Trzylitrowy silnik twin-turbo ? najnowocześniejsza jednostka V6 dla Infiniti

Trzylitrowa jednostka napędowa V6 twin-turbo jest zupełnie nową konstrukcją z nowej, ekskluzywnej rodziny napędów VR, wywodzącej się z długoletniej tradycji marki Infiniti wytwarzania jednostek V6. Nowy napęd skonstruowano z myślą o zwiększeniu radości z jazdy kierowcy − oddaniu mu do dyspozycji wyższej mocy i momentu obrotowego oraz zapewnieniu większej wydajności niż oferował jakikolwiek porównywalny poprzednik.

Obniżona masa silnika i zredukowany rozmiar to w znacznej mierze efekt zastosowania lżejszego i bardziej zwartego bloku cylindrów. Dało to wyższą wydajność mechaniczną, zaś cały szereg nowych rozwiązań i innowacji zapewniły silnikowi o wiele lepsze parametry.

Począwszy od 2016 r., w ten nowy silnik 3.0 V6 twin-turbo wyposażane będą wybrane modele Infiniti. Jednostka napędowa dostępna będzie w dwóch wariantach mocy – 304 i 405 KM. Obie wersje opierają się na tych samych rozwiązaniach konstrukcyjnych i technologiach, obie zapewniają również te same niezrównane emocje związane z natychmiastową dostępnością ogromnej mocy.

Najnowocześniejszy silnik V6, jaki kiedykolwiek oferowało Infiniti
Silniki 3.0 V6 twin-turbo z zupełnie nowej rodziny VR to ekscytujące połączenie znakomitych reakcji na gaz, wydajności paliwowej i osiągów. Silniki rodziny VR będą stosowane w nowych modelach Infiniti konstruowanych z myślą o wszystkich rynkach świata, zgodnie z planem intensyfikacji globalnej obecności marki Infiniti.

Nowy silnik 3.0 V6 twin-turbo powstał dzięki ogromnemu doświadczeniu marki Infiniti w konstruowaniu sześciocylindrowych jednostek napędowych – w tym także w układzie V. Poprzedzająca rodzinę VR seria silników VQ była montowana w modelach Infiniti od roku 1994 i należy do najbardziej utytułowanych na świecie. Od 1995 do 2008 – a więc przez długich 14 lat! – silniki rodziny VQ co roku lądowały na liście „Ward's 10 Best Engines”, co jest osiągnięciem niezrównanym.

Nowe technologie dla najwyższej mocy i najlepszej wydajności
Zupełnie nowa jednostka napędowa 3.0 V6 twin-turbo została zaprojektowana z optymalnymi dla silnika tej wielkości parametrami mocy i momentu obrotowego, w połączeniu z wydajnością paliwową. Potężniejszy wariant tego silnika rozwija 298 kW (405 KM) mocy przy 6400 obr./min. oraz 475 Nm w zakresie 1600-5200 obr./min. Słabszy – odpowiednio 224 kW (304 KM) przy 6400 obr./min i 400 Nm w zakresie 1600-5200 obr./min.

Wariant trzystukonny jest wyposażony w pojedynczą pompę wody, natomiast czterystukonny w dwie, co sprzyja optymalizacji bilansu termicznego przy pracy pod większym obciążeniem. Ponadto zastosowanie w czterystukonnej wersji optycznego czujnika prędkości turbosprężarki pozwala na większą prędkość wirowania turbiny, co wpływa na podniesienie mocy o 30%.

Znakomite parametry silnika uzyskano przy jednoczesnej poprawie jego wydajności paliwowej nawet o 6,7%, co w przypadku wersji 405 KM oznacza najlepszy wskaźnik mocy do wydajności w klasie. Było to możliwe dzięki całemu szeregowi nowo opracowanych rozwiązań, jak choćby Advanced Timing Control, który zapewnia lepsze reakcje na gaz.

