4C90
4C90 – polski czterosuwowy silnik tłokowy o zapłonie samoczynnym z wtryskiem pośrednim, przeznaczony do napędu samochodów osobowych, terenowych, dostawczych.
Jedyny silnik wysokoprężny polskiej konstrukcji, który wszedł do produkcji seryjnej na potrzeby samochodów dostawczych.
Geneza
[edytuj | edytuj kod]Potrzeba skonstruowania przez polski przemysł szybkobieżnego silnika wysokoprężnego została dostrzeżona na początku lat 70. XX wieku w związku z dużym zużyciem drogiego paliwa (benzyny) przez benzynowy silnik S-21, montowany powszechnie w produkowanych ówcześnie polskich samochodach dostawczych[1]. Wiązało się to też z wprowadzonym embargiem naftowym po konflikcie na Bliskim Wschodzie i znacznym wzrostem cen paliw płynnych na świecie i w Polsce.
Założenia konstrukcyjne
[edytuj | edytuj kod]Silnik został skonstruowany w W.S.W. „Andoria” w zespole konstrukcyjnym, którym kierował inż. Andrzej Fryś[2]. Postanowiono, że będzie to silnik o następujących parametrach:
- 4 cylindrowy, czterosuwowy, o średnicy cylindra 90 mm (stąd nazwa 4C90)[2]
- z wtryskiem pośrednim do komory wirowej[3]
- szybkobieżny (o obrotach pracy ponad 4000 rpm)
- mający duże możliwości rozwojowe (turbodoładowanie, zwiększenie średnicy cylindra i pojemności skokowej)
- zunifikowany z układami przeniesienia napędu współpracującymi z silnikiem S-21
- posiadający rozrząd OHC
Przy konstrukcji komory wirowej brała udział brytyjska firma Ricardo Engineering[4]. Zastosowano komorę wirową Ricardo Comet Vb. Dość precyzyjną (z uwagi na małe dawki paliwa) aparaturę wtryskową (pompa sekcyjna) opracowała czechosłowacka firma Motorpal. Wtrysk pośredni był wtedy powszechnie stosowany w produkcji, a wybrano go również z uwagi na dobrą szybkobieżność takiego silnika, dzięki czemu uzyskano podobną dynamikę pojazdu i brak konieczności konstruowania nowych podzespołów takich jak skrzynia biegów czy przekładnia główna do produkowanych samochodów Żuk oraz Nysa. Nowością był też system rozrządu OHC, zastosowany po raz pierwszy w silniku polskiej konstrukcji.
Prototypy
[edytuj | edytuj kod]Dokumentacja techniczna silnika była gotowa w 1974 r. Dwa prototypy do prób na hamowni i do prób drogowych uruchomiono we wrześniu 1975 roku[5]. Do 1981 roku powstało ok. 50 silników przedprodukcyjnych, badanych w samochodach[6]. Silniki w kolejnych wersjach były też badane w firmie Ricardo[6]. Wskazywano wówczas, że z 52 zasadniczych części 48 jest produkowanych w Polsce, w tym 10 z Polskiego Fiata[7]. Po wszechstronnych badaniach oraz dokonaniu drobnych poprawek konstrukcyjnych silnik został skierowany do ograniczonej produkcji seryjnej w 1984 r[8].
Produkcja i rozwój konstrukcji
[edytuj | edytuj kod]Silnik bazowy 4C90 był przeznaczony zasadniczo do samochodów Żuk, Nysa (w których systematycznie zastępował silnik S-21) i wcześniejszych wersji samochodu Lublin. Stanowił on podstawę kolejnych wersji rozwojowych, o zwiększonych parametrach roboczych.
W latach 1975–1989 powstało około 1400 silników 4C90, z czego w samym 1989 roku 500 egzemplarzy. Pod koniec lat 80. silnik znalazł się w wolnej sprzedaży. W styczniu 1990 r. jego cena wynosiła 9,88 mln zł[5].
W listopadzie 1989 r. dokonano modernizacji silnika, w tym zmian w konstrukcji pompy olejowej i jej napędu. Zastosowano pasek napędu rozrządu o łukowych zębach (trwałość ponad 80 tys. km)[5].
Następnie dodano kolejno turbosprężarkę (w styczniu 1992[8]), w kolejnej wersji intercooler, oraz zmieniono pompę wtryskową z sekcyjnej na rozdzielaczową. Z powodu wzrostu mocy i momentu obrotowego do silnika były już projektowane wzmocnione podzespoły przeniesienia napędu. Silnik posiada układ EGR i spełnia normy czystości spalin EURO-3.
W roku 2007 powstała daleko idąca modyfikacja silnika bazowego 4C90 oznaczona ADCR. Powiększono pojemność skokową (poprzez zwiększenie średnicy cylindra do 94 mm), całkowicie zmieniono głowicę i zastosowano aparaturę wtryskową z bezpośrednim systemem wtrysku common rail firmy Bosch. Silnik ten spełniał normy czystości spalin EURO-4, a od roku 2011 EURO-5[9].
