08.06.2004

Mocne i równe silniki


Pod fascynująca linią o silnej osobowości, Alfa GT ukrywa zróżnicowaną gamę doskonałych zaawansowanych technicznie silników o znacznych osiągach. To one stanowią najlepsze potwierdzenie "sportowej pasji" wyróżniającej zawsze Alfy Romeo, wczoraj i dziś. Nowa Alfa GT nie czyni tu wyjątku.

Przede wszystkim błyskotliwy 24-zaworowy 3.2 V6 dostarczający moc 240 KM (176 kW) przy 6200 obr./min i charakteryzujący się krzywą momentu osiągającą 300 Nm (30,6 kgm) przy 4800 obr./min, dzięki czemu zapewnia wspaniałe parametry zarówno podczas sportowej jazdy, jak i w codziennym użytkowaniu. Drugim dostępnym silnikiem jest 2.0 JTS o mocy 165 KM (121 kW). To pierwszy silnik benzynowy z bezpośrednim wtryskiem o mocy jednostkowej przekraczającej 60 kW/l (82 KM/l) i momencie jednostkowym ponad 100 Nm/l. Trzecia i ostatnia jednostka benzynowa to 1.8 Twin Spark o mocy 140 KM (103 kW), synteza doświadczenia Alfy w dziedzinie technologii Twin Spark będzie dostępna dopiero po premierze. Ofertę Alfy GT zamyka turbodiesel 1.9 M-Jet 16v o mocy 150 KM (110 kW), protoplasta drugiej generacji silników "Common Rail".

Przewidziano ponadto dwie skrzynie biegów: pierwszą - sześciobiegową, zestawioną z silnikami 3.2 V6 24V i 1.9 M-Jet 16v i drugą - o pięciu przełożeniach - dla silników 1.8 Twin Spark i 2.0 JTS. Ten ostatni silnik może zostać ponadto zestawiony z automatyczną skrzynią Selespeed, oferującą kierowcy możliwość sportowej wygodnej i bezpiecznej jazdy w każdych warunkach.

3.2 V6 24 v 240 KM (176 kW)

Silnik z najwyższej półki gamy nowego sportowego coupé to błyskotliwy 24-zaworowy 3.2 V6 24 v, ten sam, który zastosowano w modelach GTV, Spider i nowej Alfie 166.

Wywodzący się z klasycznego trzylitrowego V6 24 v, potężny silnik 3.2 charakteryzuje się dynamiką, a przede wszystkim "stabilnością", jak przystoi jednostce sześciocylindrowej. Technicy dokonali w nim modyfikacji wału korbowego i tłoków, aby zwiększyć pojemność do 3,2 litra, przy wydłużeniu skoku o 78 milimetrów. To zabieg mówiący wszystko o parametrach, które chciano uzyskać. Aby zwiększyć moc wystarczyłoby zmienić rozrząd, zasilanie i ustawienia układów elektronicznych.

Podwyższenie pojemności poprzez wydłużenie skoku jest natomiast działaniem mającym na celu nie tylko uzyskanie najwyższych parametrów i wysokich skoków mocy, ale również jej płynną progresję, począwszy o najniższych obrotów. Tak, jak można oczekiwać od wozu zdolnego dostarczyć najwyższe osiągi, a jednocześnie odpowiedniego do jazdy w codziennym ruchu ulicznym, a nie na torze rajdowym.

Podwyższeniu pojemności towarzyszyła również cała seria innych zabiegów. "Uzgodniono" kanały dolotowe i wydechowe z nowymi fazami rozrządu, stworzono od nowa oprogramowanie centralki sterującej, wzmocniono układ chłodzenia, obejmujący również chłodnicę oleju silnikowego.

