Silnik PSA - Ford 1,6 HDi / TDCi 8V (DV6)

W drugiej połowie 2010 roku grupa PSA/Ford wprowadziła na rynek znacznie zmodernizowany silnik 1,6 HDi/TDCi. W porównaniu do swojego poprzednika zawiera do 50% części pochodzących z recyklingu. Zgodność z normą emisji spalin Euro 5 dla tego silnika jest oczywistością.

Tuż po wprowadzeniu na rynek oryginalna jednostka zyskała dużą popularność ze względu na swoje osiągi. Zapewniło to samochodowi odpowiednią dynamikę, minimalny efekt turbodoładowania, bardzo korzystne spalanie, dobre prowadzenie i wreszcie, dzięki korzystnej masie, mniejszy wpływ silnika na właściwości jezdne samochodu. O jego dużej popularności świadczy również powszechne stosowanie tego silnika w różnych pojazdach. Znajduje się np. w Fordach Focusach, Fiestach, C-Maxach, Peugeotach 207, 307, 308, 407, Citroënach C3, C4, C5, Mazdzie 3 a nawet samochodach premium Volvo S40/V50. Pomimo wspomnianych zalet, silnik ma swoje „muchy”, które w zmodernizowanej generacji są w dużej mierze eliminowane.

Podstawowa konstrukcja silnika przeszła dwie główne zmiany. Pierwszym z nich jest przejście z 16-zaworowej dystrybucji DOHC na 8-zaworową dystrybucję „tylko” OHC. Dzięki mniejszej liczbie otworów na zawory ta głowica ma również większą wytrzymałość przy mniejszej wadze. Kanał wodny w górnej części bloku połączony jest z głowicą chłodzącą małymi asymetrycznie rozmieszczonymi przejściami. Oprócz niższych kosztów produkcji i większej wytrzymałości, ta zmniejszona konstrukcja nadaje się również do wirowania, a następnie spalania palnej mieszanki. Tak zwane symetryczne wypełnienie cylindrów zmniejszyło niepożądane zawirowania palnej mieszanki o 10 procent, a tym samym mniejszy kontakt ze ścianami komory, a tym samym prawie 10% mniejsze straty ciepła na ściankach butli. To zmniejszenie zawirowań jest swego rodzaju paradoksem, ponieważ do niedawna wirowanie było celowo powodowane przez zamknięcie jednego z kanałów ssących, tzw. Jednak dzisiaj sytuacja jest inna, ponieważ wtryskiwacze dostarczają olej napędowy pod wyższym ciśnieniem z większą liczbą otworów, więc nie ma potrzeby wspomagania go w szybkiej atomizacji poprzez wirowanie powietrza. Jak już wspomniano, zwiększone zawirowanie powietrza pociąga za sobą, oprócz chłodzenia sprężonego powietrza przy ściankach cylindra, również większe straty podczas pompowania (ze względu na mniejszy przekrój) oraz wolniejsze spalanie palnej mieszanki.

Drugą istotną zmianą konstrukcyjną jest modyfikacja wewnętrznego żeliwnego bloku cylindrów, który znajduje się w aluminiowym bloku. Podczas gdy jego dolna część jest nadal ciasno osadzona w aluminiowym bloku, górna część jest odsłonięta. W ten sposób poszczególne cylindry zachodzą na siebie i tworzą tzw. mokre wkładki (blok pokładu otwartego). W ten sposób chłodzenie tej części jest połączone bezpośrednio z kanałem chłodzącym w głowicy cylindrów, przez co uzyskuje się znacznie wydajniejsze chłodzenie przestrzeni spalania. Oryginalny silnik miał żeliwne wkładki całkowicie odlane bezpośrednio do bloku cylindrów (zamknięta platforma).

