Silnik 2.0 idE
Silnik F5R 740
Silnik F5R 740
Silnik F5R 740
Silnik Renault TCe
Silnik Renault idE
W 1999 roku w Renault powstał pierwszy europejski silnik benzynowy z elektronicznym bezpośrednim wtryskiem paliwa. Jest to unowocześniona jednostka Mitsubishi GDI. W celu poprawy parametrów pracy silnika wprowadzono sporo modyfikacji jak zmienne ciśnienie paliwa oraz większy udział gazów spalinowych w zubożeniu mieszanki paliwowej.
Niestety pionierskie prace inżynierów Renault zakończyły się cichą porażką w 2004 roku. Spowodowane było to głównie trudnościami w spełnianiu coraz ostrzejszych norm spalin oraz zbyt dużą awaryjnością jednostek napędowych. Awaryjność jednak nie występowała w samym silniku, a dotyczyła głównie osprzętu silnika dostarczanego przez zewnętrznych dostawców. Była to pompa wysokiego ciśnienia, regulator ciśnienia paliwa oraz zawór EGR. Gdy problemy te się wyeliminuje, silnik zachwyca osiągami i niskim zużyciem paliwa i mimo upływu wielu lat nie odstaje swoimi parametrami od znacznie nowszych konstrukcji jak FSI, JTS, D4, CGI.
Obecnie oprócz niskobudżetowych konstrukcji większość silników benzynowych wytwarzanych jest w technologi bezpośredniego wtrysku, więc pewnie i Renault będzie musiało przeprosić się z F5R i ponownie wprowadzić do produkcji silnik z bezpośrednim wtryskiem paliwa.
Niestety większość awarii wyżej wymienionych elementów powodowała awaryjne wyłączenie silnika podczas jazdy, co doprowadzało do białej gorączki właścicieli i całkowicie popsuło opinie o tym silniku.
Dodatkowo przyczynił sie do tego koszt wymiany tych elementów, gdyż Renault w razie problemów kwalifikowało do wymiany cały układ wtryskowy (pompa i kompletna listwa wtryskowa). Jakby tego jeszcze było mało, to procedura serwisowa Renault nie przewidywała wymiany samego regulatora który najczęściej ulegał uszkodzeniu, a listwy z regulatorem, co wymagało demontażu kolektora ssącego oraz wyjęcia listwy wraz z wtryskiwaczami.
Obecnie jeżeli w twoim Renault IDE zaświeci się kontrolka układu wtryskowego lub silnik wyłączy się awaryjnie to jeszcze nie koniec świata, mając odrobinę podstawowej wiedzy można samemu wykręcić wspomniane elementy i je zregenerować za ułamek kwoty nowych elementów.
Konstrukcja silnika idE
Silnik F5R został opracowany przez Renault Sport w ciągu 2 lat kosztem 15 mln euro jako pierwszy pierwszy europejski silnik z bezpośrednim wtryskiem benzyny (IDE).
Technologia ta, z powodzeniem stosowana w silnikach wysokoprężnych, polega na wtrysku paliwa pod wysokim ciśnieniem (100 bar) bezpośrednio do komory spalania. Głównym celem jest poprawa spalania oraz zwiększenie wydajności. Redukuje to straty ssania ze względu na niskie ciśnienie w kolektorze dolotowym, którą tłok musi pokonać tłok wciągając powietrze do komory spalania. Rozwiązaniem przyjętym w celu zmniejszenia tych strat jest zwiększenie ciśnienia w kolektorze dolotowym przez dodanie gazu w postaci spalin. Te dwie strategie umożliwiają ujawnienie zalet bezpośredniego wtrysku benzyny.
