Как работает двигатель Multiair? Испытания на стенде.

Двигатели с технологией MultiAir стоят в таких автомобилях как Джип Чероки, Додж Дарт, Фиат 500, Крайслер 200, Джип Ренегат и Фиат Добло, он же Рам Гранд Мастер. Их основной особенностью является переход от системы DOHC с двумя распредвалами на SOHC, когда один распредвал отвечает как за впуск, так и за выпуск. При этом впускные клапаны открываются не за счёт давления кулачка, а через гидравлическую систему VVA – Variable Valve Actuation.

• Принцип работы Multiair
• Режимы работы впускных клапанов
• Как это выглядит вживую
• Испытания на стенде

Принцип работы Multiair

Открытие впускных клапанов управляют PCM и модуль VVA, в который входят верхние прокачные (насосные) элементы, соленоид, гидрокомпенсаторы (тормозные элементы) и гидроаккумуляторы.

Кулачок распредвала (9) давит на рокер, то в свою очередь приводят в движение верхний прокачной элемент (1), за счёт чего в масляной камере создаётся высокое давление. Как только кулачок смещается, пружина прокачного элемента возвращает рокер и поршень в исходное положение. Масло под высоким давлением подаётся к нормально открытому соленоиду (8), то есть свободно попадает в гидроаккумулятор (7) пока на соленоиде нет питания. Как только появляется напряжение 12 В, соленоид закрывается, а масло под высоким давлением воздействует на прокачные элементы гидравлического тормоза (6), приводя в действие впускные клапаны (5).

Тормоз, он же гидрокомпенсатор, по сути поршень, не только открывает клапаны, но и затормаживает их за счёт вентиляционных отверстий по периметру. Когда поршень приближается к крайней точке, масло стравливается через нижние отверстия, что останавливает дальнейшее его перемещение. Когда давление на соленоид уменьшается, поршень возвращается в начальное положение за счет усилия пружин впускного клапана. Ближе к начальному положению часть выпускных отверстий закрывается, что позволяет регулировать скорость клапана при вхождении в головку блока цилиндров. Насосный элемент тормоза функционирует как гидрокомпенсатор (3), поскольку зазор штока клапана компенсируется поршнем. Это достигается за счёт постоянного небольшого давления из системы смазки двигателя.

Внутри VVAA три области выступают как масляный резервуар, так что у привода всегда есть подача моторного масла. Система смазки двигателя подает масло в нижнюю часть резервуара и поддерживает его заполненным. Для перетекания из нижнего резервуара в верхний маслу необходимо пройти сквозь очень маленькие отверстия. Это позволяет сбросить воздух из нижнего резервуара и поддерживать в нём давление масла. Третья область это аккумулятор (7), он заполнен маслом, выпускаемым из масляной камеры соленоидом (8). Масляный аккумулятор это подпружиненный поршень, который поглощает гидравлический удар, возникающий при открытии соленоида. Это помогает продлить срок службы системы, поддерживать большее давление в части системы с низким давлением и снижает общую нагрузку на масляный насос двигателя.

У Крайслера есть подходящая визуализация, с который убраны пружины для облегчения понимания.

1. Выпускные клапаны жёстко завязаны на распредвал, время открытия и подъём неизменны.
2. Впускной распредвал давит на рокер, который через масло передаёт усилие на клапаны.
3. Соленоид регулирует ток масла через камеру, определяя время и открытие впускных клапанов.
4. Масляные камеры соединены с приводом открытия клапанов.
5. Весь впуск работает от одного кулачка распредвала, а выпуск от двух.

Фиат уверяет, что систему Multiar можно поставить как на старые, так и на новые двигатели. Работает и не бензине, и на дизеле. Вещь технически интересная, однако ремонту не подлежит и продаётся в сборе единым узлом за очень много денег. Да и без специального инструмента не обойтись.

Режимы работы впускных клапанов

Подобная конструкция позволяет работать впускным клапанам в одном из пяти режимов.

1. Full Lift или полное открытие. Всё усилие от кулачка распредвала передаётся на клапан. Хорошая мощности в верхних диапазонах оборотов при высоких нагрузках. При повседневном вождении используется редко.
2. Early Intake Valve Closing или раннее закрытие. Профиль кулачка распредвала передаётся на клапан в начале цикла, однако гидравлическое соединение разрывается до полного подъёма. Точное время и подъём можно бесконечно изменять в процессе движения. EIVC обеспечивает плавную работу двигателя и больший крутящий момент при более низких оборотах двигателя.
3. Late Intake Valve Opening или позднее открытие. Профиль кулачка распредвала не передаётся на клапан в начале цикла. Гидравлическое соединение между кулачком и клапаном прекращается после того, как коромысло прошло вершину и начало двигаться по спуску. LIVO обеспечивает более низкие выбросы и более высокую эффективность при низких нагрузках или в режиме холостого хода.
4. Multi-Lift или EIVC + LIVO. Увеличивается скорость всасывания воздуха, отлично подходит для средних оборотов, долгое открытие клапана при низком его подъёме.
5. Закрытый клапан. На соленоиде нет питания, масло свободно проходит через него, не влияя на открытие клапана.

