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Motor
 

Fiat Uni Air / MultiAir

Ventilsteuerung Uni Air / MultiAir

Fiat bricht mit dem seit über 100 Jahren geltenden Prinzip herkömmlicher Verbrennungsmotoren:

Bei dem von Fiat „MultiAir“ genannten System werden der Hub sowie die Öffnungs- und Schließzeit der Einlassventile nämlich nicht, wie bei einem konventionellen Motor üblich, rein mechanisch von einer Nockenwelle, sondern von einem elektro-hydraulischen System gesteuert.

MultiAir Motor


MultiAir Zylinderkopf Schnittmodell - Hinter der Entwicklung der vollvariablen Ventilsteuerung zur Serienreife steckt aufwändige Arbeit in den Bereichen Mechanik, Hydraulik und Steuerungssoftware.

Die innovative Ventilsteuerung ermöglicht laut Fiat eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs um 15 Prozent und der CO2-Emissionen um 17%. Deutlich sollen die Verbesserungen vor allem im Start-, Teillast- und Beschleunigungsverhalten sein. Fiat spricht von 12 % mehr Leistung und 15% mehr Drehmoment. Die Werte beziehen sich auf den Vergleich zwischen dem Fiat Punto 1.4 16V MultiAir 99 kW (135 PS) mit Start&Stopp-Automatik und dem Fiat Grande Punto 1.4 T-Jet 16V 88 kW (120 PS) mit Abgasnorm Euro 4.Die Abgasnormen Euro 5 und Euro 6 eingehalten werden können.

TwinAir Motor

Zweizylinder TwinAir Motor mit MultiAir/Uni Air Technik

Für die zusätzliche Leistungssteigerung sorgt die von MultiAir übernommene Steuerung der Luftzufuhr zu den Zylindern. Bei konventionellen Fahrzeugen wird die zur Verbrennung benötigte Luft durch die Stellung der Drosselklappe geregelt, was leider zu Drosselklappenverlusten führt. Bei der MultiAir bleibt die Drosselklappe dagegen voll geöffnet. Das notwendige Gemisch wird über die Ventile gesteuert.

MultiAir LIVO


UniAir/MultiAir ermöglicht erstmals, nicht nur den Ventilhub zu variieren, sondern die Ventile während des Zyklus zugleich mehrfach und in verschiedenen Zeitpunkten zu öffnen und zu schließen.

Aufbau und Funktion

Jeder Zylinder verfügt über ein eigenes nockengesteuertes Hydrauliksystem mit separater Hydraulikkammer. Die Motoren besitzen keine Einlassnockenwelle. Die Auslassnockenwelle dagegen verfügt über einen zusätzlichen Nocken, der das Ventilspiel mechanisch auf eine ölgefüllte Hydraulikkammer überträgt. Das Hydrauliköl wird durch ein Magnetventil gesteuert. Ist das Magnetventil der Hydraulikkammer geschlossen, dann verhält sich die Hydraulikkammer wie ein starres Bauteil: Sie überträgt die Nockenbewegung auf die Ventile wie bei einem konventionellen Motor.

MultiAir Elektrohydraulik

UniAir/MultiAir könnte ein wegweisender Baustein für die Motorentechnik der Zukunft sein.

Öffnet sich das Magnetventil, werden Nocken und Ventile voneinander getrennt. Die Einlassventile werden dann nicht mehr vom Rhythmus der Nocken, sondern von einem Steuergerät über Magnetventile bewegt. Die Zylinderfüllung lässt sich so exakt auf den jeweiligen Lastzustand anpassen, wodurch der Motor in jeder Fahrsituation mit dem optimalen Wirkungsgrad betrieben wird. Insgesamt werden 5 verschiedene Betriebszustände unterschieden.