Rezultat? Moc 240 KM (176 kW) przy 6200 obr./min i moment maksymalny 289 Nm (29,4 kgm) przy 4800 obr./min. Wystarczy, aby uzyskać w razie potrzeby najwyższe parametry, przy krzywej momentu osiągającej wysokie wartości nawet przy niskich obrotach, co pozwala podróżować na szóstym biegu przy obrotach poniżej 2000 /min i gwałtownie przyspieszyć bez potrzeby zmiany biegu. To niezwykle przyjemna cecha, również w codziennym ruchu ulicznym. A właśnie to stanowi cel Alfy GT: zaproponować jedyne w swoim rodzaju wrażenia, które może dać jedynie samochód wyścigowy, a jednocześnie dać możliwość codziennego użytkowania.

2.0 JTS 165 KM (121 kW)

2.0 JTS to jednostka o wysokich osiągach, biorąca swą nazwę JTS (Jet Thrust Stoichiometric) od szczególnego układu spalania.

Dla klienta oznacza to otrzymanie do dyspozycji dwulitrowego silnika, który:

  • już teraz spełnia rygorystyczne wymogi emisji Euro 4;
  • nie potrzebuje odsiarczonej benzyny, ale korzysta z normalnego paliwa dostępnego w sprzedaży w Europie i Stanach Zjednoczonych.


2.0 JTS stanowi zatem dla Alfy Romeo prawdziwy skok technologiczny - pierwszy silnik benzynowy, w którym wtryskiwacze pracują bezpośrednio w komorze spalania. Zrealizowany jako całkowicie oryginalna interpretacja zasad stratyfikacji ładunku i wzbudzania ruchu mieszanki wewnątrz cylindra.

Spalanie ubogie, ale nie całkiem.

Znana od czasów Nikolausa Otto (który opatentował ją w 1877 roku), możliwość wtrysku benzyny bezpośrednio do komory spalania, zamiast do przewodu ssącego, była wykorzystana w historii w dwóch różnych celach. W latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych, aby podnieść moc silnika wozów wyścigowych. Ostatnio zaś (począwszy od 1996 roku) w celu ograniczenia zużycia paliwa.

Wszystkie najnowocześniejsze rozwiązania konstrukcyjne koncentrowały się na ostatnim z tych celów, uzyskując dobre rezultaty poprzez zastosowanie techniki stratyfikacji ładunku. Zasada jest prosta: zamiast wtryskiwać do komory tyle benzyny, ile potrzeba dla uzyskania w jej całości normalnego stosunku powietrza do paliwa 14,7:1 (stechiometrycznego), wtryskiwana jest jedynie niewielka ilość paliwa, które mieszając się z powietrzem tworzy wokół świecy komórkę o składzie nieomal stechiometrycznym. Uzyskuje się w ten sposób mieszankę stratyfikowaną, czyli "warstwową": bogatszą tam, gdzie pojawia się iskra zapłonu i stopniowo coraz uboższą wraz z wzrostem odległości od świecy (zwiększa się ilość powietrza, zmniejsza ilość benzyny).

Dotychczas zalety tej zubożonej mieszanki, która zazwyczaj jest stosowana w zakresie obrotów poniżej 3000 obr./min, dawały około 10-procentową oszczędność paliwa. Jej wady były w skrócie następujące:

  • strata osiągów przy próbie zyskania pełnej mocy (ze względu na szczególny kształt przewodów i tłoków, niezbędny z kolei dla ograniczenia zużycia paliwa w niskim zakresie obrotów);
  • konieczność używania benzyny odsiarczonej, trudnej do zdobycia w Europie i praktycznie niedostępnej w Stanach Zjednoczonych;
  • obowiązek stosowania technologii oczyszczania spalin (DENox), aby obniżyć znaczną zawartość tlenków azotu spowodowaną zubożeniem mieszanki.


Jak łatwo sobie wyobrazić, podejście Alfy Romeo do nowej technologii nie mogło być właśnie takie. W przypadku wszystkich modeli Marki, najlepsze osiągi w kategorii i perfekcyjne zachowanie na drodze były bowiem zawsze niezbędnym wymogiem.

Dlaczego więc nie wykorzystać bezpośredniego wtrysku do zwiększenia mocy i momentu silnika, podążając za tradycją sportowego wykorzystania tej technologii...
I dlaczego nie zastosować stratyfikacji ładunku dla ograniczenia zużycia paliwa tylko w ograniczonym zakresie obrotów, zbliżonym do minimum...

