Blog motoryzacyjny

Niedawno przygotowałem materiał o redukcji spalania. Powstał on w oparciu o krótkie jazdy trzema Fordami. Dwa z nich były napędzane silnikiem 1.0 EcoBoost o mocy 100KM. Według kilku czytelników, ten silnik to owoc spisku i zło wcielone. Nie lubię teorii spiskowych i mam dość czytania wszędzie o spiskach. Jednak trzeba czasem sprawdzić czy w plotce nie ma ziarna prawdy.

Kto uczestniczy w spisku? Jeśli się głębiej pochylimy nad tematem to chyba wszyscy. Ekolodzy, konstruktorzy, bankowcy, rządy kilku krajów i zaryzykowałbym, że koronowane głowy.

Drei zylinder. Wartburg? Nie,  to Ford. Przypominam, że BMW właśnie zdecydowało się na trzy cylindry w - o zgrozo - również 3er.

Drei zylinder. Wartburg? Nie,  to Ford. Przypominam, że BMW właśnie zdecydowało się na trzy cylindry w – o zgrozo – również 3er.

Zachęcony opiniami o spiskach stwierdziłem, że przyjrzę się z bardzo bliska silnikowi 1.0 EcoBoost. W związku z tym odwiedziłem centrum szkoleniowe Ford Polska i spotkałem się z panem Krzysztofem Guzkiem, specjalistą do spraw szkoleń technicznych. W rozmowie z panem Krzysztofem zastosowałem szereg trików socjotechnicznych i różnych innych, ale nie wykryłem żadnych spisków. Przeciwnie. Miałem okazję poznać „od kuchni” bardzo ciekawie zaprojektowany silnik. Jeśli więc wszystko to, co przeczytacie poniżej, jest dla was wynikiem spisku… Trudno.

Silnik 1.0 EcoBoost jest trzycylindrową jednostką o pojemności… 999cm3 występującą w dwóch mocach 100 i 120KM. Co ciekawe, moment obrotowy jest taki sam niezależnie od mocy i wynosi 170Nm – z tym, że w mocniejszym silniku może wystąpić chwilowe podwyższenie momentu obrotowego do 200Nm. Blok silnika wykonany jest z żeliwa szarego, a głowica jest aluminiowa. Za generowanie ciśnienia w dolocie odpowiada malutka turbosprężarka. Wtrysk bezpośredni paliwa realizowany jest poprzez trzy wtryskiwacze umieszczone pionowo. W silniku zmienne są zarówno fazy rozrządu po stronie ssącej jak i wydechowej.

To koło pasowe z tłumikiem drgań skrętnych również jest niedoważone.

To koło pasowe z tłumikiem drgań skrętnych również jest niedoważone.

Silnik  został zaprojektowany w taki sposób, żeby zredukować jego masę i opory wewnętrzne. Wszystko to w imię niższego spalania i redukcji emisji zanieczyszczeń.

Oczywiście, zawsze można powiedzieć, że auta emitują stosunkowo niewiele zanieczyszczeń w porównaniu do przemysłu ciężkiego. Tylko co z tego? Czy to znaczy, że nie powinniśmy dążyć do zapewnienia sobie dobrych warunków do życia i dymić równo ze wszystkiego, z czego się da?

Myślę, że dobrym przykładem zobrazowania problemu jest mój motocykl. W tym roku obchodzi on 19 urodziny. Zasilany jest gaźnikowo i odpalając go w garażu staram się szybko wyjechać, bo 5 minut pracy silnika powoduje, że pająki odpadają ze ścian, a w garażu robi się nie do wytrzymania. Jednocześnie, co rano z garażu wyjeżdża kilkunastu sąsiadów i po uruchomieniu silników w ich autach nie pozostaje nawet zapach. Czujecie różnicę? Jako ciekawostkę dodam, że silnik w moim motocyklu ma pojemość 1100cm3 i moc 100KM. Prace projektowe nad tym silnikiem rozpoczęły się pewnie jakieś 30 lat temu, a jego osiągi nawet podczas jego premiery nie były czymś wyjątkowym. Obecnie to bardzo przeciętny wynik. To jest dopiero downsizing. ;-)

Sprawdźmy, czy po przeczytaniu wszystkich ciekawostek dotyczących silnika EcoBoost nadal będziecie uważać, że całą pracę projektową przy tym siniku wykonano tylko w związku ze spiskiem. Rozumiem niepokój przed nowościami, ale wydaje mi się, że współczesne silniki są w stanie osiągać znaczne przebiegi i to bez większego problemu. Oczywiście sentyment do V8 o pojemności 7 litrów pozostanie, ale umówmy się, że ten silnik ani nie jest ekonomiczny w produkcji, ani w eksploatacji.

