Noul motor diesel de 1.6 litri dCi (R9M) este rezultatul politicii alianței Renault-Nissan de reducere a capacității cilindrice a motoarelor, simultan cu creșterea performanțelor acestora. „Downsizing” este termenul utilizat în industria automobilelor pentru reducerea cilindreei, concomitent cu creșterea puterii motorului.

Motorul diesel 1.6 130 dCi Energy utilizat pe automobilele Renault-Nissan

Aproximativ 75% din cele 264 de componente ale motorului R9M sunt de concepție nouă. În același timp în jur de 25% de componente sunt împrumutate de la propulsorul de 2.0 litri dCi (M9R), recunoscut pentru calitate și fiabilitate.

Puterea maximă a propulsorului R9M este de 130 CP, disponibili la 4000 rot/min, iar cuplul maxim de 320 Nm începe de la 1750 rot/min și se menține constant pînă la aproximativ 2200 rot/min.

Motorul diesel 1.6 130 dCi Energy – curbele de cuplu și putere

Primele automobile din gama Renault echipate cu motorul R9M sunt MPV-urile Scenic și Grand Scenic. Din gama Nissan, Qashqai este crossvover-ul care va fi echipat cu 1.6 dCi Energy. Cu un consum de 4.4l/100km și emisii CO2 de 115g/km acestea se impun în topul automobilelor cu cel mai scăzut consum de combustibil.

Fiabilitatea propulsoarelor 1.6 dCi 130 Energy (R9M) este întărită datorită distribuției pe lanț și a filtrului de particule care nu necesită întreținere. Motoarele sunt produse la fabrica Renault din Cleon, Franța, specializată pe producția de motoarelor diesel de top ale alianței.

R9M, 1.6 dCi, este primul motor Renault-Nissan din gama Energy. Acesta va înlocui clasicul propulsor 1.9 dCi de 130 CP (F9Q). Cuplul generos al motorului R9M este disponibil în proporție de 80% de la turații foarte joase, de 1500 rot/min.  În același timp, pe ciclul de omologare New European Driving Cycle, consumul de combustibil al motorului R9M este cu 20% mai mic, comparativ cu predecesorul motor diesel F9Q. De asemenea, pe același ciclu, emisiile de CO2 au fost reduse cu 30g/km.

Tehnologii împrumutate de la F1

Arhitectura de motor „pătrat”

Motorul Energy 1.6 dCi a adoptat arhitectura „pătrată”, împrumutată de la motoarele de F1. Un motor se numește „pătrat” atunci când cursa pistonului este similară cu diametrul cilindrului. La motorul R9M cursa pistonului este de 79.5 mm iar diametrul cilindrului de 80 mm. Avantajul unui motor „pătrat” constă în posibilitatea de a utiliza supape cu diametru mai mare, care îmbunătățesc umplerea cilindrilor cu aer în timpul admisiei. Acest concept este utilizat la motoarele de F1 dar foarte rar în cazul motoarelor ce echipează autoturisme.

Motorul diesel 1.6 130 dCi Energy – cursă piston x diametru cilindru

Curgerea transversală a lichidului de răcire

O altă tehnologie împrumutată de la motoarele F1 este răcirea motorului datorită curgerii transversale a lichidului de răcire prin blocul motor și chiulasă. Avantajul acestui tip de circuit este dată de răcirea mai bună a zonelor expuse solicitărilor termice (chiulasă, injectoare) precum și de o curgere naturală a lichidului, care se traduce într-un consum de putere mai mic al pompei de apă. De asemenea, lichidul de răcire curge transversal pe bloc, răcind în mod identic toți cei patru cilindri ai motorului.

Reducerea frecărilor interne

Pentru a îmbunătății și mai mult randamentul motorului eforturile inginerilor s-au concentrat și în sensul scăderii frecărilor interne ale motorului. Suprafețele interioare ale cilindrilor precum și pistoanele au fost acoperite cu materiale speciale antifricțiune, care reduc considerabil forțele de frecare din timpul funcționării. De asemenea, pistoanele au fost echipate cu segmenți de ungere U-FLEX care oferă cel mai bun compromis între randament (eliminarea uleiului în exces de pe pereții cilindrilor) și frecare (păstrarea unei pelicule fine de ulei pe cilindri). Acest tip de segmenți sunt deosebit de flexibili, ceea ce permite un contact optim și la variații ale diametrului cilindrului (datorită efectelor temperaturii și a presiunii).

