在不久前的日内瓦线上车展上，瑞典超级跑车制造商科尼塞克发布了旗下首款4座Mega-GT——科尼塞克Gemera，当然，2.0升双涡轮发动机加上电机整个动力输出高达1700马力以及3500牛•米扭矩，0-100公里/小时加速仅需1.9秒，最高时速超过400公里/小时。而在这些亮眼的车辆数据背后，最吸引动力哥的还是搭载在Gemera上的这台三缸2.0双涡轮增压TFG发动机，与传统发动机不同的是，这台TFG发动机没有凸轮轴，这也就是被科尼塞克称作Freevalve的技术。今天，动力哥就来和大家一起探究这台无凸轮轴发动机内部的奥秘。 

Freevalve，也称为全可变气门致动，具有独特的能力，可以独立控制内燃机的进气门和排气门。对于任何发动机负载标准，进气和排气正时都可以独立编程。然后，通过使用人工智能，系统可以根据感知的驾驶条件明智地“做出决定”，从而可以最大限度地提高性能或最小化燃油消耗和排放。这允许对发动机进行更大程度的控制，进而提供明显的性能优势。

尽管全可变气门致动概念已得到广泛测试，但由于各种技术问题以及包装方面的缺点和较高的成本，没有制造商能够在大规模生产中实现它。Freevalve技术显示出以经济有效的方式克服这些挑战的巨大希望。先前的全可变气门致动发动机使用电磁或电动液压来打开提升阀。Freevalve代替使用这些类型的执行器，而是将电动液压气动执行器与先进的传感器技术相结合。

这项技术带来的机会是性能的可定制性。Freevalve将利用人工智能来学习驾驶行为，并优化气门机构参数，以近乎实时地匹配驾驶条件。 

 进气门和排气门均可在任何所需的曲轴角度处打开和关闭。这种灵活性使发动机能够降低燃油消耗量和排放量，同时仍然提高扭矩和马力。没有其他可变气门致动系统提供这种级别的控制和燃烧循环的可靠性同时在所有RPM均达到最佳容积效率的最佳阀门时间。

（1）在所有转速下使用进气流道惯性

（2）通过分排气期，可以在所有速度和负载下100％清除残留物提高容积效率

（3）即使在高压缩比下也可以减少或消除爆震

（4）在低RPM时，双进气门开度可提供最大的进气流道惯性，并具有较低的温度升高，可将容积效率提高多达30％

（5）自适应智能控制可以优化阀门的打开和关闭以提高性能

内燃机已经存在了一百多年。没有其他技术受到如此多的关注。它已经受到了彻底的质疑，并且需要进行大量的研究和发明。如此成熟的技术真的有进一步改进的巨大潜力吗？

该图显示了在城市驾驶中如何使用燃料中的能量，是的，提高效率仍有很大潜力。在未来十年内内燃机的效率将比前一百年提高更多。

主要的贡献因素将是智能高级电子控制系统和执行器的开发。Freevalve开发了多种技术来降低燃油消耗：

使用FreevalveTechnology系统来消除节气门并采用称为“调速转矩”的方法使汽缸停用，从而提高部分负荷下的发动机效率。借助DEP或HEGR发动机概念，可以提高发动机压缩率而不会出现爆震问题。两种概念中提高的EGR率将减少热量损失，同时改善燃烧过程。

气动混合动力车提供了一种廉价而可靠的解决方案，可消除待机/怠速损耗（17.2％）并以高效率再生制动能量（几乎是城市驾驶所用能量的一半）。该解决方案基本上提供了与电动混合动力汽车相同的好处，例如Toyota Prius和Honda Insight，但没有额外的成本，重量以及电池组和电动机的复杂性。

蒸汽混合动力车提供了一种消除常规冷却系统，回收废气余热并引入可产生工作的内部冷却循环的方法，从而进一步减少了发动机损失。可以使用现有的引擎硬件来实现紧凑且经济高效的实现。

对于Qoros1.6升4缸发动机，燃油消耗降低了15％，如下图所示。

使用Freevalve系统时，发动机可以在点火之前旋转多次，使用活塞在加热模式循环中将活塞来回泵送至进气口。

结论是，进气温度在10个循环中增加了30°C，大约需要2秒。

气门策略对启动时喷油嘴尖端附近的进气温度的影响

通过延迟进气门的打开，可以在打开气门之前产生真空，从而提高进气门的速度。仅打开一个进气口也有助于产生声波流动条件。

这样可以提高一定数量的蒸发和混合燃料的能力。 

通过仅操作选择性气缸，每次燃烧将包含更多的空气/燃料混合物，压缩温度以及排气温度增加。

使用Freevalve系统时，可以通过在气缸的排气冲程期间关闭排气门并打开进气门，在需要时将来自先前燃烧的排气再循环到进气歧管。因此，热残留物将向上流至进气系统，在此处可以喷射燃料以进行快速蒸发。

这意味着一旦发生燃烧，就可以舒适地达到燃料蒸发温度，从而在启动后立即具有良好的可燃性。

在传统的火花点火发动机中，通过在满负荷和高温条件下爆震来限制压缩。对于传统的气门系统，这意味着压缩比必须足够低，以使爆震性最高的燃料（发动机中允许的最低辛烷值）满负荷运行。

使用Freevalve系统时，可通过减少压缩前气缸中的空气量（米勒或阿特金森循环）来按需降低有效压缩比。

这样可以针对高辛烷值（例如100％酒精燃料）优化发动机压缩比，并且仍能够使用较低辛烷值燃料（例如常规汽油）满负荷运行。与低压缩比发动机相比，该发动机使用汽油传递的扭矩和功率更少，但燃油效率更高。

因此，带有Freevalve系统的多燃料发动机的压缩比很可能设置为15：1或更高。将压缩比从10增加到15将增加温度。

这将使酒精燃料具有非常高的性能和燃油效率，并具有出色的启动能力，同时仍能够使用普通汽油和类似燃料运行。 

由于不再需要传统基于凸轮轴的发动机中使用的许多零件，因此Freevalve系统的实施将使整个发动机的包装更加紧凑。使用Freevalve，制造商可以省去昂贵的零件，例如节气门体，凸轮轴，凸轮驱动器，正时齿轮和盖，废气门，预催化转化器系统和直接喷射系统。这些物理组件用来启用的功能现在将由智能引擎控件处理。

在典型的垂直定位发动机上，Freevalve可以降低构建高度并提高行人撞击安全性。在平式发动机上，发动机的宽度将大大减小。

减轻重量也是Freevalve系统的重要优势。改用Freevalve技术后，我们的Qoros发动机的重量减轻了20公斤。

下图说明了典型的DOHC封头和采用Freevalve系统的封头之间的包装尺寸差异。

（蓝线：原始Qoros发动机黄线：Freevalve无凸轮发动机）

通过了解我们可以发现，Freevalve的技术简单来说就是完全由电动-液压-气动控制进排气门。不被凸轮轴的周期性运动限制，气门想开多大开多大，想开多久开多久，气门重叠角想多大有多大，降低泵气损失、改善油耗、提升功率、缩小体积,这些都不在话下。摆脱了传统凸轮轴的限制，使其性能在各方面都有所提升，前景如何，将由市场给出答案！