Para entender a transcendência da distribuição variável convém observar a evolução do automóvel moderno. Tradicionalmente marcada por fatores como a procura da segurança, do conforto de circulação ou das prestações, nos últimos anos, os esforços estiveram orientados para o aumento da eficiência do motor. Isto ocorre porque a transformação da mobilidade exige uma redução rigorosa das emissões. Para isso, os grandes agentes da indústria, como a Schaeffler, estão focados na melhoria do motor de combustão com a utilização de uma estratégia que inclui várias inovações, muitas delas desconhecidas para o utilizador.
E não se esqueça de permanecer atento a cada post novo do REPXPERT, o Blog da Oficina Mecânica, ao subscrever-se aqui, e terá acesso direto a conteúdos especialmente pensados para o seu dia-a-dia.
UniAir é uma demonstração clara das tecnologias da Schaeffler que os condutores nunca chegam a ver, mas que são económicas, proporcionam comodidade e beneficiam o meio ambiente. Trata-se do primeiro sistema electro-hidráulico do mundo para o controlo totalmente variável das válvulas dos motores de combustão interna de gasolina. Até agora, o sistema é utilizado exclusivamente no lado de admissão dos motores de gasolina, embora não haja limites para a sua utilização em motores diesel ou no lado de escape.
Por que motivo a distribuição variável
Num motor de combustão, as válvulas controlam o fluxo dos gases de admissão e escape na câmara de combustão. A distribuição, duração e abertura das válvulas são fatores que têm uma grande influência no rendimento do motor. Num motor tradicional, as válvulas funcionam da mesma forma, independentemente das condições de condução. Os tempos de abertura e fecho são determinados pela ação da árvore de cames. Esta ação, ao ser fixa, não satisfaz as necessidades da combustão, especialmente as velocidades de rotação baixas ou altas, uma vez que o motor está concebido para ser utilizado num nível médio ou ótimo.
Tecnologia
Os sistemas de distribuição variável mais simples oferecem um ajuste em duas fases, de acordo com a velocidade de rotação do motor. Para isso, aumentam o tempo de abertura a rotações elevadas, ao proporcionar mais ar quando é necessário. No entanto, os benefícios destas tecnologias são limitados. É necessário oferecer uma variação contínua para melhorar o rendimento em todas as rotações e situações de condução.
A distribuição variável consiste em controlar os tempos de distribuição através de determinados parâmetros que têm um efeito determinante sobre o rendimento do motor. Estes parâmetros incluem o avanço ou o atraso do fecho de válvulas de admissão, que permite, respetivamente, reduzir o consumo a baixa velocidade ou reduzir as emissões, com o ajuste da quantidade do fluxo de ar que entra e sai do pistão. O avanço da abertura de válvulas de admissão permite controlar a temperatura no cilindro ao retornar parte do gás da combustão à admissão, o que também resulta na redução de emissões. Por sua vez, o ajuste da abertura das válvulas de escape favorece a reutilização dos gases de escape ou permite um melhor enchimento do cilindro.
Primeiros passos
Otimizar o processo de combustão através do ajuste das válvulas não é uma ideia nova, embora tenha sido apenas em 1980 que a Alfa Romeo levou a ideia à produção em série no Alfa Romeo Spider 2.000. O mais popular foi o conhecido VTEC da Honda, lançado para a produção em série em 1989, ou o Variocam da Porsche (1992). Nestes casos, tal como no sistema VANOS da BMW, tratam-se de sistemas eletromecânicos.
Em que consiste o UniAir?
Como já referimos, o UniAir é o primeiro sistema electro-hidráulico do mundo para o controlo totalmente variável da distribuição. Este elevado nível de controlo implica que o motor funciona sempre com uma excelente eficiência.O UniAir reduz o consumo de combustível até 10%, aumenta a potência em 10% e o binário do motor até 15% no nível de velocidade mais reduzido, e estas melhorias são obtidas ao mesmo tempo que se cumprem os requisitos das normas de emissão mais estritas. Estas características permitem aumentar o rendimento e a elasticidade em motores de pequena cilindrada, e
Como funciona?
