節(jié)能減排的新利器

面對著混合動力系統(tǒng)、清潔燃料動力系統(tǒng)和純電動系統(tǒng)等新能源動力系統(tǒng)的沖擊，傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)似乎在節(jié)能減排方面一直處于劣勢。不過，研究傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的工程師并不認(rèn)輸，因為還有很多技術(shù)可以幫助燃油發(fā)動機(jī)在節(jié)能減排方面做得更好，比如來自于菲亞特動力科技的Multiair技術(shù)。

早在上世紀(jì)90年代中期，菲亞特集團(tuán)就將研發(fā)方向轉(zhuǎn)移到電動液壓驅(qū)動技術(shù)上。菲亞特的目標(biāo)是使閥門能夠充分靈活地打開，可針對單個汽缸或沖程分別進(jìn)行空氣控制。現(xiàn)在看來，Multiair技術(shù)很好地做到了這一點。

簡單易懂的工作原理

該系統(tǒng)的進(jìn)氣閥工作原理如下：由機(jī)械進(jìn)氣凸輪推動活塞，活塞通過液壓腔與進(jìn)氣閥門相連，而液壓腔則由一個通常打開的開關(guān)式電磁閥控制。若電磁閥關(guān)閉，液壓腔內(nèi)的液壓油如同固體一樣，將機(jī)械進(jìn)氣凸輪施加的升程壓力傳送至進(jìn)氣閥門。若電磁閥打開，液壓腔與進(jìn)氣閥分離，進(jìn)氣閥門不再隨進(jìn)氣凸輪運動，并在閥門彈簧的作用下關(guān)閉。通過電磁閥開閉時間的控制，即可輕松優(yōu)化進(jìn)氣閥門打開方式，也就是說，它可以隨時控制進(jìn)氣量的多少。這將會在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣過程中形成5種模式：

1 進(jìn)氣閥門全開狀態(tài)：當(dāng)發(fā)動機(jī)達(dá)到最大功率時，電磁閥始終保持關(guān)閉，完全借助機(jī)械凸輪實現(xiàn)閥門全開，機(jī)械凸輪經(jīng)過特別設(shè)計，可在發(fā)動機(jī)高速運轉(zhuǎn)(打開時間較長)時最大限度提高功率。

2 進(jìn)氣閥門延遲開啟狀態(tài)：可以在機(jī)械凸輪已經(jīng)開始運動后關(guān)閉電磁閥，從而部分打開進(jìn)氣閥。這樣，進(jìn)入汽缸的氣流就會加快，進(jìn)而加強(qiáng)汽缸內(nèi)的紊流。

3 進(jìn)氣閥門提前關(guān)閉狀態(tài)：在低轉(zhuǎn)速扭矩輸出時，電磁閥在凸輪輪廓的末端附近打開，使得進(jìn)氣閥提前關(guān)閉。這樣可以防止空氣不必要地回流到歧管中，最大程度增加汽缸內(nèi)的空氣數(shù)量。

4 進(jìn)氣閥門部分開啟狀態(tài)：發(fā)動機(jī)以部分負(fù)荷運轉(zhuǎn)時，電磁閥會提前打開，導(dǎo)致進(jìn)氣閥部分開啟，以便根據(jù)所需扭矩控制吸入的空氣量。

5 多重升程狀態(tài)：第2、4兩種驅(qū)動模式可在同一進(jìn)氣沖程內(nèi)結(jié)合使用，形成一種所謂的“Multilift”(多重升程)模式，可在負(fù)荷非常低的情況下增強(qiáng)紊流，提高燃燒速率。

Multiair技術(shù)的優(yōu)點

Multiair技術(shù)雖然看上去和VVT系統(tǒng)的效果原理類似，但實際上卻有著更多的優(yōu)點和更廣泛的用途。我們先來了解一下這一技術(shù)的優(yōu)點：

1 采用節(jié)省功耗的機(jī)械凸輪結(jié)構(gòu)，最高功率可提升多達(dá)10％。

2 采用進(jìn)氣閥門提前關(guān)閉策略，最大程度增加汽缸吸入的空氣，使低轉(zhuǎn)速扭矩可提升多達(dá)15％。

3 無論采用自然進(jìn)氣發(fā)動機(jī)還是相同排量的渦輪增壓發(fā)動機(jī)，均可消除泵壓損失，減少10％的油耗及二氧化碳排放。

4 Multiair渦輪增壓式緊湊型發(fā)動機(jī)，相比同等性能的傳統(tǒng)自然進(jìn)氣發(fā)動機(jī)，燃料經(jīng)濟(jì)性可提高多達(dá)25％。

5 發(fā)動機(jī)預(yù)熱期間的最佳閥門控制策略，以及在排氣沖程過程中重新打開進(jìn)氣閥所實現(xiàn)的內(nèi)部廢氣再循環(huán)，可降低40％的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸寂欧牛约敖档?0％的氨氧化物排放。

6 恒定的上游氣壓(自然進(jìn)氣發(fā)動機(jī)為大氣壓力，渦輪增壓發(fā)動機(jī)則更高)，加上可針對單個汽缸或沖程逐一進(jìn)行超快速空氣控制，使發(fā)動機(jī)獲得超凡的動態(tài)響應(yīng)能力。

Multiair技術(shù)的展望

除了上述的優(yōu)勢，Multiair技術(shù)也將為燃料發(fā)動機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展鋪平道路，因為這一技術(shù)可運用于使用任何燃料的所有內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。

雖然Multiair技術(shù)最初面向的是使用輕型燃料(汽油、天然氣及液氫)的火花點火式發(fā)動機(jī)，但在降低柴油發(fā)動機(jī)排放方面同樣擁有廣闊的前景。

例如：在排氣沖程過程中重新打開進(jìn)氣閥所實現(xiàn)的內(nèi)部廢氣再循環(huán)，最多可以降低60％的氮氧化物排放，而冷啟動和預(yù)熱期間的最優(yōu)閥門控制策略，最多可降低40％的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸欧拧＝柚l(fā)動機(jī)瞬時運轉(zhuǎn)期間高度動態(tài)的氣流控制技術(shù)，促使柴油微粒過濾器和氮氧化物儲存催化劑的管理和再生能夠更有效率，進(jìn)一步大幅減少排放。

如果采用了Multiair技術(shù)，那么在未來，汽油發(fā)動機(jī)與柴油發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)會漸趨統(tǒng)一，這還將會為傳動技術(shù)的發(fā)展帶來裨益。

菲亞特集團(tuán)計劃在2009年投產(chǎn)新一代Multiair發(fā)動機(jī)，并希望在不久的將來，將其逐步應(yīng)用在柴油發(fā)動機(jī)上。我們也非常希望看到這一技術(shù)，早日出現(xiàn)在中國市場。