Konstrukcja i charakterystyka silników (Mondeo 3)

Spis treści: Jednostki napędowe Mondeo ↳ Współpraca techniczna z udziałem… ↳ Duratec-HE – optymalna prędkość,… ↳ Duratec-VE V6 24V – małe różnice w… ↳ Testowane w Mondeo - technologia ↳ Dwupakowy turbodiesel z bezpośrednim… ↳

200 Mondeo napędzają wspólnie dwa czterocylindrowe silniki o trzech różnych poziomach mocy, sześciocylindrowy silnik V6 (60°) oraz dwa czterocylindrowe modele wysokoprężne z turbosprężarką spalinową i bezpośrednim wtryskiem paliwa. W Fordzie Mondeo jednostki kompaktowe są instalowane w poprzek kierunku jazdy. Silniki te pod względem zużycia paliwa, płynności pracy, elastyczności i przekazywania mocy bez wątpienia zaliczają się do czołówki przedstawicieli swojej generacji, a pod względem parametrów spalin eksperci wystawili im certyfikaty na zgodność z normami Euro 4 dla silników gaźnikowych oraz normy Euro 3 dla jednostek wysokoprężnych.

Jednostki napędowe Mondeo

Mondeo – od roku modelowego 2000	Objętość robocza (cm³)	Moc (kW/KM/min⁻¹)	Moc (Nm/min⁻¹)
1,8 l 16 V Duratec-HE	1 798	81/110/5.500	165/3 950
1,8 l 16 V Duratec-HE	1 798	92/125/6.000	170/4 500
2,0 l 16 V Duratec-HE	1 998	107/145/6.000	190/4 500
2,5 l V6 24 V Duratec	2 495	125/170/6.000	220/4 250
2,5 l V6 24 V Duratec (ST2200)	2 495	151/205/6.500	235/5 500
2,0 l 16 V DuraTorg-DI	1 998	66/90/4.000	245/1 190
2,0 l 16 V DuraTorg-DI	1 998	85/115/4.000	280/1 900

Wszystkie jednostki napędowe Forda Mondeo sterowane są przez procesor Visteon Levanta z magistralą CAN do przesyłania danych. 32-bitowa magistrala mikrokomputerowa w silnikach gaźnikowych wspomagana jest trójwymiarową charakterystyką parametrów układu zapłonowego, w tym czujnikiem spalania stukowego. Cylindry zasilane są paliwem superoktanowym o liczbie oktanowej 95 Euro poprzez elektroniczny układ sekwencyjnego wtrysku paliwa (SEFI).

W zależności od silnika dwie różne jednotłokowe pompy wtryskowe (Bosch VP 30, 66 kW/90 KM – Bosch VP 44, 85 kW/115 KM)

Dostarczają "ropę" do jednostek diesla. Obie pompy wtryskują mieszankę "w dwóch etapach" poprzez dyszę dwusprężynową z dyszą wielostrumieniową bezpośrednio do komór spalania: gdy tylko pierwszy wtrysk oleju napędowego (wtrysk pilotujący) do cylindrów już "zapali", wtrysk główny realizowany jest w celu "miękkiego" zapalenia go w płomieniu pierwszego wtrysku. W silnikach gaźnikowych układ recyrkulacji spalin (EGR) w połączeniu z katalizatorem trójdrożnym usuwa spaliny, w silnikach Diesla pracę tę wykonuje katalizator kwasowy wspomagający układ recyrkulacji spalin.

Niezaprzeczalnie kompaktowe silniki DONC (podwójny wałek rozrządu) Duratec wykonane ze stopów lekkich i wyposażone w dwa masywne koła zamachowe można przypisać innowacjom technicznym Forda w konstrukcji silników. Jednym z wyraźnych celów tych rozwiązań było zwiększenie momentu obrotowego i mocy, a także uproszczenie prac serwisowych: na przykład podczas przeglądów i konserwacji.

