Nuove tecnologie MULTIAIR e UNIAIR da FIAT
Inviato: mer 28 nov 2007, 14:34Informazioni interessanti sulla nuova tecnologia che FIAT sta sviluppando per il controllo indipendente dell'alzata delle valvole..
(quanto segue Tratto e tradotto dal sito http://www.italiaspeed.com. )
"FIAT è sul punto di compiere il prossimo grande passo nella tecnologia dei motori a benzina, un nuovo rivoluzionario approccio all'attuazione delle valvole, che supererà  gli attuali metodi in uso. Il progetto noto come UNIAIR, è stato sviluppato dal Centro Ricerche Fiat (CRF) per circa 10 anni ed è ormai pronto per la produzione. Al di sotto dell'albero a camme lato aspirazione, UNIAIR vede la punteria e lo stelo della valvola di aspirazione collegati tramite una camera ad olio, la cui pressione è controllata da una valvola solenoide, quest'ultima comandata elettronicamente attraverso un’unità  di controllo che processa i comandi impartiti al pedale dell’acceleratore da parte del pilota. Il sistema UNIAIR offre un’ampia gamma di benefici inclusi diversi vantaggi nelle aree dell’incremento della potenza, dell’anadamento della coppia ai bassi regimi, della diminuzione delle emissioni, e della riduzione dei costi attraverso la sua semplicità  costruttiva.
Gli ingegneri FIAT credono di aver superato con successo i maggiori ostacoli occorsi nella fase di sviluppo, e la sua adozione nella produzione è gia nei piani della casa. Nel corso dei prossimi due anni questa nuova tecnologia sarà  introdotta sui nuovi modelli Alfa Romeo, Ferrari e Maserati.
Per apprezzare la rilevanza e l’importanza di UNIAIR dobbiamo dare un rapido sguardo ad un panorama più ampio. L’industria automobilistica europea in generale guarda al traguardo della norma CAFE 2008 dei 140gr/100km CO2 come ad un punto di svolta nelle applicazioni dei motori. Si avrà  quindi ancora una prevalenza dei diesel per i motori di elevata cubatura, mentre per i motori più piccoli, quelli sotto i 1600 cc, si ricorrerà  a motori a benzina ad alta efficienza. Nel mezzo, vedremo i motori tra 1800-2200 cc, sia diesel che benzina, contendersi il posto all’interno di quello che è il segmento più vasto del mercato, in una battaglia che sarà  giocata sul piano dell’efficienza e dell’economia dei motori offerti.
La tecnologia dei motori si concentrerà  , allora, sulla risoluzione dei porblemi connessi con le emissioni di NOx e particoliato per i diesel, mentre gli sforzi sui benzina saranno incentrati sulla riduzione dei consumi e (quindi) delle emissioni di CO2.
Il punto principale riguardo ai motori a benzina concerne l’eliminazione, o almeno la riduzione, delle perdite di pompaggio ai bassi carichi di lavoro. Le tecnologie che sono in discussione a questo scopo sono: diluizione della carica attraverso l’approccio stechiometrico, diluizione della carica con aria (nota come combustione magra stratificata), riduzione della cilindrata oppure gestione del carico motore senza valvola a farfalla attraverso un sistema di controllo variabile delle valvole. E’ quest’ultimo il sistema che lo staff di ricerca FIAT ha individuato come soluzione ottimale, con altri benefici marginali che non possono che aggiungere valore al processo, che perciò è stato scelto come la strada da percorrere.
