UniAir/MultiAir
Grupul Schaeffler bagă în producţia de seria primul sistem hidraulic de control complet variabil al supapelor. O componentă esenţială a viitoarelor motoare.
Dezvoltat în colaborare între Fiat Powertrain şi Grupul Schaeffler, şi produs de Schaeffler sistemul de control a supapelor UniAir va intra în producţia de serie pe Alfa MiTo 1.4 MultiAir. Compacta Alfa Romeo este primul vehicul al grupului Fiat ce va fi echipat cu noua tehnologie inovativă. Sistemul permite reducerea consumului de carburant şi a emisiilor CO2 cu până la 25 de procente. De asemenea sunt evidente îmbunătăţirile pornirii la rece, comportamentului acceleraţiei şi cuplului. În timpul perioadei de încălzire a motorului, de exemplu, emisiile de hidrocarbon (HC) sunt cu până la 40 de procente mai scăzute iar emisiile de oxid de nitrogen (NOx) scad cu până la 60 %. În acelaşi timp, UniAir creşte plăcerea de a conduce – datorită puterii crescute, cuplului mai mare şi răspunsului optimizat al motorului.
Sistemul UniAir vine în primul rând ca răspuns la normele de poluare din ce în ce mai stricte impuse de UE şi SUA. Sistemul oferă o opţiune atractivă datorită adaptabilităţii pe motoarele existente. Fiat a profitat deja de acest lucru: Sistemul UniAir este folosit atât pe motoarele mici în patru cilindrii cât şi pe cele în doi. Mai mult, pe lângă motoarele pe benzină, sistemul va fi de asemenea disponibil şi pe motoarele diesel.
Dezvoltat pentru producţia de serie, sistem UniAir este botezat MultiAir de către Fiat. Acest nume urmează stilul seriei sistemelor diesel de injecţie directă MultiJet CommonRail, care a fost de asemenea iniţializat de Fiat. UniAir/MultiAir este bazat pe o invenţie a Centro Ricerche Fiat (CRC – Centrul de Cercetări Fiat). În 2001, Grupul Schaeffler a preluat licenţa sistemului şi a dezvoltat-o. În 2003, primul prototip funcţional a ieşit pe porţile centrului din Herzogenaurach. Următorul prototip a fost realizat doi ani mai târziu. Varianta finală a fost fabricată în 2007, iar construcţia halei de asamblare a început în 2008. Din mai 2009, sistemul MultiAir a fost fabricat în serie pentru Fiat, sau Alfa Romeo. “Intrarea sistemului hidraulic de control complet variabil al supapelor în producţia de serie a implicat eforturi mecanice, hidraulice şi de software de control a supapelor considerabile” a explicat Michael Haas, Director Advanced Engineering and Business Development. Aceste aspecte au fost tratate de o echipă de 45 de specialişti.
Sistemul UniAir este acţionat de came, electrohidraulic. Controlul complet variabil al supapelor poate fi folosit atât pe motoarele pe benzină cât şi cele diesel, şi este posibil datorită sistemului deja existent de recirculare a uleiului. UniAir permite controlul supapelor cu ajutorul software-ului pe toată plaja de turaţii a motorului pe benzină.
Mai mult, pentru prima oară, UniAir/MultiAir permite nu numai variaţia deschiderii supapei, ci şi numărul de deschideri pe ciclu, în momente diferite. “Sistemul UniAir reprezintă începutul unei noi ere a distribuţiei variabile şi astfel şi a producerii de motoare eco-friendly şi dinamice în acelaşi timp”, afirmă Dr. Peter Pleus, Vice Preşedinte Executiv al Schaeffler Group Automotive.
Tehnologia MultiAir – cum funcţionează?
Principiul de operare al sistemului, aplicat supapelor de admisie este următorul: un piston, acţionat de cama mecanică admisie, este conectat supapei de admisie printr-o cameră hidraulică, cameră hidraulică controlată de o valvă solenoid închis/deschis.
În momentul în care valva solenoid este închisă, uleiul din camera hidraulică se comportă ca un corp solid, transmiţând supapei de admisie perioadele de ridicare impuse de cama mecanică. Atunci când valva solenoid este deschisă, camera hidraulică şi supapa de admisie sunt decuplate; supapele de admisie nu urmează cama de admisie şi se închid sub acţiunea arcului supapei. Ultima parte a închiderii supapei, dacă îmi permiteţi, este controlată de o frână hidraulică, frână ce acţionează ca un amortizor, astfel încât supapa să nu se lovească foarte tare de zona de închidere.
Prin controlul valvei solenoid, posibilităţile de ajustare a momentului de deschidere, de închidere, înălţimea de ridicare şi multe alte variabile referitoare la admisie sunt infinit ajustabile, astfel încât admisia este „optimă” de fiecare dată şi la orice turaţie a motorului.
Fig. 1 Pentru a obţine puterea maximă, valva solenoid este închisă astfel supapa se deschide complet urmând cama mecanică.
Fig. 2 Pentru cuplu la turaţii scăzute, valva solenoid este deschisă spre sfârşitul profilului camei, conducând la închiderea timpurie a supapei de admisie. Acest lucru elimină efectul nedorit de reflux şi maximizează masa de aer prinsă din cilindrii.
Fig. 3 În cazul sarcinii parţiale, valva solenoid este deschisă mai devreme cauzând deschiderea parţială a supapelor pentru a controla masa de aer prinsă în cilindrii în funcţie de cuplul necesar. Alternativ, supapele de admisie pot fi parţial deschise prin închiderea valvei solenoid o dată ce acţiunea camei mecanice a început. În acest caz, aerul intră în cilindrii cu o viteză mai mare, iar turbulenţele/curenţii turbionari apăruţi în cilindrii sunt mai mari.
Fig. 4 Ultimele două moduri de acţionare pot fi combinate, generând aşa numitul mod „Multilift”, pentru îmbunătăţirea turbulentelor şi a ratei de combustie atunci când motorul este supus unor sarcini mici.
Beneficiile tehnologiei MultiAir
Putem sumariza beneficiile aduse de această tehnologie după cum urmează:
- Puterea maximă a crescut cu 10% datorită adoptării profilului camei mecanice orientată spre putere;
- Cuplul la turaţii scăzute a crescut cu 15% datorită etapelor de închidere timpurie a supapelor de admisie, lucru ce maximizează masa de aer prinsă în cilindrii;
- Eliminarea pierderilor de pompaj aduce cu sine o reducere de 10% a consumului de carburant şi a emisiilor CO2, atât pentru motoarele aspirate natural cât şi pentru cele turbo;
- Control optim al supapelor în timpul încălzirii motorului realizat prin redeschiderea supapelor de admisie în timpul evacuării, rezultatul fiind reducerea emisiilor cu până la 40% pentru HC/CO şi 60% pentru NOx;
Aplicaţii ale tehnologiei pe motoare în producţie
Aşa cum am mai spus, primul motor ce a beneficiat de această tehnologie este al celor de la Fiat, 1400cc 16V atât aspirat natural cât şi turbo.
Continuarea in nr. 11/2009 al revistei Autotehnica