W japońskim silniku Mitsubishi GDI, zubożona mieszanka tworzona jest dzięki nadmiarowi powietrza, prowadzi to odbiegającego od stechiometrycznego składu mieszanki i powoduje wzrost emisji szczególnie tlenków azotu. Dlatego Mitsubishi stosuje dodatkowy wtrysk paliwa w okolice świecy zapłonowej, żeby mieszanka w momencie zapłonu miała skład stechiometryczny, a następnie była dopalana z nadmiarem powietrza. W silniku IDE, Renault zdecydował się na tworzenie zubożonej mieszanki poprzez dodanie dużej ilości gazów spalinowych w których nie ma już tlenu. Dodanie gazu obojętnego ułatwia tworzenie mieszanki stechiometrycznej, a dodatkowo zwiększa ciśnienie w kolektorze zmniejszając straty ssania silnika co poprawia wydajność silnika.
Silnik został opracowany na podstawie rodziny silników serii F. F5R IDE to 16-zaworowy silnik z dwoma wałkami rozrządu w głowicy rozwijający moc 103 kW (140bhp) przy 5500 obr z pojemności 1.998 cc. W gamie Renault zastępuje silnik 2,0 16V F7R. Chociaż moc silnika F5R IDE jest nieco mniejsza niż w starego F7R to osiągi są zauważalnie lepsze z powodu bardziej korzystnego przebiegu krzywej momentu obrotowego. Maksymalny moment obrotowy sięga 200 Nm co jest wysoką wartością jak na 2-litrowy silniki benzynowy i z co najmniej 170Nm od 2.000 do 5.650 obr. Silnik jest bardzo elastyczny i żwawy podczas przyspieszania.
F5R silnik zużywa mniej paliwa od 15 do 18% mniej, czyli 1,5 l/100 km mniej w europejskim cyklu badawczym MVEG (7,6 wobec 9,1 l/100 km) w porównaniu z poprzednim silnikiem 2,0 16V F7R. Aby osiągnąć te wyniki, silnik F5R korzysta z tych samych rozwiązań technicznych stosowanych w 2,0 16V F4R. Mają ten sam blok żeliwny, cylinder, wał korbowy, korbowody, akcesoria i kolektor wydechowy. Wykorzystuje natomiast wałeczkowe łożyska popychaczy (zmniejszenie tarcia przylgni zaworu o 50%), cylindryczne wałki rozrządu (zmniejszenie wagi o 900 gramów).
Układ wlotu powietrza
.Różnice pomiędzy tymi dwoma silnikami znajdują się głównie w głowicy, komorze spalania i kolektorach dolotowych. Moment silnika na niskich obrotach jest zoptymalizowany przez kształt kolektora dolotowego oraz rezonatora który dodatkowo poprawia napełnianie cylindrów. Kszałt denka tłoka został zoptymalizowany zwiększając mieszanie paliwa i powietrza, aby uzyskać bardziej równomierny ładunek.
W celu osiągnięcia optymalnego spalania, silnik F5R wyposażony jest (układ recyrkulacji spalin) EGR, który jest zamontowany poniżej zespołu przepustnicy. Przepuszcza on w określonych warunkach część gazów spalinowych do wlotu w celu uzyskania mieszaniny zawierającej świeże powietrze oraz obojętne gazy spalinowe. EGR działa także jako dodatkowy wlot powietrza, który zwiększa ciśnienie w kolektorze dolotowym, a zatem zmniejsza wysokość strat. Dzięki optymalizacji spalania i dodawaniu spalin przez EGR znacznie zmniejszono emisję tlenków azotu NOx. EGR działa w przypadku, gdy obciążenie silnika jest od 20 do 50-60%. Poza tym zakresem zawór EGR jest wyłączony.
Technologia ta, z powodzeniem stosowana w silnikach wysokoprężnych, polega na wtrysku paliwa pod wysokim ciśnieniem (100 bar) bezpośrednio do komory spalania. Głównym celem jest poprawa spalania oraz zwiększenie wydajności. Redukuje to straty ssania ze względu na niskie ciśnienie w kolektorze dolotowym, którą tłok musi pokonać tłok wciągając powietrze do komory spalania. Rozwiązaniem przyjętym w celu zmniejszenia tych strat jest zwiększenie ciśnienia w kolektorze dolotowym przez dodanie gazu w postaci spalin. Te dwie strategie umożliwiają ujawnienie zalet bezpośredniego wtrysku benzyny.
