详解菲亚特Multiair电磁液压进气系统

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在政策对发动机经济性和排放要求越来越高的今天，各大厂商都绞尽脑汁的使发动机更高效环保。而对于发动机来说，进气效率越高，动力越强燃烧得越充分，各种增压技术和可变气门技术目的都是提高进气效率。而下面给大家介绍的菲亚特独创的Multi air电控液压进气系统则号称是迄今为止最完美的气门技术，那么这项技术是否真有那么强大呢？

    关于发动机进气系统的原理和各种主流的可变气门技术，我们在此前的文章里已经有详细的介绍，欲了解详情请参考以下文章。
呼吸之道 解析可变气门正时/升程技术
研发背景

自第一辆搭载VVT技术的量产车出现，距今已有超过20年的历史

    上世纪60年代，菲亚特开发出了第一套可变气门正时系统，而它旗下的阿尔法罗密欧则在80年代成为首个将VVT可变气门正时技术运用在量产车上的厂商，它开创性的使用了用两根不同的凸轮轴来控制进气气门和排气气门的开闭时间，并在此基础上成功研发了可变气门正时系统。

广州车展上，菲亚特展台上的Multiair发动机

    随后几年，本田，日产和宝马等厂商也纷纷研发出自己的可变气门正时技术，不过进入90年代之后，作为VVT先驱的菲亚特则看到了传统机械结构的VVT技术在机动性和响应性上的不足，研究的重点转向了控制更为灵活精准的电液控制系统。在克服了众多难关之后，2009年日内瓦车展上，菲亚特正式发布了其在可变气门技术上的研究成果：Multiair电控液压进气系统。

五三七

好帖 呀，，，，，，，，，，，不知道 什么时间国产的发动机能用上这项技术

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multiair的未来之路

    使用电磁液压控制的Multiair拥有传统可变气门正时技术所没有的优势，因此未来的发展潜力不容小视。首先，Multiair与缸内直喷的结合一定会擦出更耀眼的火花，而通过改进ECU程序，还能开发出更多的多阀门开启技术，从而大大降低油耗，此外，涡轮增压器也会针对Multiair进行进一步优化，将涡轮增压发挥出更大的威力。可以想象，新一代multiair发动机在搭配了缸内直喷，和新型涡轮增压器之后，将在拥有足够清洁的排放和足够经济的油耗的同时，还能带来更强大的动力配合更快的响应速度，能够带来更出色的驾驶乐趣。
    当然，作为一项标准化的技术，multiair技术未来将会得到更广泛的运用，除了目前的直列四缸和双缸发动机，大排量的V6，V8发动机也能够使用此项技术，未来的柴油发动机也可能会广泛采用此项技术，从而使得柴油发动机拥有更高效的动力表现。

菲亚特500和Multiair发动机预计将会在未来几年登陆国内

    小结：
    尽管同样是实现了气门正时和升程的无级可变，但与宝马的valetronic和英菲尼迪的VVEL技术相比，使用了电磁液压控制的Multiair在技术的前瞻性上无疑更胜一筹。而且相比宝马英菲尼迪这些高端品牌，Multiair技术从一开始就平民化的定位也降低了它推广的难度。在借力广汽正式回归中国市场之后，菲亚特相信正卯足了劲想要大展拳脚，那么Multiair发动机能否在未来几年进入国内呢？还是让我们拭目以待吧。

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传统的节气门发动机会产生泵气损失，会造成不小的能量损失，影响发动机效率

