Jeszcze pięć lat temu ten tekst wyglądałby inaczej. Rozkładalibyśmy na części pierwsze jakąś V-dwunastkę, analizowali prędkość, z jaką poruszają się tłoki w silniku V10, debatowali nad rozkładem momentu obrotowego w jednostce
V8 i zachwycali się odgłosami pracy ich wszystkich. Dzisiaj punkt ciężkości się przesunął.
Bez sprężarki nie obejdzie się żaden silnik współczesnego samochodu sportowego i to nie dlatego, że sprężarka jest lepsza niż tradycyjne rozwiązania. Chodzi o sprostanie wymogom normy NEDC, która nakazuje ograniczenie zużycia paliwa i emisji szkodliwych substancji. Można to osiągnąć, stosując sprężarki. Dzięki doładowaniu oraz downsizingowi poprawiają się sprawność silnika oraz zużycie paliwa mierzone w g/kWh. Miłośnikom aut sportowych może się to nie podobać, ale od tego trendu nie ma odwrotu.
Bez sprężarki nie obejdzie się żaden silnik współczesnego samochodu sportowego
Mimo wszystko w wypadku doładowanych silników sportowych na znaczeniu będą zyskiwać tradycyjne cechy jednostek wolnossących,takie jak łatwość wchodzenia na obroty, szybkość reakcji na wciśnięcie pedału gazu, czy możliwość precyzyjnego dozowania przez kierowcę siły napędowej. Z jednym tylko będzie kłopot – z uzyskaniem autentycznego sportowego dźwięku jednostki napędowej.
Wygląda na to, że bezpowrotnie padnie on ofiarą turbosprężarki, bo ta na odgłos pracy silnika działa jak tłumik. Czy będziemy więc musieli zadowolić się osiągnięciami tzw. soundengineeringu? Przedstawiamy niektóre rozwiązania techniczne z wykorzystaniem sprężarek stosowane we współczesnych samochodach sportowych.
Mercedes-AMG A45: ekstremalny downsizing i jego granice
Dwulitrowy czterocylindrowy silnik modelu A45 ma pojemność typową dla współczesnych jednostek z doładowaniem. Ale ma też pewną cechę szczególną – żaden inny silnik nie osiąga większej mocy z jednego litra pojemności skokowej. Dotychczas było to 181 KM na litr, a po ostatnim face liftingu jest 191 KM; w sumie jednostka ta uzyskuje więc moc 360 lub 381 KM.
2.0 R4 TURBO Dwulitrowy turbodoładowany silnik w A45 osiąga moc 381 KM oraz moment obrotowy o wartości 475 Nm i jest rekordzistą wśród seryjnych silników pod względem mocy uzyskiwanej z jednego litra pojemności skokowej. Duże doładowanie jest jednak przyczyną powstawania turbodziury. |
![]() |
Ale na tym możliwości silników dwulitrowych się nie kończą, zdaniem ekspertów w przyszłości będą one uzyskiwać nawet 400 KM. Dzisiaj, aby osiągnąć taki wynik,do silnika dostarcza się zwiększone ilości paliwa i powietrza, które zapewniają chłodzenie turbosprężarki (powietrze) i wnętrza cylindrów (mieszanka paliwowo-powietrzna). Granice wyznacza temperatura spalin wynosząca 1050 stopni. Żeby uzyskać dużą moc, do cylindrów wtryskuje się od 10 do 30% więcej paliwa.
W wypadku downsizingu aut sportowych dochodzi więc do paradoksu – downsizing stosuje się po to, aby zwiększyć sprawność i moc silnika, ale żeby downsizing spełnił swoją rolę, trzeba dostarczyć dodatkową porcję paliwa.
Skutki uboczne
Inne zjawisko towarzyszące downsizingowi ma bezpośredni wpływ na charakterystykę silnika: aby stosunkowo mała jednostka uzyskiwała dobre osiągi, ciśnienie doładowania musi być wysokie. W wypadku A45 wynosi ono aż 1,8bara, ale osiągnięcie tej wartości trochę trwa. Z tego powodu dochodzi do powstania „turbodziury”, a mówiąc bardziej obrazowo – między akcją (naciśnięciem na gaz) a reakcją (przyspieszeniem) upływa trochę czasu. Z powodu małej pojemności wyjątkowo mocno czuć to w silniku Mercedesa-AMG A45 i to mimo różnych środków zaradczych.
![]() |
|
DANE TECHNICZNE Silnik czterocylindrowy, rzędowy z turbosprężarką, średnica cylindra x skok tłoka 83,0 x 92,0 mm, pojemność 1991 cm³, stopień sprężania 8,6 :1, maks. ciśnienie doładowania 1,8 bara, moc 381 KM (280 kW) przy 6000 obr/min, moment obr. 475 Nm przy 2250–5000 obr/min. |
GRY ROŚNIE CIŚNIENIE Doładowanie silnika o niedużej pojemności, mimo różnych środków zaradczych, powoduje opóźnienie reakcji na dodanie gazu (tzw. turbodziura). Za to gdy ciśnienie doładowania osiągnie wartość 1,8 bara, moment obrotowy rośnie gwałtownie. |
Należy do nich np. zastosowanie sprężarki Twin-Scroll, w której (inaczej niż w tradycyjnych) kanały spalinowe cylindrów są łączone w pary i każda z par dostarcza spaliny bezpośrednio do turbiny, dzięki czemu wymiana ładunków jest lepsza i zmniejsza się skłonność do spalania stukowego. Poza tym elementy wewnętrzne silnika dopracowuje się pod kątem zmniejszenia mas wirujących i będących w ruchu posuwisto-zwrotnymoraz tarcia.
Stosuje się np. kute wał korbowy i tłoki oraz głębsze hartowanie gładzi cylindrów. Inny sposób na zwiększenie spontaniczności reakcji silników z turbodoładowaniem to wcześniejsze otwarcie zaworów dolotowych i opóźnione zamknięcie zaworów wylotowych, przez co większa masa ładunku szybko trafia do turbiny.
Jednak wtedy, z powodu nadmiaru powietrza w spalinach, szwankuje system oczyszczania z tlenków azotu, więc w przyszłości problem ten trzeba będzie zapewne rozwiązać, stosując doładowanie elektryczne.