Pachetul de tehnologii 1.6 dCi pentru creșterea performanțelor

Pentru a reduce capacitatea cilindrică a motorului de la 1.9 litri la 1.6 litri, păstrând în același timp performanțele dinamice (cuplul și puterea), un număr semnificativ de soluții tehnice au fost adoptate:

• optimizarea galeriei de admisie pentru îmbunătățirea umplerii cilindrilor și pentru reducerea zgomotului motorului
• utilizarea unui turbocompresor cu geometrie variabilă și inerție mică pentru reducerea timpului de răspuns
• controlul turbioanelor de aer din cilindri („swirl control”) pentru îmbunătățirea umplerii cilindrilor la sarcini parțiale
• reducerea raportului de comprimare (15.4:1) combinată cu creșterea presiunii se supraalimentare (2.7 bari)
• injectoare cu 7 orificii pentru îmbunătățirea pulverizării combustibilului în camera de ardere
• reducerea presiunii maxime de injecție la 1600 bari (comparativ cu 1800 bari) ceea ce a permis reducerea dimensiunilor injectoarelor

Pachetul de tehnologii 1.6 dCi pentru reducerea consumului de combustibil

Pentru a reduce emisiile de CO2 până la nivelul de 115 g/km motorul R9M înglobează mai multe tehnologii „prietenoase cu mediul”:

• sistem Start&Stop combinat cu un sistem de recuperare a energiei în timpul frânării;
• sistem de recirculare a gazelor de evacuare la presiune joasă („low pressure EGR”), Renault este primul constructor din Europa care utilizează acestă tehnologie
• management termic optimizat al motorului
• pompă de ulei cu cilindree variabilă
• sistem de producere a turbioanelor în cilindri („variable swirl”)
• injecție divizată, optimizată pentru regenerarea filtrului de particule

Reducerea emisiilor de CO2* asociată fiecărei tehnologii utilizată

Tehnologia	Reducerea estimată de CO2 [%]
Reducerea capacității cilindrice	5.5
Optimizarea rapoartelor de transmitere	3
Sistemul Stop & Start	3
Recuperarea energiei în timpul frânării	3
EGR presiune joasă	3
Management termic al motorului	1
Pompă de ulei du cilindree variabilă	1
„Swirl” variabil	0.5
TOTAL	20

*comparativ cu motorul 1.9 dCi (F9Q)

Sistemul Stop & Start

După cum o spune și numele, un sistem Stop & Start oprește automat funcționarea motorului când automobilul staționează. În acest mod se elimină perioadele de funcționare în gol ale motorului, cu impact asupra reducerii consumului și a emisiilor poluante. Acest sistem este mai eficient dacă  automobilul este exploatat în mediul urban, deoarece staționările automobilului sunt mai dese.

Motorul diesel 1.6 130 dCi Energy – sistemul Stop & Start

1. unitatea de comandă și control a sistemului Stop & Start
2. calculatorul de injectie
3. demaror

Modul de funcționare al sistemului Stop & Start

A – conducătorul auto apasă pedala de frână pentru a încetini automobilul. Concomitent apasă pedala de ambreiaj pentru a selecta poziția neutră a cutiei de viteze. Unitatea de control a sistemului Stop & Start (1) monitorizează aceste acțiuni pentru a putea decide oprirea motorului.

B – când viteza automobilului se apropie de valoarea 0 km/h, unitatea de control a sistemului Stop & Start (1) comandă calculatorului de injecție (2) oprirea motorului. Conducătorul automobilului ține pedala de frână apăsată.

C – cu motorul oprit, imediat ce conducătorul auto apasă pe pedala de ambreiaj (confirmare că dorește plecarea din loc), unitatea de control a sistemului Stop & Start acționează demarorul (2) care repornește motorul termic aproape instantaneu

Pentru a se asigura funcționarea nominală a motorului cu sistem Stop & Start, acesta a fost proiectat să reziste la 410 000 cicluri de pornire-oprire (echivalentul a 300 000 km). De asemenea, două funcții adiționale au fost adăgate pentru a crește siguranța sistemului Stop & Start:

• când automobilul este în pantă, repornirea motorului se face la ridicarea piciorului de pe pedala de frână
• motorul redemarează automat dacă este calat

Recuperarea energiei din timpul frânării automobilului

Acest sistem permite recuperarea energiei cinetice a automobilului din timpul frânarii și transformarea ei în energie electrică, stocată în baterie. Diferența față de un sistem convențional este dată în principal de tipul baterie, care pentru motorul R9M permite descărcări mai ample. Astfel, consumatorii electrici (lumini, încălzire electrică, sistem audio, etc.) sunt alimentați de la baterie chiar și când motorul este pornit. În acest fel se reduce încărcarea alternatorului și implicit puterea consumată de la motorul termic. Sistemul monitorizează starea de încărcare a bateriei și o încarcă în regimul de frânare al automobilului sau în regimurile de funcționare eficiente ale motorului.

