高效动力的未来(下)

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上一周的网易汽车《技术大讲堂》曾经介绍了2011年世界最佳发动机的获奖阵容，从评委对于获奖发动机的评选倾向性中可以看出，在能源问题日益紧张的时代，效率高、排量小的发动机受到全世界的青睐与瞩目。一向在发动机领域表现平平的意大利老牌车企菲亚特异军突起，斩获年度最佳发动机头衔，为其带来这一殊荣的竟然是一款排量只有875cc的双缸发动机。

那么这款发动机究竟有何魅力，能够打动苛刻的评委呢？本期的网易汽车《技术大讲堂》就为您娓娓道来。

这款冠军发动机名叫“TwinAir”，是由世界著名的菲亚特FPT技术部门研发的全新机型，为了将节能发挥到极致，并且尽可能的紧凑，发动机仅留下两个气缸，并且排量也仅有875cc，不足0.9L。但是可别小看它，85马力的最大功率、4.1L/100km的百公里油耗、95g/km的二氧化碳排放量，绝对能够让人对其充满期待。

堪称绝配的菲亚特500与875cc双缸发动机
“MultiAir”与VVT
抛开光鲜的奖项外衣以及看似夸张的外部数据，其实TwinAir发动机内在的突破更值得关注，实现高效动力的秘密其实很简单，就是让发动机呼吸得更顺畅。我们耳熟能详的可变气门正时（VVT）技术就是一种调节发动机呼吸的辅助技术，相比传统的VVT，TwinAir发动机的进排气机构做了革命性的结构变化，终于完成了技术突破。


菲亚特将TwinAir发动机上的进气技术称为“MultiAir”，直译过来就是多种进气方式。也许有人会问，进气就进气呗，怎么还来多种进气方式呢？

气门就是发动机的鼻子和嘴，吸气是要呼入新鲜空气，呼气就是排出废气。传统的发动机进气系统，是通过一根以上凸轮轴驱动每一个气缸的进气门、排气门来实现进排气过程的，VVT可变气门正时系统则是能够根据发动机不同转速下对空气吸入量的不同需求，通过改变凸轮轴转角来调节进排气门的开闭时机的辅助调整方法。




VVT技术确实在“调整呼吸”上起到了明显的作用，那就是当发动机转速不断上升的过程中，对于发动机上气不接下气的而呼吸困难的时候，有效改善了呼吸的效率，降低油耗、提升功率。

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MultiAir 是怎么样做的？

MultiAir的设计初衷，不仅仅是要完全实现VVT技术所能实现的所有功效，还要首先在发动机不需要那么多空气的时候，有效减小进气量，以实现更少喷油、更稀薄燃烧，从而最终明显降低油耗；其次还必须在发动机需要大量空气的时候，能够有效提升进气量，保证空气尽可能充分的吸入，以实现更多喷油、更充分燃烧，从而最终实现高功率输出的多重功能特性。


这样一个看似矛盾而苛刻的需求，用传统的SOHC、DOHC结构都无法完美实现，FPT团队打破了传统思路的束缚，加入了一个创新结构——电磁阀。

MultiAir技术完善了凸轮轴驱动气门的软肋

当电磁阀处于关闭状态时，液压缸与气门挺杆机构形成固定的一体，气门跟随凸轮轴的轮廓进行精确运转。当电磁阀开启，液压缸推动气门挺杆改变长度，长度的改变量由控制单元精确计算，这样一来，就可以实现每个气缸的气门独立控制开闭时机以及气门升程，将连续可变气门正时与连续可变气门升程两种技术巧妙地集中实现。

MultiAir内部结构

神奇之处还不止于此，有了液压缸与电磁阀，气门可以自由调整开闭，这就给了工程师们优化工况的余地。MultiAir设计了五种工况，分别是“Full Lift完全开启”、“LIVO进气门迟开”、“EIVC进气门早闭”、“Partial Load低功率工况”、“Multi Lift多次开启”。

MultiAir的五种工况下气门升程示意图

有了以上的变化，发动机的呼吸无论在任何工况下，都能获得最大限度的调整优化，进气效率提升的同时，进气量以及燃油喷射量都能根据发动机的动力需求而动态调整，这样一来，想不省油都难。这么多的努力，终有回报，复杂结构带来了10%的功率提升、15%的二氧化碳排放降低、燃油经济性提升25%、碳氢及氮氧化合物排放减少40-60%。

令人欣喜的是，MultiAir技术不仅出现在TwinAir这样的小巧发动机上，更是会慢慢普及到菲亚特集团所有的发动机上，就连法拉利也在积极研发MultiAir技术在V8发动机上的应用。相信在不久的将来，世界上主流的发动机都将应用这一既节能又高效的技术。