Ajankohtaista
  • Volvon uudelle dieselmoottorille huipputehot ja matala kulutustaso

    7.1.2009

    Volvo esittelee Volvo S80 -mallissa täysin uuden 2,4-litraisen viisisylinterisen dieselmoottorin. Yhteistä edellisen moottorisukupolven version kanssa on periaatteessa vain D5-tunnus ja viisisylinterinen rakenne. Uusi moottori noudattaa Euro 5 -päästönormia ja on huomattavasti edeltäjäänsä tehokkaampi.

     

    Huipputekniset ratkaisut, kuten sekventiaaliset kaksoisturboahtimet, keraamiset hehkutulpat ja pietsosähköiset ruiskutussuuttimet ovat mahdollistaneet ennätyksellisen matalan kulutustason kyseisen kokoluokan autossa. Moottori kuluttaa polttoainetta 6,2 litraa/100 km ja synnyttää CO2-päästöjä 164 g/km.

    Vähäinen polttonesteen kulutus yhdessä 205 hevosvoiman ja peräti 420 Nm:n vääntömomentin kanssa varmistavat sen, että D5-moottorilla varustettu Volvo S80 kilpailee luokkansa parhaan ajoneuvon tittelistä.

    - Tavoitteenamme oli kehittää nykyaikainen suorituskykyinen dieselmoottori, joka noudattaa Euro 5 -päästönormia. Paljon kehitystyötä kokenut edellinen moottorisukupolvi oli saavuttanut potentiaalinsa rajat. Päätimme aloittaa puhtaalta pöydältä ja valjastaa käyttöön edistyksellisen tekniikan, jota voimme nykypäivänä hyödyntää. Lopputulos on parempi kuin uskalsimme odottaa. Tämä moottori on kaiken lisäksi kehitetty kokonaan Volvon toimesta, kertoo voimansiirtotekniikan varajohtaja Derek Crabb.

     

    Luokkansa parasta suorituskykyä ja ajomukavuutta
    Volvon uusi D5-moottori on iskutilavuudeltaan 2,4 litraa, ja se tarjoaa runsaasti tehoa ja nopeita reaktioita jo kevyellä kaasupolkimen kosketuksella. Moottori varmistaa parhaan mahdollisen ajettavuuden ja sulavuuden kaikissa tilanteissa – myös kaupunkiajossa. Tämä tulee erityisen hyvin ilmi automaattivaihteiston kera. Moottorin leveä vääntöalue yhdessä erittäin nopean automaattisen vaihteidenvaihdon kanssa takaa poikkeuksellisen sulavan ajokokemuksen ja erinomaisen taloudellisuuden.

    Suorituskykyyn ja ajettavuuteen liittyvät vaatimukset on ratkaistu käyttämällä kahta erikokoista turboahdinta, jotka toimivat jaksoittain ja tarjoavat lisätehoa laajemmalla käyntinopeusalueella. Moottori reagoi käskyihin nopeasti ja kiihtyvyys on ripeää kaikilla nopeuksilla. Tehoa tuotetaan kahden turboalueen välillä erittäin sulavasti. Voimaa on aina riittävästi varastossa nopeita ohituksia varten eritoten nopeusalueella 80 - 120 km/h. Sulava kokonaisuus tarjoaa erittäin hienostuneen ajokokemuksen.

    Pietsosähköisiä ruiskutussuuttimia käyttävä edistyksellinen ruiskutustekniikka jakaa polttoainetta palotilassa tarkasti ja mahdollistaa tehokkaan palamisen ja vähäiset päästöt. Samalla tämä tekniikka ja tehokas palaminen synnyttävät miellyttävän moottoriäänen, joka muistuttaa kuusisylinterisen bensiinimoottorin eleganttia ääntä. D5-moottorin värinä- ja melutaso on esimerkillisen alhainen.

     

    Polttonesteen kulutus tavoitetta vähäisempi
    - Kun tämä projekti lähti liikkeelle, tavoitteenamme oli pudottaa polttoaineen kulutus tasolle 6,4 litraa/100 km Volvo S80 -mallissa, joka on loppujen lopuksi suhteellisen iso auto. Työn edistyessä huomasimme, että voisimme saavuttaa tavoitetta pienemmänkin kulutuksen. Lopulliseksi arvoksi muotoutui 6,2 litraa. Automaattivaihteiston kanssa olemme onnistuneet vähentämään kulutusta yli kahdeksan prosenttia7,3 litrasta 6,7 litraan, mikä on merkittävä parannus, Derek Crabb kertoo.

    Vähäinen polttonesteen kulutus on seurausta moottorin kehittyneestä tekniikasta, kuten kahdesta sekventiaalisesta turboahtimesta, jotka auttavat laskemaan kulutusta erittäin laajalla käyntinopeus- ja vääntöalueella.

