Downsizing, mniejszy może więcej?

Coraz bardziej restrykcyjne przepisy dotyczące norm emisji spalin zmusiły producentów aut do wzmożonych prac. Niższa emisja spalin oznacza nie tylko konieczność zoptymalizowania spalania paliwa, ważne jest także zmniejszenie masy auta. Przy pojawiających się nowych technologiach wspomagających bezpieczeństwo i związanym z tym przyrostem masy auta konieczne jest równoległe odchudzenie silników.

Czym jest downsizing?

Najprościej ujmując, to zastąpienie większego silnika mniejszym, bardziej wysilonym i tym samym wydajniejszym, o takich samych lub lepszych parametrach technicznych (moc i moment obrotowy), spalającym jednocześnie mniej paliwa i emitującym mniej zanieczyszczeń. Wydaje to się tak proste, jednak by osiągnąć to, koniecznych było połączenie kilku nowych technologii niedostępnych w przeszłości takich jak:

• bezpośredni wtrysk paliwa – tylko to rozwiązanie pozwala dokładne kontrolowanie i podawanie odpowiedniej ilości wtryskiwanego paliwa, co przekłada się na jego maksymalne wykorzystanie i efektywny zapłon w komorze spalania.
• ograniczenie pojemności skokowej – zwyczajowo przyjmuje się, że im większa pojemność, tym większa moc, kierowca jednak z mocy maksymalnej korzysta rzadko. Nawet jadąc autostradą z wyższą prędkością wykorzystujemy część dostępnej mocy, a w użytkowaniu codziennym duża pojemność to jednocześnie duże spalanie wynikające z potrzeby napełnienia dużych komór spalania mieszanką paliwowo – powietrzną.
• doładowanie powietrza – w dużym uproszczeniu jest to „fikcyjne” zwiększenie pojemności w razie potrzeby. Więcej powietrza dostarczanego przez sprężarkę lub kompresor umożliwia zwiększenie dawki paliwa i w rezultacie silnik generuje więcej energii. Jednocześnie poniżej 1500 obr/min ciśnienie doładowania jest niezauważalne i silnik zużywa tylko tyle paliwa, ile wynika z jego standardowej pojemności.
• redukcja liczby cylindrów – im więcej ruchomych elementów w silniku, tym większe straty powodowane przez tarcie. Naturalnym jest, że mniejsza ilość cylindrów powoduje mniej oporów podczas pracy. Ze względu na większą ilość drgań generowanych przez takie silniki obecnie stosuje się wałki wyrównoważające poprawiające kulturę pracy
• możliwość zastosowania lżejszych materiałów do produkcji silników, mniejsza masa silnika wpływa na obniżenie spalania.

Efektem zastosowania silników o mniejszej ilości cylindrów i pojemności jest mniejsza ilość płynu w układzie chłodniczym a co za tym idzie łatwiejsze kontrolowanie jego temperatury i utrzymywanie jej na optymalnym dla pracy silnika poziomie. Szybciej uzyskujemy właściwą temperaturę pracy a za jej utrzymanie odpowiadają często odpowiednie czujniki i elektryczne pompy regulujące szybkość przepływu cieczy chłodzącej zależnie od potrzeb.

„Rozbudowany” silnik 1,6 (diesel) o mocy 130 KM stosowany w Nissan Quasqhai

Osiągi a trwałość.

Duże wysilenie i wysokie obciążenie to pojęcia będące synonimami downsizingu, które większości z nas jednoznacznie kojarzą się z niską trwałością i usterkowością. Czy silniki zbudowane w tej technologii są takie naprawdę? Odpowiedź na to pytanie nie jest oczywista. Przez ostanie lata koncerny motoryzacyjne dostosowując się do coraz bardziej wyśrubowanych norm emisji spalin, wiele eksperymentowano z downsizingiem i towarzyszyły temu dość często spektakularne wpadki konstrukcyjne, które zapadły w pamięć użytkownikom aut. Wyszło na jaw, że mimo coraz nowszych technologii, stworzenie silnika o wysokiej sprawności, dużej mocy jednostkowej i jednocześnie bezawaryjnego nie jest takie łatwe, mimo, że w myśl obecnych trendów nie musi być specjalnie trwały. Większość z problemów dotyczy układu napędu rozrządu, były też inne wpadki, polegające na nadmiernym zużyciu oleju silnikowego, awarii głowic czy układów tłokowo-korbowych. Wszystkie usterki wynikały z dużego wysilenia jednostek. W silnikach diesla występowały usterki układów wtryskowych bądź układów doładowania. Wbrew częstym opiniom większość z tych błędów konstrukcyjnych została wyeliminowana i dziś wiele silników z „czarnej listy” nie ma już problemów z niezawodnością. Przykładem na powyższe mogą być okryte złą sławą jednostki napędowe z rodziny TSI Volkswagena, które na początku swego istnienia musiały być naprawiane już po 30–40 tys. km, podczas gdy dziś są praktycznie bezawaryjne. Francuski silnik 1,5 dCi (Reanault i pokrewne) generował problemy z panewkami i wtryskiwaczami, 1.6 THP (BMW/Citroën/Peugeot) miał kłopoty z turbosprężarkami, łańcuchowym napędem rozrządu, pękającymi kolektorami czy wałkami rozrządu. Większość tych wad została usunięta.

