Jednostka Ford EcoBlue wprowadza nową jakość wśród silników Diesla

Ford zaprezentował nowy, zaawansowany silnik Diesla EcoBlue, który zaoferuje klientom zoptymalizowane zużycie paliwa oraz niższą emisję CO 2 i NO X , korzystając z zaawansowanych rozwiązań technicznych i innowacyjnej konstrukcji. W oparciu o wiodące w klasie osiągi i rozwiązania techniczne zastosowane w wielokrotnie nagradzanych silnikach EcoBoost, gama opracowanych przez Forda jednostek wysokoprężnych EcoBlue o mocy od 100 do 240 KM będzie stanowić źródło napędu w przyszłych samochodach osobowych i użytkowych firmy.

Czterocylindrowy silnik EcoBlue o pojemności 2 litrów debiutuje w nowym Fordzie Transit i Fordzie Transit Custom, oferując połączenie niskiego zużycia paliwa, wysokich osiągów i wysokiej kultury pracy. W porównaniu ze stosowanym dotychczas silnikiem 2,2 litra TDCi o podobnej mocy, nowy silnik uzyskuje o 20 procent wyższy moment obrotowy przy 1250 obr./min., dzięki czemu kierowcy samochodów użytkowych bez trudu stawią czoła codziennym wyzwaniom drogowym, jak powolna jazda w miejskich korkach czy wyprzedzanie wolniej jadących pojazdów. Nowy silnik odznacza się również wysoką kulturą pracy, generując o 4 decybele niższy hałas na biegu jałowym.

„Opracowane przez Forda jednostki EcoBoost wyznaczyły nowe standardy wśród jednostek benzynowych – są mniejsze, bardziej wydajne i oferują doskonałe osiągi. To samo przesłanie towarzyszy naszej nowej gamie silników Diesla Ford EcoBlue,” powiedział Jim Farley, prezes i dyrektor zarządzający Ford of Europe. „Nowa jednostka zwiększa wydajność paliwową i obniża emisję CO 2 o ponad 10 procent w modelach Transit, które są jednymi z najlepiej sprzedających się aut użytkowych w Europie, co pozwala dodatkowo obniżyć koszty eksploatacji.”

Nowa architektura silnika pozwala osiągnąć niższe tarcie oraz zastosować system czystego spalania mieszanki. Z kolei wyrafinowany proces oczyszczania gazów wydechowych umożliwia uzyskanie ultra niskiej emisji, co pozwala spełnić surowe normy Euro VI, które zaczną obowiązywać we wrześniu 2016 roku. W porównaniu z normą Euro V, nowy standard wymaga obniżenia emisji NOx o 55 procent. Wśród zaawansowanych rozwiązań technicznych znalazły się: zintegrowany system dolotowy z zastosowanym po raz pierwszy przez Forda układem wlotów powietrza zbudowanym na zasadzie odbicia lustrzanego, co pozwala silnikowi na pracę w optymalnych warunkach; turbosprężarka o niskiej bezwładności wykorzystująca zaawansowane materiały zdolne wytrzymać wysokie temperatury pracy; a także nowy system wtrysku paliwa pod wysokim ciśnieniem, który jest bardziej responsywny, cichszy i oferuje bardziej precyzyjne dostawy paliwa.

Opracowany przez inżynierów Forda w Wielkiej Brytanii i w Niemczech, nowy, wszechstronny silnik 2,0 litra EcoBlue będzie początkowo oferowany w wersjach o mocy 105, 130 i 170 KM w samochodach użytkowych. Jednostka zdolna wydobyć ponad 200 KM mocy będzie w późniejszym terminie dostępna również w samochodach osobowych Forda obok innych wariantów EcoBlue, włącznie z wersją 1,5 litra.

Niskie tarcie, wyrafinowany proces spalania Skonstruowany od podstaw silnik Ford EcoBlue o pojemności 2 litrów zawiera wiele innowacji, które pozwalają zredukować tarcie, a w rezultacie przyczyniają się do zmniejszenia zużycia paliwa o 13 procent. Wśród nich znajdują się:

• 10-milimetrowy offset wału korbowego, który minimalizuje boczne obciążenie tłoków i redukuje siły tarcia przy ściankach cylindra w żeliwnym bloku,
• Zminimalizowana średnica łożysk wału korbowego,
• Pasek rozrządu i pas napędowy pompy olejowej o konstrukcji typu „pasek w oleju”,
• Zoptymalizowany układ rozrządu oraz nowy, jednoczęściowy moduł rozrządu.

