn)性能最大化，或燃耗和排放最小化。



Freevalve 公司無凸輪軸發(fā)動機設(shè)計的組件圖。

CTO Q&A問答

這款發(fā)動機不僅沒有凸輪軸，而且也沒有使用相關(guān)配套硬件，包括節(jié)氣門、凸輪軸驅(qū)動、定時齒輪和外殼、排氣門、預(yù)先催化轉(zhuǎn)換器，及直噴系統(tǒng)等。系統(tǒng)配備了專用的閥門位置傳感器。與常規(guī)發(fā)動機相比，無凸輪軸發(fā)動機不僅在減重方面具有優(yōu)勢，與采用常規(guī)氣門的標準發(fā)動機相比，無凸輪軸發(fā)動機的燃料消耗量在“正常”駕駛工況中可降低 10%。

Qoros 和 Freevalve 公司正在利用一款具體型號未知的觀致車型，共同對這種無凸輪軸概念設(shè)計進行測試評估。

隨著評估接近尾聲，F(xiàn)reevalve 首席技術(shù)官 Urban Carlson 接受了《汽車工程》歐洲總編 Stuart Birch 的采訪，共同討論無凸輪軸發(fā)動機及其應(yīng)用及影響。



Freevalve 公司 CTO Urban Carlson 表示，觀致汽車公司對我們無凸輪軸發(fā)動機的評估預(yù)計將于 2017 年底完成。

SAE：對于一些更保守的廠商而言，F(xiàn)reevalve 公司的設(shè)計會不會太激進了？

Carlson：對，沒錯。不過，為了滿足即將實施的排放法規(guī)，汽車廠商仍有充分理由選擇嘗試我們的系統(tǒng)。此外，人們現(xiàn)在越來越熱衷開發(fā)先進的發(fā)動機控制策略，而我們的概念設(shè)計非常符合內(nèi)燃機的這種發(fā)展趨勢。我們的優(yōu)勢在于技術(shù)更新穎，參數(shù)表現(xiàn)更優(yōu)秀，從而更好地滿足汽車廠商實現(xiàn)發(fā)動機精準控制的需求和目標。

SAE：Freevalve 并不需要一些價格昂貴的傳統(tǒng)組件，那么如果產(chǎn)量達到一定規(guī)模，這種發(fā)動機的成本是不是會低于常規(guī)的同級別發(fā)動機呢？

Carlson：是的。在沒有小型化的情況下，1.6 L 渦輪增壓發(fā)動機即可節(jié)省約 20 公斤（44 磅）重量。通過緊湊安裝和進一步優(yōu)化，我們預(yù)計 Qamfree 的完整設(shè)計可以降低發(fā)動機的整體成本。我們的成本評估顯示，Qamfree 系統(tǒng)的成本應(yīng)與汽油直噴發(fā)動機組件相仿，需要采用一些更先進的后處理系統(tǒng)，比如顆粒過濾器。我們預(yù)計，與同等性能的柴油機相比，汽油機搭配 Freevalve 系統(tǒng)的成本要明顯低的多。

SAE：除了觀致公司，在不久的將來是否還有其他廠商采用無凸輪軸發(fā)動機技術(shù)？

Carlson：是的。市場導(dǎo)入當然還需要一定時間，但我們正在同時跟進幾個不同領(lǐng)域的項目。我們預(yù)計，至少有兩家客戶將在明年公布他們的計劃。

SAE：目前多個國家均已表示，將在 2040 到 2050 年間逐步立法淘汰內(nèi)燃機汽車，從而支持電動汽車的發(fā)展。您認為無凸輪軸發(fā)動機是否能在這種巨變下為內(nèi)燃發(fā)動機帶來更多機會？

Carlson：我們肯定無法預(yù)見所有地緣政治因素，但從更廣義的層面看，內(nèi)燃機的性能可以通過采用 Freevalve 的系統(tǒng)得到顯著改善。在包括公路、鐵路和航運在內(nèi)的交通運輸領(lǐng)域中，更多的關(guān)注已經(jīng)轉(zhuǎn)移至為內(nèi)燃發(fā)動機選擇替代燃料。液態(tài)烴類的儲存和配送非常方便。基于風能和太陽能的 P2G（電轉(zhuǎn)氣）燃料將迎來巨大機遇，GTL（天然氣r制合成油）領(lǐng)域也將實現(xiàn)巨大進展，可再生能源的氣態(tài)和液態(tài)燃料極有可能在這段時間實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

Freevalve 技術(shù)將在高性能多燃料發(fā)動機及其他熱力循環(huán)發(fā)動機的發(fā)展中發(fā)揮重要作用。從近期來看，電動汽車的發(fā)展的確風頭正勁，但未來的情況誰也說不準。

SAE：您能透露更多項目細節(jié)嗎？比如項目是什么時候開始？預(yù)計什么時候完成？具體涉及哪些方面以及最近的進展情況？

Carlson：評估項目從 2015 年開始，預(yù)計將于今年年底完成，涉及的方面很多，包括扭矩、功率、油耗、排放、包裝及減重等。

SAE：除了目前的 1.6 L渦輪增壓發(fā)動機 (169 kW) 外，未來還有其他不同排量和功率輸出等級的發(fā)動機采用 Qamfree 系統(tǒng)嗎？

Carlson：這個問題應(yīng)該由觀致的管理層回答。我們目前的項目是曾在 2016 年北京車展上展示過的發(fā)動機平臺。

SAE：Qamfree 將在哪里生產(chǎn)？您已經(jīng)拿到生產(chǎn)編號的信息了嗎？

Carlson：從目前的信息來看，觀致和奇瑞的生產(chǎn)和裝配都是僅在中國進行。2016 年，這兩家公司共生產(chǎn)了大約 40 萬輛汽車。