Probabilmente la caratteristica più importente di questa nuova tecnologia, nota in FIAT come UNIAIR (sta per Universal Air Control, ndr), è il controllo individuale di ogni singola valvola di alimentazione che permette la modulazione sia del flusso che dei livelli di turbolenza all’interno di ogni cilindro. In FIAT ci dicono: «Questa caratteristica ci consente di aumentare la velocità  di combustione quando necessario, tipicamente quando vengono usati gradi di chiusura precoce delle valvole di alimentazione per consentire il controllo del carico motore o in presenza di elevato EGR (ricircolo dei gas combusti, ndr), permettendo ai benefici derivati dall’aspirazione priva di valvola a farfalla di prevalere sul deterioramento dell’efficienza della combustione»
«Il vantaggio dimostrato nei consumi di carburante è nell’ordine dell’8-10%, dipendendo dal tipo di applicazione; le prestazioni del motore risultano implementate in termini di coppia ai bassi regimi e/o potenza massima, con simultanei miglioramenti del comportamento del motore nei transitori. Una significativa riduzione delle emissioni nella fase di riscaldamento del motore è stata ottenuta grazie alle capacità  di controllo del sistema sulla velocità  di combustione, con possibili impatti in termini di riduzione dei costi per il trattamento dei gas combusti.
Il sistema UNIAIR sviluppato dal CRF (Centro Ricerche FIAT) è stato studiato per fornire semplicità  costruttiva, basse richieste in termini energetici di funzionamento, un’intrinseca robustezza e contenimento dei costi. A differenza degli altri sistemi citati in precedenza, è la flessibilità  del concetto UNIAIR ad aumentare le eccitanti possibilità  di questo sistema di essere adottato anche per l’utilizzo sui motori diesel.
Il sistema UNIAIR è applicato alle sole valvole di alimentazione, principalmente a causa degli alti costi per l’applicazione anche alle valvole di scarico. Gli ingegnieri del CRF ci descrivono il sistema: « La punteria e la valvola di ingresso sono collegati attraverso una camera contenente olio in pressione, controllata da una valvola solenoide che normalmente è aperta. Quando la valvola solenoide si chiude (attivata) la valvola di alimentazione segue essenzialemente il profilo della camma nel suo movimento (“full liftâ€Â, apertura completa). Una chiusura precoce della valvola (EIVC, early intake valve closing, ndr) viene ottenuta aprendo (disattivando) la valvola solenoide ad un certo angolo dell’albero a camme. L’olio può così fluire dalla camera ad alta pressione (quella posta tra la punteria e lo stelo della valvola, ndr) in un canale a bassa pressione. In pratica il movimento della valvola di alimentazione è disgiunto da quello della punteria e, sotto l’azione della molla la valvola di alimentazione si chiude prima rispetto alla modalità  â€œfull liftâ€Â. Una chiusura progressiva e dolce della valvola di alimentazione è ottenuta attraverso l’applicazione di un freno idraulico alla valvola stessa. Durante il successivo riempimento della camera ad alta pressione l’olio fluisce attraverso la valvola solenoide aperta anche grazie alla presenza di un accumulatore di pressione a molla precaricato. Allo stesso modo una apertura ritardata della valvola di alimentazione (LIVO, late intake valve opening, ndr) può essere ottenuto ritardando l’attivazione della valvola solenoide».
Il sistema UNIAIR è largamente felssibile, permettendo di ottimizzare il funzionamento del motore istantaneamente. E’ un’applicazione molto robusta disegnata anche al fine di ridurre il più possibile l’impatto sulle attuali testate cilindri, lavora con i normali oli per motore e non richiede manutenzione per tutto il suo ciclo di vita. Le prestazioni della parte meccanica sono state migliorate durante i 10 anni di sviluppo al fine di ottenere determinati traguardi in termini di funzionalità  e durata, principalmente un’ampliamento delle condizioni di operatività  del sistema a regimi di rotazione molto elevati e a temperatura molto basse, una chiusura dolce delle valvole in ogni condizione di funzionamento del motore, un basso consumo energetico, un controllo preciso dell’aria immessa nel cilindro in ogni condizione di carico e regime del motore, una durata dell’attuatore/valvola solenoide almeno pari alla vita degli attuali motori. Si è dimostrato affidabile per regimi motore superiori agli 8.000 gir/min e temperature comprese tra i -30 e i 150 °C.
