Fiat Powertrain Technologies presenterar en ny banbrytande teknologi för styrning av en förbränningsmotors ventiler. Insugsventilerna styrs av ett elektro-hydrauliskt system och kan öppnas och stängas oberoende av kamaxelns läge för optimal förbränning vid varje given körsituation. Multiair ökar effekten med upp till 10% och sänker förbrukningen och CO2-utsläppen med lika mycket. Multiair debuterar till hösten i Alfa MiTo.
Pressrelease:
Multiair är det nya elektrohydrauliska styrsystemet för en förbränningsmotors ventiler, för dynamisk och direkt kontroll av luftinflöde och förbränning, individuellt cylinder för cylinder och för varje förbränning
Tack vare att luften in i cylindrarna regleras direkt av insugsventilerna, utan att använda ett gasspjäll, sänker Multiair bränsleförbrukningen och avgasutsläppen genom optimal kontroll av förbränningen
Multiair är en mångsidig teknologi, lätt applicerbar på alla bensinmotorer. Med vidare utveckling är den även möjlig att använda på dieselmotorer och motorer för gasdrift
FÖRDELAR
Sänker bränsleförbrukning och avgasutsläpp
Ökar både maxeffekten och vridmomentet
Bättre prestanda, gasrepsons och därmed ökad körglädje
MULTIAIR – SÅ FUNGERAR DET
En mekanisk kamaxel påverkar en pistong som i sin tur påverkar insugningsventilerna, via en hydraulisk kammare. Kammarens hydraultryck regeleras av en solenoidventil som normalt är öppen. Genom att stänga solenoidventilen blir kammarens olja stum och överför lyftrörelsen från kamaxeln – motorn fungerar då på traditionellt vis.
När solenoidventilen öppnas kopplas ventilerna ifrån hydraulkammaren och följer inte längre kamaxelns påverkan utan stängs av ventilfjädrarna. Stängningsfasen kontrolleras av en hydraulisk broms som säkerställer att stängningfasen sker mjukt och kontrollerat oavsett körsituationen.
Genom att styra solenoidventilens öppnings- och stängningskontroll av insugningsventilerna kan man enkelt uppnå flera olika optimala öppningsförfaranden.
För hög effekt är solenoidventilen alltid stängd vilket ger full ventilöppning enligt den mekaniska kamaxeln. Eftersom den har en högprestandainriktad nockprofil (= lång öppningstid) för insugningssidan så är den perfekt för maximal effekt.
För maximalt vridmoment vid låga varvtal så öppnas solenoidventilen nära slutet på kamaxelns nockprofil vilket ger en tidig stängning av insugningsventilerna. Det motverkar oönskat backflöde till insuget och maximerar luftmängden i cylindern.
Vid dellast öppnas solenoidventilen tidigare och orsakar en kortare ventilöppning för att kontrollera luftmängden i cylindern beroende på behovet av vridmoment.
Alternativt kan insugningsventilerna öppnas delvis genom att solenoidventilen stängs då den mekaniska kamaxelns inverkan redan påbörjats. I det fallet blir luftflödet in i cylindern snabbare och ger ökad turbulens i densamma.
De två sistnämnda inverkanssätten kan kombineras i samma insugningsfas och ger då ett så kallat “Multilift” (två öppningar) vilket ökar turbulensen och förbränningsgraden vid mycket låg belastning.
SUMMERING MULTIAIR
Multiair-teknologins potential för bensinmotorer så långt kan summeras på följande vis:
Maxeffekten ökar med upp till 10% tack vare att kamaxelprofilen utformats för höga prestanda.
Vridmomentet vid låga varvtal ökar med upp till 15% genom att insugningsventilerna kan stängas tidigt och maximera luftmängden i cylindern.
“Pumpningsförluster” elimineras vilket ger 10% lägre bränsleförbrukning och CO2-utsläpp, både för sugmotorer och turboladdade motorer med samma cylindervolym.
Mindre Multiair-motorer (downsized) med turboladdning kan uppnå upp till 25% förbättring av bränsleekonomin jämfört med konventionella motorer utan överladdning med samma prestandanivå.
Optimalt utnyttjande av möjligheterna till exakt ventilkontroll under motorns uppvärmningsfas och avgasrecirkulation. Det uppnås genom en extra öppning av insugningsventilerna under kolvens avgasslag, och gör att utsläppen reduceras med från cirka 40% för HC / CO upp till 60% för NOx.
Ett konstant lufttryck in mot insugningsventilerna, atmosfäriskt för sugmotorer och högre tryck för turboladdade motorer, tillsammans med den extremt snabba luftmängdskontrollen, cylinder för cylinder och för varje slag, resulterar i överlägset dynamisk gasrespons.
Multiair på motorer från Fiat Powertrain technologies
Den första motorn från FPT som får Multiair blir den 1400 cc stora 16-ventils Fire motorn, både med och utan turboladdning.
