Sistemul de distribuție variabilă UniAir utilizat pe motoarele TwinAir și MultiAir de la Fiat

    Colaborarea dintre grupul Schaeffler și Fiat Powertrain a avut ca rezultat proiectarea și fabricarea primului motor cu ardere internă, cu sistem de distribuție variabilă cu acționare hidraulică. Sistemul, numit UniAir, controlează atât fazele de deschidere cât și înălțimea de ridicare a supapelor.

Sistemul de distribuție variabilă UniAir

Foto: Sistemul de distribuție variabilă UniAir
Sursa: INA Schaeffler

    Potrivit producătorilor, un motor cu acest sistem de distribuție, comparativ cu un motor cu distribuție fixă, poate reduce semnificativ consumul de combustibil, iar emisiile de CO2 cu aproximativ 25%. Sistemul UniAir a debutat mai întâi pe motorul MultiAir de 1.4 litri, în 4 cilindri, pe benzină, ce echipează Alfa MiTo, ulterior fiind utilizat și pe motorul TwinAir, în 2 cilindri, pe benzină, ce echipează Fiat 500.

Motorul MultiAir de la Fiat

Foto: Motorul MultiAir de la Fiat
Sursa: Fiat

    Utilizarea sistemului de distribuție UniAir vine cu o serie de avantaje :

  • sistem de control al supapelor mai compact
  • îmbunătățirea comportării motorului la diferite regimuri (pornire, sarcini parțiale, accelerări)
  • reducerea emisiilor de hidrocarburi (HC) cu până la 40%, a oxizilor de azot (NOx) cu 60%
  • creșterea cuplului motor cu aproximativ 15%

Motorul TwinAir de la Fiat

Foto: Motorul TwinAir de la Fiat
Sursa: Fiat

    Sistemul UniAir este un sistem de distribuție cu arbore cu came dar la care controlul supapelor de admisie se face prin comandă electrohidraulică. Un mare avantaj este că acest sistem nu depinde de tipul motorul, se poate utiliza atât pe benzină cât și pe diesel, iar pentru acționare utilizează uleiul din sistemul de lubrifiere al motorului.

Sistemul de distribuție variabilă UniAir de pe motorul MultiAir

Foto: Sistemul de distribuție variabilă UniAir de pe motorul MultiAir
Sursa: INA Schaeffler

    Datorită controlului precis al deschiderii supapelor de admisie, sarcina motorului se poate regla făra utilizarea unui obturator, pe toată gama de turații. În cazul unui motor diesel, sistemul UniAir permite controlul temperaturii de ardere prin varierea cantității de gaze arse rămase în cilindri. De asemenea, acest sistem de distribuție permite și varierea raportului de comprimare, astfel încât să se obțină o ardere completă și omogenă a amestecului aer-combustibil.

    Pe lângă varierea fazelor de deschidere și a înălțimii de ridicare a supapelor de admisie, sistemul UniAir permite deschiderea și închiderea supapelor de două ori pe același ciclu de admisie. Aceasta particularitate extinde suplimentar potențialul de control al procesului de ardere.

Sistemul de distribuție variabilă UniAir - elemente componente

Foto: Sistemul de distribuție variabilă UniAir - elemente componente
Sursa: Fiat

  1. supapă electrohidraulică (comandată de calculatorul de injecție)
  2. rezervor de ulei
  3. pompă cu piston
  4. culbutor de acționare
  5. arbore cu came (conține atât camele pentru supapele de admisie cât și cele pentru evacuare)
  6. camă admisie
  7. camă evacuare
  8. canal hidraulic de legătură
  9. cameră de presiune înaltă
  10. chiulasă
  11. supapă de admisie
  12. supapă de evacuare

    Pentru deschiderea supapei de admisie (11), cama (6) apasă, prin intermediul culbutorului (4), pe pistonul pompei (3). Astfel, pompa creează o presiune hidraulică, care se transmite prin canele de legătură (8) la camerele de înaltă presiune (9). În aceste camere se află tijele supapelor asupra cărora va acționa presiunea uleiului și le va deschide. Controlul deschiderii supapelor de admisie se face de către supapa electrohidraulică (1), care variază presiunea uleiului din camera (9), ceea ce va avea ca rezultat varierea forței de apăsare asupra tijei supapei (11).

    La acest sistem de distribuție nu există legătură mecanică directă între arborele cu came (5) și supapele de admisie (11). Comanda de deschidere este dată prin sistemul hidraulic, a cărui presiune este controlată de supapa electrohidraulică (1), comandată închis sau deschis. Când supapa electrohidraulică (1) este complet închisă, datorită incompresibilității uleiului, sistemul se comportă ca un sistem de distribuție clasic, deschiderea supapei de admisie (11) fiind legată de profilul camei (6).