| Parametr | 4C90 | 4CT90-1BE 4CT90-1MEA |
4CTi90-1BE6 | 4CTi90-1BE | ADCR |
|---|---|---|---|---|---|
| Układ cylindrów | rzędowy | rzędowy | rzędowy | rzędowy | rzędowy |
| Doładowanie | brak | turbosprężarka | turbosprężarka | turbosprężarka | turbosprężarka |
| Intercooler | nd. | brak | jest | jest | jest |
| Liczba cylindrów | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| średnica cylindra | 90 mm | 90 mm | 90 mm | 90 mm | 94 mm |
| Skok tłoka | 95 mm | 95 mm | 95 mm | 95 mm | 95 mm |
| Pojemność skokowa | 2417 cm³ | 2417 cm³ | 2417 cm³ | 2417 cm³ | 2636 cm³ |
| Stopień sprężania | 20,6 | 20,6 | 20,6 | 20,6 | 17,5 |
| Moc maksymalna | 70 KM | 90 KM | 90 KM | 102 KM | 115 KM |
| Obroty mocy maks. | 4200 rpm | 4100 rpm | 4100 rpm | 4100 rpm | 3700 rpm |
| Ciśnienie doładowania (maksymalne) | n.d. | brak danych | 1,8 at | 1,8 at | 1,8 at |
| Pe | 6,20 at | 8,17 at | 8,17 at | 9,26 at | 10,61 at |
| Moc jednostkowa | 28,96 KM/l | 37,23 KM/l | 37,23 KM/l | 42,20 KM/l | 43,62 KM/l |
| Średnia prędkość tłoka | 13,3 m/s | 13,0 m/s | 13,0 m/s | 13,0 m/s | 11,7 m/s |
| Maks. moment obrotowy | 146 Nm | 195 Nm | 205 Nm | 230 Nm | 250 Nm |
| Obroty maks. momentu | 2500 rpm | 2200 rpm | 2000-2500 rpm | 2000-2500 rpm | 1800-2200 rpm |
| Pompa wtryskowa | sekcyjna | rozdzielaczowa | rozdzielaczowa | rozdzielaczowa | common rail |
| Wtrysk paliwa | pośredni | pośredni | pośredni | pośredni | bezpośredni |
| Rodzaj rozrządu | SOHC/2 | SOHC/2 | SOHC/2 | SOHC/2 | SOHC/2 |
| Kolejność wtrysku | 1-3-4-2 | 1-3-4-2 | 1-3-4-2 | 1-3-4-2 | 1-3-4-2 |
| Ciśnienie wtrysku | 15 MPa | 15 MPa | 15 MPa | 15 MPa | 160 MPa |
Silnik był (lub jest) stosowany w polskich samochodach:
- FSC Żuk (późniejsze wersje)
- Intrall Lublin
- Honker
- Honker Cargo
A także w zagranicznych takich jak:
Silnik ten osiągnął sukces z uwagi na:
- konsekwentne i celowe działania w procesie powstawania i rozwoju konstrukcji bez zbytniego pośpiechu
- znaczne możliwości rozwojowe przewidziane już we wstępnym okresie procesu projektowania
- zlecenie opracowania komory wirowej i pompy sekcyjnej firmom mającym duży dorobek konstrukcyjny w tej dziedzinie
- wnikliwe przebadanie prototypów silnika (wpierw na hamowni, później w próbach drogowych), wyciągnięcie właściwych wniosków, ustalenie niezbędnych poprawek przed uruchomieniem produkcji seryjnej.
Inne dane (silnik 4CT90-1BE)
[edytuj | edytuj kod]- Jednostkowe zużycie paliwa - około 255 g/kWh (187 g/KMh)[10]
- pompa rozdzielaczowa firmy Bosch
- Minimalna prędkość obrotowa biegu jałowego - 800 RPM
- Zużycie oleju smarującego - max. 0,178 kg/h
- Ciśnienie oleju w rozgrzanym silniku - 0,35-050 MPa
- Ilość oleju silnikowego do wymiany - 7 l; 7,5 l dla samochodu HONKER
- Wtryskiwacz - czopikowy do komory wirowej RICARDO COMET VB
- Luz zaworowy na zimnym silniku - 0,2 mm
- Otwarcie zaworu ssącego 10° przed GMP
- Zamknięcie zaworu ssącego 38° po DMP
- Otwarcie zaworu wydechowego 58° przed DMP
- Zamknięcie zaworu wydechowego 10° po GMP
Zalety
[edytuj | edytuj kod]- Wysoka trwałość
- Niezbyt skomplikowana obsługa i naprawa
- dobra elastyczność
- znikome dymienie (brak zaczernienia spalin)
Wady
[edytuj | edytuj kod]- głośna praca
- umiarkowana sprawność silnika bazowego z uwagi na wtrysk pośredni (wada usunięta w silnku ADCR).
Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ Lipszyc 1981 ↓, s. 12, 14.
- ↑ a b Lipszyc 1981 ↓, s. 12.
- ↑ ANDORIA Instrukcja obsługi silnik wysokoprężny 4CT90-1BE Rok wydania 2000, W.S.W. Andoria S.A.
- ↑ Lipszyc 1981 ↓, s. 12-13.
- ↑ a b c Grzegorz Chmielewski, Pod górę z... Andrychowa, „Motor”, 11 lutego 1990.
- ↑ a b Lipszyc 1981 ↓, s. 13.
- ↑ Lipszyc 1981 ↓, s. 14.
- ↑ a b Tekst promocyjny Andoria, "Co się dzieje z silnikiem 4C90?", „Motor”, 5 stycznia 1992.
- ↑ Silniki-ADCR-Euro-5
- ↑ Dane techniczne z: ANDORIA Instrukcja obsługi silnik wysokoprężny 4CT90-1BE Rok wydania 2000, W.S.W. Andoria S.A.
Bibliografia
[edytuj | edytuj kod]- Jan Bazyl Lipszyc. 4C 90 z Andrychowa. „Młody Technik”. 10/1981, 1981. ISSN 0462-9760.
- Aleksander Rummel, Polskie konstrukcje i licencje motoryzacyjne w latach 1922-1980