Downsizing silników to jeden z najważniejszych trendów we współczesnej motoryzacji. Niemal wszyscy producenci samochodów projektują kolejne generacje swoich modeli właśnie w duchu tej idei. Wielu kierowców nie zdaje sobie nawet sprawy, że ma samochód, w którym dokonano downsizingu. Pojawiają się także liczne głosy, że downsizing to trend negatywny z powodu niższej trwałości i osiągów nowych jednostek napędowych. Co to jest downsizing i czy jest się czego obawiać? Czy mały silnik oznacza małą wytrzymałość? Dowiedz się więcej z poniższego artykułu.
Downsizing nie jest nowym zjawiskiem i nie dotyczy tylko samochodów drogowych. Najbardziej spektakularny przykład udanego downsizingu miał miejsce w Formule 1. Tak zwana „Era turbo” rozpoczęła się od bolidu Renault RS11, który zadebiutował w 1978 roku. Trzylitrowy silnik V8 – typowy dla lat 70 w F1 – zastąpiono turbodoładowanym V6 o pojemności niecałych 1500 cm sześc. Po początkowych trudnościach z niezawodnością zdecydowano się przekonstruować silnik na zasilanie z dwoma turbinami, co sprawiło, że w drugiej połowie sezonu 1979 silnik V6 Biturbo okazał się strzałem w dziesiątkę. Inne zespoły także zaczęły podążać za tym trendem. To zapoczątkowało jedną z najbardziej szalonych epok w historii motorsportu. Dziś downsizing kojarzy się z nudnymi samochodami, jednak czy jest to słuszne?
Z tego artykułu dowiesz się między innymi:
- Co to jest downsizing?
- Dlaczego downsizing jest obecnie tak popularny?
- W jaki sposób konstruuje się silniki downsizingowe?
- Jakie problemy mogą wystąpić w samochodach z silnikiem po downsizingu?
Czym jest downsizing silnika?
Przykład z Formuły 1 przytoczony we wstępie idealnie przedstawia ideę downsizingu. Motoryzacja ciągle poszukuje nowych rozwiązań, które spowodują, że produkty będą lepsze pod wieloma względami. W największym skrócie downsizing oznacza usunięcie większej jednostki w gamie silników i zastąpienie jej mniejszą, która ma zbliżone, a nawet lepsze osiągi.
Przeglądając oferty współczesnych producentów, szczególnie w przypadku pojazdów segmentu B i C, dostrzec można, że często mają one pojemności skokowe niższe niż poprzednie generacje. Jednak ich moc przeważnie rośnie. Dobrym przykładem może być Skoda Octavia. W pierwszej generacji najmniejsze silniki miały pojemność 1.4 a moc 60 lub 75 KM. Octavia II zamiast słabszej jednostki 1.4 otrzymała silnik 1.2 TSI, czyli jednostkę z wtryskiem bezpośrednim o mocy aż 105 KM. W najnowszej odmianie Octavii, która na obecnym rynku została zastąpiona przez silnik 1.0 TSI 115 KM o tej samej konstrukcji, a wolnossącą jednostkę 1.4 zastąpiło 1.2 TSI o mocy 86 KM. Podobne zmiany zachodziły w wyższych segmentach silnikowych tego modelu, poza najmocniejszymi odmianami, które od początku wyposażone są w silniki 1.8 i 2.0.
Poza zmniejszeniem pojemności downsizing z reguły wiąże się z zupełnie inną budową silnika. Zamiast typowych silników czterocylindrowych, coraz częściej spotykane są jednostki z tylko trzema cylindrami. Większość silników o pojemności do 1200 cm sześc., takich jak TSI/TFSI (VAG), Ecoboost (Ford), SIDI (Opel), FireFly (Fiat) czy PureTech (Peugeot/Citroen) ma trzy cylindry. Wcześniej koncern Fiata próbował pójść jeszcze dalej – w 2010 roku w modelu 500 pojawił się nawet dwucylindrowy silnik TwinAir. Nie zdobył on popularności, więc został wycofany ze sprzedaży i zastąpiony jednostką, która była podobna do konkurencyjnych rozwiązań.
Downsizing stosuje się obecnie także w samochodach luksusowych i sportowych. Dużą dyskusję wśród fanów marki BMW wywołało wycofanie z oferty jednostki V12, która ma zostać zastąpiona mniejszym silnikiem V8 z doładowaniem już w następnej generacji serii 7. Innym przykładem może być wymienienie w gamie Mercedesa silnika V8 6.2 na V8 4.0 Biturbo.
Dlaczego stosuje się downsizing silników?
Głównym powodem, dla którego większość producentów decyduje się na downsizing, są normy emisji spalin. Mniejsze silniki generują mniej zanieczyszczeń, dzięki czemu łatwiej zmieścić się w wyznaczonych przez administrację Unii Europejskiej limitach.