In un motore odierno, uno che utilizzi la convenzionale valvola a farfalla, la ECU (Engine Control Unit, ndr) controlla tutte le attività  simultaneamente attraverso il processo di iniezione della benzina, il controllo dell’entrata di aria e il tempo di accensione della miscela.
Per le prime applicazioni alla produzione del sistema UNIAIR , CRF ha cercato di seguire un approccio che fosse il più flessibile. Come ci dicono gli ingegnieri del CRF: «L’ UNIAIR Engine Control System consiste allo stato attuale delle cose, di due unità  separate deputate al “Air Control†(controllo del flusso d’aria) e al “Engine Controllo†(controllo motore). L’ Air Control Unit pilota elettronicamente l’attuatore elettroidraulico delle valvole motore al fine di controllare la Quantità  e la Qualità  dell’aria immessa in ciascun cilindro».
L’UNIAIR inoltre, abbandona la complicata realizzazione dei motori odierni, che richiedono l’utilizzo di cavi per la gestione della valvola a farfalla, valvole all’interno dei condotti di aspirazione e punterie con recupero automatico del gioco, per un sistema più sofisticato, ma nello stesso tempo più semplice e meno costoso da mettere da punto.
La ECU mantiene ancora il suo ruolo di primo piano, gestendo tutti i fattori inerenti la combustione, e nello stesso tempo comunica elettronicamente con l’ Air Control Unit. Questo sistema può essere in futuro integrato, creando un’unità  funzionale più efficiente che gli ingegnieri di FIAT chiamano “UNIAIR Engine Contro Systemâ€Â. L’unità  di controllo singola porterà  risparmi stimati attorno al 15-20% rispetto ai costi attuali.
Quando l’acceleratore è poco premuto, la ECU traduce questa azione in una richiesta di una certa massa di aria, che viene trasmessa alla Air Control Unit , che a sua volta aziona le valvole in relazione alla richiesta stessa, dopo aver tenuto conto delle condizioni ambientali e dell’olio, così come dello stato del motore e delle richieste di guidabilità  .
Altri commenti da parte di FIAT: “L’azionamento indipendente delle due valvole di aspirazione apre la via ad una gestione puntuale delle caratteristiche di combustione attraverso il controllo del movimento della carica. In condizioni di alti carichi e quando viene richiesta la massima potenza la strategia più efficace è quella del funzionamento in modalità  â€œfull liftâ€Â, mentre riducendo il carico del motore possono essere adottate varie strategie di azionamento delle valvole per ottenere un controllo ottimale della combustione e la migliore efficienza complessivaâ€Â.
Dopo acer dimostrato di saper dettare il passo nella tecnologia diesel, più recentemente con lo sviluppo del common rail, ormai diffusamente adottato nel mondo dell’auto, gli ingegnieri FIAT vogliono dimostrare di essere all’avanguardia anche nel campo dei motori a benzina.
Sarà  questo un passo avanti rivoluzionario, così come ci appare? Abbiamo girato la domanda ad una delle firme più conosciute dell’Ingegneria del Regno Unito, PNM, che ha partecipato per un certo periodo allo sviluppo di questa tecnologia di controllo elettronico delle valvole motore. «L’impatto che questa nuova forma di controllo delle valvole rappresenta non può essere sottovalutato», ha commentato il Direttore Generale di PNM, Pete Musgrove, «Il controllo elettronico della distribuzione permette agli ingegnieri di ricercare una completa ottimizzazione dell’alimentazione, nella direzione di un miglioramento dell’efficienza che è anche quanto richiesto dalla regolamentazione comunitaria Europea».
«Cambierà  l’intera maniera di intendere l’alimentazione, e una volta che saranno raggiunti elevati volumi produttivi, anche grazie all’intrinseca semplicità  del sistema, il riparmio in termini di costi potrà  essere anche maggiore, lasciando aperta la strada ad ulteriori future integrazioni del sistema»â€Â.
