23 października 2021


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.
multiair-technology-04_sW 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