Silniki spalinowe: Przyszłość wciąż przed nimi - TECHNIKA

Gdy wszyscy wokół mówią o samochodach elektrycznych, producenci nastawiają się jeszcze na długie lata z silnikami spalinowymi. Jak bardzo już dzisiaj są one skomplikowane, pokazuje nasz przegląd. Inżynierowie koncentrują się na zmniejszeniu zapotrzebowania na paliwo, ale podkręcają też osiągi niektórych jednostek. Nasz subiektywny wybór jest bogaty – od małej benzynowej jednostki z trzema cylindrami po potężną wolnossącą V-ósemkę.

Silnik spalinowy Materiały prasowe
Aktualne ceny nowych samochodów:
 
JUŻ OD 99 100 PLN
Dostępne nadwozia: hatchback-5
SPRAWDŹ OFERTY

PSA

1.2 PureTech EB Turbo

Ten niewielki trzycylindrowy silnik ma w sobie coś szczególnego – potrafi sprawić, że jazda nawet zwykłym autem staje się dla kierowcy wielką przyjemnością. A takich samochodów w koncernie PSA, a teraz Stellantis, na pewno nie brakuje. W wersji wolnossącej benzynowa jednostka o pojemności 1199 cm3 zadebiutowała w 2012 roku. Od 2014 r. wspiera ją turbosprężarka, dzięki której sporym temperamentem mogą popisać się m.in. Opel Crossland czy Citroën Cactus. Silnik ten występuje w wersjach o mocy 100, 110, 130, 136 oraz 155 KM.

REKLAMA
Silnik spalinowyMateriały prasowe
  • Układ bezpośredniego wtrysku paliwa wytwarza ciśnienie 250 barów
  • Korbowody, tak jak wał korbowy, wykonano ze stali, by sprostały wysokiemu ciśnieniu spalania
  • Pasek zębaty w kąpieli olejowej ma wytrzymać 10 lat eksploatacji lub 175 000 km

REKLAMA

REKLAMA

Mercedes 

M 254

W zasadzie można uznać, że dwulitrowa czterocylindrowa jednostka M 254 (272 KM, 400 Nm) jest doładowywana czterostopniowo. Podczas dodawania gazu umieszczony przed skrzynią biegów silnik elektryczny, będący również rozrusznikiem, posyła wytworzony moment obrotowy do przekładni. W drugim etapie włącza się napędzana dodatkowym silnikiem elektrycznym sprężarka powietrza. Znajduje się ona „po zimnej stronie” turbosprężarki i spręża zasysane powietrze tak długo, aż strumień spalin będzie miał wystarczającą energię, by wprawić w ruch turbinę w turbosprężarce (trzeci stopień). Czwarty stopień doładowania to tzw. funkcja overboost, dzięki której silnik przez 30 sekund otrzymuje dodatkową moc 41 KM. Inżynierowie Mercedesa słusznie są dumni z tego rozwiązania, ponieważ z jednej strony silnik rozwija moc w sposób podobny do tego, jak dzieje się to w silnikach wolnossących, z drugiej zaś jednostka M 254 okazuje się bardzo oszczędna.

Silnik spalinowyMateriały prasowe
  • Do segmentowej turbosprężarki (typu twin scroll) spaliny dopływają dwoma kanałami: pierwszym z cylindrów 1. i 4. oraz drugim kanałem z cylindrów 2. i 3. Ten strumień spalin wprawia w ruch wirnik turbiny
  • Silnik elektryczny chłodzony cieczą napędza dodatkową sprężarkę powietrza doładowującego znajdującą się „po zimnej stronie” turbosprężarki
  • 48-woltowy generator rozruchowy, pracując jako silnik elektryczny, wspiera jednostkę spalinową mocą do 15 kW i dostarcza moment obrotowy o wartości 180 Nm

REKLAMA

Honda

K20C1

Skonstruowany w Japonii i produkowany w USA silnik Hondy przekazuje do przednich kół Civica Type R moment obrotowy o wartości aż 400 Nm. Nietypowe w tej turbodoładowanej jednostce jest to, że wysokie obroty uzyskuje ona m.in. dzięki zastosowaniu kutego wału korbowego, który wykonano w technologii lekkich stopów. Czterocylindrowy silnik moc 320 KM osiąga przy 6500 obr/min, a więc krótko przed ich odcięciem. Czy to oznacza, że przy niskich obrotach nic się nie dzieje? Przeciwnie. Dzięki zmiennemu sterowaniu zaworami (VTEC) przy niskich obrotach można zwiększyć przepłukiwanie komór spalania. Uzyskuje się to przez dłuższe jednoczesne otwarcie zaworów dolotowych i wydechowych. Dodatkowo, dzięki zmniejszeniu skoku, jednostka K20C1 ostro reaguje na dodanie gazu.

