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菲亞特的 Multiair 電磁液壓進(jìn)氣系統(tǒng)是怎么回事？

問 提問者：網(wǎng)友 2022-06-08
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傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)上， 無論是拉線節(jié)氣門還是電子節(jié)氣門， 其控制的都是節(jié)氣門開度。 在傳統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)上， 進(jìn)氣流程都是空氣首先經(jīng)過空氣濾清器， 然后再通過空氣節(jié)流閥 （節(jié)氣門） 進(jìn) 入進(jìn)氣管， 最后通過打開的氣門進(jìn)入燃燒室。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)或者怠速時(shí)， 節(jié)氣門開 度較小， 甚至接近閉合的程度， 但此時(shí)的活塞和氣門并不會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 這種情況下， 若活塞 動(dòng)作往下拉， 則會(huì)從接近關(guān)閉的進(jìn)氣管吸入空氣， 這時(shí)節(jié)氣門和活塞之間的區(qū)域便會(huì)形成真 空， 此時(shí)節(jié)氣門內(nèi)外的壓強(qiáng)差就會(huì)對活塞的動(dòng)作形成很大的抵抗力， 大大消耗能量。 在怠速 的時(shí)候， 節(jié)氣門接近閉合， 此時(shí)造成的能量損失也是最大的。 這就是常說的泵氣損失。 節(jié)氣門的這種特質(zhì)， 還會(huì)造成另一個(gè)問題。 因?yàn)楣?jié)氣門的隔斷， 進(jìn)氣歧管內(nèi)的會(huì)由于活 塞的慣性而產(chǎn)生負(fù)壓， 造成節(jié)氣門內(nèi)外的氣壓的不平衡。 當(dāng)節(jié)氣門打開時(shí)， 通過節(jié)氣門的空 氣就不能迅速地進(jìn)入氣缸內(nèi)， 而是有一個(gè)反應(yīng)過程， 這個(gè)過程直接體現(xiàn)為駕駛感受， 就是踩 下加速踏板以后， 動(dòng)力響應(yīng)的遲滯。 為解決這個(gè)缺陷， 最有效的方法就是加大進(jìn)氣歧管內(nèi)的 氣壓， 讓節(jié)氣門內(nèi)外的壓強(qiáng)差盡量小。 對于一些主打性能的發(fā)動(dòng)機(jī)， 設(shè)計(jì)師會(huì)盡可能地將節(jié) 氣門設(shè)計(jì)在離氣門較近的位置， 從而降低節(jié)氣門內(nèi)外的氣壓差， 進(jìn)而提升發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)速 度。 由于進(jìn)氣的遲滯， 發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油和配氣都很難做到精確的控制， 所以發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和 效率都會(huì)受到影響。 而由于 Mlutiair 的進(jìn)氣歧管前少了節(jié)氣門， 氣門和外界空氣之間只剩下空氣濾清器， 不 僅沒有了泵氣損失效應(yīng)， 進(jìn)氣阻力大大降低， 而且由于進(jìn)氣歧管內(nèi)與外界基本不存在壓強(qiáng) 差， 氣門上方可以維持恒定的氣壓， 空氣進(jìn)入燃燒室的速度就不會(huì)受到影響， 發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng) 速度也就得到了大幅的提升。 對于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)而言， 這個(gè)特性更能提升渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng) 力響應(yīng)性。 另一方面， 電磁控制系統(tǒng)的高速響應(yīng)也是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)所不能比擬的。 由于這個(gè)特點(diǎn)， Mul? tiair 技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)在一個(gè)沖程內(nèi)多次開閉進(jìn)氣門的 Mulilift 多重升程技術(shù)， 從而使極低負(fù)荷 下， 發(fā)動(dòng)機(jī)同樣可以擁有較高的燃燒效率。
