Anonim

Fiat frigiver MultiAir motorteknologi - er dette et grundlæggende gennembrud inden for forbrændingsmotor design?

AutomotiveFeature

Mike Hanlon

8. marts 2009

5 billeder

8. marts 2009 brugte Fiat Group Geneva Auto Show til at lancere en ny motorteknologi, der i sidste ende kunne være lige så vigtig som den fælles jernbanedieselteknologi, som den opfandt for 15 år siden. Dubbelt MultiAir, den hydraulisk aktiverede variabel ventiltid (VVT) teknologi blev først annonceret som et koncept for to år siden, og giver en mere kontrollerbar luftstrøm under forbrændingscyklussen i sammenligning med mekaniske VVT-systemer. Stærkt brændstofforbrug og emissioner plus betydeligt mere strøm påberåbes, og teknologien er endnu mere effektiv, når den bruges sammen med en kompressor eller en dieselmotor.

Fiat-krav Multiair er et grundlæggende gennembrud inden for benzinmotordesign, der dramatisk reducerer brændstofforbruget samt kraftigt øget effekt og drejningsmoment, reducerer kuldioxidemissionerne med mellem 10 og 25 procent og op til 60 procent reduktion i anden motor forurenende stoffer.

Denne højere produktion vil give Fiat mulighed for at erstatte større motorer med mindre og mere effektive, og selskabets 1, 0 liter og 1, 4 liter motorer vil være de første til at få den nye teknologi sammen med en ny 900cc twin cylinder motor.

I modsætning til den fælles jernbaneteknologiteknologi, som den solgte til Bosch under en finanskrise og siden har beklaget, vil FIAT ikke afstå fra ejerskabet af det nye Multiair-system, idet det har meddelt, at det vil licensere det til andre producenter eller levere hele motorer.

Fiats pressemeddelelse fortsætter:

MultiAir Technology fordele:

    Maksimal effekt øges med op til 10 procent takket være vedtagelsen af ​​en kraftorienteret mekanisk kamakselprofil. Lavt omdrejningsmoment er forbedret med op til 15 procent gennem tidlige indløbsventil lukkestrategier, der maksimerer luftmassen fanget i cylindrene. Eliminering af pumpetab giver en 10 pct. Reduktion i brændstofforbrug og CO2-emissioner, både i naturligt aspirerede og turboladede motorer med samme forskydning. MultiAir turboladede og nedadrettede motorer kan opnå op til 25 procent forbedring af brændstoføkonomien i forhold til konventionelle naturligt aspirerede motorer med samme ydelsesniveau. Optimale ventilstyringsstrategier under motoropvarmning og indvendig udstødningsgasrecirkulation, realiseret ved genåbning af indsugningsventilerne under udstødningsslag, medfører emissionsreduktioner fra 40% for uforbrændte kulbrinter og kulilte (HC / CO) og op til en reduktion på 60% i nitrogenoxider, (NOx). Konstant opstrøms lufttryk, atmosfærisk for naturligt aspireret og højere for turboladede motorer, sammen med ekstremt hurtig luftmassekontrol, cylinder-by-cylinder og slag-for-slag, resulterer i et overlegen dynamisk motorrespons og forbedret køreglæde. MultiAir gælder for alle forbrændingsmotorer uanset brændstof. Det kan tilpasses til dieselmotorer for at reducere deres NOx-emissioner og gøre partikelfiltrene væsentligt mere effektive.

Kort sagt, en motor udstyret med Fiat MultiAir-teknologi er mere kraftfuld, mere lydhør over hele motorhastighedens rækkevidde, bruger betydeligt mindre brændstof og reducerer alle former for udstødningsemissioner med en betydelig mængde. Det vil også medvirke til at sætte Fiat i stand til at opretholde sin ledelse i lavemissioner og lavt brændstofforbrugsteknologi, som har set Fiat kronet de sidste to år som nummer én bilproducent for de laveste CO2-emissioner.

Den første nye motor, der skal udstyres med MultiAir, er den 16-ventilers 1, 4-liters familie af naturligt aspirerede og turboladede motorer, og den første bil, der sælges med MultiAir installeret, vil være Alfa MiTo i slutningen af ​​2009. Den anden ansøgning vil være som en integreret del af en ny tocylindret motorfamilie.