    Kaksoisturbotekniikka on mahdollistanut myös entistä toimivamman pakokaasujen takaisinkierrätyksen (EGR) aikaisempaa laajemmalla käyntinopeusalueella. Kahden turboahtimen eri ominaisuuksia hyödynnetään optimaalisesti, mikä takaa erinomaisen suorituskyvyn ja vähäisen polttonesteen kulutuksen.

    Ruiskutusjärjestelmä pietsosähköisillä suuttimilla ja tehokkaalla polttoainepumpulla vähentää kulutusta. Ruiskutusjaksot ovat erittäin nopeita ja tarkkoja ja ruiskutuspaine korkea, mikä varmistaa poikkeuksellisen tehokkaan palamisen.

     

    Vähäiset päästöt ja helppo hengitys
    - Vähäisen polttoaineen kulutuksen mahdollistavat tekniset ratkaisut auttavat myös pienentämään moottorin ympäristöllisiä vaikutuksia. Päästöjen ja hiukkasten vähentäminen olikin yksi perusvaatimuksista, kun uutta moottoria alettiin kehittää, Derek Crabb kertoo.
     
    Kaksoisturbon, pietsosähköisten polttoainesuutinten ja parannetun EGR-ohjauksen lisäksi uusi D5-moottori on varustettu keraamisilla huipputeknisillä hehkutulpilla, jotka tarjoavat erinomaiset käynnistysominaisuudet nopean lämpenemisen johdosta. Tulpat saavuttavat tuhannen asteen lämpötilan kahdessa sekunnissa, mikä tekee moottorin käynnistämisestä erittäin helppoa ja vähentää päästöjä. Tietyissä ajo-olosuhteissa, kuten erittäin matalalla käyntinopeudella, keraamiset hehkutulpat voivat nostaa sylinterien lämpötilaa ja näin tehostaa palamista.

    Kehittynyt tekniikka mahdollistaa myös polttoaineen syötön pienissä lisäyksissä pääruiskutuksen jälkeen. Prosessia kutsutaan jälkiruiskutukseksi, ja sen tarkoituksena on poistaa pakokaasujen nokihiukkasia.

    Jotta hiukkaspäästöt olisivat mahdollisimman vähäiset, moottorin täytyy pystyä hengittämään helposti ja tehokkaasti. Volvon insinöörit ovat tehneet tällä saralla erinomaista työtä, ja ilmansyöttöä sylintereihin ohjataan optimoidusti.

    Kolme vuotta projektin alkupisteestä toimitukseen
    Uusi viisisylinterinen dieselmoottori on ensimmäinen voimanlähde, joka on peräisin Volvon uudesta dieselmoottorien kehityksen projektitoimistosta.

    - Koko prosessi ensimmäisistä suunnitelmista moottorin asennukseen on kestänyt alle kolme vuotta, mikä on erittäin hyvä tulos. Seuraamme moottoria koko sen käyttöiän ajan ja voimme jatkuvasti kehittää sitä lisää ja optimoida sitä muita Volvo-malleja varten, Derek Crabb kertoo.

    Tavoitteena oli kehittää dieselmoottori, jonka suorituskyky ja ajomukavuus tyydyttäisivät S80-segmentin asiakkaiden korkeita vaatimuksia. Voimanlähteen tuli myös noudattaa tulevia tiukkoja ympäristöllisiä vaatimuksia.

    Moottorin muotoilussa ja valmistuksessa käytettiin standardoituja turboahtimien ja muiden komponenttien kiinnityksiä, minkä ansiosta voimanlähde on helpompi asentaa toisiin Volvo-malleihin ja sitä voidaan kehittää monipuolisemmin tulevia vaatimuksia silmälläpitäen.

     

    Tekniikka lyhyesti
    D5-moottori on valmistettu kokonaan alumiinista. Tämä mahdollistaa matalan painon ja hyvät lämmön hajaantumisominaisuudet.

    Poikittaisjäähdytys jäähdyttää sylinterinkantta ja sylinteriryhmää. Tämä edesauttaa hallittua lämpötilaa koko moottorissa ja varmistaa hyvän luotettavuuden ja pitkän käyttöiän.

    Kaksi erikokoista turboahdinta tuottavat yhdessä erittäin korkean ahtopaineen (1,8 baria) erityisen laajalla käyntinopeusalueella. Pienempää turboahdinta käytetään pääasiassa matalilla käyntinopeuksilla. Se reagoi suurempaa ahdinta herkemmin ja tarjoaa välittömän reaktion nopeaan kaasupolkimen liikkeeseen. Korkeammilla käyntinopeuksilla hallitseva suurempi turboahdin tarjoaa enemmän voimaa suurissa nopeuksissa kiihdytettäessä. Kaksoisturbo lisää suorituskykyä ja parantaa taloudellisuutta ja mahdollistaa lisäksi EGR-järjestelmän entistä tehokkaamman hyödyntämisen.

