Silnik wolnossący – jak działa? Najważniejsze informacje

Element, który jest określany przez niektórych mianem reliktu przeszłości. Silnik wolnossący, bo o nim mowa, w nowoczesnej formie można spotkać tylko w wysokiej klasy autach sportowych, których producenci kurczowo trzymają się tradycji. Wolnossący motor w czystej postaci jest mniej wydajny od jednostki turbodoładowanej czy tej sprzęgniętej w układzie hybrydowym, jednak wciąż ma wiele do zaoferowania. Dowiedz się o jego zaletach!

Wolnossący silnik, na którym bazują aktualne jednostki, został opatentowany w 1877 roku za sprawą Nikolausa Augusta Otto. Był on urodzonym w Nadrenii konstruktorem, który wymyślił i stworzył jednostkę napędową pracującą w cyklu 4-suwowym oraz zapłon iskrowy. 

Jego rozwiązania na zawsze zmieniły podejście do spalania mieszanki paliwowo-powietrznej i umożliwiły dalszy rozwój motoryzacji, który do dziś bazuje na jego rozwiązaniach. Choć występuje coraz rzadziej w pojazdach za sprawą wymogów dotyczących emisji spalin oraz wysokiego zużycia paliwa, ma wciąż wiernych i oddanych fanów. Dlaczego? Odpowiedzi znajdują się w sposobie jego pracy oraz wyjątkowych cechach!

Z tego artykułu dowiesz się między innymi:

• co właściwie oznacza nazwa „wolnossący”;
• jak działa jednostka spalinowa tego typu;
• dlaczego warto w niego zainwestować;
• jak takie jednostki wypadają w porównaniu z tymi turbodoładowanymi;

Czym jest silnik wolnossący?

Silnik wolnossący, nazywany także atmosferycznym, to jednostka napędowa, która jest zasilana w powietrze poprzez układ dolotowy, tylko przy pomocy różnicy ciśnień między komorą spalania a ciśnieniem atmosferycznym otoczenia pojazdu. Nie ma on żadnego układu wspomagającego wtłaczanie powietrza potrzebnego do zapłonu mieszanki. Często można się spotkać także z potocznym określeniem N/A. Skrót ten pochodzi z angielskiej nazwy silnika wolnossącego – naturally aspirated.

Takie rozwiązanie występuje zarówno w jednostkach benzynowych, jak i tych, które są zasilane olejem napędowym. Jednak we współczesnych autach spotkać je można tylko w benzynowym wariancie. W przypadku diesli rozwiązanie to stosowano dziesiątki lat temu, a aktualnie jest to bardzo mało wydajny i nieekonomiczny sposób zasilania silników wysokoprężnych w powietrze.

Jak działają silniki wolnossące?

Jednostki te spalają mieszankę paliwowo-powietrzną najczęściej w tzw. 4-suwowym cyklu Otta. Nazwano go tak właśnie od nazwiska wcześniej wspomnianego wynalazcy. W celu zrozumienia, jak to dokładnie działa, poniżej przedstawiamy opis każdego z poszczególnych suwów pracy silnika.

Suw ssania

Suw ssania – w tym cyklu pracy zawory ssące muszą być otwarte. Tłok przemieszcza się ze skrajnego górnego położenia w dół cylindra. Powoduje to zassanie do komory spalania mieszanki paliwowo-powietrznej, co dzieje się za sprawą powstającej wtedy różnicy ciśnień między komorą a otoczeniem. To właśnie ta różnica w silniku wolnossącym jest jedyną przyczyną dostawania się powietrza do komory spalania. Gdy tłok w cylindrze osiągnie swoje skrajne dolne położenie, zawory ssące zostają zamknięte. Wtedy też rozpoczyna się następny suw.

Suw sprężania 

Suw sprężania – wszystkie zawory są zamknięte. Tłok zaczyna swoją drogę ku górze cylindra, przez co dochodzi do sprężania mieszanki. Gdy znajduje się już blisko skrajnego górnego położenia, mogą stać się dwie rzeczy, w zależności od tego, czy mowa o jednostce z zapłonem iskrowym, czy samoczynnym. W przypadku tej pierwszej następuje podanie iskry, co powoduje zapłon mieszanki. W drugiej natomiast dochodzi do dotrysku paliwa, po czym dopiero następuje samoistny zapłon. To prowadzi do rozpoczęcia kolejnego suwu.

Suw pracy

Suw pracy – wszystkie zawory są wciąż zamknięte. Inicjacja zapłonu powoduje odepchnięcie tłoka do skrajnego dolnego położenia z dużą siłą. Dzieje się tak za sprawą rozprężających się gazów spalinowych. To właśnie ten ruch jest ruchem właściwym napędzającym korbowód. Przekazuje on przez wał korbowy siłę, która napędza pojazd. Gdy tłok osiągnie skrajne dolne położenie, rozpoczyna się ostatni z czterech suwów.