Multiair的优势与特点？
    而multiair最大的特点就是取消了进气凸轮轴和节气门，由气门直接开启来控制进入汽缸的空气量，这个变化带来的优势显而易见：取消了进气凸轮轴，可以精简缸盖结构并减轻发动机自重。而取消了节气门之后，大大降低了泵气损失，并提高了发动机的响应速度。由于没有了进气迟滞的影响，配气和喷油精确性也会得到相应提升。
    在这里，我们需要了解一下什么是泵气损失。首先，我们必须从传统节气门发动机的原理说起。传统发动机上，无论是拉线油门还是电子油门，其控制的都是节气门开度。在传统发动机上，进气流程都是空气首先经过空气滤清器，然后再通过空气节流阀（节气门）进入进气管，最后通过打开的气门进入燃烧室。当发动机在低负荷运转或者怠速的时候，节气门开度较小，甚至接近闭合的程度，但此时的活塞和气门并不会停止运转。这钟情况下，当活塞动作往下拉，则会从接近关闭的进气管吸入空气，这时节气门和活塞之间的区域便会形成真空，此时节气门内外的压强差就会对活塞的动作形成很大的抵抗力，大大消耗能量。在怠速的时候，节气门接近闭合，此时造成的能量损失也是最大的。这就是常说的泵气损失（Pumping loss）。

宝马的valetronic技术同样可以使发动机拥有快速的响应速度

    节气门的这种特质，还会造成另一个问题。因为节气门的隔断，进气歧管内的会由于活塞的惯性而产生负压，造成节气门内外的气压的不平衡。当节气门打开时，通过节气门的空气就不能迅速地进入汽缸内，而是有一个反应过程，这个过程直接体现为驾驶感受，就是踩下油门踏板以后，动力响应的迟滞。为解决这个缺陷，最有效的方法加大进气歧管内的气压，让节气门内外的压强差尽量小。对于一些主打性能的发动机，设计师会尽可能地将节气门设计在离气门较近的位置，从而降低节气门内外的气压差，进而提升发动机的响应速度。由于进气的迟滞，发动机的喷油和配气都很难做到精确的控制，因此发动机的经济性和效率都会受到影响。

    而由于Mlutiair的进气歧管前少了节气门这么个拦路虎，气门和外界空气之间只剩下空气滤清器这个阻力，不仅没有了泵气损失效应，进气阻力大大降低，而且由于进气歧管内与外界基本不存在压强差，气门上方可以维持恒定的气压，空气进入燃烧室的速度就不会受到影响，发动机的响应速度也就得到了大幅的提升。对于涡轮增压发动机而言，这个特性更能提升涡轮发动机的动力响应性。

    另一方面，电磁控制系统的高速响应也是传统结构所不能比拟的。因为这个特点，Multiair技术才能实现在一个冲程内多次开闭进气门的Mulilift多重升程技术，从而使极低负荷下，发动机同样可以拥有较高的燃烧效率。

轻量化和小型化也是multiair发动机的一大优势

   此外，由于Multiair技术取消了节气门，并且只使用一根凸轮轴（针对直列发动机而言），在发动机轻量化和小型化方面比传统DOHC顶置双凸轮轴发动机更有优势，其中，使用了Multiair技术的Twin-air双缸发动机总质量减轻了20%，并节省出约25%的发动机舱空间。而且电磁液压控制机构结构简单，工作稳定性和传动效率都优于普通的结构，因此大批量生产之后还能有效降低生产成本。

不久的将来，博悦也将会换上动力更强multiair Turbo发动机

    在Multiair技术的帮助下，发动机最大功率和最大扭矩将会得到10%和15%的提升，而油耗则会降低10%，悬浮颗粒和氮氧化物排放则可以减少40%和60%。 这说明，菲亚特有足够的技术实力开发出满足未来欧Ⅵ和欧Ⅶ的排放标准，将二氧化碳排放量维持在120g/100km以内。

    目前，除了使用在传统自然吸气发动机上，multiair与废气涡轮的搭配同样拥有出色的效果。由于进气歧管前少了节气门的阻隔，因此可以最大限度的发挥涡轮增压的效果，其中菲亚特最新的1.4T Multiair Turbo发动机，最大功率达到了125kw，最大扭矩则达到了250Nm，相比使用了缸内直喷技术的大众1.4TSI发动机（96kw和220Nm）优势明显。未来如果在Multiair的基础上增加缸内直喷技术，发动机性能和效率还将提升到一个更高的层次。

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从这个multiair简化结构图上能更清晰的看出系统整个工作过程，不过在实际结构中，凸轮轴和活塞其实被设计在排气门一侧凸轮轴上的