    Lisäämällä EGR-jäähdyttimen tilavuutta lämmön hajaantumistehokkuutta on voitu nostaa jopa 25 prosenttia. Tämä puolestaan antaa palaaville pakokaasuille huomattavasti matalamman lämpötilan, mikä laskee typpioksidien (NOX) päästöt tasolle, joka vastaa helposti Euro 5 -normin vaatimuksia.

    Pietsosähköisiä polttoaineen ruiskutussuuttimia käytetään yhdessä tehokkaan korkeapaineisen polttoainepumpun kanssa. Tämäntyyppisessä ruiskuttimessa on suutin, jonka vasteaika on kaksi kertaa nopeampi kuin perinteisen ruiskutussuuttimen. Ruiskutettavan polttoaineen määrää voidaan säätää erittäin tarkasti käyttöolosuhteiden mukaan, mikä puolestaan edistää tehokasta palamista ja vähentää polttoaineen kulutusta ja haitallisten aineiden päästöjä. Ruiskutussuutin voi nopeutensa ja korkean paineen ansiosta tuottaa lyhyitä esiruiskutuksia myös silloin, kun käyntinopeus ylittää 3000 r/min, mikä selittää moottorin hiljaisen käyntiäänen.
    D5-moottori käyttää yhteispaineruiskutusta, jonka komponentit on suunniteltu kestämään korkeaa painetta. Ruiskutuspaine voi olla jopa 1800 baria.

    Polttoainepumppu on korkeapaineinen yksikkö, joka sisältää kaksi pumppuelementtiä aikaisemmasta D5-moottorisukupolvesta tutun kolmen sijaan. Tämän ansiosta pumppu pyörii helpommin, mikä vähentää eri komponentteihin kohdistuvaa kuormitusta. Helpommin käytettävä pumppu vähentää myös polttoaineen kulutusta.

    Keraamiset hehkutulpat ovat huipputeknisiä komponentteja, jotka varmistavat moottorin erinomaiset käynnistysominaisuudet. Ne lämpenevät erittäin nopeasti ja saavuttavat tuhannen asteen lämpötilan kahdessa sekunnissa kylmäkäynnistyksen jälkeen. Enimmäiskäyttölämpötila on 1300 astetta, joka on noin 30 prosenttia korkeampi kuin perinteisessä hehkutulpassa. Moottori voidaan keraamisten hehkutulppien ansiosta käynnistää välittömästi ilman esilämmitystä jopa -30 asteen lämpötilassa.

    Perinteisen öljytikun käytön sijaan kuljettaja saa auton tietonäytölle ilmoituksen, milloin on aika lisätä öljyä. Järjestelmä myös määrittää, kuinka paljon öljyä tarvitaan lisää.

    Moottorin kiinnityksiä on kehitetty entisestään, ja ne on säädetty kestämään korkeita vääntömomenttitasoja. Kokonaisuuteen on asennettu myös kolmas tasaava tanko, joka vakauttaa moottoria kiihdytysten aikana.

     

    Moottorin tekniset tiedot, uusi D5, Euro 5 (Volvo S80)

    Sylinterien lukumäärä   5
    Iskutilavuus, cm3    2400
    Sylinterin halkaisija, mm   81,0
    Iskun pituus, mm   93,15
    Venttiilejä   20
    Nokka-akselit    Kaksi yläpuolista
    Puristussuhde        16,5:1
    Tyhjäkäyntinopeus   700
    Suurin käyntinopeus   5000
    Suurin teho (kW/r/s)   151/67
    Suurin teho (hv/r/min)   205/4000
    Suurin vääntömomentti (Nm/r/m)   420/1500-3250
    Moottorin ohjausjärjestelmä   Elektronisesti ohjattu yhteispainesuoraruiskutus
    Ruiskutuspaine, bar    1800
    Ahtopaine, kPa    180
    Hiukkassuodatin   Itsepuhdistuva

     

    - Volvon viimeisin huipputekninen viisisylinterinen dieselmoottori on uusi virstanpylväs pyrkimyksissämme vähentää polttomoottorien ympäristöllisiä vaikutuksia. Samalla olemme antaneet S80:n asiakkaille todella hiljaisen ja hienostuneen moottorin, jonka kruunaa erinomainen suorituskyky, Derek Crabb toteaa. 

    Volvo esittelee Volvo S80 -mallissa täysin uuden 2,4-litraisen viisisylinterisen dieselmoottorin. Yhteistä edellisen moottorisukupolven version kanssa on periaatteessa vain D5-tunnus ja viisisylinterinen rakenne. Uusi moottori noudattaa Euro 5 -päästönormia ja on huomattavasti edeltäjäänsä tehokkaampi.
    Takaisin