Zmieniono również inne części silnika. Nowa głowica, kolektor dolotowy, inny kąt wtrysku i kształt tłoka spowodowały inny przepływ mieszanki zapłonowej a co za tym idzie proces spalania. Wymienione zostały również wtryskiwacze, które otrzymały jeden dodatkowy otwór (obecnie 7), a także stopień sprężania, który został obniżony z pierwotnych 18:1 do 16,0:1. Zmniejszając stopień sprężania producent uzyskał niższe temperatury spalania, oczywiście za sprawą recyrkulacji spalin, która prowadzi do redukcji emisji trudno rozkładalnych tlenków azotu. Sterowanie EGR zostało również zmienione w celu zmniejszenia emisji i jest teraz dokładniejsze. Zawór EGR jest podłączony do chłodnicy wody. Objętość recyrkulowanych gazów spalinowych oraz ich chłodzenie są sterowane elektromagnetycznie. Jego otwieranie i prędkość są regulowane przez jednostkę sterującą. Mechanizm korbowy również przeszedł redukcję masy i tarcia: korbowody są odlewane w częściach i rozdzielane. Tłok ma prosty dolny strumień oleju bez kanału wirowego. Większy otwór w dolnej części tłoka, a także wysokość komory spalania przyczyniają się do niższego stopnia sprężania. Z tego powodu wnęki na zawory są wykluczone. Wentylacja skrzyni korbowej odbywa się przez górną część pokrywy uchwytu napędu rozrządu. Aluminiowy blok cylindrów jest podzielony wzdłuż osi wału korbowego. Dolna rama skrzyni korbowej jest również wykonana z lekkiego stopu. Przykręca się do niego blaszaną miskę olejową. Wyjmowana pompa wody również przyczynia się do zmniejszenia oporów mechanicznych i szybszego rozgrzewania silnika po uruchomieniu. W ten sposób pompa pracuje w dwóch trybach, podłączona lub niepodłączona, podczas gdy jest napędzana ruchomym kołem pasowym, które jest sterowane zgodnie z instrukcjami jednostki sterującej. W razie potrzeby to koło pasowe jest przedłużane, aby utworzyć przekładnię cierną za pomocą paska. Modyfikacje te dotyczyły obu wersji (68 i 82 kW), które różnią się od siebie turbosprężarką VGT (82 kW) - funkcją overboost i innym wtryskiem. Dla zabawy Ford nie użył kleju do wyjmowanej pompy wodnej i zostawił pompę wodną bezpośrednio podłączoną do paska klinowego. Należy również dodać, że pompa wodna posiada plastikowy wirnik.

W słabszej wersji zastosowano system Bosch z wtryskiwaczami elektromagnetycznymi i ciśnieniem wtrysku 1600 bar. Mocniejsza wersja zawiera Continental z piezoelektrycznymi wtryskiwaczami pracującymi przy ciśnieniu wtrysku 1700 bar. Wtryskiwacze wykonują do dwóch wtrysków pilotowych i jednego głównego podczas jazdy w każdym cyklu, pozostałe dwa podczas regeneracji filtra FAP. W przypadku urządzeń do iniekcji interesująca jest również ochrona środowiska. Oprócz niskiego poziomu zanieczyszczeń w spalinach, norma emisji Euro 5 wymaga od producenta zagwarantowania wymaganego poziomu emisji do 160 000 kilometrów. Przy słabszym silniku to założenie jest spełnione nawet bez dodatkowej elektroniki, ponieważ zużycie i zużycie układu wtryskowego jest mniejsze ze względu na mniejszą moc i niższe ciśnienie wtrysku. W przypadku mocniejszego wariantu system Continental musiałby być już wyposażony w tzw. elektronikę autoadaptacyjną, która podczas jazdy wykrywa odchylenia od wymaganych parametrów spalania, a następnie dokonuje regulacji. System jest kalibrowany podczas hamowania silnikiem, gdy następuje prawie niezauważalny wzrost prędkości. Następnie elektronika ustala, jak szybko te prędkości wzrosły i ile paliwa było potrzebne. Dla prawidłowej autokalibracji konieczne jest co jakiś czas przetransportowanie pojazdu np. w dół pochyłości, tak aby nastąpiło dłuższe hamowanie silnikiem. W przeciwnym razie, jeśli proces ten nie odbędzie się w czasie określonym przez producenta, elektronika może wyświetlić komunikat o błędzie i konieczna będzie wizyta w serwisie.