Silnik 1,5 (benzyna) o mocy 163 KM stosowany w Mitsubishi Eclipse Cross

Należy pamiętać, że obecnie produkowane silniki już w fazie projektowania mają obniżoną trwałość, tj. przewidziany przebieg do naprawy głównej. Obecnie resurs silnika planowany jest na 200–300 tys. km i jest wbrew pozorom satysfakcjonujący i optymalny, pod warunkiem, że do tego przebiegu silnikowi wystarczy jedynie przewidziany przez producenta serwis okresowy. W rzeczywistości, przy zachowaniu zasad serwisowania znaczna większość nowoczesnych konstrukcji bez trudu wytrzymuje takie przebiegi nie narażając użytkownika na poważniejsze naprawy. Trzeba sobie uświadomić, że producentów aut interesują klienci kupujący nowe auta z salonu, nie ci, którzy kupują je na rynku wtórnym. Biorąc pod uwagę częstotliwość pojawiania się nowych modeli aut i ilość modeli jest to całkiem zrozumiałe. Podobną sytuację znajdziemy na rynku sprzętu AGD, komputerowego lub narzędzi, tam też sprzęt ma służyć określona ilość godzin, po czym nieopłacalna awaria generuje zakup nowego urządzenia.

Jak przedłużyć żywotność?

Aby uniknąć kosztownych remontów i długo cieszyć się spokojną jazdą, warto pamiętać o kilku faktach:

• podstawą niezawodności jest regularny serwis silnika i dokonywanie przeglądów zgodnie z zaleceniami producenta (niekoniecznie w serwisie),
• konieczne jest regularne sprawdzanie poziomu oleju silnikowego, im mniejszy silnik tym częściej,
• warto skrócić okres miedzy zmianami oleju, szczególnie w przypadku użytkowania auta głównie w warunkach miejskich. Częstsza zmiana oleju rekompensowana jest przez mniejszą ilość dolewek.
• należy unikać mocnego obciążania silnika przed osiągnięciem optymalnej temperatury,
• warto rozważyć wyłączenie układu stop&go, każde odpalenie silnika to jego krótkotrwała praca z ograniczonym smarowaniem,
• zakładając ciągłe dynamiczne użytkowanie auta warto pochylić się nad zakupem wersji z większą pojemnością silnika,
• niewskazane jest „przeciąganie” silnika na niskich obrotach,

Przekroje skomplikowanego technicznie silnika EcoBoost 1,0 (Ford)

Źródło – https://2qoxwl36xoo13z02lh155w1c-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/blogs.dir/1/files/2014/06/eco1.jpg

Wady i zalety

Oczywiście porównujemy „pomniejszane” silniki z tradycyjnymi.

Wady:

• skomplikowana technologicznie konstrukcja,
• ograniczona podatność na bezpieczny tuning wynikająca z wysilenia,
• niższa trwałość,
• wyższe ryzyko wystąpienia kosztowny awarii,
• obowiązkowy i droższy serwis,

Zalety:

• mniejsze rozmiary,
• niższa masa,
• z reguły lepszy rozkład masy pojazdu,
• szybkie osiąganie temperatury roboczej,
• mniejsza ilość oleju i płynu chłodniczego,
• niższe zużycie paliwa,
• niższa emisja spalin.

Porównanie przebiegu momentu obrotowego w silnikach Forda

Źródło – https://magazynauto.interia.pl/porady/technika/

Podsumowanie

Można stwierdzić, że większość obecnie stosowanych silników objętych downsizingiem okres błędów wieku dziecięcego ma już za sobą, pomaga w tym często współpraca producentów i stosowanie zunifikowanych modeli w autach kilku marek. Nie zmienia to faktu, ze czasy silników gwarantujących przebiegi rzędu kilkust tysięcy kilometrów już minęły…. Osławiony mercedesowski silnik diesla rodem z modelu W 123 osiągał przebiegi powyżej miliona km, podobnie było z Volvo, Toyotą, VW i innymi producentami. Sam miałem przyjemność posiadać MB W 126 z benzynowym silnikiem 2,8, który w momencie sprzedaży miał przejechane 945 tys. km…. Posiadany przeze mnie Ford Thunderbird o pojemności 5,0 ma przewidziany resurs na milion mil…. Od downsizingu nie ma odwrotu – w 2021 roku Unia Europejska zamierza jeszcze bardziej ograniczyć średnią emisję CO₂ wszystkich sprzedawanych samochodów, tak więc niezależnie od naszych chęci producenci nadal będą podążać tą ścieżką. Stosowanie się do w/w kilku reguł pozwoli cieszyć się dłuższą bezawaryjną jazdą autami z stosowanymi obecnie silnikami. Pozostaje tylko życzyć sobie dochodów umożliwiających częste zakupy nowych aut. Na pocieszenie mogę poinformować, że dzięki niższym pojemnościom płacimy u ubezpieczycieli aut mniej  za OC ze względu na znaczący udział tego czynnika w kalkulacjach stawek ubezpieczeniowych, drugi atut u ubezpieczyciela to niższa stawka dla nowszych aut.

Porównanie parametrów silników nowej i starej generacji wybranych producentów

Pozdrawiam terenowo.

Seba 4×4