Na niektórych rynkach downsizing stosowano już dawno temu, ze względu na wysokie stawki podatkowe dotyczące samochodów o dużej pojemności. Producenci zastępowali silniki mniejszymi, by zachęcić klientów niższym kosztem eksploatacji. Obecnie w Polsce ze względu na wysokie stawki obowiązkowego ubezpieczenia OC niskie koszty także mogą mieć znaczenie. Wiele osób, które wybierają samochód, zwraca uwagę na cenę ubezpieczenia i sięga po samochody z mniejszymi silnikami.
Stosowanie downsizingu ma także swoje uzasadnienie inżynierskie. Silniki są lżejsze i mniejsze, dzięki czemu można je zamontować na płytach podłogowych mniejszych rozmiarów lub ograniczyć wielkość przedziału silnikowego. Niższy ciężar ułatwia też montaż silnika, a rozmiary powodują, że pod maską jest więcej miejsca i serwisowanie silnika jest prostsze. Ostatnim powodem dla stosowania mniejszych silników są osiągi. Paradoksalnie stosowanie małej jednostki z doładowaniem jest bardziej efektywnym sposobem na napędzanie samochodu niż użycie dużego silnika wolnossącego. Dowodem tego stwierdzenia jest przykład z bolidami F1.
Wysilenie jednostkowe – złota zasada downsizingu
Parametrem, który najlepiej opisuje silniki po downsizingu, jest wysilenie jednostkowe. Jest to wielkość, która opisuje, jaką moc generuje 1000 cm sześc. (1 litr) pojemności skokowej silnika. By utrzymać podobne osiągi samochodu, wysilenie mniejszego silnika musi znacząco wzrosnąć. Jak ten cel osiągają konstruktorzy?
Moc każdego silnika spalania wewnętrznego zależy od trzech podstawowych parametrów. Są to:
- pojemność skokowa silnika;
- prędkość obrotowa;
- ciśnienie efektywne (ciśnienie mieszanki paliwowo-powietrznej).
Moc zależy także od budowy silnika. Silniki czterosuwowe to jednostki z założenia mniej wysilone od teoretycznych silników dwusuwowych. Te ostatnie mają jednak ograniczenia, które powodują, że obecnie stosuje się je niemal wyłącznie w małych jednośladach. Współczesne samochody są wyposażane wyłącznie w silniki czterosuwowe.
Wymienione wcześniej parametry znajdują się w liczniku wzoru na moc. Mówiąc prościej – im większa wartość każdego z nich, tym wyższa jest moc silnika. Zmniejszenie pojemności bez innych zmian w konstrukcji wpłynie na spadek mocy, co oznacza, że taki silnik nie będzie zapewniał zakładanych osiągów. Aby temu zapobiec, konieczne jest zwiększenie prędkości obrotowej lub ciśnienia efektywnego.
Podwyższanie maksymalnych obrotów silnika jest bardzo skuteczne w podnoszeniu mocy, jednak powoduje spadek momentu obrotowego, który decyduje o możliwości dynamicznego zwiększania prędkości. Z tego powodu niewielkie silniki wysokoobrotowe nadają się raczej do lekkich pojazdów, takich jak motocykle. Niewielka masa powoduje, że nawet mniejszy moment obrotowy bez trudu „ruszy z miejsca” całą konstrukcję.
W samochodach, szczególnie tych o większych rozmiarach, jak wspomniana wcześniej Octavia czy Ford Mondeo 1.0 Ecoboost, moment obrotowy jest bardzo ważny, ponieważ pozwala na sprawne manewry i łatwe ruszanie z miejsca. Z tego powodu większość silników projektowanych zgodnie z trendem downsizingu opiera się na zwiększeniu ciśnienia, poprzez zastosowanie doładowania.
Doładowanie w silnikach po downsizingu – rozwiązania
Najczęściej spotykanym rozwiązaniem jest turbosprężarka, czyli urządzenie wykorzystujące energię spalin do napędzania sprężarki powietrza. „Turbiny” mają jednak pewne wady. Występowanie tak zwanej „turbodziury” (opóźnienie wzrostu mocy silnika przy próbie szybkiego zwiększenia mocy) i wysoka temperatura powietrza zmniejszają użyteczność tego urządzenia. Problem z temperaturą został opanowany już dość dawno, dzięki stosowaniu chłodnicy powietrza dolotowego (intercoolera).
Producenci wciąż starają się ograniczyć „turbodziurę’’. W większych silnikach często stosuje się dwie turbosprężarki, jedną mniejszą, pracującą przy niższych obrotach i większą, która zapewnia pełną moc. Niewielkie silniki nie mogą być wyposażone w duże „turbiny”, dlatego takie rozwiązanie nie jest stosowane.
Ciekawą konstrukcję opracował koncern Volkswagena. Silniki z serii TSI i TFSI są poza turbosprężarką, wyposażone także w mechaniczny kompresor, który działa przy niższych obrotach. Wysilenie jednostkowe tych silników jest podobne do tego, które wykorzystuje konkurencja (100-110 KM/l), jednak silniki TSI/TFSI wykazują lepszą charakterystykę pracy. Osiągają maksymalną moc przy niższych obrotach i mają wyższy moment obrotowy. Porównywalny silnik z turbosprężarką (1.0 Ecoboost 100/125 KM od Forda) ma 170 Nm, a moc maksymalną osiąga przy 6000 obr/min. Konstrukcja VW to moc 110 KM dostępna przy 5500 obr/min, ale aż 200 Nm momentu obrotowego.
