UniAir szelepvezérlő aktuátor
A belső égésű motorok szerkezetei között minden bizonnyal a szelepvezérlés mechanizmusa mutatja a legnagyobb változatosságot. Az ideális az lenne, ha mindenkor mindkét szelep olyan mértékben és akkor tudna nyitni-zárni, amikor a motorüzem – egyszerre sok feltételnek megfelelve – megkívánja. Majdnem lehetetlen ezt teljesíteni, de sokan, sokféle megoldással próbálkoznak, mert jelentős mértékben hoz a konyhára… A Fiat MultiAir motorja a szívószelepek mozgását vezérli, korlátain belül, közel tetszőlegesen. A mechanizmus aktuátora az UniAir modul. Ez került a boncasztalra, hogy kézzel fogva is érzékeljük, amit eddig csak rajzokon, fényképeken láttunk.
➊
➋
A MultiAir-rendszert a Fiat Powertrain Technologies fejlesztette ki, szabadalmi védettséget a Fiat 2002-ben kapott rá. A licencet már 2001-ben a Schaeffler Csoport kapta meg az elektrohidraulikus vezérlőegyég gyártására és piaci továbbértékesítésre. A vezérlőmodult a Schaeffler UniAir néven kínálja, a modul a szériaérettséget 2009-ben érte el.
➌
Az első MultiAir motorral szerelt autókat 2009-ben, Genfben mutatták be, ez volt az Alfa Romeo MiTo, illetve a Punto EVO. A Fiat 1,4 FIRE MultiAir motorját például a Fiat 500 modellbe építették. A FIRE betűszót a Fully Integrated Robotised Engine kifejezésből képezték. A Fiat GSE (Global Small Engine) motor, melyet neveztek FIREFly-nak is, 0,9 literes turbótöltött és az 1,0 literes TwinAir (2-hengerű) szívómotor, 2010- ben jelent meg és szintén a Fiat 500-as kapta meg. A MultiAir első generációja szívótorok-befecskendezésű volt.
➍
A MultiAir II már közvetlen benzinbefecskendezést kapott, például a FIREFly- és a GSE-motoroknál is. Az FCA-csoport Jeep Renegade FL, Fiat 500X FL modelljei MultiAir II motort kaptak 2018-ban. Az egyik 1,0 literes, 3-hengerű, teljesítménye 88 kW és az 1,3 literes, 4-hengerű, teljesítménye 110 kW, de van 132 kW-os változata is. A 2.4 L Tigershark SOHC soros 4-hengerű motor is MultiAir II szelepvezérlésű. A Schaeffler 2017-től az UniAir-rendszert a Jaguar Land Rover csoportnak is szállítja az ún. Ingenium motortechnológiához.
➎
A Schaeffler 2018 év végével több, mint 3 millió UniAir modult gyártott. A vizsgált modulon ➊ található felirat utal a Fiat cég Fiat Powertrain Technologies fejlesztőintézetére ➋ és a Schaeffler INA gyártóra ➌. Az UniAir konstrukciója, motorikus szolgáltatásai folyamatosan bővültek, az első és a második generáció kialakítását mutatja a ➍ és az ➎ kép. A ➏ képen pedig a TwinAir modul konstrukcióját látjuk. A legújabb konstrukciós változatot a 2019-es IAA Schaeffler standján kaptuk lencsevégre ➐. Elkészült az az adaptációs technológia, amellyel a vezérlőmodult a gyártók motorjaihoz illeszthetik, az irányítóegység-gyártók az ECU-ba beágyazhatják. A korábbi cikkeinkben (lásd a forrásjegyzéket, az első írásunk 10 évvel ezelőtti), a motort részletesen leírtuk, működését bemutattuk.
Az elektrohidraulikus beavatkozó modult a hengerfejre szerelik, a Schaeffler cég gyártmányának neve UniAir. A MultiAir motor a szívószelep teljesen flexibilis vezérlése (változtatható szelepemelés) révén elsősorban jelentős fogyasztáselőnyt tud felmutatni, mely a CO2 -kibocsátás-csökkenésben is jelentkezik. Még egy előnyt említsünk meg. A hagyományos vezérlésű motor motorféküzemben levegőt pumpál a katalizátorba, ezzel lehűti és oxigénnel tölti fel. A katalizátor újraindítása a felmelegítés miatt lassú és a betárolt oxigént is ki kell venni. Ehhez a keveréket dúsítani kell, nem is kis mértékben (λ = 0,8–0,9; időtartam 5–10 másodperc). Mind a fogyasztás, mind a szennyezőanyag-emisszió növekszik. A MultiAir motor szívószelepe motorféküzemben zárva van. A probléma kiváltó okát sikerült ezzel megszüntetni.