Silnik spalinowyMateriały prasowe
  • Charakterystyczna czerwona pokrywa zaworów i aluminiowy kolektor dolotowy
  • Układ zmiennego sterowania zaworami VTEC zwiększa moc i wydajność turbosprężarki
  • Po modernizacji silnika wydajność chłodnicy powietrza doładowującego wzrosła o 13 procent

REKLAMA

REKLAMA

BMW

B57D30

Pokazany tu trzylitrowy turbodoładowany diesel o mocy 265 KM w zasadzie wychodzi z użycia. Nie, nie sprawia żadnych problemów, lecz będzie stopniowo zastępowany przez wersję określaną mianem „łagodnej hybrydy” z dwiema turbosprężarkami, uzyskującą moc 286 KM. Ale nawet w „starej” wersji rzędowy sześciocylindrowy silnik bardzo zdecydowanie reaguje na gaz (choćby w BMW X5), bo maksymalny moment obrotowy o wartości 620 Nm osiąga już przy 2000 obr/min. W tandemie z ośmiostopniową automatyczną skrzynią biegów jednostka ta zapewnia bardzo dobre przyspieszenie, a podczas długich podróży średnie zużycie paliwa wynosi tylko nieco powyżej 8 l/100 km. Nowy silnik ma być pod każdym względem jeszcze lepszy.

Silnik spalinowyMateriały prasowe
  • Czego nie widać: ciśnienie w układzie wtryskowym typu common-rail wynosi 2500 barów, dlatego przewód ciśnieniowy wykonano z kutego metalu
  • Turbosprężarka o zmiennej geometrii łopatek turbiny. Gdy silnik nie pracuje pod pełnym obciążeniem, łopatki są ustawione pod niewielkim kątem, żeby nawet mała ilość spalin wystarczyła do zwiększenia ich obrotów
  • Skrzynia korbowa jest wykonywana z aluminium w procesie odlewania kokilowego, co zapewnia jej wyjątkową wytrzymałość

REKLAMA

Porsche

9A2 EVO

Sześciocylindrowy bokser, cztery litry pojemności, 420 KM, 420 Nm i 8000 obrotów na minutę – potężny silnik Porsche Caymana GT4 skonstruowano w oparciu o trzylitrową jednostkę turbo z  „911”. Inne są głowice cylindrów i rozrząd. Sterowane piezoelektrycznie zawory umożliwiają do pięciu bezpośrednich wtrysków na każdy suw, co pozwala oszczędzać paliwo. Temu samemu służy system czasowego odłączania trzech cylindrów (jeden rząd).

Silnik spalinowyMateriały prasowe
  • Wał korbowy wzmocniono, by wytrzymał wyższe obroty silnika
  • Zawory dolotowe mają średnicę 42,3 mm, a wylotowe 35,1 mm
  • Średnica tłoka wynosi 102 mm (w trzylitrowym silniku Porsche 911 – 91 mm), skok tłoka to 81,5 mm (zamiast 76,4 mm)

REKLAMA

REKLAMA

Ford

COYOTE

Czy wolnossącego silnika V8 nie należałoby uznać za przestarzały? Cóż, nawet jeśli cylindry w tej pięciolitrowej jednostce są uruchamiane w kolejności 1-5-4-8-6-3-7-2, a przy tym silnik wspaniale dudni, nie znaczy to, że small block stał się zabytkiem. W Fordzie Mustangu Mach 1 aluminiowa V-ósemka osiąga maksymalny moment obrotowy o wartości 529 Nm, moc 460 KM i kręci się do 7500 obrotów. Po dwa wałki rozrządu w głowicach, powlekane plazmowo ścianki cylindrów i mieszany układ wtrysku – pośredni do kolektora dolotowego i bezpośredni – mają zmniejszyć zapotrzebowanie na paliwo. System CMCV z kolei, czyli rodzaj dodatkowej przepustnicy z małym, asymetrycznym przesunięciem osi, zwiększa strumień powietrza przy niskich obrotach.

Silnik spalinowyMateriały prasowe
  • Dwa wałki rozrządu w głowicy na każdy rząd cylindrów ze zmiennym sterowaniem zaworami
  • Przepustnica o średnicy 87 mm i zawór CMCV sprawiają, że silnik montowany w Shelby GT350  szybko reaguje na dodanie gazu
  • Dzięki mieszanemu układowi wtryskowemu – do kolektora ssącego i bezpośredniemu – jednostka Forda zużywa mniej benzyny

REKLAMA

Jaguar-Land Rover

INGENIUM I6

Trzylitrowa jednostka bez problemu rozpędza ważącego 2,3 tony Range Rovera Sport. Prawie przy tym nie drga, a wchodząc na wyższe obroty brzmi donośnie i sportowo, zużywa też nieprzesadne ilości paliwa – i to mimo że jedynym rozwiązaniem służącym oszczędności benzyny jest czasowe odłączanie silnika podczas toczenia się auta, np. przed czerwonym światłem (umożliwia to instalacja 48V). System tzw. łagodnej hybrydy służy głównie do napędu sprężarki elektrycznej, która tłocząc powietrze do turbosprężarki pomaga rozpędzić wirnik jej turbiny i w ciągu 300 milisekund umożliwia zwiększenie obrotów z 5000 do 65 000/min. Inne parametry tego silnika: 400 KM i maksymalny moment obrotowy 550 Nm uzyskiwany przy 2000 obr/min. Doskonale możemy sobie wyobrazić tę jednostkę pod maską Jaguara F-Type’a.