Dlatego w silnikach czterocylindrowych wszystkie elementy biorące udział w przygotowaniu mieszanki palnej znajdują się z przodu, w V6 można je znaleźć pośrodku, pomiędzy blokami cylindrów. A reszta, przeprowadzana przy okazji oględzin, odbywa się szybko, w oparciu o ręczne, elementarne, rutynowe czynności i nie wymaga "ręk chirurga".

Komora silnika Duratec-HE 16V:

1 - Zbiornik wyrównawczy z płynem do hamulców i sprzęgła,
2 - Filtr powietrza,
3 - Bateria,
4 - Bagnet do pomiaru poziomu oleju silnikowego,
5 - Zbiornik kompensacyjny wspomagania kierownicy,
6 — Zbiornik układu spryskiwacza szkła,
7 - Zbiornik wyrównawczy układu chłodzenia,
8 - Szyjka wlewu do napełniania oleju silnikowego.

Komora silnika Duratec-HE 24V:

1 - Zbiornik wyrównawczy z płynem do hamulców i sprzęgła,
2 - Filtr powietrza,
3 - Dodatkowa skrzynka bezpieczników,
4 - Bateria,
5 - Bagnet do pomiaru poziomu oleju silnikowego,
6 — Zbiornik układu spryskiwacza szkła,
7 - Zbiornik kompensacyjny wspomagania kierownicy,
8 - Zbiornik wyrównawczy układu chłodzenia,
9 - Szyjka wlewu do napełniania oleju silnikowego.

Komora silnika DuraTorg-DI 16V:

Współpraca techniczna z udziałem Mazdy

Podstawowy pomysł na silniki Duatec powstał w wyniku współpracy z firmą Mazda, spółka zależna Forda na Dalekim Wschodzie. Nie jest to jednak pierwszy kontakt z Dalekim Wschodem, który Ford przełożył na przydatne rezultaty: we współpracy z Yamahą pojawiły się znane na całym świecie czterocylindrowe silniki Zetec. Zadebiutowały one w Fieście, a w wersji Zetec-SE o pojemności skokowej 1,4/1,6 litra pojawiły się także w Focusie.

Zdefiniowany kąt wtrysku: paliwo dociera do tych samych części przed zaworami dolotowymi.

Cechy techniczne urządzeń Duratec obejmują kontrolowane dysze. Ich cztery otwory dyszowe są zainstalowane ściśle pod pewnym kątem w komorze spalania. Dwa otwory są "skierowane" w lewo, a dwa pozostałe w prawą stronę zaworu dolotowego. Paliwo przekształcane jest w szczególnie jednorodny gaz, dzięki czemu "spala się" wydajniej.

Dzięki precyzyjnej kontroli mieszanki paliwowo-powietrznej inżynierowie osiągnęli zrównoważony poziom napełnienia cylindrów, stabilne spalanie, stabilną pracę na biegu jałowym oraz, przy wszystkich warunkach obciążenia, lepszą emisję spalin niż starsze silniki Endura.

Blok silnika i głowica cylindrów, a także obudowy większości zespołów pomocniczych w nowej generacji silników Duratec wykonane są ze specjalnego stopu aluminium. Aby jeszcze bardziej zmniejszyć masę, pokrywy zaworów wykonano z magnezu, a rury dolotowe z tworzywa sztucznego.

Sterowanie synchroniczne: Zawory dławiące (klapy wirowe) uruchamiają wspólny wał w kolektorze dolotowym.

1 — Uszczelka układu recyrkulacji spalin,
2 — Uszczelka kanału dolotowego,
3 - Zawór dławiący,
4 — Kanał układu recyrkulacji spalin,
5 - Dysza niskociśnieniowa,
6 - Pręt regulacyjny.