Sistemul de recirculare a gazelor arse la presiune joasă

Un sistem EGR recirculă gaze arse din evacuare înapoi în galeria de admisie, pentru a fi reintroduse în motor. Astfel, o parte din masa aerului introdus în cilindri este înlocuită cu gaze arse, inerte, care reduc temperatura de ardere, nivelul de oxigen și implicit emisiile de oxizi de azot. Pentru a fi cât mai eficiente gazele arse sunt răcite înainte să fie reintroduse în motor.

Adițional sistemului EGR de înaltă presiune, Renault a introdus sistemul EGR de joasă presiune pentru a crește eficiența motorului și pentru a minimiza emisiile de oxizi de azot. Se numește sistem EGR de joasă presiune deoarece gazele de evacuare sunt prelevate după turbină și filtru de particule (presiune scăzută) și introduse în admisie înainte de compresor (presiune scăzută). Comparativ, la un sistem EGR convențional, de înaltă presiune, gazele arse sunt prelevate înainte de turbină (presiune mare) și introduse în admisie după compresor (presiune mare).

 Motorul diesel 1.6 130 dCi Energy – sistemele EGR de joasă și înaltă presiune

A – sistemul EGR de presiune joasă
B – sistemul EGR de presiune înaltă (convențional)

1. admisie aer
2. turbocompresor
3. radiator de răcire aer comprimat (intercooler)
4. motor
5. galeria de evacuare
6. filtru de particule
7. radiator de răcire gaze arse
8. supapă EGR de joasă presiune
9. clapetă obturatoare de evacuare
10. evacuare gaze arse

Pentru a optimiza eficiența sistemului EGR de joasă presiune, gazele arse sunt răcite cu ajutorul unui radiator (7). Obturatorul (9), poziționat pe galeria de evacuare, are rolul de a facilita curgerea gazelor arse în admisie. Astfel, când supapa EGR (8) este deschisă, pentru a crea o diferență de presiune între admisie și evacuare, clapeta (9) se închide, obturează galeria de evacuare și forțează gazele arse să intre în admisie.

Managementul termic optimizat al motorului

Acest sistem ajută motorul termic să atingă mai repede temperatura optimă de funcționare (aprox. 80 °C). În cazul în care motorul este rece arderea în cilindri este incompletă, se produc emisii mari de monoxid de carbon și hidrocarburi. De asemenea, la temperaturi scăzute, vâscozitatea uleiului nu este optimă, frecările sunt mai intense și consumul de combustibil crește.

Sistemul constă în utilizarea unei supape adiționale, comandată electric, care previne circulația lichidului de răcire în chiulasă și blocul motor. Astfel motorul atinge temperatura optimă de funcționare mai rapid, cu efect asupra reducerii consumului de combustibil și a emisiilor poluante.

Motorul diesel 1.6 130 dCi Energy – managementul termic al motorului

1. motor
2. pompă de apă
3. supapă comandată electric
4. termostat
5. radiator motor
6. radiator habitaclu
7. radiator EGR
8. vas de expansiune

A – la pornirea la rece supapa (3) este închisă, împiedicând astfel circulația lichidului de răcire în jurul camerei de ardere
B – absența curgerii lichidului de răcire ajută la încălzirea mai rapidă a motorului
C – după ce motorul a ajuns la temperatura optimă de funcționare supapa (3) se deschide, circuitul de răcire funcționând ca un sistem convențional

Pompă de ulei cu cilindree variabilă

Acestă tehnologie permite modificarea capacității cilindrice a pompei de ulei în funcție de regimul de funcționare al motorului, cu scopul de a reduce puterea consumată de pompă de la motorul termic.

O pompă de ulei convențională, cu capacitate cilindrică fixă, debitează același volum de ulei indiferent de regimul de funcționare al motorului. Surplusul de debit, care se traduce printr-o suprapresiune a uleiului, este eliminat cu ajutorul unei supape de descărcare. Datorită acestui mod de funcționare o pompă de ulei convențională consumă putere de la motorul termic care este apoi disipată.