Nos motores de gasolina convencionais, até 10% da quantidade de combustível utilizado é destruído na forma de energia quando é medida a quantidade de ar correta para introduzir o ar contra a resistência do regulador no cilindro. No entanto, se for utilizado um acionamento de válvulas totalmente variável, é possível abrir completamente o regulador ou mesmo ser omitido, e a quantidade de ar pode entrar na câmara de combustão sem obstáculos durante a fase de admissão.
Graças ao UniAir, a quantidade de ar correta para cada estado operacional é regulada diretamente nos canais de admissão do respetivo cilindro com o controlo da distribuição ou a forma da abertura da válvula. Este é um fator decisivo aquando da implementação da redução de emissões de CO2 .
No sistema UniAir, as válvulas de admissão não são controladas diretamente pela árvore de cames de admissão, mas sim indiretamente através de câmaras hidráulicas intermédias. Estas câmaras abrem as válvulas através da pressão de óleo. Desta forma, a abertura pode ser ajustada para cumprir os requisitos de rendimento de uma forma contínua. O UniAir possui quatro modos de funcionamento, para condução normal, fase de arranque, baixa rotação e carga parcial, em cujo modo se pode desativar cilindros individualmente. Isto é, trata-se de um sistema capaz de regular cada cilindro e cada tempo do ciclo de combustão.
Que vantagens proporciona?
Com o UniAir, o motor pode funcionar sempre no nível de eficiência excelente. A economia de combustível com UniAir melhora em até dez por cento. Ao mesmo tempo, a potência pode ser aumentada em dez por cento e o binário no nível de velocidade do motor mais baixo em até 15 por cento.
Como resultado, a elasticidade do motor e, como consequência, o prazer de conduzir aumenta. Os motores UniAir oferecem uma resposta rápida às exigências do condutor, particularmente a velocidades mais reduzidas, sem que o consumo seja afetado. Graças ao UniAir, os motores de baixa cilindrada são muito mais utilizáveis, e os motores maiores reduzem consideravelmente o seu consumo e emissões.
Que veículos estão equipados com o mesmo?
A tecnologia UniAir foi apresentada em 1999 pelo Centro Ricerche Fiat (CRF), que recorreu à Schaeffler para o desenvolvimento, industrialização e fabrico necessários para a produção do sistema em série. Juntos, o fabricante e o fornecedor lançaram em 2009 o produto final pronto para a sua introdução. Inicialmente vendido à FCA (Fiat Chrysler Automobiles), o sistema denominado MultiAir funciona desde o seu lançamento em motores da Alfa Romeo, Fiat, Chrysler e Jeep.
É o elemento protagonista da premiada família de motores bicilíndricos “TwinAir”, popularizada nos urbanos Fiat 500, embora o primeiro motor UniAir lançado em 2009 tenha sido o motor de quatro cilindros Fiat do Alfa Romeo MiTo 1.4, um F.I.R.E. (motor robotizado totalmente integrado) completamente montado por robots.
Graças à sua fiabilidade e qualidade, e oito anos depois da sua implantação massiva em motores de baixa cilindrada, orientou-se para propulsores de segmentos superiores com a chegada do UniAir II. Jaguar/ Land Rover foi o último fabricante que se decantou por esta tecnologia para a sua nova geração de motores Ingenium, motores de gasolina que vão desde tricilíndricos de 1.5 litros até motores de 6 cilindros e 3 litros e 395 cavalos de potência, na configuração híbrida de 48 volts, um conceito sobre o qual já falámos neste post do REPXPERT, o Blog da Oficina Mecânica. A nova versão de UniAir foi apresentada na última edição da IAA de Frankfurt, tem um desenho mais compacto e é 30% mais ligeira.