W dzisiejszych czasach ekologia eksploatacji samochodu jest niezwykle ważna, dlatego nawet w przypadku zmodernizowanego 1,6 HDi producent nie pozostawił niczego przypadkowi. Ponad 12 lat temu grupa PSA wprowadziła do swojego flagowego Peugeota 607 filtr cząstek stałych ze specjalnymi dodatkami pomagającymi eliminować cząstki stałe. Grupa jako jedyna zachowała ten system do dziś, czyli dolewania paliwa do baku przed faktycznym spalaniem. Stopniowo wytwarzano dodatki na bazie rodu i ceru, dziś podobne wyniki osiąga się z tańszymi tlenkami żelaza. Ten rodzaj oczyszczania spalin był przez pewien czas stosowany także przez siostrzanego Forda, ale tylko w silnikach 1,6 i 2,0 l. Ten system usuwania cząstek stałych działa w dwóch trybach. Pierwsza to łatwiejsza trasa, czyli gdy silnik pracuje z większym obciążeniem (np. podczas szybkiej jazdy po autostradzie). Nie ma wtedy potrzeby transportu niespalonego oleju napędowego wtryśniętego do cylindra do filtra, gdzie mógłby się skraplać i rozcieńczać olej. Sadza powstająca podczas spalania dodatku bogatego w benzynę jest zdolna do zapłonu nawet w temperaturze 4°C. W tych warunkach wystarczy opóźnić ostatnią fazę wtrysku, paliwo (nawet z sadzą) spala się bezpośrednio w cylindrze i nie zagraża uzupełnianiu oleju z powodu rozcieńczenia-kondensacji oleju napędowego w filtrze DPF (FAP). Drugą opcją jest tzw. wspomagana regeneracja, w której pod koniec suwu wydechu olej napędowy wtryskiwany jest do spalin rurą wydechową. Gazy spalinowe przenoszą sproszkowany olej napędowy do katalizatora utleniającego. Zapala się w nim olej napędowy, a następnie spala się osadzona w filtrze sadza. Oczywiście nad wszystkim czuwa elektronika sterująca, która w zależności od obciążenia silnika oblicza stopień zapchania filtra. ECU monitoruje wejścia wtrysku i wykorzystuje informacje z czujnika tlenu i czujnika temperatury/różnicy ciśnień jako sprzężenie zwrotne. Na podstawie tych danych ECU określa rzeczywisty stan filtra iw razie potrzeby zgłasza konieczność wizyty w serwisie.

W przeciwieństwie do PSA, Ford wybiera inną, łatwiejszą trasę. Nie wykorzystuje dodatku do paliwa do usuwania cząstek stałych. Regeneracja następuje, jak w większości innych pojazdów. Oznacza to, po pierwsze, wstępne podgrzanie filtra do 450°C poprzez zwiększenie obciążenia silnika i zmianę kąta wyprzedzenia ostatniego wtrysku. Następnie następuje zapłon benzyny ciężkiej dostarczanej do katalizatora utleniania w stanie niespalonym.

