最近，观致汽车公布了2016北京车展阵容，除了我们熟知的观致3和观致5以外，一项新的发动机技术非常吸引眼球，他们称为“QamFree”技术，怎么理解？QamFree来至于英文Camshaft Free的谐音，也就是无凸轮轴的发动机技术。听起来足够颠覆的，这到底是个怎样的黑科技呢？吴佩频道给你解读解读。
1866年，NikolausOtto研制出具有划时代意义的四冲程往复活塞式内燃机，进气、压缩、做功、排气——这四个过程的发动机几乎占据了我们对汽车发动机的90%认知。
四冲程的汽车发动机都采用气门式配气机构，按照发动机气缸的工作顺序和工作循环的要求，定时开启和关闭各缸的进排气门，使新鲜空气进入气缸，废气排出气缸；这气门的开闭则由凸轮轴及其从动机构来控制。
▲ 观致宣布和柯尼塞格针对动力总成进行合作
然而观致将发布的这个“QamFree”技术，将是颠覆性的为发动机取消凸轮轴，这个与瑞典超跑品牌柯尼塞格进行合作的动力技术会用怎样的机构来取代凸轮轴呢？
凸轮轴太重，不要更好
现今的发动机配气技术已经相当的成熟，比如能让本田迷从90年代嗨到现在的VTEC——可变气门正时和气门升程电子控制系统。工程师在每个气门的凸轮轴对应位置上设置了两颗凸轮，这两颗高低和开启角度都不同的凸轮分别负责着不同转速下的气门开启角度，高转开TEC时发动机释放全数的动力的快感让无数人向往。
再比如情感泛滥的宝马工程师们的得意之作——Valvetronic电子可变气门升程技术，进气门的扬程通过高速电机来快速调节，能够实现从0.2mm到9.9mm之间无级精准的快速变化，保证发动机在任何工况下都能有最佳的“呼吸”。
那为什么还要取消凸轮轴呢？
相比以前，虽然说凸轮轴及其从动机构对发动机配气的控制已经是“操控自如”，但是在曲轴1000rpm/min跟5000rpm/min的状态下，空气进出发动机的速度就会差5倍，因此固定的气门运作方式，并没有办法完美对应所有的转速区域。
▲ 极致轻量化是柯尼塞格对极致性能的追求
并且，在一台高性能的V8发动机上，需要4根的凸轮轴及一堆从动机构来推动气门的开闭，然而这4根粗壮的凸轮轴、驱动链条、正时调节机构等足足占了整个发动机质量的30%左右。对于柯尼塞格这种想方设法把车上每一克都尽量去掉的超跑厂家，能把发动机质量降低30%，同时能使用更小体积的缸盖及气门室盖，是非常有诱惑力的。
气门控制更快更精确
没有了凸轮轴后，发动机配气正时系统如何发挥作用呢？
▲ 柯尼塞格意图将无凸轮轴技术推进量产
柯尼塞格成立的这个“FreeValve”项目，使用最新研发的“电控—油压—气动”混合工作，并与先进的传感器配合一起工作的模式的独立控制气门技术。
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。
FreeValve的概念，提供能独立的控制每个单独的进气门或排气门的能力。对任何的发动机负荷工况，进气和排气的正时和升程都可以独立编程。根据驾驶条件，系统可以决定发动机输出最高的性能或最大限度地减少燃料消耗和排放。这允许对发动机进行更大程度的控制进而提供显著的性能优势。
两个缸工作来驱动V8？没问题！
如此一来，FreeValve不仅在高转速时让四个气门全开（提供更优异的进排气及燃烧效率），并兼顾低转速域时关闭其中两个气门还可确保较充足的扭力，最终提升发动机运转效率。
理论上，只要编程得当，FreeValve这种独立气门控制的结构能用在任何工况的发动机，比如阿特金森循环发动机或者米勒循环发动机。而且，独立控制气门的结构更能实现一台V8发动机在低负荷的工况下只有两个气缸或者四个气缸工作。
▲ 采用这系统的2.0升4缸机降低12%-17%油耗
FreeValve系统有多厉害？告诉你们一组数据。相比于传统的2.0升4缸吸气发动机，采用该系统的新型发动机的燃油消耗率能降低12%—17%。更牛逼的是，跟涡轮增压器配合后，1.5升排量的机器就能爆发出250hp以上的马力。
从今以后，油耗和动力再是一对矛盾吗？
离量产还有距离
虽说FreeValve已经到了实车实验阶段，并且由柯尼塞格创始人对其进行了测试工作，但萨博9-5上的55000公里的测试量对于一个全新科技离来说，距离实际投产上市还有一段时间。
▲ FreeValve系统在萨博9-5进行了55000多公里测试
在资料图片里，整个油压管路和空气管路看起来是用一些塑料或者是橡胶的材质来密封的，在气缸上处于一个高温高压的环境，耐久性如何仍待考验。如果单独一个气门只能器出了问题那还好，电脑可以单独控制其闭缸，一瘸一拐地回家，但如果控制器的油路或者气路出现了泄漏，整台发动机都将停止工作。
其次，这些精密的电子控制元件及高级先进的传感器带来的成本也不一定是一般消费者能够承担的，必须大规模量产时，成本才能降下来。
虽说FreeValve这个概念离千家万户还有很长的路要走，而观致显然是很重视的，在即将到来的北京车展，吴佩频道也受邀参加观致举办的柯尼塞格技术讲座，有什么问题随时抛过来。（文/容从容）
吴佩频道由车评人吴佩创立，和他的朋友们一起，专为深度懂车、玩车人群、意见领袖打造的一个高端受众品牌。
)