➏
➐
Cikkünk ugyan nem a motor előnyeit ecseteli, de álljon itt az UniAirrel elérhető fogyasztásjavulásra példa. A teszt gépkocsi (C-szegmensből) fogyasztásjavulása WLTP-ben vizsgálva [4] a ➑ ábrán látható eredményeket hozza. Az UniAir-rendszer működési elvi vázlatát a ➒ ábrán látjuk. A szívószelepek emelése hidraulikus csatolással történik. A motorvezértengely szívó bütyke által mozgatott nagynyomású dugattyú (1) hozza létre az olajnyomást és szállítja az olajat a szelepekre támaszkodó munkadugatytyúkhoz (6). Ha a 8-as mágnesszelep zárva van, a bütyökmozgás (emelés) hidraulikus áttételen keresztül áttevődik a szelepemelésre. A mágneszszelep nyugalmi, feszültségmentes állapotban nyitva van.
➑
Az aktuátor hidraulikus kapcsolását a ➓ ábrán látjuk. A rendszernek három, különböző nyomású tere van. A motorolaj az olajszivattyú nyomásával a hengerfejből az aktuátorba, az UniAir modulba a 2-es csatornán lép be és jut az 1-es tárolótérbe. A légtelenítés az 1a furaton át történik. Az olaj az akkumulátorból (1) a 3-as visszacsapó szelepen át kerül a hengerenként elkülönített középnyomású térbe (4), egy második akkumulátorba. Ennek is van légtelenítő furata (4a). A 7-es furaton keresztül a 4-es tér egy rugóerő terhelésű (10) dugattyús (8) akkumulátorral (9) is kapcsolatban van. A 9-es hidroakku két szelepemelési ciklus között nyomás alatt tartja azt az olajat, mely a nagynyomású térből áramlik vissza. A 4-es akkuból a 6-os csatornán át áramlik az olaj a 11-es elektrohidraulikus mágnesszelepbe.
➒ 1 – nagynyomású vagy ún. felső munkadugattyú, 2 – nagynyomású olajkamra, 3 – hidraulikus szelepemelő tőkék, 4 – szelepvisszajárás a szeleprugók hatására, 5 – szívószelepek, 6 – szelepemelő munkadugattyúk és szelepzárási mozgást fékező fojtás, 7 – középnyomású olajtároló tér és hidroakkumulátor, 8 – elektrohidraulikus mágnesszelep, 9 – vezértengely bütyök mozgatás
➓
A motor bütykös tengelye (12) himbán (13) keresztül dugattyút (14) mozdít el, ezzel létrehozva azt a nyomást, mivel a 11-es szelep zárva van, mely a szelepnyitáshoz szükséges. A szelepszárra támaszkodó munkadugattyúhoz a nagynyomású olaj a 15-ös térből elosztó csatornán át érkezik a szelepre támaszkodó munkadugattyúk fölé. Minden mechanikus elemkapcsolatban a hézagokat hidrotőkékkel szüntetik meg. Az UniAir aktuátor olajköre nem zárt, a modulban korlátozott és ellenőrzött folyamatos olajáramlás van. Szükséges ez az olaj hőmérséklet-tartományon belül tartása miatt is, mely azonban igen széles: –30 °C és +150 °C közötti érték. Kritikus a hosszabb motorleállás utáni motorindításhoz szükséges légtelenített olajfeltöltése, mely a szivárgások, olajlehűlés miatt válik szükségessé. Nyomástartást és feltöltést a középnyomású térhez kapcsolt hidroakkumulátorral érnek el.
⓫
A motornak egy OHC vezértengelye van. A szívó bütyök egykarú himbán, görgős emelőn keresztül, rugó ellenében mozgatja a nagynyomású dugattyút. A bütyökprofi l-követést a rugó biztosítja. Az ütköző csak kiszerelt aktuátor esetén akadályozza meg a kapcsolódó elemek szétesését.
