发动机气门控制技术渐入佳境

沃尔沃汽车于近日宣布，从2019年起，该公司生产的每款车型都将装有电动马达，令其成为全球首家终结纯内燃机汽车的传统汽车制造商。汽车工业的未来比以往任何时候都更加不可预测，而颠覆性技术正将传统的解决方案推向过时的边缘。然而，从近日在上海举行的2017年FEV未来驱动技术研讨会传出的信息看，传统汽车节能减排还是大有潜力可挖。无论是以内燃发动机为驱动，还是以电机、高能电池、先进控制管理为驱动，只有牢牢把握未来驱动技术的方向，才能更好地融入汽车产业发展的大潮。

从VVT到VVL

如何提高进排气效率是针对传统内燃机效率提升的一个重要方向和手段。从发动机开发之初，工程师们就梦寐以求地想要实现发动机气门的可变控制。随着节能减排要求日益加严，发动机可变气门正时技术（VVT，Variable Valve Timing）也由以前作为发动机特有技术趋近于发动机的标配。该系统通过配备的控制及执行系统，对发动机凸轮的相位进行调节，从而使得气门开启、关闭的时间随发动机转速的变化而变化，以提高充气效率，增加发动机功率。

随着时间的推移，气门控制技术也在一步一个脚印地向前发展。可变气门正时技术也是通过改变进气量来改善动力表现的，但气门正时只能提前或推迟气门开启的时间，并不能有效改善气缸内单位时间的进气量。如果气门升程大小也可以针对发动机不同的工况和转速实时调节的话，那么就能提升发动机在各种情况下的动力性能，这就催生了可变气门升程技术（VVL，Variable Valve Lift）。VVL技术可以使系统在发动机处于低转速时使用较小的气门升程，这样有利于增加缸内紊流，提高燃烧速度，增加发动机的低速扭矩；而在高转速时使用较大的气门升程则可以显著提高进气量，进而提升高转速时的功率输出。

VVL还细分为两种技术：一种是CVVL，即连续可变升程；另外一种是2-step，即两级可变升程。不同的厂商有不同种可变气门升程技术，从最早的本田V特产技术实现了气门升程的分段可调，到BMW的Valvetronic气门升程无级可调，再到菲亚特的Multiair电控液压气门技术。技术人员始终在利用更简单的原理来实现更为出色的发动机性能。一般来说，可变气门升程一定都同时伴随着气门正时的改变。我们可以认为VVT和VVL是两个阶段的配气技术，初级阶段是VVT，高级阶段是VVL。

DSF：发动机动态小型化

在2017年FEV未来驱动技术研讨会上，由德尔福和Tula团队开发的一辆搭载了动态跳转点火（DSF）技术的1.8L 4缸涡轮增压汽车在会议现场进行操作和示范。这项完全可变发动机排量的DSF停缸系统将德尔福停缸硬件与Tula公司发动机控制算法相结合，发动机每次旋转时，都会根据发动机扭矩的需要来决定为哪些气缸点火。在扭矩负荷较低时，DSF系统仅为部分气缸点火，从而降低了泵气损失和热损失，大幅提高了发动机效率，并降低了油耗。据称，DSF是业内首款完全可变发动机停缸技术，与传统的4缸发动机相比，搭载了DSF的4缸发动机可以提升大约8%的燃油经济性。

与为发动机增加动力的涡轮增压技术相比，德尔福动力总成系统亚太区工程总监许向东将DSF技术称为发动机动态小型化。他表示，从硬件角度看，DSF是VVL的一种特例，可以认为它是一种特殊的2-step VVL，要么零升程，要么100%升程；从控制角度看，DSF动作的频繁程度远远大于VVL，做出每个气缸是否点火的决策在10毫秒量级，对机构的动作速度和耐久都有更高的要求。

德尔福动力总成系统部件产品部亚太区总经理胡男表示，德尔福将在中国大力推广DSF，计划在半年内启动量产化项目，在2020年实现国产，以帮助客户开发符合国Ⅵ排放法规要求的车辆。据透露，德尔福正与一家汽车制造商商讨合作开发搭载DSF技术的4缸发动机。同其他可变气门升程技术一样，DSF大规模应用的难点不在技术，而在于成本。据测算，这一技术的成本在360美元左右。但是，搭载了动态跳转点火技术无疑可以将发动机的动力、经济性、排放，以及平顺性提升到一个新的高度。