Nowa gama silników wysokoprężnych Renault

oprac. Maciek Medyj, fot. Renault

Renault wprowadza nowe technologie w konstrukcji silników, mając na uwadze rozszerzenie od 1 stycznia 2006 roku normy Euro 4 na wszystkie samochody osobowe oraz małe samochody dostawcze. Innowacje te wpływają na zmniejszenie emisji zanieczyszczeń takich jak tlenek węgla (CO), niespalone węglowodory (HC), tlenki azotu (NOx) oraz cząstki stałe w silnikach wysokoprężnych. W nowej gamie silników wysokoprężnych Renault zastosowano takie rozwiązania techniczne jak: turbosprężarkę o zmiennej geometrii, recyrkulację gazów spalinowych (układ EGR) sterowaną elektronicznie z systemem chłodzenia gazów, podwyższone ciśnienie wtrysku (układ Common Rail 1600 barów), wielokrotny wtrysk piezoelektryczny (do 5 wtrysków w jednym cyklu w zależności od warunków pracy silnika), optymalnie dobrany kształt komory spalania oraz samoczynnie regenerujący się filtr cząstek stałych (FAP).

Od końca tego roku Renault proponuje zmodernizowaną gamę jednostek napędowych spełniających normę Euro 4. Trzy najważniejsze nowości techniczne to:

- wprowadzenie do sprzedaży nowego silnika 2.0 dCi wyposażonego we wszystkie najnowocześniejsze rozwiązania techniczne. Będzie on oferowany w dwóch poziomach mocy - 150 KM i 175 KM. Silnik ten jest montowany w Nowej Lagunie.

- wersja 130 KM (96 kW) silnika 1.9 dCi. Jednostka ta, wyposażona w samoczynnie regenerujący się filtr cząstek stałych jest dostępna w modelach Mégane, Scénic, Grand Scénic i Nowa Laguna. Ta wersja może współpracować z automatyczną skrzynią biegów Proactive ze sterowaniem impulsowym (DPO).

- silnik 1.5 dCi 105 KM (78 kW), współpracujący z obecnie oferowaną skrzynią mechaniczną 6-biegową, oferowany w modelach Modus, Mégane, Scénic, Grand Scénic oraz Clio III.

Nowy silnik wysokoprężny 2.0 dCi

Nowa jednostka napędowa o pojemności 1995 cm3 opracowana wspólnie przez Renault i Nissan, wprowadzona początkowo w Lagunie, charakteryzuje się dużą mocą, jest cicha, oszczędna i przyjazna dla środowiska naturalnego. Silnik ten będzie współpracował z nową, 6-biegową skrzynią (PK4) i w tej konfiguracji będzie stopniowo wprowadzany do sprzedaży w różnych krajach w wielu modelach gamy Renault.

Silnik 2.0 dCi jest wyposażony w układ rozrządu z czterema zaworami na cylinder. Jego cechą szczególną jest usytuowanie po przeciwnych stronach głowicy kanałów kolektora ssącego i wydechowego. Każdy wałek rozrządu steruje tylko zaworami ssącymi lub wydechowymi. Taki układ kanałów dolotowych zapewnia lepsze wypełnienie cylindrów, a kanały układu wydechowego pozwalają na szybsze usunięcie spalin. Rozrząd silnika jest napędzany łańcuchem, co zwiększa jego trwałość. Na uwagę zasługuje niespotykany kształt tłoka i - co za tym idzie - komory spalania.

Wewnętrzne rozwiązania aerodynamiczne

 

Głowica z 4 zaworami na cylinder z kanałami układu dolotowego i wydechowego umieszczonymi naprzeciw siebie, pozwala na dokładne kontrolowanie doprowadzenia i ruchu mieszanki w komorze spalania. Kanały dolotowe umieszczone z obu stron cylindra dochodzą do komory spalania pod różnym kątem, co stwarza efekt podwójnego zawirowania, tzw. "Swirl", powodującego lepsze spalanie mieszanki.

Silnik 2.0 dCi jest wyposażony w układ wtrysku Bosch z piezoelektrycznymi wtryskiwaczami zwiększającymi prędkość wtrysku paliwa. Pozwoliło to na zastosowanie systemu 5 wtrysków w jednym cyklu (2 wtryski pilotujące, 1 wtrysk zasadniczy i 2 wtryski dopalające). Wtryski pilotujące poprawiają akustykę pracy silnika ograniczając spalanie stukowe typowe dla silników wysokoprężnych. Wtryski dopalające uzupełniają wtrysk zasadniczy powodując dopalenie resztek mieszanki i w ten sposób przyczyniają się do zmniejszenia poziomu emisji zanieczyszczeń już w komorze spalania.

Wtryskiwacz piezoelektryczny

Wbudowany element piezoelektryczny składający się z szeregu elektrod i izolatorów ceramicznych zmienia swoje wymiary pod wpływem impulsów elektrycznych. Układ ten powoduje skok iglicy wtryskiwacza. Zaletą tej technologii jest wyjątkowa szybkość i precyzja tego ruchu, co pozwala na bardzo dokładne dawkowanie ilości wtryskiwanego paliwa.