Do układu sterowania rozrządem dodano nowy elektryczny aktuator, który zwiększa szybkość reakcji przepustnicy, a tym samym i silnika na dyspozycje kierowcy. Ma to pozytywny wpływ nie tylko na osiągi, ale także na wydajność, jako że dzięki precyzyjniejszej kontroli procesu spalania silnik w efektywniejszy sposób wykorzystuje paliwo.

Nowy system twin-turbo, który pozwala na tyleż natychmiastowe, co płynne reakcje na przyspieszanie, znacząco wpłynął na poprawę charakterystyki rozwijania mocy oraz przyczynił się do wydajnego wykorzystywania paliwa. Zoptymalizowana geometria łopatek turbiny przyczyniła się do osiągania wyższej mocy, zaś wyższa prędkość obrotowa turbiny oznacza szybsze reakcje ze strony systemu twin-turbo.

W nowym silniku V6 zastosowanie znalazł też nowy czujnik prędkości obrotowej turbiny, dzięki czemu system turbodoładowania może pracować z prędkością nawet 220 000 obr./min przy jednolitym obciążeniu, a przy chwilowym jego zwiększeniu aż do 240 000, czyli z wyższą niż w jakiejkolwiek jednostce V6 do tej pory. Dzięki zdolności do pracy z większymi prędkościami obrotowymi, podwójna turbosprężarka zapewnia doładowanie pozwalające na uzyskanie wyższej mocy i wyższego momentu obrotowego. Czujnik prędkości obrotowej turbiny w wariancie czterystukonnym pozwala na podniesienie mocy aż o 30%.

Konstruktorzy opracowali studzoną wodą chłodnicę pośrednią (intercooler), co jeszcze bardziej poprawia osiągi i podnosi wydajność. System ten bardzo szybko schładza powietrze wpadające do systemu twin-turbo, co zmniejsza opóźnienie reakcji systemu doładowania, zapewniając niemal natychmiastowe przyspieszenie. Z pozoru drugorzędnym, ale bardzo istotnym elementem jest zmniejszenie systemu chłodzenia – powietrze doprowadzane do systemu doładowania pokonuje krótszą drogę, co także przyczynia się do przyspieszenia reakcji na gaz.

Nowy elektroniczny aktuator zaworu upustowego zapewnia precyzyjniejszą kontrolę przepływu gazów wydechowych od turbosprężarki, a tym samym poprawia ogólną wydajność silnika.

Niższa masa, wyższa wydajność mechaniczna, lepsze reakcje na gaz
Nowy silnik 3.0 V6 twin-turbo waży 194,8 kg, o 14,1 kg mniej od silnika, który zastępuje. Nowy zespół turbodoładowania z całym systemem chłodzenia to kolejne 25,8 kg. Łącznie więc cała jednostka napędowa waży 220,6 kg.

Pod względem objętości nowy zespół napędowy jest o 19% mniejszy od poprzedniego silnika V6 montowanego w samochodach Infiniti, co jest wynikiem stosowania najnowszych rozwiązań i technologii, do czego marka zdążyła nas przyzwyczaić. Już poprzedni silnik był powszechnie chwalony i wyróżniany za wyjątkową lekkość konstrukcji aluminiowej oraz niskie mechaniczne opory wewnętrzne, dzięki czemu pracował miękko, był trwały i cechował się szybkimi reakcjami na gaz. Nowy silnik 3.0 V6 twin-turbo podąża tą samą ścieżką, co poprzednik, ale jest jeszcze bardziej zwarty, jeszcze lżejszy i charakteryzuje się jeszcze lepszymi parametrami oraz osiągami.

Wśród rozwiązań, które wpłynęły na redukcję masy najważniejszymi są zastosowanie nanoszonego natryskowo płaszcza ślizgowego ścian cylindrów oraz zintegrowanego kolektora wydechowego dla głowic. Rozwiązania te nie tylko obniżają masę silnika, lecz sprzyjają także efektywności chłodzenia, jako że ciepło w wydajniejszy sposób może się rozpraszać przez ścianki aluminiowe. Proces ten jest usprawniany jeszcze bardziej dzięki konstrukcji samych cylindrów. Wszystko to skutkuje optymalizacją bilansu termicznego silnika.