➊
➋
➌
➍
A szelepet mozgató munkadugattyú elhelyezését, szerkezetét mutatják a képek. A munkadugattyú a szelephézag-kiegyenlítővel (hidrotőke) kapcsolódik a szelepszárral. Az összeállítási ábrákon (1 és 2) helyzetét az aktuátorban és a hidraulikacsatornák vezetése követhető nyomon. A munkadugattyú-egység egyben mozgáscsillapító, fojtásokkal landolási fékező funkcióval is bír (3). Az UniAir könnyűfém modulba csavart hüvely (4) vezeti a munkahengert.
A rugós hidroakkumulátor helyét és elemeit kiszerelve látjuk a fényképeken. Az aktuátor alsó felfekvő felülete irányából érhető el és egy rugós biztosítógyűrű eltávolításával szerelhető ki.
➊
➋
➌
➍
➎
A rendszer szabályozásának lelke az elektrohidraulikus mágnesszelep (1). A 2-es metszeti kép mutatja a szelep elhelyezését a modulban. A betáp oldal a nagynyomású szivattyú felőli. Kimenete a két szívószelep munkahengeréhez vezet. Ha a nagynyomású dugattyú előrejárása közben kell a szívószelepet zárni, a motorolaj a puffertérbe, a hidroakkuba kerül. A szelep az aktuátor könnyűfém házából nem szerelhető ki, ezért is fedezhetjük fel a képeken (3, 4) a flex munkáját…
Az elektromágneses szelep szerkezete az 5. képen tárul fel. A szelepházat is el kellett vágni, hogy elemei kibonthatók legyenek. A fedélzeti diagnosztika a hibákat felismeri (lásd a hibakódtáblázatot), de sokszor szükséges a csatlakozókon a feszültségfüggvény, illetve az áramfüggvény szkópos megjelenítése.
MiTO HIBAKÓDOK
SZÉTSZEDTÜK, HOGY ÖNNEK NE KELLJEN…
Sorozatunk mottója szerint most azt a tanácsot adjuk, hogy ezt az egységet nem szabad és roncsolás nélkül nem is lehet megbontani. Alkatrészek sem kaphatók hozzá, leszámítva egyes típusváltozatok felszereléséhez szükséges tömítést, olajhőmérőt ⓫, hengerfej mikro olajszűrőt ⓬ ⓭. Valószínű, hogy az egység gyári felújítása sem lehetséges. Igazi cseredarabos javítás jöhet csak szóba, ez egy cikkszám.
⓬
⓭
Mivel motorolajjal működik, nagyon fontos az előírt olajat és szűrőt használni, valamint szigorúan betartani a csereintervallum-előírásban foglaltakat. Ennek elmaradása okozza a cserék leggyakoribb okát.
A rendszer tisztítása – gyári információnk erről nincs – nem lehetetlen. A levegővel való átfújás, olajjal való átmosás lehetősége megvan, a rendszer néhány helyen gond nélkül megnyitható. Ha a felső részen lebontjuk a lemeztömítésű fedelet, leemeljük az átvezető lapot, szinte közvetlenül elérünk minden tisztítandó teret, egységet ⓮. Ha van ultrahangos kádunk, ahová a teljes aktuátor belefér, célszerűen az előbb javasolt bontás után, a „fürdetés” eredményt hozhat.
⓮
Forrás:
[1] Dudás Alexander: Teljes szabadság, Fiat MultiAir, Autótechnika, 2009/10. szám
[2] Dr. Nagyszokolyai Iván: A fejben van az ész, Autótechnika, 2013/8. szám
[3] Dr. Nagyszokolyai Iván: A harmadik MultiAir motor, Autótechnika, 2013/9. szám
[4] David Kehr, Daniel Wolf: UniAir - Das volle UniAir-Potenzial nutzen, Schaeffler-Kolloquiums 2018 „Mobilität für morgen“
[5] https://newatlas.com/fi at-releasesMultiAir-engine-technology--is-this-afundamental-breakthrough-in-internalcombustion-engine-design/11184/
[6] https://www.alfaworkshop.co.uk/Alfa_MiTo_1.4_ Turbo_MultiAir_actuator_removal.shtml
[7] https://prezi.com/jmqpymm7rwuj/fi ats-MultiAir-valve-lift-system/
Kapcsolódó dokumentum:
uniair-szelepvezerlo-aktuator