Wtryski pilotujące i spalenie podanej dawki paliwa powoduje rozgrzanie komory spalania i przygotowuje ją na przyjęcie zasadniczego wtrysku paliwa. Wtrysk dopalający natomiast doprowadza paliwo potrzebne do dopalenia resztek mieszanki i sadzy pozostających w komorze.

Aby na jak najwcześniejszym etapie ograniczyć emisję zanieczyszczeń, część spalin wydobywających się z komory spalania jest od razu kierowana ponownie do układu dolotowego. Ilość odzyskiwanych spalin jest kontrolowana przez zawór regulujący ich przepływ w zależności od parametrów pracy silnika. Recyrkulacja gazów spalinowych powoduje kontrolowany wzrost temperatury w komorze spalania. Pozwala to na zmniejszenie emisji zanieczyszczeń (NOx) i przyczynia się do ogólnego polepszenia parametrów silnika w zakresie ochrony środowiska.

W najmocniejszej na rynku wersji o mocy 175 KM, silnik 2.0 dCi jest wyposażony w regenerujący się okresowo filtr cząstek stałych.

Filtr cząstek stałych o okresowej regeneracji

Filtr umieszczony w układzie wydechowym pozwala na zatrzymanie emisji cząstek sadzy powstających podczas spalania oleju napędowego.

Gdy poziom zanieczyszczeń zebranych w filtrze osiągnie odpowiednio wysoki poziom uruchamia się cykl jego regeneracji. Po przekroczeniu tego poziomu, wzrost temperatury powoduje utlenienie zalegającej w nim sadzy i jej usunięcie. W ten sposób filtr zostaje oczyszczony i jest gotowy do dalszej pracy. Cząstki stałe nagromadzone w filtrze ulegają spaleniu co 300 – 1200 km przebiegu pojazdu, zależnie od warunków jego eksploatacji.

Od lipca, w niektórych krajach, Laguna będzie oferowana w wersji z silnikiem 2.0 dCi o mocy 150 KM osiąganej przy 4000 obr/min, dysponującym momentem obrotowym 340 Nm przy 2000 obr/min.

Nowy silnik współpracuje z nową skrzynią biegów PK4, mechaniczną 3 wałkową, 6-biegową wywodzącą się z konstrukcji o symbolu PK6 montowanej obecnie do silników o wysokim momencie obrotowym. Nowa skrzynia posiada szereg specyficznych rozwiązań.

Wyposażona jest we wzmocnione łożyskowanie i układy kół zębatych, co pozwala na przeniesienie momentu wynoszącego 360 Nm. Aluminiowa obudowa przyczynia się do zmniejszenia masy skrzyni (54,5 kg bez oleju) i wydłużenia trwałości konstrukcji. Skrzynia posiada również kulistą, bardziej zwartą obudowę mechanizmu różnicowego.

W skrzyni biegów PK4 wykorzystano najnowsze rozwiązania techniczne w celu zmniejszenia hałasów pracy charakterystycznych dla skrzyń mechanicznych. Profilowane elementy obudowy zbliżone do układów wałków i kół zębatych powodują ograniczenie zjawiska rezonansu akustycznego. Wsteczny bieg jest synchronizowany i może być włączany nie czekając na całkowite zatrzymanie samochodu. Funkcja ta przyczynia się również do ogólnego komfortu użytkowania nowej skrzyni biegów.

1.9 dCi 130 KM z filtrem cząstek stałych

Gama silników 1.9 dCi zostaje wzbogacona o nową wersję, zgodną z normami Euro 4 o mocy zwiększonej do 130 KM, wyposażoną w regenerujący się okresowo filtr cząstek stałych. Oprócz dotychczas stosowanej z tym silnikiem skrzyni 6-biegowej, może on również współpracować z automatyczną skrzynią Proactive ze sterowaniem impulsowym (DPO). Jednostka ta jest oferowana w modelach Mégane 3 i 5-drzwiowych, Coupé-Cabriolet, 4-drzwiowych oraz Grandtour (kombi), Scénic, Grand Scénic i Nowej Lagunie hatch-back i Grandtour (kombi).

Silnik ten wyróżnia się osiągami - mocy podwyższonej do 130 KM (96 kW) przy 4000 obr/min i maksymalnemu momentowi 300 Nm przy 2000 obr/min. Nowy silnik jest także bardzo oszczędny : Laguna 1.9 dCi 130 KM spala 5,9 l/100km oleju napędowego w cyklu mieszanym i uzyskuje w ten sposób zasięg 1000 km.