(quanto segue Tratto e tradotto dal sito http://www.italiaspeed.com. )
"FIAT è sul punto di compiere il prossimo grande passo nella tecnologia dei motori a benzina, un nuovo rivoluzionario approccio all'attuazione delle valvole, che supererà  gli attuali metodi in uso. Il progetto noto come UNIAIR, è stato sviluppato dal Centro Ricerche Fiat (CRF) per circa 10 anni ed è ormai pronto per la produzione. Al di sotto dell'albero a camme lato aspirazione, UNIAIR vede la punteria e lo stelo della valvola di aspirazione collegati tramite una camera ad olio, la cui pressione è controllata da una valvola solenoide, quest'ultima comandata elettronicamente attraverso un’unità  di controllo che processa i comandi impartiti al pedale dell’acceleratore da parte del pilota. Il sistema UNIAIR offre un’ampia gamma di benefici inclusi diversi vantaggi nelle aree dell’incremento della potenza, dell’anadamento della coppia ai bassi regimi, della diminuzione delle emissioni, e della riduzione dei costi attraverso la sua semplicità  costruttiva.
Gli ingegneri FIAT credono di aver superato con successo i maggiori ostacoli occorsi nella fase di sviluppo, e la sua adozione nella produzione è gia nei piani della casa. Nel corso dei prossimi due anni questa nuova tecnologia sarà  introdotta sui nuovi modelli Alfa Romeo, Ferrari e Maserati.
Per apprezzare la rilevanza e l’importanza di UNIAIR dobbiamo dare un rapido sguardo ad un panorama più ampio. L’industria automobilistica europea in generale guarda al traguardo della norma CAFE 2008 dei 140gr/100km CO2 come ad un punto di svolta nelle applicazioni dei motori. Si avrà  quindi ancora una prevalenza dei diesel per i motori di elevata cubatura, mentre per i motori più piccoli, quelli sotto i 1600 cc, si ricorrerà  a motori a benzina ad alta efficienza. Nel mezzo, vedremo i motori tra 1800-2200 cc, sia diesel che benzina, contendersi il posto all’interno di quello che è il segmento più vasto del mercato, in una battaglia che sarà  giocata sul piano dell’efficienza e dell’economia dei motori offerti.
La tecnologia dei motori si concentrerà  , allora, sulla risoluzione dei porblemi connessi con le emissioni di NOx e particoliato per i diesel, mentre gli sforzi sui benzina saranno incentrati sulla riduzione dei consumi e (quindi) delle emissioni di CO2.
Il punto principale riguardo ai motori a benzina concerne l’eliminazione, o almeno la riduzione, delle perdite di pompaggio ai bassi carichi di lavoro. Le tecnologie che sono in discussione a questo scopo sono: diluizione della carica attraverso l’approccio stechiometrico, diluizione della carica con aria (nota come combustione magra stratificata), riduzione della cilindrata oppure gestione del carico motore senza valvola a farfalla attraverso un sistema di controllo variabile delle valvole. E’ quest’ultimo il sistema che lo staff di ricerca FIAT ha individuato come soluzione ottimale, con altri benefici marginali che non possono che aggiungere valore al processo, che perciò è stato scelto come la strada da percorrere.
Probabilmente la caratteristica più importente di questa nuova tecnologia, nota in FIAT come UNIAIR (sta per Universal Air Control, ndr), è il controllo individuale di ogni singola valvola di alimentazione che permette la modulazione sia del flusso che dei livelli di turbolenza all’interno di ogni cilindro. In FIAT ci dicono: «Questa caratteristica ci consente di aumentare la velocità  di combustione quando necessario, tipicamente quando vengono usati gradi di chiusura precoce delle valvole di alimentazione per consentire il controllo del carico motore o in presenza di elevato EGR (ricircolo dei gas combusti, ndr), permettendo ai benefici derivati dall’aspirazione priva di valvola a farfalla di prevalere sul deterioramento dell’efficienza della combustione»
«Il vantaggio dimostrato nei consumi di carburante è nell’ordine dell’8-10%, dipendendo dal tipo di applicazione; le prestazioni del motore risultano implementate in termini di coppia ai bassi regimi e/o potenza massima, con simultanei miglioramenti del comportamento del motore nei transitori. Una significativa riduzione delle emissioni nella fase di riscaldamento del motore è stata ottenuta grazie alle capacità  di controllo del sistema sulla velocità  di combustione, con possibili impatti in termini di riduzione dei costi per il trattamento dei gas combusti.