回答者：hdhdg
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20 世紀(jì) 60 年代， 菲亞特開發(fā)出了第一套可變氣門正時(shí)系統(tǒng)， 而它旗下的阿爾法羅密歐 則在 80 年代成為首個(gè)將 VVT 可變氣門正時(shí)技術(shù)運(yùn)用在量產(chǎn)車上的廠商， 它開創(chuàng)性地使用了 兩根不同的凸輪軸來控制進(jìn)氣氣門和排氣氣門的開閉時(shí)間， 并在此基礎(chǔ)上成功研發(fā)了可變氣 門正時(shí)系統(tǒng)。 進(jìn)入 90 年代之后， 作為 VVT 先驅(qū)的菲亞特則看到了傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的 VVT 技術(shù)在機(jī)動(dòng) 性和響應(yīng)性上的不足， 研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了控制更為靈活精準(zhǔn)的電液控制系統(tǒng)。 在克服了眾多 難關(guān)之后， 在 2009 年日內(nèi)瓦車展上， 菲亞特正式發(fā)布了其在可變氣門技術(shù)上的研究成 果———Multiair 電控液壓進(jìn)氣系統(tǒng)。 （1） Multiair 技術(shù)的結(jié)構(gòu) 普通發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)由凸輪軸上的凸輪驅(qū)動(dòng)， 氣門以機(jī)械 節(jié)奏開啟和關(guān)閉， 加速踏板則借由進(jìn)氣歧管內(nèi)的節(jié)氣門來調(diào)整空氣的流量。 對于使用了氣門 正時(shí)和升程技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)， 氣門開啟的大小 （行程）、 時(shí)機(jī) （正時(shí)） 可以由凸輪軸和相關(guān)控 制機(jī)構(gòu)來決定。 Multiair 最大的特點(diǎn)就是開創(chuàng)性地使用電控液壓控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)氣門正時(shí)和升程， 它通過 一套由凸輪軸驅(qū)動(dòng)的電磁液壓閥， 實(shí)現(xiàn)了進(jìn)氣門的升程和正時(shí)的無級可調(diào)， 雖然依舊是每缸 四氣門的結(jié)構(gòu)， 但是卻取消了進(jìn)氣門一側(cè)凸輪軸， 只保留了排氣門一側(cè)的凸輪軸來驅(qū)動(dòng)進(jìn)排 氣門， 排氣門側(cè)的凸輪軸通過液壓機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門， 由于氣門的 開度和開啟時(shí)間都實(shí)現(xiàn)了任意可調(diào)， 所以這套系統(tǒng)和寶馬的 Valvetronic 一樣， 可以直接由氣 門的開閉大小來控制空氣的流量， 也取消了節(jié)氣門。 另外這套進(jìn)氣控制系統(tǒng)采用了完全標(biāo)準(zhǔn) 化的設(shè)計(jì)方案， 可以任意組合成雙缸、 四缸、 六缸或者八缸的結(jié)構(gòu)。 與寶馬的 Valvetronic 和英菲尼迪的 VVEL 的結(jié)構(gòu)相比， 菲亞特的 Multiair 電控液壓進(jìn)氣 系統(tǒng)比較復(fù)雜， 而且復(fù)雜的配氣機(jī)構(gòu)也會(huì)在一定程度上增加制造成本。 然而菲亞特的 Mul? tiair 電控液壓進(jìn)氣系統(tǒng)卻采用了一種相對獨(dú)特的手段實(shí)現(xiàn)了氣門升程的無級調(diào)節(jié)， 在技術(shù)上 可謂另辟蹊徑。 Multiair 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常簡單， 氣門上方設(shè)計(jì)有一個(gè)液壓腔， 液壓腔一 端與電磁閥相連， 電磁閥則通過 ECU 信號， 根據(jù)工況的不同適時(shí)調(diào)節(jié)流向液壓腔內(nèi)的油量。 由凸輪軸驅(qū)動(dòng)的活塞通過推動(dòng)液壓腔內(nèi)的油液， 控制氣門的開啟。 Multiair 簡化結(jié)構(gòu)圖上能更清晰地看出系統(tǒng)的整個(gè)工作過程， 但是在實(shí)際結(jié)構(gòu) 中， 凸輪軸和活塞其實(shí)被設(shè)計(jì)在排氣門一側(cè)凸輪軸上的。 