    Datorita gradului mare de flexibilitate al deschiderii supapelor, calculatorul de injecție conține o serie de strategii de control, activate în funcție de regimul de funcționare al motorului.

Sistemul de distribuție UniAir - moduri de funcționare

Foto: Sistemul de distribuție UniAir - moduri de funcționare
Sursa: Fiat

Full Lift (ridicare totală)

    Pentru regimul de putere maximă supapa electrohidraulică este tot timpul închisă, iar supapa de admisie se deschide până la înălțimea maximă, urmărind profilul camei. În acest mod de funcționare se obține puterea maxima la turații ridicate.

EIVC - Early Intake Valve Closing (închidere cu avans a supapei de admisie)

    La turații joase, pentru a obține un cuplu ridicat, supapa electrohidraulică este deschisă înainte de sfârșitul acționării camei, ceea ce conduce la o închidere cu avans a supapei de admisie. Acest mod de funcționare elimină curgerea inversă a gazelor proaspete, înapoi în galeria de admisie și maximizează cantitatea de aer admisă în cilindri.

Partial Load (sarcini parțiale)

    În domeniul sarcinilor parțiale supapa electrohidraulică este de asemena acționată mai devreme, ceea ce conduce la o închidere cu avans a supapei de admisie. Prin acest mod de acționare se poate controla cantitatea de aer din cilindri în funcție de cuplul cerut de la motor.

Sistemul de distribuție UniAir - regimuri de funcționare

Foto: Sistemul de distribuție UniAir - regimuri de funcționare
Sursa: MTZ

LIVO – Late Intake Valve Opening (deschidere cu întârziere a supapei de admisie)

    De asemenea, în timpul acționării camei, supapa electrohidraulică poate fi deschisă, ceea ce conduce la o ridicare parțială și cu întârziere a supapei de admisie. Astfel, se controlează cantitatea de aer ce intră în cilindri precum și turbulența acestuia, obținându-se o turație de ralanti redusă și stabilă.

Multilift (ridicări multiple)

    Strategiile de control pentru sarcini parțiale și pentru deschidere întârziată se pot combina într-o singură strategie ce are ca rezultat deschiderea multiplă a supapei pe ciclul de admisie. Prin acest mod de funcționare se optimizează turbulența în cilindri, fenomen ce are un impact pozitiv asupra procesului de ardere.

    Sistemul de distribuție MultiAir a fost proiectat și fabricat astfel încât să satisfacă atât condițiile de performanță cât și de cost. S-a acordat o atenție deosebită dimensiunilor sistemului, maselor și a frecărilor dintre piesele în mișcare. De asemenea, utilizarea uleiului de ungere a motorului, pentru acționarea supapelor, s-a dovedit soluția optimă din punct de vedere al costurilor.

    Avantajele utilizării sistemului de distribuție MultiAir sunt sintetizate în tabelul de mai jos :

Emisii CO2 / consum de combustibil ♦ mai mic cu 25% pe motoarele turbosupraalimentate, cu cilindree redusă, la aceeași putere
♦ mai mic cu 10%, pe motoare aspirate, cu aceeași cilindree
Cuplul motor la turații mici ♦ mărit cu 15%
Cuplul motor maxim ♦ mărit cu 10%
Puterea maximă ♦ mărită cu 10%
Emisii poluante pe ciclu NEDC ♦ reduse cu 60% pentru oxizi de azot (NOx), funcționare ca EGR intern
♦ reduse cu 40% pentru monoxid de carbon (CO) și hidrocarburi (HC)
Manevrabilitate
Plăcerea de a conduce
♦ răspuns rapid la accelerații
♦ "turbo-lag" redus, la motoarele turbosupraalimentate

Sursa: MTZ

    Pariul Fiat pentru sistemul de distribuție UniAir se pare că a fost câștigat, utilizarea acestui sistem pe un motor cu injecție directă de benzină, turbosupraalimentat va conduce la performanțe dinamice excepționale precum și emisii poluante reduse (compatibil Euro 6).

Video – funcționarea sistemului de distribuție variabilă UniAir pe motorul MultiAir de la Fiat

Video – motorul TwinAir de la Fiat

Pentru a comenta articolul trebuie să vă înregistrați!

Comentarii

dandan
Miercuri, 19 Septembrie 2012 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
Interesant articol! Din aceeasi categorie a distributiei variabile mai sunt si VTEC, Valvetronic si VarioCam. Asteptam articole! :)

Raportează comentariul

Login

Logo motorul anului