Myślę, że największym problemem nowych silników jest powszechne cofanie przebiegu. Zwróćcie uwagę, że przeszukując ogłoszenia można zauważyć bardzo ciekawe zjawisko. Auta pięcioletnie mają co najwyżej przebiegi w okolicach 220-250000km, a dziesięcioletnie mają… takie same.

Wróćmy do ciekawostek konstrukcyjnych EcoBoost.

BRAK WAŁKÓW WYRÓWNOWAŻAJĄCYCH

Trzycylindrowe silniki nie grzeszą kulturą pracy. Jednak każdy wałek z wirującymi masami to straty energii. W związku z tym w silniku EcoBoost mamy niedoważone koło zamachowe i koło pasowe napędu osprzętu silnika. To nie rozwiązuje problemu drgań do końca, dlatego zastosowano też specjalne poduszki zawieszenia silnika. Trzeba przyznać, że to działa. Jeżdżąc Fordami z tym silnikiem nie wyczułem drgań.

Takie zgrubienie pod wieńcem koła zamachowego to dodatkowa masa zapobiegająca wibracjom silnika.

Takie zgrubienie pod wieńcem koła zamachowego to dodatkowa masa zapobiegająca wibracjom silnika.

POMPA OLEJU MA ZMIENNY WYDATEK

Wysokie ciśnienie oleju potrzebne jest przy niskich obrotach wału. Obciążenia są wysokie, a film olejowy trzeba jakoś utrzymać. Nie wiem czy wiecie, ale klasyczne pompy oleju mogą powodować straty na poziomie 10% mechanicznej straty mocy. Łopatkowa pompa generuje mniejsze opory, a dodatkowo przy wysokich obrotach olej nie jest przepuszczany przez zawór upustowy, przez co zmniejszany jest wydatek pompy. I po krzyku.

WTRYSKIWACZE SĄ UMIESZCZONE PIONOWO

Przy niskich obciążeniach silnika wtrysk następuje na początku suwu sprężania. Dzięki wtryskowi bezpośredniemu nie dochodzi do strat związanych ze skraplaniem się paliwa na ściankach kolektora dolotowego.

Tu przykręca się elektryczne elementy wykonawcze odpowiedzialne za przestawienie faz rozrządu.

Tu przykręca się elektryczne elementy wykonawcze odpowiedzialne za przestawienie faz rozrządu.

FAZY ROZRZĄDU ZMIENIAJĄ SIĘ PŁYNNIE

Nie chodzi tu o czas otwarcia czy wznios zaworów, ale o moment otwarcia. Maksymalny kąt przestawienia wynosi 45 st. kąta położenia wału korbowego. Kto zgadnie, ile to będzie na wałkach rozrządu?

Takie rozwiązanie pozwala na przepłukiwanie cylindrów powietrzem. Występuje tu zjawisko podobne do przepłukiwania w silnikach dwusuwowych. W silniku Ecoboost dochodzi do współotwarcia zaworów ssących i wydechowych. Wszystko to odbywa się płynnie.

O ile przestawiają się wałki jeśli podana wartość 45 stopni odnosi się do kąta obrotu wału korbowego?

O ile przestawiają się wałki jeśli podana wartość 45 stopni odnosi się do kąta obrotu wału korbowego?

UKŁAD CHŁODZENIA MA TRZY OBIEGI I DWIE POMPY CIECZY CHŁODZĄCEJ

Kolektor wydechowy i turbosprężarka chłodzone są cieczą. Obniżenie temperatury spalin wpływa na ograniczenie emisji szkodliwych związków, a chłodzenie turbo wydłuża jego życie. Dodatkowa elektryczna pompa cieczy działa nawet po wyłączeniu silnika, zabezpieczając przed przegrzaniem turbosprężarkę.

Kolektor wydechowy schowany w głowicy i chłodzony cieczą.

Kolektor wydechowy schowany w głowicy i chłodzony cieczą.

DODATKOWE CHŁODZENIE INTERCOOLERA

Chłodnica powietrza doładowującego, czyli tak zwany intercooler, ma dodatkowy wentylator zapewniający utrzymanie optymalnej temperatury powietrza w dolocie podczas wolnej jazdy i wysokich temperatur zewnętrznych.

OLEJ STWORZONY SPECJALNIE DO ECOBOOST

Olej do silnika EcoBoost opracowywany był przez prawie trzy lata. Co jest w nim takiego wyjątkowego? O tym opowie Michał Izdebski z działu technicznego Castrol Polska.