W ten sposób powstało oryginalne, właściwe wyłącznie Alfie Romeo, spojrzenie na zastosowanie bezpośredniego wtrysku w silnikach benzynowych. Rozwiązanie stanowiące, można powiedzieć, syntezę dwóch wykorzystywanych dotychczas rodzajów podejścia. Silnik 2.0 JTS Nowej Alfy 156 pracuje przy "ubogim" spalaniu aż do około 1500 obr./min, umożliwiając ograniczenie zużycia paliwa, choć nie w tak wielkim stopniu, jak inne jednostki GDI "lean". Powyżej tej wartości obrotów spala natomiast stechiometryczną mieszankę powietrza i benzyny, o normalnym stosunku obydwu składników 14,7:1. Może zatem zaoferować doskonałe osiągi - lepsze od tych, które dałby zwykły silnik z bezpośrednim wtryskiem.

To przede wszystkim zasługa faktu, że benzyna wtryskiwana bezpośrednio do komory spalania, nie do przewodu, schładza zassane powietrze, podwyższając tym sposobem sprawność wolumetryczną silnika. Istotnie, wraz ze spadkiem temperatury, wzrasta gęstość gazów i zmniejsza się ich objętość: do tej samej komory można zatem doprowadzić więcej powietrza.

Schłodzenie komory zmniejsza ponadto wrażliwość silnika na samozapłon. Można zatem podwyższyć stosunek sprężania, który w naszym przypadku zwiększa się z wartości 10:1 właściwej dla silnika 2.0 T. Spark do 11,3:1 w silniku 2.0 JTS.

Moc nowego silnika Alfy Romeo jest większa, bo jej powstawanie nie natrafia na przeszkody, jako że układ przetwarzania spalin, zastosowany w modelach Alfy Romeo nie generuje silnego przeciwciśnienia, typowego dla układów "Nox absorber", wykorzystywanych w GDI "lean".

Wtrysk benzyny bezpośrednio do komory poprawia prędkość odpowiedzi jednostki na naciśnięcie pedału gazu (jest ona zdecydowanie szybsza niż w przypadku konwencjonalnego silnika benzynowego).

Zalety: lepsze osiągi i mniejsze zużycie paliwa

W porównaniu z aktualnym silnikiem 2.0 T. Spark i innymi dostępnymi dziś jednostkami benzynowymi z bezpośrednim wtryskiem, 2.0 JTS oferuje niewielkie obniżenie zużycia paliwa oraz wielki wzrost mocy i momentu: + 15 KM i + 25 Nm. Szczegółowo, silnik 2.0 JTS osiąga maksymalną moc 165 KM (121 kW) przy 6.400 obr./min i maksymalny moment 206 Nm (21 kgm) przy 3250 obr./min. Wszystko to przy korzystaniu z dostępnej obecnie w handlu benzyny i katalizatorów.

Nowa zasada pracy komory spalania
Dwie cechy charakterystyczne nowego systemu spalania JTS:

  • zasada stosowana dla wywołania wewnątrz cylindra ruchu wypychającego mieszankę powietrza i benzyny w kierunku świecy;
  • zakres obrotów silnika, w którym silnik działa przy zubożonym spalaniu (lean burn).


Popatrzmy na pierwszy punkt. W innych silnikach GDI to siła powietrza "pociąga za sobą" rozpyloną benzynę (spray) do strefy, w której pojawi się iskra zapłonu. To wybór podyktowany zamiarem korzystania z bardzo zubożonej mieszanki (aż do 60:1), a więc znacznego ograniczenia zużycia paliwa. Pociąga on za sobą konieczność zmiany ruchu powietrza w komorze spalania (charge motion) zależnie od ilości obrotów, komplikując mechanizmy doprowadzania powietrza (przepustnice, układy zamykania przewodu, itd.).