Dwa wałki rozrządu umieszczone na górze obracają się w głowicach cylindrów i kontrolują pracę czterech zaworów w każdej komorze spalania. Szereg rozwiązań konstrukcyjnych zapewnia wyrafinowaną i praktycznie pozbawioną hałasu i wibracji pracę, niską emisję spalin oraz korzystne niskie koszty konserwacji. Dzięki zastosowaniu materiałów odpornych na zużycie w silnikach Duratec zastosowano proste popychacze tarczowe. W ostateczności luz zaworowy w silnikach czterocylindrowych sprawdza się po naprawie siłownika zaworu lub po przejechaniu około 150 000 kilometrów. Aby wyregulować szczelinę, popychacze są mierzone i całkowicie wymieniane. W silnikach V6 i obu silnikach wysokoprężnych luz zaworowy reguluje się za pomocą popychaczy hydraulicznych. Mondeo z silnikiem gaźnikowym należy sprawdzać co 60 000 kilometrów, silnik wysokoprężny powinien przed sprawdzeniem przejechać o 15 000 kilometrów mniej.

Według Forda w silnikach benzynowych świece zapłonowe również "przeterminowują się", a olej silnikowy i filtr oleju spełniają swoje obowiązki przez 20 000 kilometrów. Zgodnie z programem kierowca diesla ma obowiązek wymiany oleju silnikowego co 15 000 kilometrów.

Duratec-HE – optymalna prędkość, elastyczność i umiarkowane koszty

Płynna praca i niski poziom hałasu: sterowanie silnikami Duratec HE.

1 - wałek rozrządu wydechu,
2 - wałek rozrządu zaworów dolotowych,
3 - kanał wlotowy,
4 - koło zębate napędu pompy oleju,
5 - wał korbowy,
6 - tłok,
7 - kanał wydechowy,
8 — koło napędowe wałka rozrządu wydechu,
9 - łańcuch napędowy wykonany z ogniw sworzniowych,
10 — koło napędowe wałka rozrządu zaworów dolotowych,
11 łańcuch napędowy pompy olejowej,
12 hydrauliczny napinacz łańcucha.

A - Krzywa momentu obrotowego silnika 1,8 litra o mocy 81 kW/110 KM.

B - Krzywa momentu obrotowego silnika 1,8 litra o mocy 92 kW/125 KM.

Krzywa momentu obrotowego silnika 2,0-litrowego o mocy 107 kW/145 KM.

Krzywa momentu obrotowego 2,5-litrowego silnika V6 o mocy 125 kW/170 KM.

Obydwa podstawowe warianty są równie mobilnymi i elastycznymi jednostkami napędowymi DONC. Silnik 1,8-litrowy różni się od silnika 2,0-litrowego jedynie innym stosunkiem skoku tłoka do średnicy cylindra, wałkiem rozrządu ze zmodyfikowanym rozrządem zaworowym i większymi zaworami. Z punktu widzenia ciągłej optymalizacji tarcia i dobrej kultury obrotowej oba silniki posiadają precyzyjnie nawiercane, odlane z aluminium tuleje cylindrowe wykonane z żeliwa szarego z tłokami wykonanymi ze stopów lekkich i pokrytymi specjalną powłoką, łącznie z pierścieniami tłokowymi o obniżonych parametrach tarcia.

Cichy i "inteligentnie" działający łańcuch napędowy z ogniwami sworzniowymi zmniejsza również hałas i wibracje silnika. Łańcuch nie wymaga konserwacji i w normalnych warunkach pracy utrzymuje żywotność silnika przez długi czas. Dotyczy to również łańcucha napędowego pompy olejowej; wraz z kołem zębatym styka się on z końcem wału korbowego: pompa wodna i serwopompa, generator i doładowanie prądu przemiennego napędzane są natomiast paskami napędowymi.