Osiągi te są wynikiem wielu prac i wprowadzonych rozwiązań. Ciśnienie doładowania turbosprężarki o zmiennej geometrii wynosi 2,5 bara, czyli o 0,3 bara więcej niż w wersji zgodnej z normą Euro 3. Oprócz nowego kształtu komory spalania, silnik 1.9 dCi został wyposażony w układ wtrysku paliwa najnowszej generacji. Ciśnienie wtrysku zwiększono do 1600 barów (w poprzedniej odmianie silnika 1350 barów) dla uzyskania jeszcze drobniejszego rozpylenia paliwa. Wielokrotny wtrysku ma również wpływ na polepszenie procesu spalania oraz na akustykę pracy silnika (wtrysk pilotujący eliminuje stuki przy zimnym silniku oraz hałasy pracy na wyższych obrotach) i zmniejszenie zanieczyszczeń (wtrysk dopalający powodujący regenerację filtra cząstek stałych).

Automatyczna skrzynia biegów Proactive ze sterowaniem impulsowym "DPO", oferowana dotychczas w licznych wersjach silnikowych, jest obecnie dostępna z nowym silnikiem 1.9 dCi 130 KM. Skrzynia wyposażona jest w blok elektroniczny zapewniający optymalną współpracę między silnikiem a skrzynią biegów. Ma to wpływ na płynność zmiany przełożeń oraz doskonałą współpracę skrzyni z układem ESP/ASR. Blok powoduje na przykład automatyczną redukcję przełożenia przy gwałtownym hamowaniu. W obliczeniach stosuje 7 strategii zmiany przełożeń uwzględniających styl jazdy, ukształtowanie drogi oraz masę samochodu. Bieg pełzający na wolnych obrotach w położeniu Drive został znacząco spowolniony z korzyścią dla zużycia paliwa i komfortu użytkowania. Przełożenie przekładni głównej 25/68 i blok elektroniczny skrzyni biegów są specjalnie przystosowane do współpracy z silnikiem 1.9 dCi. W trybie sterowania impulsowego, włączenie biegu wyższego lub niższego niewłaściwie dobranego do prędkości obrotowej silnika nie jest dopuszczane przez system, co zabezpiecza układ mechaniczny jednostki napędowej przed uszkodzeniem. Przy zwalnianiu lub hamowaniu, automatycznie włacza bieg najlepiej dostosowany do prędkości samochodu, niezależnie od aktualnie wybranego trybu pracy skrzyni.

1.5 dCi 105 KM z 6-biegową skrzynią mechaniczną

Wywodząca się z silnika wysokoprężnego 1.5 dCi 100 KM, wersja 105 KM Euro 4 posiada moment obrotowy 240 Nm przy 2000 obr/min. Silnik ten, współpracujący ze 6-biegową skrzynią mechaniczną opracowaną wspólnie przez Renault i Nissan, jest dostępny w modelach Modus, Mégane  w wersji 3 i 5-drzwiowej, Mégane Grandtour (kombi), Mégane Sedan, Scénic, Grand Scénic i Clio III.

Nowa odmiana silnika 1.5 dCi zawiera wiele innowacyjnych rozwiązań, które stały u podstaw sukcesu wersji o mocy 100 KM (system Common Rail drugiej generacji, turbosprężarka o zmiennej geometrii, ciśnienie wtrysku 1600 barów). Wtryskiwacze 6-otworowe ze sterowaniem piezoelektrycznym zastępują te typu "solenoidowego" stosowane w wersji 100 KM. Zastosowanie wtryskiwaczy piezoelektrycznych powoduje skrócenie czasu reakcji i usprawnia sterowanie. Inną znaczącą modyfikacją jest nowy kształt tłoków.

W dziedzinie akustyki, wprowadzenie koła zamachowego z podwójnym układem tłumienia drgań (DVA) spowodowało wyeliminowanie hałasu pracy o niskiej częstotliwości na wolnych obrotach. Postęp w dziedzinie tłumienia hałasów pracy wynika również z zastosowania nowej konstrukcji bloku silnika oraz wprowadzenia czwartego punktu zawieszenia jednostki napędowej.

Nowa skrzynia biegów oznaczona symbolem "TL4" przenosząca maksymalny moment obrotowy 240 Nm. jest przeznaczona do współpracy z mało i średniolitrażowymi silnikami benzynowymi i wysokoprężnymi. Skrzynia ta posiada dwa wałki i wyróżnia się zwartą budową i niewielką masą (tylko 41 kg). Synchronizacja dwóch pierwszych biegów oraz biegu wstecznego przyczynia się do podniesienia komfortu eksploatacji skrzyni. Szósty bieg zapewnia wygodną i oszczędną jazdę. Tak jak skrócone zestopniowanie pierwszych pięciu biegów wpływa na polepszenie dynamiki, tak szósty bieg ma na celu zmniejszenie prędkości obrotowej silnika i obniżenie poziomu hałasu pracy przy ustabilizowanej prędkości. Zużycia paliwa na autostradzie również ulega zmniejszeniu o około 10% w porównaniu do samochodu ze skrzynią "J" w cyklu mieszanym.