Den andra applikationen är en ny tvåcylindrig SGE-motor på 900 cc. SGE står för Small Gasoline Engine och den nya motorns topplock har utformats optimalt för Multiair. Även denna motor kommer att produceras både med och utan turboladdning. En speciell turboladdad bi-fuel version för fordonsgas och bensin kommer också att byggas.
Tack vare den radikalt minskade storleken (downsizing) för SGE-motorn uppnår den lika låga nivåer för CO2-utsläpp som motsvarar en dieselmotors. I versionen som drivs av fordonsgas minskar CO2-utsläppen ytterligare till nivåer under 80 g/km för flera fordonsapplikationer.
FRAMTIDA POTENTIAL FÖR MULTIAIR-TEKNOLOGIN
Alla banbrytande nya teknologier öppnar en ny värld av ytterligare möjligheter och fördelar som vanligen inte kan utnyttjas fullt ut från början.
1997 hade Fiat världspremiär för Common Rail-teknologin. Den banade väg för ett årtionde av vidareutveckling och innovationer, som Multijet för multipla insprutningar, små dieselmotorer (SDE) och den nya modulära insprutningsteknologin som snart lanseras.
På samma sätt kommer Fiats Multiair-teknologi bana väg för en våg av nya tekniska innovationer för bensinmotorer:
Integrering av Multiair och direktinsprutning för att ytterligare förbättra snabb gasrepsons och bränsleekonomi.
Införande av ännu mer avancerade multipla öppningsstrategier för att ytterligare sänka utsläppen.
Innovativ matchning av motor och turboaggregat för kontroll av luftmängden i cylindern genom en kombination av optimalt laddtryck och ventilöppningsstrategier.
Medan elektronisk bensininsprutning utvecklad på 1970-talet och Common Rail utvecklad på 1990-talet var bränslespecifika teknikgenombrott kan Multiairs elektroniska ventilkontrollteknologi appliceras på alla förbränningsmotorer oavsett vilket bränsle de förbränner.
Multiair, som ursprungligen togs fram för gnisttända (med tändstift) motorer för lätta bränslen, från bensin till naturgas och vätgas, har stor potential även för att kunna sänka utsläppsnivåerna för dieselmotorer.
Genom att insugningsventilerna öppnas under kolvens avgasslag kan NOx reducering på upp till 60% uppnås genom intern avgasrecirkulation (iEGR). Vidare ger en optimal ventilstyrning vid kallstart och uppvärmning upp till 40% minskning av HC och CO-utsläpp. Ytterligare rejäla minskningar kommer att uppnås genom att motorns effektivare förbränning underlättar att partikelfiltret (DPF) och den NOx lagrande katalysatorn återhämtar sig och fungerar bättre.
En dieselmotor kan uppnå samma prestandaförbättringar som bensinmotorerna baserat på samma fysikaliska principer. Däremot är förbättringarna när det gäller bränsleekonomi begränsade till några få procent då en dieselmotor har mycket små pumpningsförluster, vilket är en av anledningarna till att en dieselmotor förbrukar så mycket mindre bränsle än en bensinmotor.
I framtiden är det möjligt att utvecklingen av motorer kan kombinera fördelarna av en stegvis förening av konstruktionerna för bensin- och dieselmotorer.
En Multiair topp kan alltså användas och utvecklas så att både bensin- och dieselmotorer kan utnyttja tekniken optimalt och utan kompromisser.
Dessutom är Multiair-systemets elektrohydrauliska aktuator fysiskt sett av samma typ bortsett från mindre ytliga skillnader, medan de interna delkomponenterna kan överföras rakt av från Fire- och SGE-applikationerna.
Bildtext: Multiair möjliggör att insugningsventilerna kan öppnas och stängas oberoende av kamaxelns läge och för varje cylinder och varje slag individuellt. Systemet är elektrohydrauliskt och gör att motorns karaktär kan varieras från att ge extremt bra lågvarvsegenskaper till maximala topprestanda utan några olägenheter. Kamaxeln som valts är ganska vass men dess påverkan kan kopplas ur eller i beroende på vad som krävs i den givna körsituationen.
Bildtext: Insugningsventilernas öppning kan regleras extremt snabbt och optimalt av Multiairsystemet.
Bildtext: Multiair: En pistong påverkad av en mekanisk kamaxel påverkar insugningsventilerna via en hydraulisk kammare vars tryck regeleras av en solenoidventil. Stängs solenoidventilen blir kammarens olja stum och överför lyftrörelsen som kamaxeln ger. När solenoidventilen öppnas kopplas ventilerna ifrån och följer inte längre kamaxelns påverkan. Systemet kan välja att öppna och stänga insugningsventilerna beroende på behovet av kraft och vridmoment
Bildtext: Multiair kommer att införas på flera motorer från FPT. Först ut är Fire-motorn på 1400 cc. Systemet påverkar inte motorns yttre egenskaper som exempelvis höjd eller bredd.