W głowicach cylindrów silników Duratec HE obracają się dwa wałki rozrządu. Sterują one odpowiednio w każdym cylindrze dwoma zaworami dolotowymi i wydechowymi, umieszczonymi względem siebie pod kątem 42°. Napęd napędza bezobsługowy łańcuch z napinaczem hydraulicznym. Łańcuch jest przymocowany po obu stronach silnika za pomocą odpornych na zużycie i bezobsługowych prowadnic z tworzywa sztucznego – te "szyny" mają znaczący wpływ na mechaniczne tłumienie drgań elementów sterujących silnika.

Wszystkie zabiegi konstrukcyjne mają na celu nie tylko słyszalność i czułość, ale także, co dla właściciela Mondeo ważne, także dystrybutor paliwa: przy średnim zużyciu 7,7 l/100 km (7,8 l/100 km) "mały" Duratec-HE to modele sedanów Mondeo, które zużywają umiarkowanie super benzynę. Osiągają prędkość maksymalną 193 km/h (205 km/h) i przyspieszają od 0 do 100 km w 11,6 sekundy (10,8 sekundy). Przy pojemności skokowej 2,0 litra taki Mondeo zużywa już 8,0 l/100 km, "rozpędza się" z maksymalną prędkością 215 km/h i przyspiesza od 0 do 100 km w 9,8 sekundy.

Duratec-VE V6 24V – małe różnice w szczegółach, duże konsekwencje

Duratec-VE V6 24V był już montowany pomiędzy przednimi kołami "starego" Forda Mondeo, co nie spowodowało złego stanu samochodu. Jednak konstruktorzy silników zajęli się nim i pomyślnie go odmłodzili i zmodyfikowali do użytku w Mondeo II. Mocne "serce Mondeo" generuje, tak jak poprzednio, 125 kW/170 KM z 2,5-litrowej pojemności skokowej. przy 6000 obr./min. (ST220: 162 kW/220 KM przy 6000 obr./min) – ale znacznie lżejszy: główna modyfikacja miała miejsce w głowicach cylindrów. Tutaj zoptymalizowano parametry rozrządu zaworowego we wszystkich stanach pracy. Rezultat: Duratec-HE "miękko" naciska na pedał przyspieszenia i emituje spaliny do atmosfery znacznie czystsze niż wcześniej. Ford V6 spełnia wymagania norm Euro 5 wchodzących w życie w 2005 roku.

Pod powierzchnią kryje się nie tylko ten kluczowy czynnik postępu, ale także wiele drobnych modyfikacji, które składają się na różnice. Na przykład zmodyfikowane porty dolotowe w celu zwiększenia zawirowania, nowa elektroniczna cewka zapłonowa o dużej mocy, dopasowany układ paliwowy Duratec-HE, zmodyfikowany zawór różnicowego ciśnienia spalin (DPFE), zastosowanie czujnika spalania stukowego (KS), kompaktowy napęd wałka rozrządu, zoptymalizowany przewód ssący napęd przełączny (IMRC), nowo zaprojektowany napęd pasowy dla jednostek pomocniczych i nie tylko Najgorszy jest nowy 32-bitowy system zarządzania silnikiem Visteon Levanta, który do "komunikacji" wykorzystuje magistralę CAN.

Testowane w Mondeo - technologia

Formuła 1 w dużych ilościach

Duratec-VE V6 to jeden z najlżejszych i najbardziej kompaktowych silników V6. Głowica cylindrów i blok silnika pojawiły się na przykład po pojawieniu się specjalnych metod odlewania opracowanych przez angielskich konstruktorów silników Cosworth z niezwykle lekkich stopów aluminium. A tak przy okazji: Mondeo V6 z kątem cylindrów 60° był po wprowadzeniu na rynek nadal pierwszym silnikiem produkcyjnym na dużą skalę, który został wyprodukowany przy użyciu tej technologii - początkowo był to przywilej tylko silników Formuły 1.