Silnik spalinowyMateriały prasowe
  • Skok i czas otwarcia zaworów dolotowych są zmienne. Wałek rozrządu obsługujący zawory ssące może zmieniać ich otwarcie o 70 stopni, a wałek rozrządu obsługujący zawory wydechowe – o 50 stopni
  • Oprócz turbosprężarki twin scroll szybkie reakcje silnika zapewnia druga, napędzana silnikiem elektrycznym, sprężarka eSC; energii silnikowi dostarcza akumulator 48V
  • Wał korbowy wykonano z kutej stali węglowej, ma on 12 przeciwciężarów i hydrauliczny tłumik drgań, które sprawiają, że silnik pracuje niemal bez wibracji

REKLAMA

REKLAMA

Toyota

G16E-GTS

Żeby z trzycylindrowego silnika o pojemności 1618 cm3 wycisnąć moc 261 KM i moment obrotowy sięgający 360 Nm, jest potrzebna turbosprężarka. W wypadku jednostki opracowanej przez Toyotę do modelu GR Yaris (25 000 egzemplarzy niezbędnych do homologacji w rajdowych mistrzostwach świata) to jednak mało powiedziane. W sportowym dziale Toyoty, Gazoo Racing, skonstruowano 12-zaworową jednostkę z rozwiązaniami znanymi z aut sportowych. Wyposażono ją w mieszany układ wtrysku – pośredni do kolektora dolotowego i bezpośredni, napędzany „ostrym” wałkiem rozrządu (dobre napełnianie cylindrów) – a także w większe zawory wylotowe umożliwiające szybsze usunięcie spalin, w bardzo wytrzymałe korbowody, hydrauliczną podporę silnika przeciwdziałającą jego momentowi obrotowemu oraz w turbosprężarkę typu single scroll umieszczoną w kolektorze wydechowym i wyposażoną w łożyska kulkowe o mocno zmniejszonym tarciu. Po niewielkiej zwłoce, potrzebnej do uruchomienia sprężarki, silnik błyskawicznie rozwija moc, jakby rwał się na trasę Rajdu Monte Carlo.

Silnik spalinowyMateriały prasowe
  • Dzisiaj to największy trzycylindrowy silnik na świecie: 1618 cm³, czyli 539,3 cm³ na cylinder
  • Szybsze spalanie mieszanki: zawory z dużym kątem otwarcia i większe zawory wylotowe
  • Jeszcze lepiej wyważony wał korbowy o zmniejszonym tarciu na panewkach

REKLAMA

VW 2.0 TDI

EA288 EVO

W każdej wersji szeroko stosowanego w koncernie VW czterocylindrowego dwulitrowego diesla o mocy 115, 150 lub 200 KM niską emisję tlenków azotu zapewnia dozowanie płynu AdBlue przed każdym z dwóch katalizatorów SCR. Gdy podczas rozruchu na zimno temperatura spalin jest niska, działa katalizator znajdujący się bliżej silnika, gdy temperatura jest wyższa, np. podczas szybkiej jazdy autostradą, pracę podejmuje drugi katalizator umieszczony pod podłogą auta. W wersjach silnika o większej mocy w wykonanej z aluminium skrzyni korbowej obok wału korbowego kręcą się dwa wałki wyrównoważające, zapobiegając drganiom jednostki napędowej. Paliwo jest wtryskiwane bezpośrednio do cylindra pod ciśnieniem do 220 barów przez cztery dysze z ośmioma maleńkimi otworkami każda, przy czym magnetyczne zaworki wtryskiwaczy są w stanie rozdzielić dawkę paliwa nawet na dziewięć pojedynczych wtrysków na każdy suw. Maksymalny moment obrotowy silnika w najmocniejszej wersji stosowanej w Golfie GTD wynosi 400 Nm od 1750 obr/min. Kolejnym etapem w rozwoju tej jednostki będzie zastosowanie systemu łagodnej hybrydy z instalacją 48V.

Silnik spalinowyMateriały prasowe
  • Turbosprężarka o zmiennej geometrii turbiny z systemem elektrycznej regulacji łopatek
  • Czynnik AdBlue jest wtryskiwany przed katalizatorem SCR o pojemności 3,4 litra znajdującym się przy silniku
  • Druga dawka AdBlue zostaje wstrzyknięta przed drugi katalizator, gdy silnik pracuje pod dużym obciążeniem

Zobacz także:

zobacz galerię

Komentarze

 
DODAJ KOMENTARZ

REKLAMA

REKLAMA