MULTIAIR: O MOTOR ALÉM DO MOTOR

A tecnologia MultiAir para motores foi desenvolvida pela Fiat Powertrain e lançada no Salão de Genebra 2009. Foi uma revolução, como a muito tempo não se via na área de motores. Trata-se de um novo sistema eletro-hidráulico de acionamento das válvulas, que permite o controle direto do ar admitido pelo motor, gerenciando assim, de forma indireta, também a combustão, em cada cilindro e em cada ciclo. O sistema MultiAir é tão versátil que pode ser aplicado a todos os motores gasolina ou flex, e já está em fase final de testes para ser usado também nos a diesel.

A produção desses motores começou em maio de 2009, na fábrica de Termoli (na Itália), e a estréia do MultiAir em automóveis aconteceu em setembro daquele ano, no Alfa Romeo MiTo. Hoje, a tecnologia já pode ser encontrada em outros modelos, como Alfa Romeo Giulietta, no Lancia Ypsilon e no Fiat 500.

Parecia que não havia mais nada a ser criado para os motores de ciclo Otto. Conhecidos pelo bom desempenho, suavidade de funcionamento, menor custo de fabricação, peso reduzido e maior facilidade para controlar as emissões de poluentes, nos últimos 10 ou 15 anos os motores Otto passaram a ser vistos como pouco eficientes, ainda mais se comparados com os novos motores diesel. A evolução se limitava ao maior número de válvulas, sobrealimentação e recursos eletrônicos.

A BORBOLETA

Na verdade, o que impõe limites para a maior eficiência dos motores Otto é o  sistema de alimentação com “borboleta”, recurso que provoca restrição na passagem do ar, além de ser responsável por outras perdas e restrições. Em 2001, a BMW já havia trabalhado nisso, praticamente eliminando a “borboleta”, quando apresentou o Valvetronic, sistema que controla o fluxo de admissão e escapamento do motor pelas válvulas. Mas o Valvetronic é caro e ainda está longe de ser popular.

Aí surge a maior vantagem do MultiAir, que usa praticamente o mesmo princípio de funcionamento do Valvetronic, mas por meio de componentes eletro-hidráulicos mais baratos, e com isso aumenta a eficiência dos motores  Otto. O sistema MultiAir consumiu mais de 10 anos de testes e pesquisas, que resultaram na escolha do conjunto eletro-hidráulico, em lugar dos sistemas eletromecânico ou eletromagnético, que tinham limitações de uso, durabilidade e funcionamento inferiores aos alcançados pelo sistema eletro-hidráulico.

Como no Valvetronic da BMW, a “borboleta” não foi eliminada, e continua atuando em eterminadas situações, como marcha-lenta, para diminuir o ruído de aspiração do motor. Outro detalhe bem cuidado é o controle de detonações: ao detectar a detonação, o solenóide se abre e encerra a abertura da válvula de admissão, controlando assim o fenômeno sem atrasar o ponto de ignição. E para não comprometer o servo-freio, o sistema usa uma bomba de vácuo.

NAS VÁLVULAS

Resumindo, o MultiAir é um atuador eletro-hidráulico composto de uma câmara hidráulica para cada cilindro, gerenciadas por solenóides (válvulas eletromagnéticas). O eixo comando de válvulas é convencional,  responsável pelo acionamento de todas as válvulas: as de escapamento são acionadas por tuchos, e as de admissão dependem da pressão hidráulica nas respectivas câmaras.

Existem ressaltos (cames) no comando de válvulas, que acionam um pistão conectado à câmara hidráulica. Se o solenóide estiver fechado, a câmara transmitirá todo o movimento do ressalto, com abertura completa da válvula, e se o solenóide estiver aberto o óleo lubrificante do sistema hidráulico é direcionado para o motor, e então as válvulas de admissão continuam fechadas.

E na prática, o que isso resolve? O resultado funcional é a variação ilimitada e infinita da abertura e permanência das válvulas de admissão, em cada cilindro e em cada ciclo, permitindo que o fluxo de ar do sistema de alimentação esteja sempre sob controle. A eficiência do MultiAir não se limita à engenhosidade e simplicidade, pois também permite, por exemplo, aberturas múltiplas das válvulas de admissão num mesmo ciclo. Assim, na primeira abertura, acontece a passagem do fluxo de ar, e numa segunda abertura é criada turbulência na câmara de combustão.

FUNCIONANDO

Para obter a potência máxima, a válvula solenóide é sempre fechada e a total abertura de válvula é alcançada seguindo completamente o perfil do came mecânico do comando de válvulas, especificamente projetado para maximizar a potência em alta rotação do motor (pelo longo tempo de abertura das válvulas).

