Obserwując premiery na ostatnich salonach samochodowych można odnieść wrażenie, że tradycyjne silniki cieplne odchodzą do lamusa. Producenci prześcigają się w  konceptach z napędem hybrydowym, elektrycznym lub wodorowym, zwykle z wykorzystaniem ogniw paliwowych. Wydawałoby się, że obok zasilania silników o obiegu Diesla lub Otto biopaliwami albo którymś z gazów LPC lub CNG, nic się nie dzieje. Może z wyjątkiem francuskiego MC5 ze zmiennym stopniem sprężania. Tymczasem niedawno świat obiegła  wiadomość, iż powstało rozwiązanie zwiększające moc tradycyjnego silnika o 10 procent równocześnie zmniejszające poziom emisji HC i CO o 40 procent, a NOx o 60. Do tego redukujące zużycie paliwa nawet do 25 procent, przy zapewnieniu niespotykanej elastyczności silnika.

Ryszard Romanowski

Technologia powstała w biurach projektowych koncernu Fiat i nosi nazwę Fiat Multiair. Niewielu już pamięta, że ogromne zmiany w osiągach silników o zapłonie samoczynnym  stały się faktem dzięki rozwojowi systemu Common Rail, który również wynaleziony został przez Fiata. W ostatnich latach doszło do tego, że silniki wysokoprężne, tej samej pojemności skokowej co ich odpowiedniki o zapłonie iskrowym, generują większą moc i wyższą, oraz lepiej rozłożoną wartość momentu obrotowego. Dla tradycjonalistów, takich jak niżej podpisany, klekot i brzmienie diesla, pokonującego na torze wyścigowym pięknie ryczące auta benzynowe, powoduje fizyczny ból, podobnie jak dla wielu - bezgłośne silniki elektryczne, pozbawione rur wydechowych, rozpędzające sportowe auta do 100 km/h w 3 sekundy. Być może podobnie wrażenia mieli inżynierowie Fiata konstruujący system Multiair.

Cylinder po cylindrze
Badania nad rozwojem tej technologii rozpoczęto już w latach osiemdziesiątych, kiedy to w różnych firmach wchodziły do produkcji silniki o zmiennych fazach rozrządu, z zaworami sterowanymi elektronicznie, hydraulicznie lub w najmniej skomplikowany, mechaniczny sposób. Najbardziej obiecujące wydawało się sterowanie elektromagnetyczne, w którym połączona z zaworem zwora poruszała się pomiędzy odpowiednio wzbudzanymi elektromagnesami. Rozwiązanie to nie przyniosło spodziewanych efektów. Charakteryzowało się niską elastycznością zmian faz otwarcia zaworów, dużą bezwładnością i stratami energii, co powodowało znacznie niższą, od spodziewanej, dynamikę działania.
W połowie lat dziewięćdziesiątych grupa Fiat skoncentrowała badania nad sterowaniem elektrohydraulicznym, posługując się wiedzą zdobytą podczas opracowywania technologii Common Rail. Celem było osiągnięcie pożądanej elastyczności faz otwarcia przepływem mas powietrza, zgodnie z zasadą: cylinder po cylindrze, suw po suwie. Wiedząc, że tradycyjny silnik traci co najmniej 10 procent energii na sprężenie ładunku powietrza dolotowego do ciśnienia wylotowego. W efekcie powstał stosunkowo prosty, odporny na uszkodzenia i tani w produkcji, mechanizm elektrohydraulicznego sterowania faz otwarcia zaworów.
Tłok poruszany przez wałek rozrządu, sterujący zaworami ssącymi, połączony jest z zaworem poprzez poduszkę hydrauliczną, sterowaną przez dwupołożeniowy elektrozawór. Jeżeli elektrozawór jest zamknięty, olej w poduszce zachowuje się jak ciało stałe, przekazując zaworowi przebieg czasowy wznosu zgodny z krzywką wałka rozrządu. Jeżeli zawór jest otwarty, poduszka przestaje na niego oddziaływać, a za zamknięcie odpowiada sprężyna. W końcowej fazie skok zaworu sterowany jest przez hamulec hydrauliczny zapewniający łagodny i regularny przebieg zmian faz rozrządu.


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 5 (20) maj 2009

Czytaj także:

Tworzenie klimatu

Skanery wielkoformatowe Colortrac

Blaszane origami. Metodyka projektowania konstrukcji blachowych

Zastosowanie metody DOE w zadaniach projektowych