實(shí)際結(jié)構(gòu)中， 凸輪通過搖臂推動(dòng)活 塞， 而活塞通過液壓腔的密封油液打開進(jìn)氣門。 （2） Multiair 技術(shù)工作原理 當(dāng)工作開始時(shí)， 電磁閥通過 ECU 信號向液壓腔內(nèi)供給適量 的油量， 然后電磁閥關(guān)閉。 這時(shí)， 液壓腔內(nèi)的油的體積恒定， 與液壓腔相連的活塞就可以將 排氣凸輪軸施加的壓力傳遞到進(jìn)氣門， 從而完成氣門的開啟。 氣門的開度大小則取決于流向 液壓腔內(nèi)的油量 。 當(dāng)電磁閥開啟時(shí)， 液壓腔內(nèi)的油液就會(huì)順高壓油腔進(jìn)入低壓油腔。 氣門則不再跟隨排氣 凸輪軸運(yùn)動(dòng)， 而是在氣門彈簧的作用下完成關(guān)閉。 閥門關(guān)閉的最后一步， 則由專用的液壓制 動(dòng)裝置控制， 從而使得氣門的每次閉合過程都能做到舒緩而規(guī)律。 為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到更高的效率， 氣門升程可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣需求和不同轉(zhuǎn)速進(jìn)行適 時(shí)調(diào)整。 主要有下列幾種不同的進(jìn)氣策略： 氣門全開 （fulllift）， 進(jìn)氣門早關(guān) （IEVC）， 進(jìn)氣 門晚開 （LIVO） 和同一沖程內(nèi)多起開啟氣門 （Mulilift） 多重升程模式。 1） 氣門全開 （fulllift）： 全負(fù)荷輸出 （fullload） 的時(shí)候， 電磁閥會(huì)保持關(guān)閉的狀態(tài)， 氣 門每次開啟則會(huì)維持在最大開度， 從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)最大限度地提升功率和轉(zhuǎn)矩。 2） 進(jìn)氣門早關(guān) （IEVC）： 電磁閥會(huì)在凸輪軸運(yùn)動(dòng)周期的末段打開， 此時(shí)進(jìn)氣門則在氣 門彈簧作用下提前關(guān)閉。 這樣就能有效地減小氣門重疊角， 從而避免因廢氣過多瀉入進(jìn)氣岐 管而造成的充氣不足和氣流紊亂。 3） 進(jìn)氣門晚開 （LIVO）： 電磁閥也會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)所需的進(jìn)氣量， 在凸輪軸開始運(yùn)動(dòng)之 后關(guān)閉， 使進(jìn)氣門推遲開啟， 從而改善起動(dòng)性能并提高怠速穩(wěn)定性。 4） 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷時(shí)， 系統(tǒng)會(huì)結(jié)合進(jìn)氣門早關(guān) （IEVC） 和進(jìn)氣門晚開 （LIVO） 兩 項(xiàng)進(jìn)氣策略， 根據(jù)需要調(diào)整氣門的打開和關(guān)閉時(shí)機(jī)， 從而達(dá)到改變氣門正時(shí)的目的。 合理的 進(jìn)氣門正時(shí)還能有效提升發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)矩表現(xiàn)。 5） Mulilift 多重升程： 指在一次沖程內(nèi)多次開啟氣門， 從而在負(fù)荷極低的情況下增加燃 燒室內(nèi)湍流， 顯著提高燃燒效率。 這說明電磁液壓控制系統(tǒng)在響應(yīng)速度上要更優(yōu)于傳統(tǒng)的機(jī) 械結(jié)構(gòu)， 這也是 Multiair 上獨(dú)有的技術(shù)。 在城市擁堵走走停停的狀態(tài)下， Mulilift 多重升程能 夠很好地改善燃油經(jīng)濟(jì)性。 （3） Multiair 的優(yōu)勢與特點(diǎn) Multiair 最大的特點(diǎn)就是取消了進(jìn)氣凸輪軸和節(jié)氣門， 由氣 門直接開啟來控制進(jìn)入氣缸的空氣量。 這個(gè)變化帶來的優(yōu)勢顯而易見： 取消了進(jìn)氣凸輪軸， 可以精簡缸蓋結(jié)構(gòu)并減輕發(fā)動(dòng)機(jī)自重； 而取消了節(jié)氣門之后， 大大降低了泵氣損失， 并提高 了發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)速度。 由于沒有了進(jìn)氣遲滯的影響， 配氣和噴油精確性也會(huì)得到相應(yīng)的 提升。
回答者：hdhdg
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