Suw wydechu

Suw wydechu – po trzech suwach przerwy otwiera się zawór wylotowy. Tłok, wracając do górnego położenia, wypycha gazy powstałe w efekcie spalania mieszanki do układu wydechowego, przez który są one usuwane do otoczenia. Gdy tłok osiągnie skrajne górne położenie, zawór ten zostaje zamknięty i powtórnie otwiera się zawór ssący. Jego otwarcie inicjuje rozpoczęcie kolejnego cyklu spalania, który rozpoczyna się suwem ssania.

Cykl Otta jest najpowszechniej używany w autach i pojazdach spalinowych ze względu na swoją prostotę oraz sprawdzoną bezawaryjność. Zapewnia on trwałość podzespołów oraz całej konstrukcji, a także wysoką moc. Największą jego wadą jest niski poziom wydajności, który oscyluje na poziomie między 30 a 40 proc. 

Zdecydowanie wyższą sprawnością mogą się pochwalić silniki pracujące w cyklu Atkinsona lub Millera. Jednak te pierwsze stosowane są najczęściej w układach hybrydowych, gdzie ponad wszystko liczy się wydajność oraz ekonomia. Te drugie natomiast nie znalazły dla siebie miejsca na rynku ze względu na bardziej skomplikowany cykl pracy.

Wolnossący silnik – dlaczego jest wart uwagi?

Jednostki te odbiły się ogromnym echem na tle historii motoryzacji. To od nich zaczęła się ta cała fantastyczna przygoda, która trwa po dziś. Silniki wolnossące są cenione przez wielu kierowców. Szczególnie teraz w dobie downsizingu, czyli drastycznego zmniejszania pojemności skokowych w celu poprawy ekonomii oraz ekologii pojazdu.

Prostota konstrukcji

Jedną z największych zalet silników atmosferycznych jest ich prostota konstrukcji. Osprzęt jednostki jest tutaj ograniczony do minimum, przez co zdecydowanie mniej elementów jest narażonych na usterki oraz zużycie. Ich zasada działania także jest bardzo prosta. Najłatwiej zauważyć to po kosztach wizyt u mechanika. Takie motory są zdecydowanie prostsze oraz tańsze w utrzymaniu, nierzadko nawet pod kątem kosztów paliwa. Co więcej, jeśli mowa o silniku z pośrednim wtryskiem paliwa, zamiast bezpośredniego, to awaryjność tym bardziej zostaje zminimalizowana.

Jednostajny przyrost mocy

Kolejną zaletą jest uwielbiany przez wielu jednostajny przyrost mocy. Tutaj zasada jest prosta. Im wyższe obroty, tym wyższa moc, przez co silnik benzynowy wolnossący lubi być „wykręcany” na czerwone pole na obrotomierzu. Jest to dobre ze względu na swoją przewidywalność w trakcie jazdy, podczas gdy wiele turbodoładowanych aut zmaga się ze zjawiskiem tzw. turbo dziury. Oznacza to, że do pewnego zakresu obrotów niewiele się dzieje, ponieważ turbina musi mieć czas, żeby odpowiednio się rozkręcić. Nie zawsze jest to przewidywalne i zależy od aktualnej prędkości.

Brak schładzania turbiny

Atutem, który wynika z braku turbodoładowania, jest brak konieczności schładzania turbiny przed zgaszeniem jednostki. Silnik wolnossący można kręcić tak szybko, że wskaźnik temperatury stanie w pionie i zgasić go zaraz po zjechaniu z autostrady bez najmniejszych konsekwencji. Z turbiną sprawa wygląda inaczej. Przed wyłączeniem motoru należy pamiętać, aby chwilę odczekać na niskich obrotach. Spowoduje to, że wirniki będą miały czas zwolnić. Taki układ zgaszony zaraz po szybkiej jeździe nie dostaje smarowania, co powoduje szybsze zużywanie się osprzętu.

Niższy koszt instalacji

Dużo niższy koszt instalacji gazowej to także plus na korzyść silników atmosferycznych. Jednak montaż LPG do auta z turbo jest bardziej skomplikowany, wymaga częstszych regulacji oraz jest bardziej kłopotliwy. Co więcej, jeśli auto ma pośredni wtrysk paliwa, to po zamontowaniu instalacji gazowej będzie w stanie poruszać się wyłącznie na gazie, bez potrzeby dotrysku benzyny. Przy wysokich cenach benzyny może się to okazać bardzo istotne.

