Abans de parlar dels nous motors FCA GSE 1.0 de 3 cilindres i 1.3 de 4 cilindres, anem a entendre com funciona el sistema MultiAir, que permet que el motor tingui grans guanys en un ampli rang de parell de potència.
Exactement el març de 2009, FIAT va presentar al Saló de l'Automòbil de Ginebra una nova tecnologia de motor tan important com la tecnologia Diesel Common Rail que també va desenvolupar fa anys. El nom que es va donar a la nova tecnologia en aquell moment era MultiAir.
A diferència de la tecnologia Diesel Common Rail, que va vendre a Bosch durant una crisi financera i de la qual va lamentar, FIAT només permetrà que aquesta tecnologia tingui llicència a altres fabricants d'automòbils.
L'element fonamental per controlar la combustió del motor de gasolina, i per tant el rendiment, les emissions i el consum de combustible, és la quantitat i les característiques de la càrrega d'aire fresc admesa als cilindres. En els motors de gasolina convencionals, la massa d'aire continguda en els cilindres es controla obrint la vàlvula d'entrada i ajustant la pressió d'entrada mitjançant una vàlvula de papallona accionada per l'accelerador.
Una de les principals ineficiències dels motors de combustió interna és la restricció creada per la vàlvula d'acceleració, que s'utilitza per regular la quantitat d'aire que alimenta els cilindres. Anomenat pèrdues de bombeig, aquest coll d'ampolla, causat per la vàlvula de l'accelerador parcialment oberta, obliga el motor a malgastar al voltant del 10 per cent de l'energia que es podria utilitzar per a la propulsió.
A la dècada de 1990, FIAT va invertir en investigació sobre actuadors electrohidràulics, aprofitant els coneixements adquirits durant el desenvolupament del Common Rail. L'objectiu era aconseguir la flexibilitat desitjada per controlar la quantitat d'aire durant l'obertura de la vàlvula tenint en compte cada cilindre en el cicle d'admissió.
La tecnologia d'accionament de la vàlvula electrohidràulica variable desenvolupada per FIAT va ser escollida per la seva relativa simplicitat, baix consum d'energia, sense risc de fallada i baix cost.
El principi de funcionament del sistema MultiAir aplicat a les vàlvules d'admissió es pot resumir de la següent manera: un pistó, accionat per l'arbre de lleves d'admissió, està connectat a la vàlvula d'admissió mitjançant un sistema hidràulic, controlat per un solenoide de vàlvula amb encès. funció /off.
Amb la vàlvula solenoide en posició tancada, l'oli de la cambra hidràulica es comporta com un cos sòlid i transmet a les vàlvules d'entrada l'accionament d'elevació imposat per l'arbre de lleves d'entrada.
Amb la vàlvula solenoide en posició oberta, la cambra hidràulica i les vàlvules d'entrada estan desacoblades; les vàlvules d'admissió ja no segueixen l'arbre de lleves d'admissió i es tanquen sota l'acció de la molla de la vàlvula.
La part final de la carrera de tancament de la vàlvula està controlada per un fre hidràulic dedicat, per garantir un funcionament suau i regular en qualsevol condició de funcionament del motor.
Controlant el temps d'obertura i tancament de la vàlvula solenoide, es pot obtenir fàcilment una àmplia gamma de programes d'obertura de la vàlvula d'entrada, mentre que a la primera generació tenia cinc programes.
1- És adequat per a operacions d' alta velocitat.
Per obtenir la màxima potència, la vàlvula solenoide està sempre tancada i l'obertura total de la vàlvula s'aconsegueix seguint completament l'arbre de lleves, dissenyat específicament per maximitzar la potència a altes revolucions del motor (temps d'obertura llargs).
2- És adequat per al funcionament de baixa càrrega. L'obertura tardana de la vàlvula provoca un buit parcial a la cambra de combustió.
A més de la baixa elevació de la vàlvula, el flux d'aire d'admissió s'accelera molt, generant turbulències, millorant així la barreja d'aire i combustible. Per a un parell a baixes revolucions, la vàlvula solenoide s'obre prop de l'extrem del perfil de l'arbre de lleves, donant lloc al tancament anticipat de la vàlvula d'admissió. Això elimina el retorn no desitjat al col·lector i maximitza la massa d'aire retinguda als cilindres, la qual cosa beneficia l'economia de combustible i les emissions.
3- És adequat per a una gran varietat d'operacions de càrrega parcial. Depenent del requeriment energètic, la quantitat d'aire es pot controlar tancant les vàlvules d'entrada abans d'hora. Això elimina la necessitat de l'accelerador (com BMW Valvetronic) i redueix la pèrdua de bombeig fins a un 10%.
A la càrrega parcial del motor, la vàlvula solenoide s'obre abans, provocant que les obertures parcials de la vàlvula controlin la massa d'aire atrapada en funció del parell requerit.