Inaczej jest w silniku 2.0 JTS, gdzie siła rozpylania benzyny (Jet Thrust), mieszającej się z powietrzem, popycha ją w kierunku świecy. W ten sposób osiągamy ładunek całościowo zubożony (stosunek, który pozostaje stały w całym zakresie obrotów, wynosi 25:1), oszczędzając w rezultacie nieco mniej paliwa. Ale wewnętrzny układ mechaniczny silnika okazuje się dużo mniej skomplikowany, ponieważ nie wymaga układów zmieniających ruch powietrza.

To samo uproszczenie zapewnia ograniczenie wykorzystania zubożonego spalania w zakresie obrotów zbliżonym do minimum (do 1500 obr./min). Istotnie silniki GDI, wykorzystujące stratyfikowany ładunek w najszerszym zakresie obrotów (do 3000 obr./min), muszą zostać poddane znacznej modyfikacji tłoków i przewodów. Te ostatnie przyjmują więc kształt, który uniemożliwia późniejszą optymalizację mocy przy wysokich obrotach.

Wykorzystanie stratyfikacji ładunku jedynie do 1500 obr./min pozwala natomiast zmodyfikować nieco w silnikach 2.0 JTS Alfa Romeo tłoki i przewody, które przyjmują kształt zbliżony do stosowanego w aktualnych jednostkach z bezpośrednim wtryskiem, zapewniając przez to wykorzystanie całej mocy w górnym zakresie obrotów.

A już rozszerzenie zakresu zubożonego spalania aż do 3000 obr./min prowadzi do konieczności korzystania z urządzenia przetwarzającego spaliny (Nox absorber), celem usunięcia wydzielania tlenku azotu. Rozwiązanie to wymusza również stosowanie benzyny odsiarczonej - jedynej, która nie uszkadza katalizatora.

Tymczasem wykorzystanie stratyfikacji ładunku tylko w zakresie obrotów zbliżonym do minimum pozwala silnikowi 2.0 JTS korzystać ze zwykłego katalizatora. To rezultat wynikający między innymi z szerszego wykorzystania recyrkulacji spalin (Exhaust Gas Recirculation), ograniczającego powstawanie tlenku azotu (Nox). Z uwagi na zastosowanie zmiennej fazy, w silniku 2.0 JTS powtórny obieg spalin w kierunku ssania jest zrealizowany bezpośrednio pomiędzy zaworem ssania a wydechu (wewnętrzny EGR).

Technika: co się zmieniło

Z punktu widzenia techniki, podstawowe zmiany, jakie przeszedł silnik 2.0 JTS, w porównaniu z odpowiadającą mu jednostką Twin Spark, dotyczą głowicy cylindrów (z wtryskiwaczami Boscha zamontowanymi wewnątrz komory), tłoków, wałków rozrządu i układu wydechowego. Zastosowano tutaj całkiem nowe elementy.

Przewody ssania oferują istotnie bardzo wysokie parametry; zastosowano wysokociśnieniowy kolektor benzyny (typu "Common Rail"); tłoki zapewniają wyższy stosunek sprężania; a wydech - spełniający normy Euro 4 - jest typu kaskadowego.

Układ oczyszczania spalin, tradycyjny w działaniu, ale nie w umiejscowieniu. Nie składa się już z katalizatora wstępnego i głównego, umieszczonych w nadwoziu, ale z dwóch głównych katalizatorów zintegrowanych z kolektorem (każdy z nich jest podłączony do podwójnego rozgałęzienia doprowadzonego do dwóch cylindrów). W ten sposób zwolniono miejsce pod nadwoziem, gdzie mieści się tłumik charakteryzujący się lepszą przepuszczalnością, przez co jest w stanie ograniczyć przeciwciśnienie, z korzyścią dla pełniejszego uwolnienia mocy silnika.

1.9 M-Jet 16v 110 kW (150 KM)

Alfa Romeo zaprezentowała pod koniec 2002 roku silnik 1.9 M-Jet 16v o mocy 140 KM, pierwszą na świecie jednostkę drugiej generacji "Common Rail". Zastosowany w Alfie 147, 156 i Sportwagon silnik, zestawiony z 6-biegową skrzynią o sportowym charakterze, został dodatkowo udoskonalony przed wykorzystaniem w Alfie GT, co doprowadziło do podniesienia jego mocy do 150 KM.