Samochody po downsizingu – czy należy się ich bać?
Wokół downsizingu narosło wiele opinii i mitów, które nie zawsze mają potwierdzenie w rzeczywistości. Wiele osób twierdzi, że silniki tego typu są nietrwałe. Do pewnego momentu było to rzeczywiście zgodne z prawdą. Gdy wybuchł trend na niewielkie silniki z doładowaniem, producenci zmagali się z pewnymi problemami konstrukcyjnymi, które objawiały się przy dłuższym użytkowaniu.
Ekspert Inter Cars zaznacza jednak, że: często były to problemy błahe, wynikające nie z samego zmniejszenia rozmiarów, co po prostu opracowania nowej konstrukcji silnika. Awarie wynikające z nieodpowiednich materiałów użytych w łańcuchu rozrządu czy uszkodzenia wtryskiwaczy nie miały związku z tym, że silnik był mniejszy od poprzednika.
Niektórzy konstruktorzy popełnili też większe błędy, ponieważ nie dostosowywali dystrybucji oleju do większych obrotów czy układu chłodzenia do zwiększonego obciążenia. Powodowało to, że jednostki napędowe musiały przechodzić remont po krótkich przebiegach (rzędu 100 000 km). Doprowadziło to do powstania obiegowej opinii, że małe silniki nie wytrzymują obciążenia ciężkimi karoseriami i zużywają się zbyt szybko.
Większość takich twierdzeń dotyczy samochodów z początku poprzedniej dekady. Samochody wyprodukowane po 2015 roku zwykle są poprawione i obecnie można spotkać małe silniki w samochodach segmentu B i C z przebiegami 300 000 km i więcej. Oznacza to, że ich wytrzymałość jest bardzo zbliżona do większych poprzedników.
Wady samochodów po downsizingu
Zmniejszenie pojemności skokowej silnika nie niesie ze sobą wyłącznie zalet. Każde rozwiązanie konstrukcyjne ma pewne uwarunkowania, w których sprawdza się dobrze i takie, które powodują, że sprawuje się gorzej. Tak samo jest z małymi, doładowanymi silnikami.
Jednym z celów downsizingu było ograniczenie spalania paliwa. Cel ten jest jednak realizowany w przypadku jazdy miejskiej. Duży samochód z małym silnikiem w trasie lub na górskich drogach będzie spalał więcej niż odpowiednik zasilany większą jednostką. Wynika to z charakterystyki silników. W dużych silnikach moc i moment dostępne są w szerszym zakresie obrotów. Małe jednostki, nawet doładowane, należy wkręcać na wyższe obroty, a to generuje spalanie. Podwyższona prędkość obrotowa silnika ma negatywny wpływ także na generowany przez niego hałas. Będzie on z pewnością w większym stopniu przedostawać się do kabiny, co podczas dłuższej trasy może okazać się niekomfortowe i męczące.
Postaw na jakość – wybierz Inter Cars
Niewielkie silniki są także bardziej wrażliwe na przegrzanie i wymagają wyższej jakości olejów silnikowych, które wytrzymają mocniejsze obciążenia termiczne i prędkości pracy. Jeżeli masz lub zamierzasz kupić samochód z małym silnikiem, pamiętaj, by wymieniać olej regularnie. Najlepsze oleje silnikowe znajdziesz w sklepie Inter Cars. Sprawdź naszą ofertę już teraz!
Już wiesz, że downsizing, to zastąpienie większego silnika w gamie przez mniejszy, ale o zbliżonych osiągach. Główną przyczyną jego stosowania jest potrzeba ograniczenia emisji zanieczyszczeń i zużycia paliwa. Niższe stawki podatkowe i ubezpieczeniowe to gwarancja, jaką daje mniejszy silnik. Downsizing pozwala także na optymalne zaprojektowanie nadwozia. Poniżej znajdziesz sekcje, gdzie odpowiedzieliśmy najczęściej zadawane pytania.
FAQ
W jaki sposób silniki po downsizingu osiągają tak wysokie moce?
Większość mniejszych jednostek jest wyposażona w doładowanie za pomocą turbosprężarki lub turbosprężarki i kompresora mechanicznego. Niweluje to spadek mocy związany ze zmniejszeniem pojemności skokowej.
Czy małe silniki są bardziej zawodne i mniej wytrzymałe od większych poprzedników?
Obecnie nie, jednak w przypadku samochodów mających około 10 lat i więcej, mogą zdarzać się modele silników, które sprawiają problemy. Przed zakupem starszego pojazdu, sprawdź opinię użytkowników.
Na co zwracać uwagę podczas użytkowania samochodu po downsizingu?
Najważniejsze jest dbanie o olej silnikowy i układ chłodzenia. Zarówno turbosprężarki, jak i szybkoobrotowe silniki są bardzo wrażliwe na przegrzanie i problemy ze smarowaniem.
