Lexus IS 200t z innowacyjnym silnikiem

Marka Lexus rozszerza gamę swoich modeli wyposażonych w nową, 2-litrową jednostkę benzynową z turbodoładowaniem. Po debiutującym na początku tego roku NX 200t i zapowiadanej na koniec roku premierze RX 200t, model IS będzie trzecim przedstawicielem marki Lexus wyposażonym w ten silnik.

Napędzany nowym silnikiem – z innowacyjnym układem wtryskowym D-4ST, obniżającym zużycie paliwa i zapewniającym błyskawiczny dostęp do pełnego momentu obrotowego – sportowy sedan IS 200t dysponuje mocą 245 KM (180 kW) i maksymalnym momentem obrotowym 350 Nm. 8-stopniowa skrzynia biegów Sport Direct Shift, pierwotnie opracowana dla wyczynowego RC-F, umożliwia błyskawiczne rozpędzanie do maksymalnej prędkości 230 km/h.

Niezwykłe połączenie chłodzonej cieczą głowicy cylindrów, integralnego kolektora wylotowego i turbosprężarki typu twin-scroll sprawia, że nowy silnik 2.0 t charakteryzuje się błyskawiczną reakcją, wysokimi osiągami i wysokim momentem z zakresie niskich prędkości obrotowych. Innowacyjny, szerokozakresowy układ zmiennych faz rozrządu VVT-iW (Variable Valve Timing intelligent – Wide) pozwala przełączać pomiędzy pracą silnika w obiegu Otto a pracą silnika w obiegu Atkinsona, co dodatkowo przyczynia się do obniżenia zużycia paliwa.

IS 200t przyspiesza od 0 do 100 km/h w 7,0 sekundy i legitymuje sie średnim zużyciem paliwa 7,0 l na 100 km.

Głowica z integralnym kolektorem wylotowym „4 w 2” i turbosprężarką typu twin-scroll
To innowacyjne połączenie rozwiązań technicznych ma na celu zapewnienie błyskawicznej reakcji z minimalną zwłoką turbosprężarki i wysokiego momentu obrotowego w zakresie niskich prędkości obrotowych,przy jednoczesnym obniżeniu zużycia paliwa.

Kolektor wylotowy typu „4 w 2” łączy te pary cylindrów, w których tłoki poruszają się zgodnie w fazie (sprężanie lub rozprężanie). W połączeniu z bardzo wydajną turbosprężarką twin-scroll, ta innowacyjna konstrukcja kolektora zapobiega wzajemnej interferencji strumieni gazów wylotowych z poszczególnych cylindrów i pozwala na uzyskanie wysokiego momentu obrotowego w możliwie najszerszym zakresie prędkości obrotowych.

Wyposażona w obieg wodny chłodnica powietrza doładowującego została zamontowana bezpośrednio do silnika, co w znaczący sposób skraca długość kanałów za turbosprężarką i dzięki temu minimalizuje zwłokę doładowania, zapewniając krótki czas reakcji.

W turbosprężarce twin-scroll zastosowano układ płynnego sterowania pracą zaworu obejściowego. Takie rozwiązanie ogranicza straty pompowania poprzez ograniczenie ciśnienia zwrotnego przy niskim obciążeniu silnika, kiedy turbosprężarka nie jest wykorzystywana, przyczyniając się do dalszego obniżenia zużycia paliwa.

Dodatkowo, połączenie kolektora wylotowego z głowicą poprawiło schładzanie spalin bez wpływu na czas rozgrzewania reaktora katalitycznego. To nie tylko przyczynia się do wydłużenia czasu eksploatacji reaktora katalitycznego, ale również rozszerza zakres pracy silnika z optymalnym, stechiometrycznym składem mieszanki paliwowo-powietrznej.

Układ wtrysku paliwa D-4ST
Układ zasilania D-4ST (bezpośredni wtrysk paliwa w 4-suwowym turbodoładowanym silniku benzynowym – wersja Superior) łączy wysokociśnieniowy wtrysk paliwa bezpośrednio do cylindrów z niskociśnieniowym wtryskiem do kanałów dolotowych.. Dawka paliwa rozdzielana jest pomiędzy wtryskiwacze w cylindrach i wtryskiwacze w kanałach dolotowych w zależności od obciążenia silnika, co umożliwia optymalizację procesu spalania w każdych warunkach jazdy i w efekcie uzyskanie wysokiego momentu obrotowego w zakresie niskich prędkości obrotowych silnika oraz obniżonego zużycia paliwa.

Zaawansowany technicznie układ wtrysku paliwa współdziała z turbosprężarką, idealnie łącząc wysoki stopień zawirowania mieszanki, uzyskiwany dzięki zoptymalizowaniu kształtu kanałów dolotowych w głowicy oraz denek tłoków, ze sterowaniem ciśnieniem doładowania.

Innowacyjny układ zmiennych faz rozrządu Dual VVT-iW
W nowej, turbodoładowanej jednostce Lexusa zastosowano innowacyjny mechanizm sterujący fazami rozrządu, w którym do sterowania fazami zaworów wylotowych zastosowano układ VVT-i, a zaworów dolotowych – układ VVT-iW, co poprawiło charakterystykę momentu obrotowego w całym zakresie prędkości obrotowych silnika i umożliwiło rozruch silnika w cyklu Otto, a następnie pracę w bardziej ekonomicznym cyklu Atkinsona, przy zachowaniu wysokich osiągów przy pełnym otwarciu przepustnicy.