Satysfakcja kierowcy

Największą zaletą silnika wolnossącego jest radość oraz satysfakcja, jaką daje on kierowcy. Ze względu na coraz mniejszą dostępność takich aut, cieszą one coraz bardziej miłośników motoryzacji. Są cenione za swój dźwięk, pojemność skokową oraz wcześniej wspomniane liniowe oddawanie mocy. Są to cechy, których ciężko doszukać się we współczesnej motoryzacji.

Silnik benzynowy – wolnossący czy turbodoładowany?

Pytanie to nęka pewnie sporą część osób znajdujących się aktualnie na etapie zakupu samochodu, który powinien spełniać oczekiwania przyszłego kierowcy. Odpowiedź niestety nie jest oczywista, a wręcz jest uzależniona od tego, w jakim terenie się poruszasz oraz jaki jest Twój styl jazdy. 

W zakorkowanym mieście może okazać się, że mała turbodoładowana jednostka sprawdzi się lepiej. Przy miejskich prędkościach z reguły zapewni Ci niższe spalanie od „wolnossaka”, a ze względu na miejską specyfikę jazdy jej awaryjność nie będzie wiele większa. Jest tak, ponieważ w mieście jest mało okazji do długotrwałego obciążenia takiego silnika. Ponadto, jeśli uczucie wgniatania w fotel jest tym, czego poszukujesz, to tutaj trzeba przyznać, że parametry przyśpieszenia w większości turbodoładowanych jednostek są lepsze w porównaniu z wolnossącymi odpowiednikami.

Sprawa będzie się miała zupełnie inaczej, gdy mieszkasz w mniejszym mieście lub często wyjeżdżasz w trasy. Tam klasyczny silnik wolnossący niedotknięty downsizingiem może sprawdzić się zdecydowanie lepiej. Pod większym obciążeniem spali mniej oraz mniejsze będzie jego obciążenie, co przekłada się na bezawaryjność oraz koszty eksploatacji. Jest on także przeznaczony dla kierowców preferujących spokojną jazdę, oczywiście z wyłączeniem silników o pojemności 3 litrów w górę. Te też potrafią pokazać pazur, jednak kosztem ogromnego zużycia paliwa. Jak zwykle bywa – coś za coś.

Warto, byś przeanalizował swoje powtarzalne trasy typu dom-praca, dom-uczelnia itp. w celu podjęcia właściwej decyzji oraz zwrócił uwagę na swój styl jazdy. Chyba że jesteś pasjonatem z krwi i kości – wtedy rozsądek może nie wchodzić w grę.

Silnik wolnossący wcale nie jest gorszy – opinia eksperta

Silniki wolnossące to w większości bardzo dobre jednostki, które w pełni wystarczają w codziennym użytkowaniu. Dla wielu kierowców czas przed pojawieniem się turbodoładowania to najlepszy okres motoryzacji. To właśnie wtedy jednostki atmosferyczne o dużej pojemności dominowały na drogach i cieszyły swoim rykiem. Jednak czasy się zmieniają, a wymogi dotyczące emisji spalin są coraz bardziej rygorystyczne. 

Na szczęście zmiany nie oznaczają całkowitego zniknięcia tego typu jednostek. Nieliczna grupa producentów aut dalej inwestuje w rozwój tych silników, a ich wyniki są całkiem zadowalające. Do tego na rynku wtórnym wciąż jest mnóstwo aut z tym klasycznym rozwiązaniem, które zadbane mogą cieszyć właściciela jeszcze przez długie lata – mówi ekspert marki Inter Cars.

Części do samochodu z silnikiem wolnossącym znajdziesz w ofercie Inter Cars

Niezależnie od tego, czy zdecydujesz się na silnik wolnossący, czy turbodoładowany, aby w pełni cieszyć się z jego bezawaryjnej eksploatacji, musisz pamiętać o jego regularnych serwisach. Zarówno w jednym, jak i drugim podstawą są regularne serwisy olejowe. Do tego takie rzeczy jak: świece zapłonowe, cewki oraz podzespoły układu turbodoładowania także ulegają zużyciu. Wszystkie części oraz elementy potrzebne do użytkowania Twojego samochodu musisz regularnie sprawdzać i wymieniać. Części do układu zapłonowego oraz wiele więcej znajdziesz w naszym sklepie internetowym Inter Cars! 

Silnik wolnossący – podsumowanie

Po przeczytaniu artykułu wiesz już, jaka jest historia silnika wolnossącego, a także co cechuje jednostkę napędową tego rodzaju. Rozumiesz zasadę działania tego silnika, a także masz świadomość, w jakich okolicznościach sprawdzi się to rozwiązanie. Trudno spotkać go w nowych autach, jednak to wciąż popularna jednostka w autach używanych. Jeśli zamierzasz korzystać z samochodu przede wszystkim podczas pokonywania długich tras to zdecydowanie warto rozważyć zakup auta z silnikiem wolnossącym.