菲亚特宣布在未来超过5年的时间里将会在克莱斯勒公司的大多数车辆上安装菲亚特开发的发动机多气门电子控制系统。发动机多气门控制技术是可变凸轮轴技术的一项重要的变革和改进。其它的一些汽车制造商,如本田和宝马,多年以来已经得益于采用的发动机电控可变气门正时及升程系统(VTEC)和可变凸轮轴控制系统(VANOS)。而菲亚特公司的电控多气门系统的新颖之处在于它采用不同的工作方式,并且该系统生产成本较低。就某项技术的综合评价而言,采用一种成本昂贵的、但能够完美地提高发动机效率的装置是一回事,而采用像电控多气门系统这样的成本较低、适于安装在量产发动机上的装置则是另一回事。
发动机的工作效率受3个参量的影响,分别是气门正时、气门升程和气门开启持续时间。气门正时确定了在发动机的不同工作循环中进排气门何时开启和关闭。气门升程和气门直径一起决定了气流通过的通道开度的大小。气门开启持续时间则决定了在给定的气门升程情况下气流允许流过开启通道的时间长短。这些参数可以影响发动机的排放、输出功率和扭矩、怠速品质和燃料效率。
发动机凸轮轴的凸轮线型需要根据发动机的工况而变换。发动机怠速运转时能保证效果良好的气门正时、气门升程和气门连续开启时间这些参量和发动机在高速、高功率输出时能保证良好运转效率的参量值是完全不一样的。而能保证发动机良好的燃油经济性和排放水平的则可能是其它一些参量的组合。你往往会在赛车发动机上看到这些情况。根据发动机凸轮轴凸轮线型设计的激进程度,这些发动机在怠速运转时可以听起来像老爷车一样,而只有在发动机高速高功率输出工况运转时才会发出尖叫和轰鸣声。
有很多种方法可以确定发动机燃烧循环中理想的气门偏移范围。通过进行发动机动力测试可以监控到发动机的输出功率和排放与发动机转速和负荷之间呈函数关系的变化趋势。这样的测试很耗费时间,但技术人员可以在测试中让发动机工作在各种各样的工况下,以观察气门处于何种位置时发动机的输出效果最佳。
采用CFD(计算流体动力学)分析软件可以模拟发动机工作时进出汽缸的复杂的气流并预测发动机的输出功率和排放性能。发动机的工作状况,如怠速、冷机怠速、启动、稳态循环及类似工况等都可以通过CFD软件来模拟或通过实际运行测试来确定理想的气门位置。
这并非是汽车工程师们第一次尝试解决这种类型的问题。还有其它的一些发动机参数会随着发动机运行工况的改变而改变,但它们变化的方式和趋势过于复杂,无法采用简单的机械系统来进行调整。理想的燃油喷射持续时间和喷油正时、点火正时等参量也随着发动机转速、负荷和运行工况改变而变化。工程师们通过绘出发动机理想运行参数的多维图表来解决这些问题。当然,这也需要有一些折衷,因为理想的运行工况并不总是容易达到的。不过,通过这种方式测试出来的发动机运行理想参量的变化结果仍要比采用机械系统调整的结果好。