Udvikling af Fiat MultiAir-systemet

I løbet af det sidste årti har udviklingen af ​​Common Rail-teknologi til dieselmotorer markeret et gennembrud på personbilmarkedet. For at være lige konkurrencedygtig inden for benzinmotorer besluttede Fiat Group at følge den samme tilgang og fokusere på gennembrudsteknologier.

Målet var at give kunderne betydelige fordele med hensyn til brændstoføkonomi og køreglæde, samtidig med at motorens egentlige forfining blev opretholdt, baseret på en glat forbrændingsproces og på lette strukturer og komponenter.

Nøgleparameteren til styring af dieselmotorforbrændingen og dermed ydeevne, emissioner og brændstofforbrug er mængden og karakteristika for brændstoffet, der indsprøjtes i cylindrene. Det er grunden til, at Common Rail elektroniske dieselinjektionssystem var et så grundlæggende gennembrud i dieselmotorteknologien med direkte indsprøjtning.

Nøglen til at kontrollere benzinmotorforbrændingen, og dermed ydeevne, emissioner og brændstofforbrug, er mængden og egenskaberne ved friskluftladningen i cylindrene. I konventionelle benzinmotorer styres den luftmængde, der er fanget i cylindrene, ved at holde indløbsventilens åbning konstant og justere opstrøms tryk gennem en gasventil. En af ulemperne ved denne simple konventionelle mekaniske styring er, at motoren spild ca. 10 procent af indgangsenergien ved pumpning af luftladningen fra et lavere indtagetryk til atmosfærisk udstødningstryk.

Et grundlæggende gennembrud inden for luftmassekontrol og dermed i benzinmotorteknologien er baseret på direkte luftmåling ved cylinderindløbsportene ved hjælp af avanceret elektronisk aktivering og styring af indsugningsventilerne, samtidig med at der opretholdes et konstant naturligt opstrøms-tryk.

Forskning på denne nøgleteknologi startede i '80'erne, da motorens elektroniske kontrol nåede scenen for en moden teknologi.

I begyndelsen var verdensomspændende forskningsindsats fokuseret på det elektromagnetiske aktiveringskoncept, hvorved åbning og lukning af ventilen opnås ved alternativt at aktivere øvre og nedre magneter med en armatur forbundet med ventilen. Dette aktiveringsprincip havde den iboende appel af maksimal fleksibilitet og dynamisk reaktion i ventilstyring, men på trods af et årti med væsentlig udviklingsindsats kunne de største ulemper ved konceptet - det er i det væsentlige ikke fejlfrit og dets høje energiabsorption - ikke være fuldt ud overvinde.

På dette tidspunkt faldt de fleste bilvirksomheder tilbage på udviklingen af ​​de enklere, robuste og velkendte elektromekaniske koncepter, baseret på ventilløft variation gennem dedikerede mekanismer, som regel kombineret med kamakselfasere for at muliggøre styring af både ventilløft og fase.

Hovedbegrænsningen af ​​disse systemer er lav fleksibilitet i ventilåbningsplaner og et meget lavere dynamisk respons; for eksempel aktiveres alle cylindrene i en motorbank samtidig, hvorved enhver cylinder-selektiv handling udelukkes. Mange lignende elektromekaniske ventilstyringssystemer blev efterfølgende introduceret i løbet af det sidste årti.

I midten af ​​90'erne har Fiat Group's forskningsindsats skiftet til elektrohydraulisk aktivering, hvilket gør brug af den knowhow, der er opnået under sin Common Rail-udvikling. Målet var at nå den ønskede fleksibilitet af ventilåbningsplanen luftmassekontrol på cylinder-by-cylinder og stroke-by-stroke basis.

Den elektrohydrauliske variabel ventil aktiveringsteknologi udviklet af Fiat blev udvalgt for sin relative enkelhed, lave strømkrav, indre fejlfrit natur og lavprispotentiale.

Fiat MultiAir Technology: hvordan det virker

Systemets driftsprincip, der påføres til indsugningsventiler, er følgende: Et stempel, der bevæges af en mekanisk indtagskammerakse, er forbundet til indtagningsventilen gennem et hydraulisk kammer, som styres af en normalt åben på / fra-magnetventil.

Når magnetventilen er lukket, fungerer olien i det hydrauliske kammer som en solid krop og overfører til indløbsventilerne løfteskemaet påført af den mekaniske indtagskammeraksel.

Når magnetventilen er åben, kobles det hydrauliske kammer og indløbsventilerne; Indløbsventilerne følger ikke længere indtagskammerakslen længere og lukkes under ventilfjederens indgreb.