实际结构中，凸轮通过摇臂推动活塞，而活塞通过液压腔的密封油液打开进气门

Multiair技术工作原理

    当工作开始时，电磁阀通过ECU信号向液压腔内供给适量的油量，然后电磁阀关闭。这时，液压腔内的油的体积恒定，与液压腔相连的活塞就可以将排气凸轮轴施加的压力传递到进气门，从而完成气门的开启。气门的开度大小则取决于流向液压腔内油量的多少。

    当电磁阀开启时，液压腔内的油液就会顺高压油腔进入低压油腔。气门则不再跟随排气凸轮轴运动，而是在气门弹簧的作用下完成关闭。阀门关闭的最后一步，则由专用的液压制动装置控制，从而使得气门的每次闭合过程都能做到舒缓而规律。

       为了让发动机达到更高的效率，气门升程可以通过发动机的进气需求和不同转速，进行适时调整。主要有下列几种不同进气策略：气门全开fulllift，进气门早关IEVC，进气门晚开LIVO，和同一冲程内多起开启气门Mulilift多重升程模式。

从图上可以清晰的看出，multiair在不同工况下的进气策略

    气门全开Fulllift：全负荷输出（fullload）的时候，电磁阀会保持关闭的状态，气门每次开启则会维持在最大开度，从而使发动机在高速运转时最大限度提升功率和扭矩。
    进气门早关IEVC：电磁阀会在凸轮轴运动周期的末段打开，此时进气门则在气门弹簧作用下提前关闭。这样就能有效减小气门重叠角，从而避免因废气过多泻入进气岐管而造成的充气不足和气流紊乱。
    进气门晚开LIVO：电磁阀也会根据发动机所需的进气量，在凸轮轴开始运动之后关闭，使进气门推迟开启，从而改善启动性能并提高怠速稳定性。
    当发动机部分负荷的时候，系统会结合进气门早关IEVC和进气门晚开LIVO两项进气策略，根据需要调整气门的打开和关闭时机，从而达到改变气门正时的目的。合理的进气门正时还能有效提升发动机低转速时的扭矩表现。
    Mulilift多重升程：Mulilift多重升程模式则是指在一次冲程内多次开启气门，从而在负荷极低的情况下增加燃烧室内湍流，显著提高燃烧效率。这说明电磁液压控制系统在响应速度上要更优于传统的机械结构，这也是Multiair上独有的技术。在城市拥堵走走停停的状态下，Mulilift多重升程能够很好的改善燃油经济性。

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Multi air电控液压进气系统的结构分析

传统DOHC顶置双凸轮轴VVT发动机配气机构示意图

    我们都知道，普通发动机的配气机构由凸轮轴上的凸轮所驱动，气门以机械节奏开启和关闭，油门踏板则借由进气歧管内的节气门来调整空气的流量。对于使用了气门正时和升程技术的发动机来说，气门开启的大小（行程）、时机（正时）可以由凸轮轴及相关控制机构来决定。

    而Multi air最大的特点就是开创性的使用电控液压控制系统驱动气门正时和升程，它通过一套由凸轮轴驱动电磁液压阀，实现了进气门的升程和正时的无级可调，虽然依旧是每缸4气门的结构，但是却取消了进气门一侧凸轮轴，只保留了排气门一侧的凸轮轴来驱动进排气门。由于气门的开度和开启时间都实现了任意可调，因此这套系统和宝马的valvetronic一样，可以直接由气门的开闭大小来控制空气的流量，因此也取消了节气门。另外这套进气控制系统采用了完全标准化的设计方案，可以任意组合成双缸、四缸、六缸或者八缸的结构。

排气门由凸轮轴直接推动，而进气门则通过一组电磁液压系统进行精确控制

    从图上看，Multi air系统的结构确实非常简单，气门上方设计有一个液压腔，液压腔一端与电磁阀相连，电磁阀则通过ECU信号，根据工况的不同适时调节流向液压腔内的油量。由凸轮轴驱动的活塞通过推动液压腔内的油液，控制气门的开启。