W japońskim silniku Mitsubishi GDI, zubożona mieszanka tworzona jest dzięki nadmiarowi powietrza, prowadzi to odbiegającego od stechiometrycznego składu mieszanki i powoduje wzrost emisji szczególnie tlenków azotu. Dlatego Mitsubishi stosuje dodatkowy wtrysk paliwa w okolice świecy zapłonowej, żeby mieszanka w momencie zapłonu miała skład stechiometryczny, a następnie była dopalana z nadmiarem powietrza. W silniku IDE, Renault zdecydował się na tworzenie zubożonej mieszanki poprzez dodanie dużej ilości gazów spalinowych w których nie ma już tlenu. Dodanie gazu obojętnego ułatwia tworzenie mieszanki stechiometrycznej, a dodatkowo zwiększa ciśnienie w kolektorze zmniejszając straty ssania silnika co poprawia wydajność silnika.
F5R silnik zużywa mniej paliwa od 15 do 18% mniej, czyli 1,5 l/100 km mniej w europejskim cyklu badawczym MVEG (7,6 wobec 9,1 l/100 km) w porównaniu z poprzednim silnikiem 2,0 16V F7R. Aby osiągnąć te wyniki, silnik F5R korzysta z tych samych rozwiązań technicznych stosowanych w 2,0 16V F4R. Mają ten sam blok żeliwny, cylinder, wał korbowy, korbowody, akcesoria i kolektor wydechowy. Wykorzystuje natomiast wałeczkowe łożyska popychaczy (zmniejszenie tarcia przylgni zaworu o 50%), cylindryczne wałki rozrządu (zmniejszenie wagi o 900 gramów).
Układ wlotu powietrza
.Różnice pomiędzy tymi dwoma silnikami znajdują się głównie w głowicy, komorze spalania i kolektorach dolotowych. Moment silnika na niskich obrotach jest zoptymalizowany przez kształt kolektora dolotowego oraz rezonatora który dodatkowo poprawia napełnianie cylindrów. Kszałt denka tłoka został zoptymalizowany zwiększając mieszanie paliwa i powietrza, aby uzyskać bardziej równomierny ładunek.
W celu osiągnięcia optymalnego spalania, silnik F5R wyposażony jest (układ recyrkulacji spalin) EGR, który jest zamontowany poniżej zespołu przepustnicy. Przepuszcza on w określonych warunkach część gazów spalinowych do wlotu w celu uzyskania mieszaniny zawierającej świeże powietrze oraz obojętne gazy spalinowe. EGR działa także jako dodatkowy wlot powietrza, który zwiększa ciśnienie w kolektorze dolotowym, a zatem zmniejsza wysokość strat. Dzięki optymalizacji spalania i dodawaniu spalin przez EGR znacznie zmniejszono emisję tlenków azotu NOx. EGR działa w przypadku, gdy obciążenie silnika jest od 20 do 50-60%. Poza tym zakresem zawór EGR jest wyłączony.
Wady i zalety silnika idE
Silnik ma wiele zalet, ale także swoje wady. Do zalet można zaliczyć:
- wysoki moment przy niskich obrotach co dość korzystnie wpływa na dynamikę bez konieczności wkręcania silnika na wysokie obroty
- dość niskie zużycie paliwa jak na dwulitrowy silnik, bez problemu można osiągnąć na trasie zużycie paliwa w okolicach 6,5l/100km, przy prędkościach do 120km/h. W cyklu miejskim przy spokojnej jeździe ok. 8,5l/100km
- Przy sprawnym regulatorze ciśnienia paliwa, silnik jest praktycznie bezawaryjny i bezobsługowy do przebiegu ok. 200 tys.km, gdy konieczna jest wymiana pompy wysokiego ciśnienia.