Sztuczki zastosowane w silniku sprawiają, że Duratec-V6 jest równie szybką i mocną jednostką napędową, która sprawdza się w Mondeo w każdej sytuacji. Duratec osiąga maksymalny moment obrotowy 220 Nm przy 4250 obr/min, ale już przy ponad 1500 obr/min stale ciągnie co najmniej 87% (190 Nm) na przednie koła aż do 6250 obr/min. V6 w modelu Mondeo, którego nadwozie charakteryzuje się wyraźnym kątem między tylną szybą a bagażnikiem, przyspiesza od 0 do 100 km/h w 8,7 sekundy i szybko osiąga prędkość maksymalną 225 km/h. I to przy umiarkowanym pragnieniu: średnio co 100 km doładowuje swój 58-litrowy zbiornik 9,8 litra super benzyny.

Dwupakowy turbodiesel z bezpośrednim wtryskiem o mocy 66 kW/90 KM. i 85 kW/115 KM.

Silnik DureTorg DI bazuje na 2,0-litrowym turbodieslu DuraTorg stosowanym w pojazdach do transportu małych ładunków. Do użytku w Mondeo 2000 ten czterocylindrowy silnik w dwóch poziomach mocy został radykalnie zmodernizowany. Duet ten oferuje cechy konstrukcyjne, które podnoszą moc nowoczesnych turbodiesli z bezpośrednim wtryskiem paliwa niemal do poziomu ich odpowiedników ze świecami zapłonowymi. Należą do nich między innymi turbosprężarka zintegrowana z kolektorem wydechowym – w wersji 85 kW ze zmienną geometrią turbiny – głowica cylindrów ze stopu metali lekkich z dwoma górnymi wałkami rozrządu i 16 zaworami, hydrauliczny popychacz zaworów, wysokociśnieniowa pompa paliwa oraz napęd wałka rozrządu z podwójnym łańcuchem i napinaczem hydraulicznym, a także chłodnica powietrza doładowującego, która obniża temperaturę wsadu do 100°C. Dodatkowo wydłużone korbowody (160 milimetrów) napędzają zaokrąglone wyważarki z wirującymi masami na mechanizmie korbowym. Aby wymiana gazu również przebiegała "całkowicie", oba DureTorg DI współpracują z jednotłokową pompą dystrybucyjną układu wtryskowego (66 kW - Bosch VP 30, 85 kW - Bosch VP 44), która dozuje olej napędowy w komorach spalania w dwóch etapach.

DureTorg DI udowadniają swoją "wewnętrzną" doskonałość na drodze dzięki optymalnemu zużyciu paliwa, nowoczesnym parametrom emisji i atrakcyjnej płynności. Silnik o mocy 66 kW przy 1900 obr./min wytwarza najlepszy moment obrotowy wynoszący 245 Nm na dwumasowych kołach zamachowych. Model w nadwoziu typu sedan przyspiesza od 0 do 100 km/h w 13,1 sekundy, a przy prędkości 180 km/h "przyspieszenie" ustaje. Nie trzeba dodawać, że Mondeo o mocy 85 kW jeszcze mocniej ciągnie przednie koła: na przykład przy 1900 obr./min i momencie obrotowym 280 Nm przyspiesza od 0 do 100 km/h "zaledwie" 9,8 sekundy, czyli w ciągu godziny segment ten jest maksymalny o długości 195 kilometrów. Jeśli jednak "normalny" temperament nie zostanie osiągnięty, wówczas sterowanie silnikiem diesla o mocy 115 koni mechanicznych na krótko daje "zielone światło" dla "dodatkowego zysku" - w obszarze pełnego obciążenia moment obrotowy wzrasta do 310 Nm.

Przy całym swoim temperamencie i komforcie stacji pomp Mondeo pozostaje przy swoim dieslowskim sercu i w pewnym stopniu się ogranicza. Czy 90 czy 115 koni mechanicznych: średnio na 100 kilometrów ze zbiornika znika maksymalnie 5,9 litra - jak na standardy europejskie całkiem przyzwoite, aby spełniać normy spalin zgodne z Euro 3.