Niższa masa elementów składowych silnika przyczynia się do poprawy wydajności mechanicznej, oznacza bowiem mniejszy bezwład lżejszych aluminiowych części, a tym samym szybsze reakcje na gaz i lepsze parametry. Konstruktorzy wykorzystali także cały szereg innowacyjnych technologii, dzięki którym nowy V6 cieszy kierowcę bardziej spontanicznymi reakcjami. Wyjątkowe miejsce ma wśród nich nowy układ zasilania z systemem bezpośredniego wtrysku benzyny DIG. Wysokociśnieniowy system DIG pozwala na bardziej precyzyjne sterowanie wtryskiwaniem paliwa do komór spalania, dostarczając ściśle wyliczoną, optymalną dla danego położenia pedału gazu i prędkości obrotowej jednostki napędowej porcję benzyny, by silnik pracował płynnie i żwawo przyspieszał. System ten sprawia, że nowy V6 jest najczystszym i najwydajniejszym paliwowo silnikiem tego typu, jaki kiedykolwiek montowano w autach Infiniti, gdyż przyczynia się do zmniejszenia zużycia paliwa o 6,7%.

Za wydajniejszą pracą silnika, a więc obniżeniem zużycia paliwa w każdych warunkach stoi także zaawansowany system kontroli faz rozrządu odpowiadający za jeszcze bardziej precyzyjną regulację tworzenia mieszanki paliwowo-powietrznej w komorze spalania. 

Mechaniczną wydajność silnika jeszcze bardziej poprawił nowy proces natryskowego nanoszenia płaszcza ścianek cylindrów. Nowa technologia natryskiwania powłoki ślizgowej pozwala tłokom na swobodniejsze przemieszczanie się w cylindrach dzięki redukcji tarcia mechanicznego nawet o 40% w porównaniu z poprzednim silnikiem V6. Kluczowym elementem procesu jest wytworzenie łuku plazmowego, który utwardza naniesiony natryskowo płaszcz. Obniżenie tarcia między tłokami a ściankami cylindrów przynosi oczywiście wzrost osiągów.

Zastosowanie procesu natryskiwania płaszcza ślizgowego pozwoliło na obniżenie masy silnika 3.0 V6 twin-turbo o kolejne 1,7 kg w porównaniu z poprzednikiem, zaś utwardzenie płaszcza podniosło wytrzymałość stopów lekkich.

Jednym z najważniejszych rozwiązań zastosowanych w silniku 3.0 V6 twin-turbo jest nowy zintegrowany kolektor wydechowy wbudowany w głowice cylindrów. Dzięki temu możliwe było zabudowanie katalizatora spalin bliżej kanałów wydechowych, a więc skrócenie dróg przelotu spalin, co sprawia, że katalizator nagrzewa się dwukrotnie szybciej niż w poprzednim silniku V6 i oczyszcza gazy spalinowe natychmiast, już nawet od rozruchu na zimno. Przesunięcie katalizatora spalin bliżej ujść wydechowych cylindrów wpłynęło także na obniżenie masy i większą niż kiedykolwiek zwartość konstrukcji silnika. W skali całej jednostki oszczędność masy wyniosła 5,3 kg.

Nowy aluminiowy blok silnika skonstruowano jako „równoboczny”, a więc skok tłoka i średnica cylindra są identyczne (86,0 x 86,0 mm). W efekcie trzylitrowa jednostka V6 twin-turbo cechuje się zarówno niskim tarciem mechanicznym, jak i wysokoobrotową charakterystyką oraz błyskawicznymi reakcjami na gaz. Moc i moment obrotowy są dostępne w szerokim zakresie prędkości obrotowych, a najwyższe wartości zapewniają w średnim zakresie obrotów, w którym silniki są zwykle najczęściej użytkowane. W rezultacie pierwsza jednostka z rodziny VR znakomicie łączy w sobie świetne reakcje na gaz, osiągi oraz wydajność.

Nowy silnik V6 będzie produkowany w fabryce jednostek napędowych w Iwaki, (prefektura Fukushima), w Japonii od 2016 roku.