Den sidste del af ventilens lukningsslag er styret af en dedikeret hydraulisk bremse for at sikre en blød og regelmæssig landingsfase under alle driftsforhold.

Gennem magnetventilåbning og lukkertidskontrol kan man nemt opnå en bred vifte af optimale indløbsventilåbninger.

For maksimal effekt er magnetventilen altid lukket og fuld ventilåbning opnås efter fuldstændig den mekaniske kamaksel, der er specielt designet til at maksimere effekten ved høj motorhastighed (lang åbningstid).

Ved lavt omdrejningsmoment åbnes magnetventilen i nærheden af ​​kamakselprofilens ende, hvilket fører til tidlig indløbsventillukning. Dette eliminerer uønsket tilbagestrømning i manifolden og maksimerer luftmassen fanget i cylindrene. I motorens delbelastning åbnes magnetventilen tidligere, hvilket medfører delvise ventilåbninger for at styre den fangede luftmasse som en funktion af det krævede drejningsmoment.

Alternativt kan indløbsventilerne åbnes delvist ved at lukke magnetventilen, når den mekaniske kamakselhandling allerede er startet. I dette tilfælde er luftstrømmen i cylinderen hurtigere og resulterer i højere in-cylinder turbulens.

De to sidste aktiveringsfunktioner kan kombineres i samme indtagsslag, der genererer en såkaldt Multilift-tilstand, der forbedrer turbulens og forbrændingshastighed ved meget lave belastninger.

Yderligere potentiale ved MultiAir-teknologi

Alle gennembrudsteknologier åbner en ny verden med yderligere potentielle fordele, som normalt ikke udnyttes fuldt ud i første generation.

Common Rail-teknologien, en Fiat-koncerns verdensomspændende præmiere i 1997, banede vejen til mere end et årti med yderligere teknologiske evolutionsformer som MultiJet til flere injektioner, små dieselmotorer og den nylige modulære indsprøjtningsteknologi, som snart skal lanceres på markedet.

På samme måde vil MultiAir-teknologien bane vejen for yderligere teknologiske udviklinger for benzinmotorer:

    Integration af MultiAir Direct luftmassekontrol med Direct Petrol Injection for yderligere at forbedre forbigående respons og brændstoføkonomi. Indførelse af mere avancerede multiple ventilåbningsstrategier for yderligere at reducere emissionerne. Innovativ motor-turbolader tilpasning til styring af fanget luftmasse gennem en kombination af optimale boosttryk og ventilationsåbning strategier.

Mens elektronisk benzinindsprøjtning udviklet i 70'erne og Common Rail udviklet i 90'erne var brændstofspecifikke gennembrudsteknologier, kan MultiAir Electronic Valve Control-teknologi anvendes til alle forbrændingsmotorer, uanset brændstof, de brænder.

MultiAir, der oprindeligt er udviklet til gnisttændingsmotorer, der brænder let brændstof, der spænder fra benzin til naturgas og brint, har også stort potentiale for reduktion af dieselmotoremissioner.

Intrinsic NOx reduktion på op til 60 procent kan opnås ved intern udstødningsgas recirkulation (IEGR) realiseret med indblæsningsventiler genåbning under udstødningsslag, mens optimale ventilstyringsstrategier under koldstart og opvarmning giver op til 40 procent HC og CO reduktion af emissioner. Yderligere væsentlige reduktioner stammer fra den mere effektive styring og regenerering af dieselpartikelfilteret og NOx-lagerkatalysatoren takket være den meget dynamiske luftmassestrømstyring under transient motordrift.

Dieselmotorens præstationsforbedring ligner benzinmotoren og er baseret på de samme fysiske principper. I stedet er forbruget af brændstofforbrug begrænset til få procentpoint på grund af de lave pumpetab på dieselmotorer, en af ​​grundene til deres overlegen brændstoføkonomi.

I fremtiden vil drivkraftenes tekniske udvikling kunne drage fordel af en progressiv forening af benzin og dieselmotor design.

Et MultiAir motorcylinderhoved kan derfor udtænkes og udvikles, hvor begge forbrændingssystemer kan optimeres optimalt uden kompromis. MultiAir elektrohydrauliske aktuator er fysisk ens, med mindre bearbejdningsforskelle, mens interne underkomponenter alle overføres fra Fiat's FIRE- og SGE-applikationer.

Anbefalet Redaktørens Valg