|
QamFree来至于英文Camshaft Free的谐音，也就是无凸轮轴的引擎技术，这到底是怎样一个黑科技？ 无凸轮轴气门驱动(Camshaftless Valve Actuation)就是取消发动机传统气门机构中的凸轮轴及其从动件，而以电磁 、电液 、电气或其他方式来驱动气门 。
早在2000年时，瑞典Cargine Engineering发觉到传统凸轮轴及气门的运作方式需要加以改良，藉以有效的降低NOx的排放及提升燃烧效率，并自2003年起开始研究如何以凸轮轴以外的方式来控制气门正时和升程。
观致在2016年北京车展上发布了与柯尼塞格合作的QamFree发动机，其核心理念是以气动-液压-电动组合的气门执行器（Pneumatic-Hydraulic-Electric-Actuator, PHEA），完全替代已经存在100多年的凸轮轴，来控制气门的开启与关闭。 与传统曲轴驱动气门的发动机相比，QamFree的诞生带来了瞩目的优势，简单总结为以下五点优势：
1.燃油经济性更好——能有效降低燃油消耗。同样排量（1.6L）的发动机可以提高燃油经济性大约15%。 2.发动机性能更强——不同工况下发动机的燃烧效率、进排气效率都得到大幅度提升；进气侧不再需要节气门体，PHEA可以直接实现节气门的功能，由此获得最佳的发动机响应效果；涡轮增压器不再需要泄气阀，涡轮迟滞更低。 3.排放污染更低——燃烧更充分，排放自然会降低。同时因为不需要高压直喷系统就能实现高压缩比，从而减少通常直喷系统带来的颗粒。 4.发动机更为轻量化——因为QamFree系统比它代替的凸轮轴气门控制机构更小更轻，发动机整体尺寸可以缩小，更为轻量化；这也能为整车前部的造型、空气动力学和人体工程学设计提供更多的空间。 5.QamFree是目前世界上唯一能够对气门进行自由控制的发动机，而且它是唯一可进行大批量生产的产品。 PHEA气门执行器 整套系统包括气压管路和油压管路，当需要调节气门正时、升程时，气体从气压管路中涌入到执行器，按照传感器的信号来控制气门的开闭，空气的粘度低，且粘度受温度的影响小，运动惯性小，这些都有利于提高执行器对气门驱动的响应速度。但空气更具有可压缩性，气压不能非常稳定地输出，会削弱采用它作为介质带来的好处，这时就需要油压来辅助，油压控制系统会通过相关管路来确保驱动气门开闭所需要的压力。 凸轮轴像枷锁，扔掉就自由了 用PHEA代替凸轮轴，最直接的的一个好处，便是可以省掉大量的运动部件。对直四引擎来说，不仅两条粗壮的凸轮轴不需要了，包括驱动链条、正时调节机构也都不需要了，重量减少，转动惯量也更小，引擎的内部能量损耗也更小。 而且由于气门的正时、升程都是无极可变，所以也可以像BMW的Valvetronic一样取消节掉气门。这样一来，不仅没有了引擎的pumping loss（泵吸损失），油耗进一步降低，引擎的响应也得以大幅地提升。此外，进气和燃烧可以控制得更精确，所以直喷也不需要了，于是又省掉了高压的油泵和喷油管道，顺便还省掉了直喷需要的与催化转化器。甚至因为可以更容易控制进气的压力，连涡轮的泄压阀都不需要了。
这样一来，引擎的重量、尺寸和复杂程度都可以大幅减小。以观致的1.6T四缸引擎作为对比，QamFree引擎整体高度和长度分别可以减少50mm和70mm，同时重量可以减轻超过25kg——这几乎是1/4的重量了。
这就结束了？远远没有！ 不像传统引擎，每一侧气门都是由同一根凸轮轴控制，因此气门动作都是整齐统一的，但没有了凸轮轴的桎梏，理论上QamFree便可以独立的控制每个气缸。这种逆天的能力，赋予了引擎无限的可能：闭缸技术？没有问题！阿特金森和米勒循环？更不在话下。观致负责动力总成技术的副总裁施可（Klaus Schmidt）告诉我，如果有需要，他甚至可以把引擎从四冲程变成两冲程！
所以不难想到，在这个黑科技的加持下，对比观致现行的1.6T引擎，QamFree引擎扭矩提升47%，功率提升45%，而油耗则降低了14~17%。从今以后，油耗和动力还是一对矛盾吗？
成本、可靠性及量产计划 这样的黑科技，自然绕不开两个话题——成本和可靠性。按照观致的说法，虽然PHEA目前成本还比较高，但量产后随着产量的提升，成本会不断下降，而且考虑到节省的引擎部件，总体的预期成本甚至要低于传统引擎。至于可靠性，同样优于传统车型，原因同样是因为没有凸轮轴，就算某个气缸发生故障，电脑也可以单独控制其闭缸，一瘸一拐也能自己回家，如果是传统引擎顶了气门，那就只能叫拖车然后引擎大修了。 至于何时量产，施可的回答很官方：“我们在努力尽快，等准备妥当后会第一时间跟大家宣布。”当然，我们对这样的回答是不会满意的，私底下一番死缠烂打之后，施可终于透了一点口风：现在QamFree的技术验证和原型机试制都已完成，但还要经历一系列的进一步标定和测试，这个过程大概需要两到三年的时间，至于最终量产装车，可能还需要一些时间。
也就是说，我们最快3年之后便能见到配备QamFree引擎的观致，按照目前的产品规划，你猜它是轿车呢、SUV呢还是其他？ 加入“发动机技术”微信交流群 与来自里卡多、李斯特、FEV、博世、联电、电装、德尔福、大陆、三菱、通用、福特、丰田、本田、马自达、菲亚特、大众、捷豹路虎、上汽、一汽、长安、东风、北汽、广汽、吉利、奇瑞、江淮等各大汽车公司发动机研发人员及高管交流。请添加微信号 MartinUpdate 为好友，注明公司+职位或工作内容+“发动机群”几个字，拉您入群。 加入中国发动机行业通讯录 会聚了中国发动机研发精英，本通讯录成员主要来自里卡多、李斯特、FEV、博世、联电、电装、德尔福、大陆、三菱、通用、福特、丰田、本田、马自达、菲亚特、大众、捷豹路虎、上汽、一汽、长安、东风、北汽、广汽、吉利、奇瑞、江淮等各大汽车公司。成员均是各汽车公司、发动机公司、动力研究院、以及关重零部件供应商的董事长、总经理、技术副总、研究院院长、技术总监/主任、技术部长/主管、资深发动机工程师、电控工程师等。欢迎动力研究院、发动机公司和咨询公司技术及高管加入。加入方法：长按识别下方二维码
|
|
|
