Technologia Fiat Multiair – najnowsza technologia sterowania zaworami dolotowymi.

Nieco historii.
Rozwój technologii Common Rail na przestrzeni ostatniego dziesięciolecia spowodował przełom na rynku aut osobowych napędzanych silnikami wysokoprężnymi. Grupa Fiat zdecydowała się na takie samo podejście w sektorze silników benzynowych i skoncentrowała się na przełomowych technologiach. Celem było zapewnienie klientom istotnych korzyści w zakresie zużycia paliwa, przyjemności z jazdy, zachowując przy tym nieodłączne dla silników benzynowych charakterystyki przyczyniające się do komfortu jazdy a wynikające z łagodnego procesu spalania mieszanki oraz lekkich konstrukcji podzespołów.

Kluczowym parametrem kontrolującym spalanie mieszanki w silnikach wysokoprężnych a tym samym określającym jego wydajność, emisję spalin oraz zużycie paliwa jest optymalne sterowanie paliwem wtryskiwanym do cylindrów. Dlatego też elektroniczny system wtryskowy Common Rail stał się podstawą do przełomu w technologii wytwarzania silników napędzanych olejem napędowym.
W przypadku siników iskrowych napędzanych benzyną, kluczowym parametrem kontrolującym proces spalania mieszanki jest ilość oraz charakterystyka powietrza wtłaczanego do komór spalania . Parametry te mają bezpośredni wpływ na wydajność silnika, emisję spali oraz zużycie paliwa. W konwencjonalnych silnikach iskrowych masa powietrza „uwięziona” w cylindrach jest sterowana przez utrzymywanie stałego otwarcia zaworów dolotowych i regulowanie ciśnienia strumienia powietrza zasilającego przez zawór przepustnicy. Jedną z wad tego prostego mechanizmu jest to, że silnik traci około 10% energii na sprężenie ładunku powietrza dolotowego do ciśnienia atmosferycznego wylotowego. Przełomowe rozwiązanie kontroli mas powietrza w silnikach benzynowych jest oparte na bezpośrednim dozowaniu ładunku powietrza pod stałym ciśnieniem przy pomocy nowoczesnego elektronicznego układu wykonawczego i sterowaniu zaworami dolotowymi.
Badania nad rozwojem tej kluczowej technologii rozpoczęto w latach 80-tych, kiedy to pierwsze silniki z zaworami sterowanymi elektronicznie osiągnęły stan „dojrzałych” technologii. Początkowo cały świat koncentrował swoje badania nad koncepcją sterowania elektromagnetycznego, w myśl której otwarcie i zamknięcie zaworu pochodziło od naprzemiennie wzbudzanych górnych i dolnych magnesów ze zworą połączoną z zaworem.
Ta technika sterowania odznaczała się wrodzoną maksymalną elastycznością i dynamiką w zakresie sterowania zaworami, natomiast pomimo kilkudziesięciu lat prac rozwojowych nie udało się przezwyciężyć jej nieodłącznych wad – zawodności oraz wysokiego zapotrzebowania mechanizmów na energię. Dlatego większość firm motoryzacyjnych zaczęła koncentrować swoje wysiłki badawcze na opracowaniu prostszych, niezawodnych i sprawdzonych układów elektromechanicznych opartych na zmianie wzniosu zaworów przy pomocy specjalnych mechanizmów – zwykle w połączeniu z regulatorem faz rozrządu, umożliwiających sterowanie zarówno wzniosem jak i czasem otwarcia zaworu. Głównym ograniczeniem tego typu rozwiązań jest niska elastyczność faz otwarcia zaworów i znacznie gorsza dynamika ich reakcji – na przykład wszystkie cylindry silnika są włączane równocześnie, co wyklucza selektywne działanie poszczególnych cylindrów. Wiele podobnych systemów elektromagnetycznego sterowania zaworami zostało wprowadzonych w ciągu ostatnich dziesięciu lat.
W połowie lat 90-tych Grupa Fiat skoncentrowała swoje badania na sterowaniu elektrohydraulicznym, opierając swoją wiedzę zdobytą podczas opracowywania technologii Common Rail. Celem było osiągniecie pożądanej elastyczności faz otwarcia zaworów sterujących przepływem mas powietrza na zasadzie cylinder po cylindrze, suw po suwie.
Opracowany przez Grupę Fiata mechanizm elektrohydraulicznego sterowania zmiennych faz rozwarcia zaworów jest stosunkowo prosty, zużywa niewiele energii, jest samoistnie odporny na uszkodzenia oraz tani w produkcji.