Com a alternativa, les vàlvules d'entrada es poden obrir parcialment tancant l'electrovàlvula, un cop ja s'ha iniciat l'acció mecànica de l'arbre de lleves. En aquest cas, el flux d'aire al cilindre és més ràpid i provoca més turbulències al cilindre.
4- Està dissenyat per millorar l'acceleració a baixes revolucions. Tot i que permet un volum d'aire d'admissió més gran en comparació amb les descripcions 2 i 3, el tancament precoç de la vàlvula garanteix que no hi hagi flux d'aire cap als col·lectors d'admissió prop del final de la carrera d'admissió.(Nota: la combinació d'una sincronització ràpida de la lleve i un funcionament de baixes rpm pot provocar un reflux, per això MultiAir ha de tancar les vàlvules abans. Altres motors no tenen aquest problema perquè utilitzen una fase de lleva variable)
5- S'anomena mode Multilift i està dissenyat per a un funcionament a molt baixes rpm. Combina l'estratègia de les descripcions 2 i 3 i els seus beneficis són el consum regulat i la millor qualitat de la mescla aire-combustible, perquè en una mateixa carrera d'admissió pot augmentar la turbulència i la velocitat de combustió.
Si bé la injecció electrònica de gasolina desenvolupada a la dècada de 1970 i el Common Rail desenvolupat a la dècada de 1990 eren tecnologies revolucionàries específiques del combustible, la tecnologia de control electrònic de vàlvules MultiAir es pot aplicar a tots els motors de combustió interna, sigui quin sigui el combustible que cremen.
El MultiAir, desenvolupat inicialment per a motors d'encesa per guspira que cremen combustibles lleugers que van des de la gasolina fins al gas natural i l'hidrogen, també té un ampli potencial per reduir les emissions dels motors dièsel.
La reducció d'emissions de NOx pot arribar fins a un 60 per cent mitjançant la recirculació interna dels gasos d'escapament (iEGR) realitzada amb la reobertura de les vàlvules d'admissió durant la carrera d'escapament, mentre que les estratègies òptimes de control de la vàlvula durant l'arrencada en fred i la calefacció redueixen les emissions de HC i CO en al voltant del 40 per cent.
Més reduccions substancials provenen d'una gestió i regeneració més eficients del filtre de partícules dièsel i del convertidor catalític, gràcies al control del flux d'aire massiu altament dinàmic durant el funcionament transitori del motor.
La millora del rendiment d'un motor dièsel és similar a la d'un motor de gasolina i es basa en els mateixos principis físics.
En canvi, els avantatges del consum de combustible es limiten a uns quants punts percentuals a causa de les baixes pèrdues de bombeig dels motors dièsel, una de les raons de la seva economia de combustible superior.
Un capçal del motor MultiAir es pot dissenyar i desenvolupar de manera que ambdós sistemes de combustió es puguin optimitzar completament sense compromís. L'actuador electrohidràulic MultiAir és físicament el mateix, amb petites diferències de mecanitzat, mentre que els subcomponents interns es transfereixen de les aplicacions FIRE i SGE de Fiat.
L'any 2009 es va produir la primera generació del MultiAir, el 2012 va aparèixer la segona, i els motors de la família FireFly i SGE ja tenen la tercera generació del sistema. Les diferències, entre altres coses, es relacionen principalment amb el funcionament dels programes de control de vàlvules individuals.
El sistema MultiAir també s'utilitza sota llicència per Jaguar Land Rover a la família de motors Igenium.
En el funcionament MultiAir, les vàlvules d'escapament es controlen de manera clàssica per l'arbre de lleves (1) i els taps (2). El control de les vàlvules d'admissió és molt diferent del model clàssic.
L'arbre de lleves té balancins (3) que accionen el pistó o l'element de la bomba (4). L'oli de motor a pressió entra a l'electrovàlvula (5), que dirigeix l'oli cap a les taquetes hidràuliques (6), que s'encarreguen d'obrir les vàlvules d'admissió. L'excés d'oli es dirigeix pels canals de drenatge.
Especificacions de l'arbre de lleves:
• Alçada de la càmera d'entrada 3,81 mm, escapada 7,5 mm;
• Temporització de la vàlvula d'entrada amb accionament d'elements MultiAir;
• Obre a 11° (BTDC), tanca a 58° (ABDC) amb una durada de 249°, línia central 125°;
• Temporització de la vàlvula d'escapament;
• Obre a 34° (BBDC) i tanca a 2° (ATDC) amb una durada de 216°.
Notes: Les unitats estan en graus tenint en compte els 360º del cigonyal.
BTDC - Abans del Top Dead Center: abans del Top Dead Center;
ATDC - Després del centre mort superior: després del centre mort superior;
BBDC - Abans del centre mort inferior: abans del centre mort inferior;
ABDC - Després del centre mort inferior: després del centre mort inferior.
Continua en el proper número!