Ford po raz pierwszy wykorzystał układ wlotowy zbudowany na zasadzie odbicia lustrzanego w przypadku zintegrowanego kolektora dolotowego, który precyzyjnie kontroluje przepływ powietrza do cylindrów – przepływ powietrza odbywa się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara dla cylindrów numer jeden i dwa, a dla cylindrów numer trzy i cztery w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

Symetryczny układ dba o równomierne dobranie mieszanki powietrzno-paliwowej w komorach spalania wszystkich czterech cylindrów, przez co inżynierowie mogą dokładniej kontrolować proces spalania. W dopracowaniu całego procesu pomogły komputerowe testy przeprowadzone z uwzględnieniem ponad 1 400 czynników mających wpływ na wydajność wzniosu i skoku zaworów.

„Nasz pierwszy układ wlotowy zbudowany na zasadzie odbicia lustrzanego w połączeniu ze zoptymalizowanym projektem komory spalania pozwolił nam przekształcić paliwo w energię w bardziej efektywny sposób, niż w jakimkolwiek innym silniku Diesla, jaki dotychczas wyprodukowaliśmy,” powiedział dr Werner Willems, specjalista Forda ds. układów spalania .

Nowe wtryskiwacze paliwa są w stanie zaoferować do sześciu wtrysków na cykl spalania, przy czym każdy wtrysk trwa zaledwie 250 mikrosekund (0,00025 sekundy) i dostarcza 0,8 mg oleju napędowego – to odpowiednik jednego kryształku cukru. Tak niewielka ilość paliwa jest wtryskiwana przez osiem stożkowych otworów, z których każdy ma średnicę 120 mikronów, co odpowiada grubości ludzkiego włosa.

Do kontroli procesu dostarczania paliwa, w obudowie wtryskiwacza została zaimplementowana technologia piezoelektryczna wykorzystująca kryształy reagujące na ładunki elektryczne, która
jest zwykle stosowana w silnikach samochodów osobowych segmentu premium. Nowe wtryskiwacze odznaczają się niższym poziomem generowanego hałasu i minimalną utratą energii z pompy paliwa, a także przyczyniają się do bardziej responsywnego i mniej uciążliwego działania układu Auto-Start- Stop. Ponadto, w celu uzyskania maksymalnej wydajności paliwowej wtryskiwacze przeprowadzają korekcję kalibracji w czasie rzeczywistym.

Zaawansowany układ turbodoładowania
W porównaniu z dotychczas stosowanym silnikiem 2,2 litra TDCi, nowa, kompaktowa turbosprężarka dostarcza więcej powietrza przy niskich prędkościach obrotowych silnika, co pozwala uzyskać wysoki moment obrotowy 340 Nm już przy 1250 obr./min. Aerodynamicznie wyprofilowany wirnik turbiny – wykonany z Inconelu, czyli stopu wykorzystywanego w środowiskach narażonych na działanie ekstremalnych temperatur, jak na przykład w silnikach rakietowych – ma o blisko 10 procent mniejszą średnicę. Z kolei średnica wirnika kompresora wykonanego z aluminium lotniczego została zredukowana o 15 procent.

Wszystko to pozwoliło zwiększyć bezwładność, dając szybszy efekt doładowania przy prędkościach wirnika dochodzących do 240 000 obr./min., a w rezultacie również wyższy moment obrotowy przy niskich obrotach silnika.

„Jednym z aspektów, na który zwrócili nam uwagę klienci jest fakt, iż kierowcy coraz częściej ‘pełzają’ swoimi samochodami wyposażonymi w silniki Diesla, odpuszczając pedał sprzęgła, gdy auto pracuje na obrotach jałowych – w takich sytuacjach istotny jest wysoki moment obrotowy uzyskiwany przy niskich obrotach,” powiedział Paul Turner, kierownik ds. technicznych w dziale silników, Ford of Europe.

Wirniki kompresora są wykonane z jednego kawałka aluminium, a nie z odlewu, co zmniejsza tolerancje do poziomu zaledwie dwóch lub trzech mikronów – czyli wielkości pojedynczej bakterii
– zwiększając jednocześnie wytrzymałość komponentu i redukując hałas i wibracje. W miejscu przekładni ślimakowej o konstrukcji zębatej zastosowano siłownik turbosprężarki, dzięki czemu
uzyskano dwukrotne skrócenie czasu reakcji do 110 milisekund – tyle zajmuje mrugnięcie Nowy silnik bez problemu spełni przyszłe normy emisji spalin w Europie, w czym pomoże zastosowany po raz pierwszy przez Forda ustandaryzowany system selektywnej redukcji katalitycznej. System został zainstalowany blisko tylnej części silnika, co zapewnia mu maksymalną wydajność oraz doskonałe osiągi podczas jazdy w niskich temperaturach. W głowicy cylindrów zastosowano krótki kanał recyrkulacji gazów wydechowych, dzięki czemu osiągnięto bardziej kompaktowe wymiary silnika, a także optymalne chłodzenie jednostki.