Opóźnione zamykanie zaworów dolotowych w cyklu Atkinsona zmniejsza straty pompowania i zużycie paliwa. W układzie VVT-iW zastosowano blokadę położenia środkowego, która umożliwia pracę w cyklu Atkinsona bez uszczerbku dla sprawności rozruchu w niskich temperaturach.

Pozostałe zaawansowane rozwiązania techniczne
Nowy, turbodoładowany silnik o pojemności 2,0 litra wyróżnia się małą masą i zwartą budową. Z kadłubem odlanym z niskoniklowego żaroodpornego staliwa oraz pokrywą głowicy, kolektorem dolotowym i przewodami dolotowymi z tworzywa sztucznego, waży zaledwie 160 kg. Jednostka ta ma za sobą ponad 10000 godzin badań stanowiskowych, po których przeszła intensywne próby drogowe na dystansie ponad miliona kilometrów.

Zastosowano szereg rozwiązań, których celem było obniżenie strat tarcia w różnych częściach silnika, a co za tym idzie – zmniejszenie zużycia paliwa. Wał korbowy z odsadzeniem pozwolił na zmniejszenie siły dociskającej tłoki do ścianek cylindrów, co przełożyło się na obniżenie strat wynikających z tarcia. Udoskonalono proces obróbki mechanicznej tulei cylindrowej, a płaszcz tłoka poddano obróbce powierzchniowej, co zredukowało opory ruchu. Zastosowano nisko naprężone pierścienie tłokowe oraz zmniejszono masy elementów ruchomych mechanizmu korbowo-tłokowego.

W mechanizmie rozrządu zastosowano lekkie dźwigienki zaworowe na łożyskach rolkowych oraz niskooporowy łańcuch rozrządu, a cierne elementy łańcucha wykonano z materiału o niskim współczynniku tarcia. Materiały o niskim współczynniku tarcia zastosowano również w uszczelniaczach wału korbowego, a przepływ oleju w układzie smarowania został zoptymalizowany dzięki zastosowaniu pompy oleju o zmiennym wydatku.

Do obniżenia zużycia paliwa przyczynia się również precyzyjne sterowanie przepływem ciepła w silniku. W celu skrócenia czasu rozgrzewania zimnego silnika zastosowano układ ograniczający przepływ cieczy chłodzącej w kadłubie silnika oraz blokowanie dysz olejowych chłodzących denka tłoków.

Płynna i cicha praca oraz lepsze brzmienie silnika turbodoładowanego
Wraz ze zwiększeniem sztywności głównych elementów konstrukcyjnych, mającym na celu wyeliminowania ich drgań, w nowym silniku zastosowano wałek wyrównoważający z kołami zębatymi z tworzywa sztucznego, co uczyniło jego pracę jeszcze bardziej płynną.

Układ dysz olejowych chłodzących tłoki dodatkowo zapobiega spalaniu stukowemu, zaś nowoopracowany, bezwapniowy olej silnikowy przeciwdziała zjawisku spalania stukowego przy niskiej prędkości obrotowej. W porównaniu z chłodzeniem powietrzem, międzystopniowe chłodzenie cieczą w układzie turbodoładowania pozwoliło skrócić o 0,3 sekundy czas rozpędzania 0-100 km/h. Na odpowiedni przebieg charakterystyki rozpędzania wpłynęła wysoka wartość momentu obrotowego dostępna przy niskich prędkości obrotowych.

Silniki turbodoładowane wykazują tendencję do generowania charakterystycznego świszczącego odgłosu podczas pracy przy zamkniętej przepustnicy. Aby w znacznym stopniu ograniczyć ten hałas, zastosowano sterowany elektrycznie zawór obejściowy oraz układ rezonansowy. Ponieważ osiągi silnika turbodoładowanego zależą między innymi od płynności przepływu powietrza w układzie dolotowym, inżynierowie Lexusa tak ukształtowali kanały dolotowe, aby pozwalały na rozwijanie mocy bez dodatkowego hałasu.
.
Ośmiostopniowa skrzynia biegów ze sterowaniem zmianą przełożeń w kierownicy
IS 200t otrzymał 8-stopniową skrzynię biegów Sport Direct Shift z wychylnymi przełącznikami zmiany przełożeń w kierownicy, pierwotnie opracowaną dla wyczynowego coupe RC F. Wyposażony w napęd przenoszony na tylne koła Lexus IS 200t jest pierwszym sedanem marki, w którym dobór biegu został uzależniony od działających na samochód sił odśrodkowych.

Podczas silnego hamowania przed zakrętem następuje samoczynna redukcja biegu, następnie na łuku utrzymywany jest niższy bieg w celu zapewnienia najlepszej kontroli, a następnie na wyjściu z zakrętu dobierany jest bieg, który zapewni odpowiednią reakcję na wciśnięcie pedału przyspieszania.

IS 200t będzie dostępny od września tego roku.