Lehký, výkonný a ekonomický „diesel“ Volvo D5

Motor D5 otevírá novou kapitolu v historii výroby pohonných jednotek společnosti Volvo Cars. Tento moderní agregát, se vstřikováním paliva Common Rail, je první vznětový motor vyrobený ve firmě na základě vlastního vývoje. Svoji premiéru si odbyl ve sportovním sedanu Volvo S60 a prestižním automobilu Volvo S80 letos v létě. Dále nalezne místo v automobilu Volvo V70 – patřící mezi nejlepší kombi na světě. Nový vznětový motor Volvo by měl nabízet špičkovou světovou kvalitu v řadě klíčových oblastí: ve výkonu, v ekonomice provozu, nízké hmotnosti a plnění emisních požadavků budoucnosti. Jsou to právě tato jednotlivá kritéria, která jsou pro zákazníky v tomto segmentu vznětových motorů podstatná.

Prvním z jasně definovaných parametrů konstrukčního zadání bylo využití jednoho z nejkompaktnějších a nejtužších bloků motorů na trhu. Hliníkový blok pětiválcového motoru Volvo byl původně uveden na trh v roce 1991 v automobilu Volvo 850. Od té doby se ho vyrobilo více než dva miliony kusů. Od samotného počátku byl konstruován a dimenzován tak, aby byl schopen snášet namáhání vznikající v důsledku pracovních pochodů vznětového motoru.

Protože hlava válců je také z hliníku, váží motor Volvo D5 (bez provozních kapalin) pouhých 185 kg. Jeho nízká hmotnost hraje významnou roli v dosažení vysokého výkonu a nízké spotřeby paliva. Volvo D5 je napříč uložený řadový motor. Protože je relativně úzký, významně přispívá i k maximální bezpečnosti v případě nehody. Motor kompaktních rozměrů totiž ponechává k dispozici největší možný prostor pro důležité deformační zóny.

Nový motor Volvo D5 dosahuje většího točivého momentu než většina pětiválcových zážehových motorů ve výrobní řadě společnosti Volvo Cars. A co víc! Vysoká hodnota točivého momentu je k dispozici již od nízkých otáček. Volvo D5 poskytuje největší točivý moment 340 Nm již po dosažení otáček 1740/min. a jeho maximální výkon je 120 kW při 4000/min. Volvo S60 s novým vznětovým motorem Volvo D5 zrychlí z klidu na stokilometrovou rychlost za 9,5 s (Volvo S80 a V70 za 9,8 s). Se spotřebou pouhých 6 l/100 km se nový motor D5 dostal ihned po svém uvedení do modelu Volvo S60 na vedoucí místo v segmentu automobilů střední třídy. Na plnou nádrž paliva o objemu 70 l ujede Volvo S60 až 1170 km. To odpovídá vzdálenosti z Amsterodamu až do Milána.

Tato nízká spotřeba byla dosažena řadou dobře propojených faktorů, zejména nízkými hodnotami tření uvnitř motoru. Těm pomohla jednoduchá stavba motoru a jeden řemen pro pohon vačkových hřídelů a vstřikovacího čerpadla, úpravou ve ventilovém rozvodu, která zajišťuje nízké hodnoty tření zejména v nízkých otáčkách a při jízdě městem, nízkou hmotností pohyblivých součástí, zejména pístů a ojnic. Ta má za následek méně vibrací, nižší dynamické zatížení ložisek a klikového hřídele a tím i nižší hodnoty tření, efektivním systémem spalování. V každém z válců jsou čtyři ventily a centrálně umístěná tryska vstřikování paliva pro vznětový motor s relativně nízkým kompresním poměrem 18:1, který je výhodný z hlediska průběhu tlaků vzniklých při spalování, snížení mechanického namáhání a tření. To ve svém důsledku snižuje spotřebu paliva.

Točivý moment je přenášen prostřednictvím spolehlivé a robustní přímo řazené pětistupňové převodovky Volvo M56, která již dlouho odvádí stoprocentní služby v dalších modelech Volvo. Koncem tohoto roku bude k dispozici i samočinná převodovka.