Как это выглядит вживую

Снимаем клапанную крышку и любуемся на внутренности. У моторов MultiAir впуск находится возле моторного щита, в выпуск рядом с радиаторами. Металлическая пластина в верхней части кадра это и есть модуль VVA.

Если присмотреться к распредвалу, хорошо видны три кулачка: два для выпускных клапанов и один на впускной. Он давит на ролик рокера и передаёт усилие дальше через масляную систему.

Модуль просто так снять не выйдет, разве что перед вами не стоит задача сохранить работоспособность мотора. Для правильного демонтажа понадобится стяжка Miller 10259B. Она рассчитана для двигателей 1.4 и 2.4, что видно по отметкам на планке.

Расставляем фиксаторы по своим местам и не забываем про два подвижных упора с обратной стороны – их положение тоже зависит от двигателя.

Ослабляем фиксаторы настолько, чтобы вся конструкцию села на свои места под клапанной крышкой. После этого максимально сжимаем пружины, откручиваем два болта и вставляем вместо них направляющие. Откручиваем четыре болта крепления VVAA и вынимаем его вместе с фиксатором.

Инструкция советует не переворачивать модуль и положить его на подставки в том же положении, в котором он стоял на двигателе. В противном случае масло вытечет из него и понадобится намного дольше крутить стартером для заполнения системы маслом из поддона.

Настоятельно советуем быть исключительно нежными на протяжении всей процедуры. В каталоге Крайслера очень скудно, кроме рокеров, клапанов и датчика температуры масла ничего в продаже нет. Модуль VVA продаётся единым целым и стоит неразумно дорого. На тот же Джип Чероки KL ставили 05047457AE и 05047980AB. В Штатах за них просят от 1000 до 1500 долларов.

Давайте теперь вживую рассмотрим как выглядят упомянутые в начале статьи элементы. Вот масляные камеры. Рядом стоит маркировка, которая позволяет опознать INA в качестве поставщика на конвейер.

Рокер верхней частью упирается в специфический «ус» головки блока цилиндров, а нижней – в подкачной элемент.

Его ещё можно обозвать и прокачным, и насосным. В оригинале это Upper Pumping Elements, по сути набор из тарелки, поршня и пружины.

В верхней части VVAA под крышкой прячутся масляные камеры, из которых масло поступает на соленоид.

Ток масла через соленоид возможен только при отсутствии напряжения. Как только появляется 12 Вольт, канал перекрывается.

Гидроаккумулятор достаточно прост в своё исполнении, однако именно он спасает систему ударов при срабатывании соленоида.

За счёт него объём масляной камеры становится переменным.

В нижней части VVAA рядом с аккумулятором расположен гидравлический тормоз. Если первый держится за счёт стопорного кольца, то второй вкручивается в блок и имеет более сложное устройство.

Не будем лишний раз повторяться, просто раскрутим и покажем, а вы можете перечитать первый раздел статьи, чтобы освежить картину в голове.

Ничего сверхсложного нет, поэтому подход Крайслера к узловой сборке можно объяснить только жаждой сверхприбылей и нежеланием готовить квалифицированных специалистов. Куда как проще снять старое и поставить новое, изъяв из кармана потребителя солидную сумму.

Испытания на стенде

Этот раздел предназначен для технарей, которые родились с мультиметром и осциллографом в руках. Все данные обнаружены в свободном доступе и сняты с машины Фиат 500 с двигателем 1.4 MultiAir.

Для начала технари определились с исходным алогоритмом проверки и разбили его на три этапа: нормальное состояние автомобиля, забитый фильтр и масло 20W-50. Для каждого из этапов выделили шесть условий работы двигателя:

• Холостые, АКПП в паркинге.
• Холостые с последующим медленным движением. Crawl переводится как «ползать».
• Медленное ускорение (слабое открытие дросселя).
• Среднее ускорение (среднее открытие дросселя).
• Быстрое ускорение (сильное открытие дросселя).
• Движение на крейсерской скорости по шоссе.

Данные снимали осциллографом Pico Scope 6, а машина всё время была на динамометрическом стенде Mustang Dyno. Вот так выглядят базовые характеристики для нормально работающего двигателя.

Увы, в отчёте не приведены все данные по второму этапу, только последние два исследования.

Зато третий этап с очень густым маслом раскрыт до конца и есть возможность сравнить что будет если вы зальёте не то, что предписано по инструкции.

Пока что этот двигатель остаётся тёмной лошадкой, но мы будем продолжать держать вас в курсе.