Silnik Ford EcoBlue o pojemności 2 litrów będzie pierwszym silnikiem wysokoprężnym montowanym w samochodach użytkowych Forda, który spełni wymagania w zakresie hałasu, wibracji i drgań wewnętrznych stawiane samochodom osobowym, co zwiększy jego Nowa jednostka generuje o połowę niższy hałas podczas pracy na obrotach jałowych, niż silnik Diesla 2,2 litra TDCi. Głowica cylindrów zoptymalizowana pod kątem wydajności akustycznej, usztywniona rama drabinowa, blok cylindrów oraz miska olejowa – wszystkie te elementy zostały opracowane pod kątem jak najmniejszych wibracji, natomiast zastosowanie pofałdowanych uszczelnień powierzchni pozwala zatrzymać hałas w komorze silnika.

„Podstawowa struktura silnika może działać, jak pudło rezonansowe w zakresie wibracji wewnętrznych, przypominając pod tym względem dzwon. Staraliśmy się więc stworzyć dzwon, który nie dzwoni zbyt głośno,” powiedział Dominic Evans, specjalista ds. NVH, Ford of Europe. „Udało nam się opracować silnik, który jest cichy i kulturalny, dzięki czemu samochody użytkowe Forda otrzymają najbardziej wyrafinowaną jednostkę wysokoprężną, jaką kiedykolwiek zbudowaliśmy.”

Specjalnie ukształtowana akustyczna pokrywa głowicy cylindrów oraz przednia osłona wykonana z wygłuszonej stali dodatkowo zapobiegają przedostawaniu się hałasu silnika do kabiny, zapewniając przyjemne warunki podróżowania. Dodatkowe środki służące poprawie wydajności w zakresie NVH (hałas, wibracje i drgania wewnętrzne) to:

• Analiza mikrogeometrii zazębień z dokładnością do mikrona (0,001 mm) w celu uzyskania idealnego zazębienia, zapewniającego płynną pracę i mniej słyszalny hałas pracy silnika z wysoką częstotliwością,
• Zoptymalizowana pompa olejowa z równo rozstawionymi łopatkami, które rozbijają częstotliwość hałasu generowanego przez pompę, przez co jest on mniej słyszalny dla
•  Zaawansowane piezoelektryczne wtryskiwacze paliwa, oprogramowanie zmniejszające hałas oraz zoptymalizowany wtrysk pilotujący.

Wytrzymałość samochodów użytkowych
Nowy silnik Ford EcoBlue o pojemności 2 litrów spełnia standardy Forda dla samochodów użytkowych w zakresie odporności na zużycie w ekstremalnych warunkach panujących na drogach Europy, Stanów Zjednoczonych i Chin. Osiągi jednostki zostały przetestowane na dystansie 5,5 miliona kilometrów, włączając to testy prowadzone przez klientów w rzeczywistych warunkach eksploatacji (400 000 kilometrów), analizy w laboratoriach Forda i w ośrodkach testowych, a także komputerowe wspomaganie prac inżynierskich na każdym etapie rozwoju. System obiegu oleju silnikowego – w tym specyfikacja oleju, miska olejowa, wymiary filtrów, tolerancje w zakresie średnicy cylindra i specyfikacje pierścieni tłokowych – został zaprojektowany tak, aby przedłużyć cykl życia oleju. Ponadto, zastosowano bezobsługowe podzespoły, jak pasek rozrządu, moduł rozrządu oraz pompa wody.

“Opracowaliśmy silnik Ford EcoBlue o pojemności 2 litrów na podstawie opinii i doświadczeń od klientów z całego świata,” powiedział Turner. „Wszechstronny projekt pozwala na wykorzystanie tego samego bloku w przypadku konstrukcji z napędem na przednie oraz na tylne koła, natomiast zastosowanie wyrafinowanego projektu i nowoczesnych rozwiązań technicznych przyczyniło się do obniżenia zużycia paliwa i emisji spalin.”