Pompa de ulei cu cilindree variabilă variază debitul pompei în funcție de regimul de funcționare al motorului, menținând în acest fel nivelul de presiune al uleiului dorit. Avantajul constă în consumul minim de putere de la motorul termic, eliminându-se astfel pierderea energiei în surplus.

Motorul diesel 1.6 130 dCi Energy – pompă de ulei cu capacitate cilindrică variabilă

1. carcasă pompă
2. inel de comandă (cilindrul pompei)
3. rotor cu pale
4. arc elicoidal
5. admisie ulei
6. evacuare ulei

A – Turație scăzută a motorului
Inelul de comandă (2) este descentrat în poziția extremă, capacitatea cilindrică a pompei fiind maximă

B – Uleiul atinge presiunea maximă dorită
Datorită diferenței de presiune între suprafețele (a) și (b) inelul de comandă (2) este centrat, diminuând astfel capacitatea cilindrică a pompei (menținerea presiunii uleiului la valoarea optimă)

Sistemul de producere a turbioanelor în cilindri („swirl”)

Termenul „swirl” descrie fenomenul de rotire al aerului în interiorul cilindrului, fenomen asemănător cu un vârtej de aer. Efectul de „swirl” este produs în timpul fazei de admisie și este amplificat în timpul fazei de comprimare al aerului. Acest efect de rotire al aerului îmbunătățește procesul de ardere și este controlat în funcție de regimul de funcționare al motorului.

 Motorul diesel 1.6 130 dCi Energy – efectul „swirl”

1. admisie aer
2. clapetă de „swirl”
3. galerie de admisie superioară
4. galerie de admisie inferioară
5. conductă de „swirl”
6. conductă de umplere
7. admisie
8. evacuare

A – clapeta de „swirl” (2) este deschisă, efectul „swirl” fiind redus
B – clapeta de „swirl” (2) este închisă, efectul de „swirl” fiind amplificat

Controlul efectului de „swirl” se face în funcție de regimul de funcționare al motorului. Datorită efectului de „swirl” raportul aer-combustibil se poate optimiza cu efect în scăderea consumului de combustibil și a emisiilor poluante.

Injecția divizată (multi-injecție)

Sistemele de injecție moderne utilizează tehnologia injecțiilor divizate numită și multi-injecție. Procedeul constă în divizarea cantității totale de combustibil, ce trebuie injectată în cilindru, în cantități mai mici, injectate succesiv.

Post-injecția este reprezentată de cantitatea finală de combustibil ce va fi injectată în cilindru. Momentul fiecărei injecții parțiale este controlată de calculatorul de injecție în funcție de regimul de funcționare al motorului.

În cazul în care motorul este prevăzut cu un filtru de particule este necesară regenerarea acestuia. O metodă de regenerare automată a filtrului de particule constă în întârzierea post-injecției. Astfel, se continua procesul de ardere și în galeria de evacuare, pentru a putea regenera (arde) particulelor stocate în filtru.

Motorul diesel 1.6 130 dCi Energy – injecție divizată (post-injecția)

1. injectoare
2. calculator de injecție
3. filtru de particule

Aproximativ la fiecare 1500 km post-injecția are loc pentru regenerarea filtrului de particule (3). Momentul și durata post-injecției este controlată de calculatorul de injecție (2) pe baza informației primite de la senzori.

Motorul diesel 1.6 130 dCi Energy – date tehnice

Cod motor	R9M
Capacitate cilindrică [cm3]	1598
Alezaj x cursă [mm]	80 x 79.5
Număr cilindri / total de supape	4 / 16
Raport de comprimare	15.4:1
Puterea maximă [CP] @ [rot/min]	130 @ 4000
Cuplul maxim [Nm] @ [rot/min]	320 @ 1750
Injecție combustibil	rampa comuna
Norme poluare	Euro 5
Cutie de viteze	6 trepte (ND4)
Echipare	Scenic, Megane
Consumul mixt combustibil [l/100km]*	4.4
Emisii CO2 [g/km]*	115

* pentru Scenic și Grand Scenic

Video –  motorul diesel 1.6 130 dCi Energy

Datorită performanțelor dinamice și a consumului redus de combustibil motorul 1.6 dCi Energy, ce echipează automobilele alianței Renault-Nissan, este un etalon în ceea ce privește tehnologia motoarelor diesel.

 

Articol preluat de pe www.e-automobile.ro

Sursa foto – Renault