Było kilka innych zmian w silniku. Na przykład. Filtr paliwa został całkowicie wymieniony na metalową obudowę przykręconą do góry gdzie znajduje się pompka ręczna, odpowietrznik i czujnik nadmiaru wody. Podstawowa wersja 68 kW nie zawiera dwumasowego koła zamachowego, lecz klasyczne stałe koło zamachowe ze sprężynową tarczą sprzęgła. Czujnik prędkości (czujnik Halla) znajduje się na kole pasowym rozrządu. Koło zębate ma 22+2 zęby, a czujnik jest bipolarny do wykrywania wstecznego obrotu wału po wyłączeniu silnika i wprowadzeniu jednego z tłoków w fazę sprężania. Ta funkcja jest wymagana do szybkiego ponownego uruchomienia systemu stop-start. Pompa wtryskowa jest napędzana paskiem rozrządu. W przypadku wersji 68 kW zastosowano jednotłokowy Bosch CP 4.1 ze zintegrowaną pompą zasilającą. Maksymalne ciśnienie wtrysku zostało obniżone z 1700 bar do 1600 bar. Wałek rozrządu jest zainstalowany w pokrywie zaworów. Pompa próżniowa jest napędzana przez wałek rozrządu, który wytwarza podciśnienie do wspomagania hamulców, a także do sterowania turbosprężarką i obejściem układu recyrkulacji spalin. Ciśnieniowy zbiornik paliwa jest wyposażony w czujnik ciśnienia na prawym końcu. Na jego sygnał jednostka sterująca reguluje ciśnienie, regulując pompę i przelewając dysze. Zaletą tego rozwiązania jest brak osobnego regulatora ciśnienia. Zmianą jest również brak kolektora dolotowego, natomiast plastikowy przewód wychodzi bezpośrednio do przepustnicy i montowany jest bezpośrednio na wlocie do głowicy. Plastikowa obudowa po lewej stronie zawiera sterowany elektronicznie zawór obejściowy chłodzenia. W przypadku awarii jest całkowicie wymieniany. Mniejszy rozmiar turbosprężarki poprawił czas reakcji i osiąga wysokie prędkości, podczas gdy jej łożyska są chłodzone wodą. W wersji 68 kW regulację zapewnia prosty bypass, w przypadku wersji o większej mocy regulację zapewnia zmienna geometria łopatek stojana. Filtr oleju jest zabudowany w wodnym wymienniku ciepła, wymieniono jedynie wkład papierowy. Uszczelka głowicy ma kilka warstw kompozytu i blachy. Nacięcia na górnej krawędzi wskazują rodzaj i grubość użytego materiału. Przepustnica służy do zasysania części spalin z układu EGR przy bardzo niskich prędkościach. Wykorzystuje również filtr DPF podczas regeneracji i odcina dopływ powietrza, aby zredukować wibracje, gdy silnik jest wyłączony.

Na koniec parametry techniczne opisywanych silników.

Mocniejsza wersja czterocylindrowego silnika wysokoprężnego o pojemności 1560 cm270 zapewnia maksymalny moment obrotowy 250 Nm (poprzednio 1750 Nm) przy 1500 obr./min. Już przy 242 obr./min osiąga wartość 82 Nm. Maksymalna moc 80 kW (3600 kW) jest osiągana przy 230 obr./min. Słabsza wersja osiąga maksymalny moment obrotowy 215 Nm (1750 Nm) przy 68 obr./min i maksymalną moc 66 kW (4000 kW) przy XNUMX obr./min.

Ford i Volvo podają moc swoich pojazdów o mocy 70 kW i 85 kW. Pomimo niewielkich różnic w osiągach, silniki są identyczne, jedyną różnicą jest zastosowanie DPF bez dodatków w przypadku Forda i Volvo.

* Jak pokazała praktyka, silnik jest naprawdę bardziej niezawodny niż jego poprzednik. Wtryskiwacze są lepiej zamocowane i występuje niewielkie lub żadne oczyszczanie, turbosprężarka ma również dłuższą żywotność i znacznie mniej tworzenia się chleba świętojańskiego. Pozostaje jednak miska olejowa o nieregularnym kształcie, która w normalnych warunkach (klasyczna wymiana) nie pozwala na jakościową wymianę oleju. Osady węgla i inne zanieczyszczenia, które osadziły się na dnie wkładu, zanieczyszczają następnie nowy olej, co negatywnie wpływa na żywotność silnika i jego komponentów. Zwiększenie żywotności silnika wymaga częstszych i bardziej kosztownych przeglądów. Kupując używany samochód warto rozebrać i dokładnie wyczyścić miskę olejową. Następnie przy wymianie oleju zaleca się odpowiednio przepłukać silnik świeżym olejem. oraz zdejmować i czyścić miskę olejową przynajmniej co 100 000 km.