Il sistema UNIAIR sviluppato dal CRF (Centro Ricerche FIAT) è stato studiato per fornire semplicità  costruttiva, basse richieste in termini energetici di funzionamento, un’intrinseca robustezza e contenimento dei costi. A differenza degli altri sistemi citati in precedenza, è la flessibilità  del concetto UNIAIR ad aumentare le eccitanti possibilità  di questo sistema di essere adottato anche per l’utilizzo sui motori diesel.
Il sistema UNIAIR è applicato alle sole valvole di alimentazione, principalmente a causa degli alti costi per l’applicazione anche alle valvole di scarico. Gli ingegnieri del CRF ci descrivono il sistema: « La punteria e la valvola di ingresso sono collegati attraverso una camera contenente olio in pressione, controllata da una valvola solenoide che normalmente è aperta. Quando la valvola solenoide si chiude (attivata) la valvola di alimentazione segue essenzialemente il profilo della camma nel suo movimento (“full liftâ€Â, apertura completa). Una chiusura precoce della valvola (EIVC, early intake valve closing, ndr) viene ottenuta aprendo (disattivando) la valvola solenoide ad un certo angolo dell’albero a camme. L’olio può così fluire dalla camera ad alta pressione (quella posta tra la punteria e lo stelo della valvola, ndr) in un canale a bassa pressione. In pratica il movimento della valvola di alimentazione è disgiunto da quello della punteria e, sotto l’azione della molla la valvola di alimentazione si chiude prima rispetto alla modalità  â€œfull liftâ€Â. Una chiusura progressiva e dolce della valvola di alimentazione è ottenuta attraverso l’applicazione di un freno idraulico alla valvola stessa. Durante il successivo riempimento della camera ad alta pressione l’olio fluisce attraverso la valvola solenoide aperta anche grazie alla presenza di un accumulatore di pressione a molla precaricato. Allo stesso modo una apertura ritardata della valvola di alimentazione (LIVO, late intake valve opening, ndr) può essere ottenuto ritardando l’attivazione della valvola solenoide».
Il sistema UNIAIR è largamente felssibile, permettendo di ottimizzare il funzionamento del motore istantaneamente. E’ un’applicazione molto robusta disegnata anche al fine di ridurre il più possibile l’impatto sulle attuali testate cilindri, lavora con i normali oli per motore e non richiede manutenzione per tutto il suo ciclo di vita. Le prestazioni della parte meccanica sono state migliorate durante i 10 anni di sviluppo al fine di ottenere determinati traguardi in termini di funzionalità  e durata, principalmente un’ampliamento delle condizioni di operatività  del sistema a regimi di rotazione molto elevati e a temperatura molto basse, una chiusura dolce delle valvole in ogni condizione di funzionamento del motore, un basso consumo energetico, un controllo preciso dell’aria immessa nel cilindro in ogni condizione di carico e regime del motore, una durata dell’attuatore/valvola solenoide almeno pari alla vita degli attuali motori. Si è dimostrato affidabile per regimi motore superiori agli 8.000 gir/min e temperature comprese tra i -30 e i 150 °C.
In un motore odierno, uno che utilizzi la convenzionale valvola a farfalla, la ECU (Engine Control Unit, ndr) controlla tutte le attività  simultaneamente attraverso il processo di iniezione della benzina, il controllo dell’entrata di aria e il tempo di accensione della miscela.