- Laguny z silnikami IDE na rynku wtórnym są przeważnie w idealnym stanie technicznym z małymi przebiegami z powodu braku odpowiedniej wiedzy dotyczącej problemów z silnikami.
- brak możliwości instalacji LPG co w polskich warunkach może być poważną wadą. Instalacja taka jest technicznie możliwa lecz nieopłacalna.
- trudności z serwisowaniem auta wynikające z braku wiedzy warsztatów w samochodowych na temat jednostki napędowej, dotyczy to także autoryzowanej sieci Renault
- wysokie ceny części układu wtryskowego w autoryzowanych serwisach Renault
Następca silnika idE, silnik TCe
W 2012 roku Renault wprowadziło ponownie do sprzedaży silnik z wtryskiem bezpośrednim. Jest to doładowana jednostka 115TCe o pojemności 1,2 litra, mocy 115 KM oraz momentem obrotowym na poziomie 190Nm w zakresie 2500-4000 obr/min. Na bazie tego silnika powstała wiele bliźniaczych jednostek.
Silnik ten jest następcą silnika F4M 1,6 16V 110KM. W stosunku do niego wprowadzono wiele modyfikacji jak bezpośredni wtrysk paliwa oraz zmniejszenie tarcia wewnętrznego przez pokrycie wrażliwych elementów powłoką DLC (Diamond Like Carbon), zmienną wydajność pompy oleju, system start&stop. Silnik zbudowano w modnej obecnie technologii downsizingu czyli wyciśnięciu z małej pojemności jak największej mocy i momentu obrotowego. Ma to ograniczyć zużycie paliwa oraz emisję CO2. Jak podaje Renault było ono pionierem w downsizingu, wprowadzając już w 1980 silnik F1 o pojemności 1500 i mocy 850KM.
Silnik mimo dość przyzwoitych na papierze parametrów zamontowany w dość ciężkim Scenicu lub Megane nieco rozczarowuje przyspieszając do 100km/h w 11,7 sek i raczej nadaje się do mniejszych modeli jak Clio. Powstały także jednostki od 0.9 Tce (3 cylindry 90KM), do 1,2 TCe. Trwają prace nad jednostkami o większej pojemności. Należy zwrócić uwagę, że obecnie jednostki oznaczone jako TCe posiadają także wtrysk pośredni co wprowadza nieco zamieszania.
Silnik ten jest następcą silnika F4M 1,6 16V 110KM. W stosunku do niego wprowadzono wiele modyfikacji jak bezpośredni wtrysk paliwa oraz zmniejszenie tarcia wewnętrznego przez pokrycie wrażliwych elementów powłoką DLC (Diamond Like Carbon), zmienną wydajność pompy oleju, system start&stop. Silnik zbudowano w modnej obecnie technologii downsizingu czyli wyciśnięciu z małej pojemności jak największej mocy i momentu obrotowego. Ma to ograniczyć zużycie paliwa oraz emisję CO2. Jak podaje Renault było ono pionierem w downsizingu, wprowadzając już w 1980 silnik F1 o pojemności 1500 i mocy 850KM.
Silnik mimo dość przyzwoitych na papierze parametrów zamontowany w dość ciężkim Scenicu lub Megane nieco rozczarowuje przyspieszając do 100km/h w 11,7 sek i raczej nadaje się do mniejszych modeli jak Clio. Powstały także jednostki od 0.9 Tce (3 cylindry 90KM), do 1,2 TCe. Trwają prace nad jednostkami o większej pojemności. Należy zwrócić uwagę, że obecnie jednostki oznaczone jako TCe posiadają także wtrysk pośredni co wprowadza nieco zamieszania.
