[电液式全可变配气系统MultiAir面观(上)] 液气能无电水泵视频
时间：2020-03-03 07:32:31 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
一、前言 随着轿车柴油机技术突飞猛进的发展，柴油机在轿车市场的份额不断增长，在欧洲一些国家柴油机的市场占比甚至超过50％。汽油机欲夺回失去的市场份额，就必须在节油技术方面有所突破，同时应继续保持其良好的行驶舒适性，还必须满足未来的废气排放要求。当然，采用新技术而增加的成本不能超出柴油机用于废气有害物后处理的费用，这样才能提升其市场竞争力。
汽油机燃烧的关键参数，也就是影响效率、有害物排放量和燃油耗的关键参数。是发动机汽缸中新鲜空气充量的品质和特性。在传统汽油机上，负责吸入空气的节气门所产生的泵吸损失大约占能量的10％。在空气量控制方面的重要突破是要以最小的代价尽可能增加汽缸进气空气充量，因此，需要一种先进的电子控制进气门来不断提高进气压力。
二、MultiAir在菲亚特发动机上的应用
近10年来，柴油机应用的共轨喷油系统(蓄压式喷油系统)是轿车柴油机技术的一个重大突破。为了使汽油机迎头赶上，菲亚特动力科技(FPT)经过多年的潜心研究，成功开发了名为MultiAir的电液式全可变气门机构。并已投入批量生产。2009年9月，世界上首款采用了电液式全可变配气系统、功率为100kW的菲亚特1.4L增压汽油机搭载于Alfa Romeo MiTo轿车投放市场。
这款1.4L汽油机是菲亚特动力科技(FPT)非常重要的汽油机系列。它经常搭载于菲亚特集团最重要的A、B和C级轿车。应用MuItiAir技术仅需要很小的改动，由于汽缸盖分成上下两部分，因此下汽缸盖无须改动。菲亚特动力科技(FPT)已开始在进气道喷射汽油机上进行MultiAir技术的工业化应用，考虑到未来在直喷式汽油机上的应用，还将对MultiAir技术进行进一步的开发。
MultiAir技术的第二种应用是燃用汽油和压缩天然气双燃料的一种排量为900cm3的新型SGE两缸发动机，这种发动机的汽缸盖为集成MultiAir气门控制模块进行了优化设计，无论是气门控制模块的结构型式、组件，还是发动机电子控制的硬件和软件，都创造性地继承了四缸机的系统。这款发动机作为菲亚特发动机小型化策略中的重要步骤而适用于某些A级轿车。
MultiAir系统采用电动液压阀驱动来控制进气，突破了机械正时系统使用凸轮轴和节气门来控制进气的传统方式，相比之下MuItiAir系统更具灵活性。MuItiAir系统可以精准地控制进气和喷油，优化燃烧效率，从而提高输出功率和扭矩，降低燃油耗和减少排放。
与传统机械式配气机构的汽油机相比，采用MuItiAir系统的汽油机在低转速范围内可提升15％的扭矩输出，与此同时输出功率可提升10％，而燃油耗则可降低10％。MultiAir系统在降低排放方面也具有较明显的效果，HC／CO排放能降低40％，而氮氧化物最多能降低60％。同时，因具有紧凑而又柔性的结构型式，气门升程曲线具有高度的可变性，又能用通常的发动机机油运行，并且其控制系统可集成在发动机电控单元中，MultiAir系统因此具有很大的柔性，能适应各种不同的发动机和用户要求。
此外，原本为汽油机开发的MultiAir电液式配气技术也为柴油机降低有害物排放提供了广阔前景，并已取得了令人满意的实际效果。
2009年，菲亚特公司的这款原创型MuItiAir系统获得了Autobest颁发的“2009年度最佳技术奖”。Autobest的评委会是汽车行业和消费者公认的欧洲第二大独立汽车评审委员会，由15个专业记者组成。Autobest评委会评定认为，“MultiAir系统向全世界证明了用有限的资源来实现发动机的小排最、高能效是一种科学力量”。