Per le prime applicazioni alla produzione del sistema UNIAIR , CRF ha cercato di seguire un approccio che fosse il più flessibile. Come ci dicono gli ingegnieri del CRF: «L’ UNIAIR Engine Control System consiste allo stato attuale delle cose, di due unità  separate deputate al “Air Control†(controllo del flusso d’aria) e al “Engine Controllo†(controllo motore). L’ Air Control Unit pilota elettronicamente l’attuatore elettroidraulico delle valvole motore al fine di controllare la Quantità  e la Qualità  dell’aria immessa in ciascun cilindro».
L’UNIAIR inoltre, abbandona la complicata realizzazione dei motori odierni, che richiedono l’utilizzo di cavi per la gestione della valvola a farfalla, valvole all’interno dei condotti di aspirazione e punterie con recupero automatico del gioco, per un sistema più sofisticato, ma nello stesso tempo più semplice e meno costoso da mettere da punto.
La ECU mantiene ancora il suo ruolo di primo piano, gestendo tutti i fattori inerenti la combustione, e nello stesso tempo comunica elettronicamente con l’ Air Control Unit. Questo sistema può essere in futuro integrato, creando un’unità  funzionale più efficiente che gli ingegnieri di FIAT chiamano “UNIAIR Engine Contro Systemâ€Â. L’unità  di controllo singola porterà  risparmi stimati attorno al 15-20% rispetto ai costi attuali.
Quando l’acceleratore è poco premuto, la ECU traduce questa azione in una richiesta di una certa massa di aria, che viene trasmessa alla Air Control Unit , che a sua volta aziona le valvole in relazione alla richiesta stessa, dopo aver tenuto conto delle condizioni ambientali e dell’olio, così come dello stato del motore e delle richieste di guidabilità  .
Altri commenti da parte di FIAT: “L’azionamento indipendente delle due valvole di aspirazione apre la via ad una gestione puntuale delle caratteristiche di combustione attraverso il controllo del movimento della carica. In condizioni di alti carichi e quando viene richiesta la massima potenza la strategia più efficace è quella del funzionamento in modalità  â€œfull liftâ€Â, mentre riducendo il carico del motore possono essere adottate varie strategie di azionamento delle valvole per ottenere un controllo ottimale della combustione e la migliore efficienza complessivaâ€Â.
Dopo acer dimostrato di saper dettare il passo nella tecnologia diesel, più recentemente con lo sviluppo del common rail, ormai diffusamente adottato nel mondo dell’auto, gli ingegnieri FIAT vogliono dimostrare di essere all’avanguardia anche nel campo dei motori a benzina.
Sarà  questo un passo avanti rivoluzionario, così come ci appare? Abbiamo girato la domanda ad una delle firme più conosciute dell’Ingegneria del Regno Unito, PNM, che ha partecipato per un certo periodo allo sviluppo di questa tecnologia di controllo elettronico delle valvole motore. «L’impatto che questa nuova forma di controllo delle valvole rappresenta non può essere sottovalutato», ha commentato il Direttore Generale di PNM, Pete Musgrove, «Il controllo elettronico della distribuzione permette agli ingegnieri di ricercare una completa ottimizzazione dell’alimentazione, nella direzione di un miglioramento dell’efficienza che è anche quanto richiesto dalla regolamentazione comunitaria Europea».
«Cambierà  l’intera maniera di intendere l’alimentazione, e una volta che saranno raggiunti elevati volumi produttivi, anche grazie all’intrinseca semplicità  del sistema, il riparmio in termini di costi potrà  essere anche maggiore, lasciando aperta la strada ad ulteriori future integrazioni del sistema»â€Â.
provo a dire quello che ho capito di tutto l'intruglio se poi sbaglio correggetemi 
la camma muove un pistoncino idraulico il quale aspira una certa quantita' d'olio e in base alla quantita' si decide quanto si apre la valvola?
