經過20年的發展之後，科尼塞格（Koenigsegg）將於2022年開始生產其第1款不採用凸輪的配氣機構，並將其用於新款的TFG 3缸發動機中（引數如表1所示），從而可使其充分實現脫碳的長遠目標。
表1 TFG發動機引數
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專案 |
引數 |
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發動機型式 |
直列3缸 |
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最高功率/ kW |
447（7 500 r/min） |
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最大扭矩/（N•m） |
600（7 000 r/min） |
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缸徑/mm |
95.0 |
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行程/mm |
93.5 |
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質量/kg |
70 |
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增壓方式 |
兩級渦輪增壓 |
雖然科尼塞格將會打造300臺Gemera型頂級混合動力跑車，但是對於汽車發動機技術而言，仍其有獨特的發展目標。該款新車將會採用Freevalve車型的無凸輪配氣機構，並可燃用多種低碳替代燃料，以此推動內燃機小型化趨勢的發展。
在開發過程中，研究人員專注於解決替代傳統凸輪軸佈置方案和成本挑戰。氣門透過電子系統進行控制，並使用了空氣彈簧，液壓裝置可用來控制或者延遲氣門關閉。這促使氣門在開啟後會保持在一個最佳區域內，該過程與曲軸轉角無關。這意味著為了對效能和燃油經濟性進行最佳化，發動機能對燃燒迴圈進行調整。這也明顯地減小了配氣機構本身的尺寸。
在Gemera車型上，研究人員將Freevalve公司的先進技術應用於1款採用了兩級渦輪增壓器的2.0 L 3缸發動機上，並被戲稱為“友好的小巨人（Tiny Friendly Giant）”。研究人員為該款發動機選用了1個乾式油底殼系統，缸體質量為70 kg，且尺寸類似於1個隨身攜帶的行李箱。由於該款發動機的緊湊性較好，因此可省下足夠的空間。
氣門驅動
對於Freevalve公司旗下的該款氣門系統而言，進氣氣流由氣門控制，這意味著不再需要節氣門體，並且可透過排氣門來克服遲滯。每個渦輪增壓器可連線到6個排氣道中的3個，所以研究人員透過關閉所選擇的氣門，可以對所有氣體路線進行規定，使其僅透過其中的某1個增壓器。在較低的發動機轉速下，氣流繞軸旋轉的速度更快，可以使發動機在1 700 r/min的轉速下輸出約400 Nm的扭矩。在1個設定的增壓值下，發動機可開啟剩下的氣門，並將另1個渦輪增壓器投入使用。
相比研究人員之前進行的最佳化，該方案提供了更多的可變性，所以科尼塞格的相關研究人員與總部位於德克薩斯州的Spark Cognition公司開展了合作。該系統可以在公路上進行起/停行駛，並且也將對駕駛員的行為進行學習。
根據科尼塞格所說，自然吸氣版的TFG型發動機可以輸出223 kW的最高功率和250 Nm的最大扭矩，與1臺配備有可變凸輪軸的2.0 L 4缸直噴發動機相比，可以減少約15%～20%的油耗。在研究人員為該款發動機選用了2個渦輪增壓器後，其可以輸出447 kW的最高功率和600 Nm的最大扭矩。透過選用配氣機構，研究人員也能對天蠍（Akrapovic）排氣系統的喉部音調進行聲學調諧（acoustictuning）處理。
未來燃料
科尼塞格的研究人員認為，Freevalve公司的氣門技術將作為動力總成電氣化的補充產品，促使尺寸更小且資源密集度更低的電池包能與使用低碳或零碳燃料的緊湊型內燃機進行協同運作。在暖機階段中，當生物燃料很難蒸發時，配氣機構能以100%乙醇執行。
在冷起動時，TFG發動機透過加熱，可以在幾秒內使燃燒室溫度提高約30 ℃。在暖機階段，進氣門會推遲開啟，以此對湍流執行進行最佳化，並透過廢氣再迴圈增強湍流，從而使發動機能更快地提升溫度。
近期，科尼賽格的研究人員在鄰近瑞典南部科尼賽格工廠的跑道上對TFG發動機進行了試驗。同時，科尼賽格將繼續開展與Spark Cognition公司的合作關係，並將協同開發不採用凸輪配氣機構的其他應用裝置。
面向未來
據稱，Freevalve公司的氣門技術可充分應對未來的排放法規。發動機系統可以在冷起動時使個別氣缸停止執行，並增加剩餘物中的燃油和空氣量，以此實現廢氣的再迴圈。因為該方案能更快地加熱發動機和催化器，據相關研究人員指出，相比1個由凸輪驅動的配氣機構，發動機在冷起動時能將有害排放物減少約60%。
作者：ALEX GRANT
整理：王少輝
編輯：伍賽特