因此，可以毫不夸张地说，MuItiAir系统是汽油机技术具有里程碑意义的重大突破。可以预期的是，MultiAir系统将对轿车汽油机技术的变革产生深远影响。这也将给汽车维修行业带来新的课题。因此。汽车维修行业的从业人员应不断了解新技术，提高汽车维修的技术水平。
三、配气机构的电子控制方法
自20世纪80年代开始，在配气机构方面发动机制造商和研究机构正在研究各种不同的方案(图1)。
最初，配气机构的试验研究集中在电磁式气门控制上，因为理论上这种方法在灵活性和动态响应特性方面具有优势，但其在能量消耗方面的缺点无法克服。
因此，一些主流发动机制造商转而开发较容易实现而刚性较好且可靠的机电式配气机构方案，这种方法采用专门机构和凸轮轴相位调节器，能够同时控制气门的升程和相位，其主要缺点是灵活性和动态响应特性较差。也不具备按需要选择汽缸来控制气门的可能性。
20世纪90年代中叶，菲亚特集团开始致力于电液式配气机构的研究，并应用了从共轨喷油系统(注：当初共轨喷油系统也是菲亚特集团率先研发成功后才转让给德国博世公司的冲所获得的技术秘诀。由于其较为简易，且需要的能量较少，并具有失效保护功能，在成本方面也具有优势，因此菲亚特集团决定将可按需要选择气门动作的电液式配气机构控制作为主攻方向。四。MultiAir系统工作原理
MultiAir电液式配气机构的工作原理如图2和图3所示：一个由进气凸轮机械驱动的活塞通过一个液压室与进气门相连接，并由一个在静止位置打开的电磁阀来操纵。
当电磁阀关闭时。液压室中的机油就好像是一个刚体，好似挺杆那样地起作用，将进气凸轮机械驱动产生的行程力转移到进气门上。当电磁阀打开时，液压室与进气门之间的联系断开，也就是说由进气凸轮产生的行程不再转移到进气门上，然后在气门弹簧力的作用下气门关闭。在机油回路低压部分的机油室帮助高压室再次充满机油，为下一次行程作好准备，这样能量损失最小。气门关闭行程的最后部分由专门的液压制动器控制，以确保发动机在任何运行条件下气门都能正常地实现轻缓而规律的关闭过程，而不会出现任何问题。
按时间来控制电磁阀的关闭和开启能够很方便地实现多种进气门的开启模式。为了获得最大功率，电磁阀保持关闭，进气门将完全打开，此时进气门完全跟随进气凸轮运动，因而在高转速下达到规定的最大功率。
为了提高低转速时的扭矩，电磁阀在凸轮廓线终了前不久就打开，使进气门提前关闭，这样就能防止汽缸中的新鲜空气回流到进气管中，使得封闭在汽缸中的空气量最多。当发动机仅在部分负荷下运转时，电磁阀较早地关闭，进气门部分打开，就能使封闭在汽缸中的空气量被控制在产生所要求的扭矩所必需的程度。电磁阀也可以在凸轮运动开始后再关闭，进气门只被部分打开，此时空气迅速流入汽缸。从而增强燃烧室中的空气涡流。
后两种控制方式可以组合在同一个进气行程中，从而形成一种“气门多段开启方式”或“多段升程”，能够在非常低的负荷下增强汽缸充量涡流，提高燃烧速率。
菲亚特公司在开发MuItiAir系统过程中，对于系统布景在汽缸盖上结构空间的优化、系统重量降至最轻、降低摩擦和提高效率以及应用常规的发动机机油来进行液压控制等方面都给予了足够重视，因此MuItiAir系统能以较低的成本满足性能要求和行业规范。
为了确保在所有的发动机稳态和瞬态运行状态下都能获得最佳的空燃比，对MultiAir系统获得最佳的进气空气控制提出了全方位的要求：
①在整个转速范围内(200～7000r／min)都能进行控制；
②具有在不利的运转条件(机油温度-30～150℃)下的工作能力；
③吸入汽缸空气量的高精度控制；
④在按冲程和汽缸控制模式变动时性能差异小；
⑤具有快速的动态响应特性，以便在过渡工况时获得最佳空气控制；
⑥组合件(废气再循环、涡轮增压、VVT凸轮轴相位调节……)不同时的柔性控制。因这些组合件特性影响吸入汽缸空气量：
⑦具有某些环境影响(海拔高度、温度……)的软件补偿功能。(未完待续)
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