MultiAir Elektrohydraulik

Elektrohydraulische Steuerung

5 Betriebszustände

Der "Full Lift" genannte Betriebszustand ist bei voller Motorleistung nötig. Bei niedrigerer Leistungsanforderung wird das Ventil geöffnet, die Übertragung der Nockenbewegung auf die Ventile unterbleibt.  Der LIVO-Modus wird beim Motorstart und im Leerlauf aktiviert. Die Abkürzung bedeutet Late Intake Valve Opening; übersetzt: Späte Öffnung der Einlassventile. Die Ventile werden dabei nicht so weit und nur auch kurz geöffnet. Beim Kaltstart des Motors gelangt so nur wenig kalte Luft in den Zylinder, wodurch der Motor besser anspringt. EIVC, was für Early Intake Valve Closing oder frühes Schließen der Einlassventile steht, wird bei mittleren und niedrigen Drehzahlen sowie geringer Zylinderfüllung aktiviert. Dabei werden Pumpverluste an der Drosselklappe reduziert, die Literleistung erhöht und ein unerwünschtes Zurückströmen in den Ansaugstutzen vermieden. Der vierte Betriebszustand nennt sich Partial Load, also Teillast. Er unterscheidet sich vom EIVC-Modus nur durch ein etwas weiteres Öffnen und ein späteres Schließen der Ventile. Schließlich gibt es noch den Multi-Lift-Modus, der durch ein mehrfaches Öffnen der Einlassventile gekennzeichnet ist. Er ist für niedrige Last, Stop-and-go-Verkehr oder Leerlauf vorgesehen.

MultiAir 5 Betriebszustände

Es werden 5 verschiedene Betriebszustände unterschieden

Video zur MultiAir (in Englisch)

 

Schäffler und Fiat entwickelten das System

Das von der Schäffler Gruppe mitentwickelte und produzierte und dort Uni Air System genannte, vollvariable System wurde von Fiat Powertrain Technologies (FPT) patentiert und 2009 erstmals im Alfa Romeo MiTo 1.4 eingesetzt. UniAir/MultiAir geht auf eine Erfindung des Centro Ricerche Fiat (CRF) zurück. Die Technologie kann durchaus als Revolution auf dem Gebiet der Motorentechnik gelten. Vollvariable Ventilsteuerungen sind allerdings nicht ganz neu. So setzt BMW bereits seit einigen Jahren erfolgreich die Valvetronic zusammen mit dem Doppelvanos bei seinen Motoren ein. Die Valvetronic arbeitet jedoch elektro-mechanisch und nicht elektro-hydraulisch.

Fiat 500 Twin Air

Schnittdarstellung des Zweizylinders (Twin Air)

Auch für Diesel geeignet

Das nockengeführte MultiAir Ventiltriebssystem ist sowohl bei Otto- als auch bei Dieselmotoren einsetzbar. Mit UniAir lässt sich beim Otto-Motor eine drosselfreie, stufenlose, softwarekontrollierte Laststeuerung der 5 Betriebszustände im gesamten Motorkennfeld umsetzen. Fiat setzt Multi Air neben den Vierzylindermodellen auch bei den Zweizylinder-TwinAir Modellen im fiat 500 mit Start-Stopp-Technik ein.

MultiAir EIVC

Der EIVC-Modus, was für Early Intake Valve Closing oder frühes Schließen der Einlassventile steht, wird bei mittleren und niedrigen Drehzahlen sowie geringer Zylinderfüllung aktiviert

Beim Diesel-Motor kann durch die präzise Regelung von Abgasrückführraten die Brennraumtemperatur gesteuert werden. Gleichzeitig wird das effektive Verdichtungsverhältnis im Zylinder variiert und so eine homogene Verbrennung sicher gestellt. UniAir ermöglicht auch erstmals, nicht nur den Ventilhub zu variieren, sondern die Ventile während eines Zyklus zugleich mehrfach und in unterschiedlichen Zeitpunkten zu öffnen und zu schließen. Damit erweitert UniAir erheblich die Potenziale der bisherigen variablen Ventilsteuer-Mechanismen.

Fiat 500 TwinAir

Fiat 500 Twin Air mit Multi Air Technologie

Das von Fiat Powertrain Technologies (FPT) konstruierte 1.4-Liter-Turbotriebwerk mit MultiAir-Technologie, wurde 2010 als „Beste Neuheit des Jahres“ im Rahmen des renommierten Wettbewerbs um den „Engine of the Year Award“ ausgezeichnet.

Quellen: Fiat, Schäffler Gruppe,

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Autor: Johannes Wiesinger

bearbeitet: 19.02.2015

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