Projektując silnik 1.0 EcoBoost Ford postawił przed nim kilka nowatorskich założeń technicznych. Jednym z najważniejszych było zmniejszenie pojemności skokowej przy zachowaniu wysokiej mocy i jednoczesnym obniżeniu zużycia paliwa.  Wbrew pozorom nie są to warunki jednocześnie proste do spełnienia. Dlatego też silnik cechuje się kilkoma bardzo nowatorskimi i ciekawymi rozwiązaniami technicznymi. Z punktu widzenia środka smarnego, najwyższym wyzwaniem była podwyższona temperatura pracy oleju w nowoprojektowanym silniku.

Wyższe obciążenia termiczne powodują skłonności do generowania przez olej zanieczyszczeń szlamowych. Zanieczyszczenia te przyczyniają się do wzrostu lepkości oleju w trakcie jego eksploatacji, co z kolei prowadzi do zwiększenia zużycia paliwa. I tu koło się zamyka. Należy tak opracować formulację, aby nie generowała ona zanieczyszczeń podczas pracy oleju w silniku, nawet przy podwyższonych obciążeniach temperaturowych. Chęć obniżenia zużycia paliwa przez konstruktorów Forda powodowała konieczność zastosowania innych materiałów na komponenty silnika (np. łożyska), co również nie pozostawało bez znaczenia dla oleju, którego składniki nie mogły oddziaływać agresywnie na materiały silnika.

Projektanci nowego silnika założyli także, iż emisja szkodliwych substancji, szczególnie CO2, zostanie znacząco obniżona.  Wszystkie te założenia powodowały, iż olej silnikowy do nowej jednostki Forda musi zostać, specjalnie pod jej wymogi, opracowany całkowicie na nowo. Silnik prototypowy był testowany w siedzibie Castrol w Pangobourne, UK. Dzięki temu równolegle trwały prace nad doskonaleniem formulacji olejowej, jak i samego silnika.  Efektem finalnym tej współpracy była jednoczesna premiera zarówno nowego silnika na rynku, jak i oleju silnikowego. Specjalnie opracowany przez Castrol olej Ford-Castrol Magnatec Professional E 5W-20 gwarantuje obniżenie zużycia paliwa aż o 1.5%, w porównaniu do oleju referencyjnego. Wynik ten osiągnięto wykorzystując nowatorską technologię dodatków uszlachetniających, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej odporności filmu olejowego.

Tu innego oleju nie da się nalać.

Tu innego oleju nie da się nalać.

NAJLEPSZE NA KONIEC…

Pasek rozrządu jest szczelnie schowany pod pokrywą rozrządu i jest smarowany olejem silnikowym. Wiem, że niektórych to może przerazić. Jego wymiana zalecana jest po 240 000km, lub po 10 latach. Pompa oleju również napędzana jest paskiem zębatym. Takie rozwiązanie owocuje znaczącą redukcją masy, obniżeniem oporów i głośności.

W głębi koło napędu pompy oleju, a na pierwszym planie pasek napędu pompy.

W głębi koło napędu pompy oleju, a na pierwszym planie pasek napędu pompy.

Pasek rozrządu w oleju? A jednak.

Pasek rozrządu w oleju? A jednak.

Oczywiście konstrukcje silników zmieniają się bardzo szybko i zawsze może się okazać, że coś poszło nie tak. Jednak rzadko kiedy zdarza się, żeby z wyprodukowanych setek tysięcy silników, poważnej awarii uległo więcej niż ułamek promila.

Niestety, we współczesnym świecie pięć czy siedem awarii może w internecie urosnąć do rangi wady konstrukcyjnej i katastrofy międzynarodowej.

Daleki jestem od usprawiedliwiania producentów, którym coś nie do końca wyszło, ale uważam, że powinniśmy starać się zrozumieć jakie wymagania mają nowoczesne auta żeby dłużej cieszyć się bezawaryjną eksploatacją. Nawet najbardziej wymyślne testy przeprowadzane przez producentów nie są w stanie przewidzieć pomysłowości użyszkodników ;-).

Tak, wiem. Niestety Mercedes nie produkuje już modelu W124, ale sprawdziłem. Ceny nie są wygórowane. Jeśli bardzo chcesz jeździć kultowym autem to może ono być twoje grubo poniżej ceny nowego Forda Fiesta napędzanego silnikiem 1.0 Eco Boost.

A jeśli chcesz, żeby Twój samochód wyposażony w nowoczesną jednostkę napędową (niekoniecznie EcoBoost), służył Ci jak najdłużej – zacznij od przeczytania instrukcji obsługi samochodu – a potem wprowadzaj w życie kwestie w niej opisane. Przeczytajcie też mój artykuł „100 000 a może więcej?”

Share on FacebookTweet about this on Twitter

Komentarze

Zobacz artykuły związane z produktami Castrol