La tecnologia Multiair: la storia

MULTIAIR: LA STRATEGIA INNOVATIVA PER LA GESTIONE DELL’ARIA
Multiair è il nuovo sistema elettro-idraulico di gestione delle valvole per un controllo dinamico e diretto dell’aria e della combustione, cilindro per cilindro e colpo a colpo Grazie a un controllo diretto dell’aria mediante le valvole di aspirazione del motore senza l’utilizzo della farfalla, il Multiair riduce i consumi; le emissioni inquinanti sono altresì ridotte attraverso il controllo della combustione Multiair è una tecnologia versatile, facilmente applicabile a tutti i motori a benzina, con un futuro potenziale sviluppo anche ai motori Diesel.

La tecnologia Multiair: la storia
Nell’ultimo decennio, lo sviluppo della tecnologia Common Rail per i motori Diesel ha rappresentato un’importantissima evoluzione tecnologica nel settore delle automobili e dei veicoli commerciali. Per essere competitivi anche nel segmento dei motori a benzina, il Gruppo Fiat ha deciso di adottare un approccio analogo, basato sull’identificazione di innovazioni tecnologiche strategiche. L’obiettivo è di offrire al cliente benefici sostanziali in termini di consumo di carburante e fun-to-drive mantenendo, nel contempo, le caratteristiche di confort intrinseche di questo motore, derivanti da un processo di combustione fluido e dalla leggerezza della struttura e dei componenti. Il parametro fondamentale per il controllo della combustione di un motore Diesel, e quindi delle sue prestazioni, emissioni e consumo di gasolio, è rappresentato dalla quantità e caratteristiche del combustibile iniettato nei cilindri. Ecco perché il sistema di iniezione a controllo elettronico Common Rail ha rappresentato un vero e proprio nuovo paradigma nelle tecnologie dei motori Diesel ad iniezione diretta. Il parametro essenziale per controllare la combustione di un motore a benzina, e di conseguenza le sue prestazioni, emissioni e consumo di carburante, è invece rappresentato dalla quantità e dalle caratteristiche della carica d’aria nei cilindri. Nei motori tradizionali, la massa d’aria immessa nei cilindri è controllata mantenendo l’andamento dell’apertura delle valvole di aspirazione costante e modificando la pressione a monte, mediante una farfalla. Uno degli svantaggi di questo semplice controllo tradizionale è lo spreco di circa il 10% dell’energia utile, per via delle perdite legate al pompaggio della carica d’aria fresca da una pressione di alimentazione più bassa rispetto alla pressione atmosferica allo scarico.

Il salto tecnologico realizzato nel controllo della massa d’aria, e quindi nelle tecnologie dei motori a benzina, si basa sul controllo della carica direttamente all’ingresso nei cilindri, mediante un sistema avanzato di attuazione elettronica e di controllo delle valvole di aspirazione, con il mantenimento di una pressione costante a monte dei condotti di aspirazione. La ricerca che ha condotto a questa grande innovazione risale agli anni Ottanta, quando le tecnologie di controllo elettronico del motore erano ormai giunte a maturità.
All’inizio, gli sforzi di ricerca mondiali erano focalizzati sul concetto di attuazione elettromagnetica, laddove l’apertura e la chiusura della valvola è ottenuta energizzando alternativamente il magnete superiore e inferiore con l’armatura connessa alla valvola. Questo principio di attuazione aveva il vantaggio intrinseco della massima flessibilità e di una risposta dinamica nel controllo della valvola. Tuttavia, dopo un decennio di importanti sforzi di sviluppo, non fu possibile superare i principali svantaggi di questo tipo di tecnologia e cioè il suo non essere intrinsecamente fail-safe, nonché il suo elevato assorbimento di energia. A quel punto la maggior parte dei costruttori automobilistici ripiegò sullo sviluppo di concetti elettromeccanici più semplici e robusti, basati sulla variazione dell’alzata delle valvole con meccanismi dedicati, solitamente combinati a variatori di fase, per consentire il controllo sia dell’alzata valvola che della fase. La principale limitazione di questi sistemi è da ricondurre al basso grado di flessibilità dei regimi di apertura delle valvole e in una risposta dinamica marcatamente inferiore, per cui, ad esempio, tutti i cilindri di un motore (o di una bancata nel caso di motori a “V”) vengono attuati simultaneamente, escludendo quindi ogni azione selettiva dei cilindri. Nel corso dell’ultimo decennio sono stati immessi in produzione molti sistemi di controllo delle valvole di questa tipologia.

A metà degli anni Novanta, la ricerca del Gruppo Fiat si indirizzò verso l’attuazione elettro-idraulica, sfruttando il know-how acquisito durante le fasi di sviluppo del Common Rail. L’obiettivo era quello di raggiungere la flessibilità auspicata nei regimi di apertura delle valvole e nel controllo della massa d’aria, cilindro per cilindro e colpo a colpo. La tecnologia elettro-idraulica di attuazione variabile sviluppata da Fiat è stata scelta per la sua relativa semplicità, i bassi requisiti di potenza, la sua natura intrinsecamente “fail-safe” ed il basso costo potenziale.