Hlavním zdrojem enormně vysokého točivého momentu 340 Nm je turbodmychadlo typu VNT s variabilně nastavitelnými rozváděcími lopatkami. Systém je charakteristický tím, že turbodmychadlo má na nepohyblivé výfukové části otočně uložené lopatky měnící svoji polohu. Tím jsou zajištěny optimální podmínky pro proudění výfukových plynů, turbodmychadlo má v celém rozsahu otáček vysokou jmenovitou účinnost. Výsledkem jsou vysoké plnicí tlaky již od nízkých otáček motoru, a tím i plochá křivka točivého momentu a větší výkon. Natočení pohyblivých lopatek turbodmychadla elektronicky ovládá řídicí jednotka motoru. Motor tak ihned reaguje na změnu polohy pedálu plynu. Turbodmychadlo je chlazeno motorovým olejem.

Přímé vstřikování paliva Common Rail má rozhodující roli v moderních vznětových motorech. Tento systém, použitý v novém motoru Volvo D5, je jeho druhou vývojovou generací. Charakterizuje jej vyšší hodnota tlaku vstřikování a ovládání množství objemu a tlaku v závislosti na zatížení motoru. Množství paliva a časování okamžiku vstřiku se řídí elektronicky rychle reagujícími elektromagnetickými ventily. Palivo se přitom vstřikuje do válců mimořádně vysokým tlakem až 1600 barů. Vzniká tak jemně rozptýlené palivo, které se účinně spaluje a po jeho shoření jsou emise oxidů dusíku (NOx) a pevných částic minimální. Aby byly emise zplodin ve výfukových plynech co nejnižší, je motor Volvo D5 vybaven nejmodernější recirkulací výfukových plynů (EGR). V ní se vrací určitá část výfukových plynů zpět do spalovacího systému, čímž dochází k dalšímu snížení škodlivých emisí oxidu dusíku. O zvýšenou účinnost a přesnost se stará přímo ovládaný rychle reagující ventil EGR. Recirkulované výfukové plyny se před smísením se vstupním vzduchem ochlazují ve speciálním chladiči EGR (chlazení je prováděno chladicí kapalinou motoru). Vyspělý systém EGR radikálně snižuje hodnoty emisí oxidů dusíku, přičemž je zachována dobrá účinnost spalovacího procesu. Samotný chladič EGR snižuje obsah oxidů dusíku o dalších 7 % v porovnání se systémem bez chlazení.

Hlavní složky výfukových plynů, uhlovodíky (HC) a kysličník uhelnatý (CO) a některé pevné částice se odstraňují v oxidačním katalyzátoru. Systém je založen na principu tzv. těsně spřaženého katalyzátoru. Jedná se vlastně o malý katalyzátor umístěný na výstupu z turbodmychadla a o velký katalyzátor umístěný v tandemu hned za ním. Malý katalyzátor se ohřeje mnohem dříve, takže jeho účinnost se projeví rychle. Po spuštění studeného motoru jsou tedy výfukové plyny čistější. Zároveň s tím se však rychleji zahřívá velký katalyzátor.

Motor Volvo D5 snadno překonává emisní normu Euro 3. Hodnoty emisí ve výfukových plynech snižuje ve srovnání s předcházejícími vznětovými motory v osobních automobilech Volvo na polovinu. Zavedením nového vznětového motoru D5 oslovuje společnost Volvo Cars zcela novou kategorii zákazníků na některých klíčových evropských trzích. Na nich totiž počet prodejů v segmentu automobilů střední a vyšší střední třídy vybavených vznětovými motory činí až 44 %. Tento podíl však rychle narůstá. Ve Francii je podíl vznětových motorů v těchto kategoriích celých 80 %. V sousední Belgii to činí celých 79 %, v Itálii 72 % a ve Španělsku 52 %. Předpokládá se, že nový motor Volvo D5 sehraje ústřední roli v dosažení cílů prodeje společnosti Volvo Cars v Evropě. Tento motor obsahuje účinnou kombinaci velkého výkonu a velkého točivého momentu s nízkou hmotností a velmi nízkými hodnotami emisí.