To jednostka o rzędowym układzie4 cylindrów , średnicy komory 82 mm i skoku 90,4 mm, zdolna dostarczyć moc 110 kW przy 4000 obr./min i momencie 305 Nm (31 kgm) przy 2000 obr./min.

Ten turbodiesel został poddany serii zabiegów technicznych mających na celu poprawienie osiągów, momentu w niskim zakresie obrotów oraz ograniczenie hałasu i wibracji. Dowodzi tego zastosowany w silniku 1.9 M-Jet 16v system "Common Rail" w którym przewidziano nową logikę automatycznego sterowania ustawień i bilansowania ilości dostarczanego paliwa, co zapewnia cichszą i bardziej stabilną pracę.

Alfa GT zapewnia ponadto prawdziwie interesujące osiągi: maksymalna prędkość wynosi 209 km/h, a przyspieszenie od 0 do 100 km/h zajmuje 9,6 sekundy. Wszystko to przy bardzo ograniczonym zużyciu paliwa.

Nowe sportowe coupé spala:

  • 6,7 l/100 km w cyklu miejskim;
  • 5,4 l/100 km w cyklu pozamiejskim;
  • 8,7 l/100 km w cyklu miejskim.



System M-Jet, tajemnica JTD drugiej generacji

U podstaw turbodiesli drugiej generacji leży ciągle zasada "Common Rail" Unijet, czyli wysokie ciśnienie wtrysku i elektroniczne sterowanie wtryskiwaczami. Do tego jednak dołącza jeszcze jedna charakterystyka: podczas każdego cyklu silnika, ilość otwarć wtryskiwacza przekracza dotychczasowe dwie dawki. Ilość paliwa spalanego wewnątrz cylindra pozostaje niezmienna, ale zostaje podzielona na więcej części, co umożliwia bardziej stopniowe spalanie.

Pośród zalet takiego rozwiązania należy wymienić ograniczenie hałasu, emisji spalin oraz lepsze parametry jezdne, poprawiające panowanie nad pojazdem. To rezultaty nie do pominięcia, przede wszystkim dlatego, że zostały osiągnięte w silniku, który nie tylko stanowi ogromny skok technologiczny w porównaniu z silnikami Diesla z komorą wstępną, ale i okazuje się znacznie ulepszony względem jednostek JTD pierwszej generacji.
Tajemnica układu Multijet kryje się w centralce sterującej otwieraniem i zamykaniem wtryskiwaczy (a także w nich samych). To właśnie centralka jest kluczowym elementem, mogącym zapewnić wtrysk kilku dawek paliwa nawet w bardzo krótkich odstępach między sobą.

Urządzenie, opracowane (wraz ze wtryskiwaczami) przez inżynierów Fiat Auto właśnie w tym celu, umożliwia "wielokrotny wtrysk", zapewniający projektantowi precyzyjniejsze panowanie nad ciśnieniem i temperaturą wewnątrz komory spalania, oraz lepsze wykorzystanie powietrza wprowadzanego do cylindrów. W ten sposób uzyskuje się dodatkowe cele: panowanie nad hałasem wynikającym ze spalania, redukcję emisji spalin oraz poprawę osiągów.

Za opracowaniem układu Multijet kryją się długie prace projektowe. W pierwszym rzędzie technicy rozwiązali problem ograniczeń stawianych przez centralki. Następnie sporządzili schemat korzyści osiąganych poprzez połączenie danej sekwencji wielokrotnego wtrysku (dwie dawki pomocnicze bardzo zbliżone do głównej; jedna dawka pomocnicza nieco oddalona od głównej oraz dwie zbliżone dawki pomocnicze; jedna pomocnicza, a potem w pewnym odstępie, dwie zbliżone pomocnicze; itd.) z różnymi obszarami funkcjonowania silnika: w strefie minimum; przy małym obciążeniu i niskich obrotach; przy wysokich obrotach i umiarkowanym obciążeniu; przy niskich obrotach i wysokim obciążeniu, i tak dalej...