 Já para torque em baixas rotações, a válvula solenóide é aberta próximo do final do perfil do ressalto, levando ao fechamento antecipado da válvula de admissão. Isso elimina o retorno do fluxo para o coletor de admissão e otimiza a massa de ar admitida pelos cilindros.

 Nos regimes de cargas parciais do motor, a válvula solenóide é aberta antes do final do perfil do came, levando a um fechamento bastante antecipado da válvula de admissão, para controlar a massa de ar admitida em função do torque requerido.

 E em marcha lenta, a válvula solenóide permanece aberta quando o perfil do came já começou a agir, e se fecha ainda durante o tempo em que o came está bombeando óleo. Nesse caso a válvula se abre mais tarde, quando o pistão já está descendo, portanto a depressão presente no cilindro naquele momento é maior, e assim o fluxo de ar admitido no cilindro é mais rápido, o que resulta em maior turbulência.

 Estes dois últimos modos de acionamento podem ser combinados durante o mesmo período de admissão dentro de um ciclo, gerando o assim chamado modo “Multilift”, que melhora a turbulência e a taxa de combustão em cargas e giros muito baixos.

DIESEL

O motor apresentado pela Fiat com o sistema MultiAir foi o Fire 1.4 16 válvulas. Mas o sistema MultiAir pode ser usado também em motores diesel ou nos Otto com injeção direta. É uma tecnologia um pouco mais cara que os motores com variação de fase, mas bem mais barata que os sistemas de sobrealimentação por turbo ou blower.

 Por conta do controle da quantidade e das características da mistura nos cilindros, o MultiAir oferece como principais benefícios a redução de emissões e de consumo de combustível, aumento de potência máxima e torque, além de melhor resposta dinâmica e prazer em dirigir.

 Nos motores a gasolina ou flex, o controle da potência é feito por meio da dosagem da quantidade de ar aspirado pelo motor, enquanto o sistema de injeção garante a quantidade de combustível correta para aquela quantidade de ar. Já nos motores diesel, o controle da potência é feito pela dosagem da quantidade de combustível, com o sistema de sobrealimentação garantindo a quantidade de ar adequada para o combustível injetado.

DESTAQUES

 O MultiAir é tão importante para os motores Otto como a adoção do sistema eletrônico “common rail” de dosagem de combustível foi para o diesel. Resumindo, os benefícios da tecnologia MultiAir para motores a gasolina ou flex são:

– Potência máxima aumentada em até 10%;

– Melhora do torque em baixas rotações em até 15%;

– Redução de 10% do consumo de combustível e de emissões de CO2, tanto em motores aspirados
quanto em motores turbo, por causa da diminuição de perdas de bombeamento, melhora da ombustão e maior torque em baixas rotações;

– Motores MultiAir sobrealimentados podem alcançar redução de até 25% no consumo de
combustível em relação a motores convencionais naturalmente aspirados com o mesmo nível de desempenho;

– Redução de emissões de até 40% de Hidrocarbonetos e de Monóxido de Carbono, por conta do
controle da quantidade de ar durante o aquecimento do motor;

– Diminuição de emissões de até 60% para Óxidos de Nitrogênio, por causa da recirculação interna dos gases de escapamento, que acontece ao reabrir as válvulas de admissão durante o tempo de exaustão;

– A resposta do motor é melhor, resultado da maior pressão no coletor de aspiração, junto com o controle de massa de ar extremamente rápido.

 O FUTURO

 A tecnologia MultiAir abriu o caminho para uma série de evoluções tecnológicas adicionais para motores a gasolina ou flex, como a integração do controle de massa de ar com injeção direta de gasolina para melhora adicional de respostas e economia de combustível.

 Nos diesel, a grande redução de NOx pode ser obtida com a recirculação interna de gases de escapamento, realizada com a reabertura de válvulas de admissão durante o tempo de exaustão. Da mesma forma, estratégias ideais de controle de válvulas durante partida a frio e aquecimento geram grande queda de emissões de HC e CO.

 A Fiat anunciou que a nova linha de motores da Chrysler irá receber a tecnologia MultiAir. Os motores Pentastar chegarão aos carros que serão vendidos no mercado norte-americano e europeu. Todos os motores Pentastar, 2.0 e 2.4 e 3.6V6, serão equipados com o sistema.

 Entre outros prêmios, o motor Multiair foi reconhecido como o International Engine Of The Year, em quatro categorias: Best Green Engine 2011, Best New Engine 2011, Sub 1- litre e International Engine of the Year. E recebeu ainda o TechnoBest, Paul Pietsch Preis für Technik 2011, Topgear
Magazine Awards 2010–Engine of The Year e H2 Roma Energy & Mobility Showe International Engine of the Year (Best New Engine) 2010.

Sem dúvida, uma inteligente e importante inovação para os motores de ciclo Otto.