Badania pozwoliły wykorzystać potencjalne możliwości systemu, który i tak cechują wielkie zalety, bardziej lub mniej uwypuklone, w zależności od wybranej sekwencji i obszaru funkcjonowania silnika, w których mają zastosowanie. W niektórych przypadkach, priorytetowo traktowane jest ograniczenie czasu uruchomienia lub emisji spalin, w innych przyrost momentu i zmniejszenie hałasu, a w jeszcze innych ograniczenie emisji i poprawienie parametrów akustycznych.

Badania doprowadziły dziś do powstania pierwszego silnika Multijet: kolejnego prymatu Grupy Fiata w dziedzinie silników wysokoprężnych. Rezultat ten okazał się możliwy dzięki rozległej wiedzy technologicznej, zbieranej na tym polu od 1988 roku, kiedy powstała Croma TDI, pierwszy w świecie diesel z bezpośrednim wtryskiem.

Była to, jak na ówczesne lata, prawdziwa zdobycz technologiczna, którą mieli później zastosować również inni producenci. Lepsze osiągi i mniejsze zużycie paliwa to rezultaty osiągane dzięki bezpośredniemu wtryskowi oleju napędowego. Nierozwiązany pozostawał jednak problem nadmiernego hałasu silnika w niskim zakresie obrotów i w zakresie przejściowym. Wtedy właśnie rozpoczęły się badania nad bardziej zaawansowanym systemem bezpośredniego wtrysku, które w kilka lat później doprowadziły do stworzenia zasady "Common Rail" i opracowania technologii Unijet.

Pomysł narodził się w laboratoriach badawczych Uniwersytetu w Zurychu, gdzie trwały prace nad nowym, nigdy nie stosowanym w samochodach systemem wtrysku, noszącym nazwę "Common Rail". Jego idea jest prosta, a jednocześnie rewolucyjna: tłocząc paliwo do specjalnego kolektora paliwowego, wytwarzamy wewnątrz niego ciśnienie, będące hydraulicznym akumulatorem ("rail"), czyli rezerwą gotowego do użycia paliwa pod ciśnieniem.

Trzy lata później, w 1990 roku, rozpoczął się etap przemysłowego wdrażania układu Unijet, opracowanego przez Magneti Marelli, Centrum Badawcze Fiata i Elasis, na bazie zasady "Common Rail". Faza ta zakończyła się w 1994 roku, kiedy w Fiat Auto podjęto decyzję o wyborze partnera mającego największe doświadczenie w dziedzinie układów wtryskowych do silników Diesla.

Projekt został w całości przekazany firmie Robert Bosch, celem ostatecznego sfinalizowania, tj. dokończenia prac rozwojowych i wdrożenia do produkcji przemysłowej. Dochodzimy w ten sposób do roku 1997 i premiery Alfy 156 JTD, wyposażonej w rewolucyjny turbodiesel. W porównaniu z tradycyjnymi turbodieslami, JTD zapewnia osiągi lepsze średnio o 12%, oraz 15-procentowe ograniczenie zużycia paliwa. Wyniki te owocują natychmiastowym sukcesem wyposażonych w nie samochodów.

Teraz nadchodzi pora drugiej generacji silników JTD, wielozaworowych M-Jet: w 2002 roku wszedł na rynek 1.9 M-Jet 16v (protoplasta tej nowej rodziny silników z wielokrotnym wtryskiem); w 2003 ten sam 1.9 o mocy podwyższonej do 150 KM właśnie w Alfie GT i 2.4 JTD Multijet 20v o mocy 129 kW (175 KM) dostępny w modelach Alfa 166, Alfa 156 i Sportwagon.


najnowsze filmy

wyszukiwanie zaawansowane

Szukaj...

Od
Do
Szukaj

Najnowsze komunikaty