Pojemność, doładowanie czy wysokie obroty?

Zwolennicy Hondy powiedzą, że każdy silnik powinien pracować do przynajmniej 8000 obr./min. Zwolennicy Volkswagena ziewną na to i stwierdzą niepodważalną wyższość turbodoładowania. A zwolennicy pojazdów amerykańskich? Wyśmieją wszystko co nie ma 6 litrów pojemności i tłoków o średnicy większej niż 4 cale.

7 litrów nie jest tak wielkie jak się wydaje - gmhightechperformance.com7 litrów nie jest tak wielkie jak się wydaje - gmhightechperformance.com
Adrian Przekwas

Przedstawiciele

Wysokoobrotowe silniki wolnossące osiągające 100 lub więcej koni z litra pojemności nie są domeną wyłącznie Hondy i jej sławnego K20A. Podobne jednostki buduje Renault (2.0), BMW (4.0 V8, i 5.0 V10), Audi (4.2 V8 FSI czy 5.2 V10 FSI) czy Toyota (1.8 2ZZ-GE). Do tego grona zaliczają się też niemal wszystkie marki sportowe.

Alfa Romeo 1750TBi - 200-230KM z turbodoładowanego 1.75
Alfa Romeo 1750TBi - 200-230KM z turbodoładowanego 1.75

Silnik doładowane chętnie są stosowane niemal przez wszystkie marki europejskie, w bardzo szerokim zakresie pojemności i mocy, oraz japońskie: Subaru, Mitsubishi czy Mazdę.

Natomiast niewysilone silniki o wielkich pojemnościach reprezentują Amerykanie, z rodzinami GM LS i Chrysler Hemi na czele. Rodzynkiem w tym gronie jest 6.2 V8 Mercedesa.

Komplikacja

Standardem zarówno w wolnossących jak i w doładowanych silnikach japońskich i europejskich są cztery zawory na cylinder, dwa wałki rozrządu dla każdej z głowic i zmienne fazy rozrządu. Czasami spotykane są też zmienne wzniosy zaworów (Honda VTEC, Audi Valvelift).

W silnikach turbodoładowanych znajduje się jeszcze turbosprężarka, wraz ze systemem chłodzenia i smarowania, oraz chłodnica powietrza doładowującego (intercooler). Jeśli jest to intercooler typu powietrze-ciecz to trzeba wygospodarować dodatkowy obieg tejże cieczy. Dochodzą do tego drobniejsze elementy jak natrysk oleju na tłoki i jego chłodnica.

Wolnossąca Honda K20A: ponad 200KM z 2 litrów pojemności
Wolnossąca Honda K20A: ponad 200KM z 2 litrów pojemności

Wysokoobrotowe silniki wolnossące wymagają za to bardzo starannego opracowania kolektorów i poprowadzenia kanałów w głowicy. Do tego konstruktorzy muszą walczyć z każdym gramem masy układu korbowo-tłokowego. Tu nie chodzi tylko o wytrzymałość silnika, ale także o straty mechaniczne, które gwałtownie rosną wraz ze zwiększaniem prędkości obrotowej.

GM LS7 - ponad 500KM przy nieco ponad 200kg
GM LS7 - ponad 500KM przy nieco ponad 200kg

Na tym tle amerykańskie V8 prezentują się bardzo prosto i to pomimo dwóch rzędów cylindrów. Zwykle na każdy z cylindrów przypadają dwa, napędzane przez długie laski, zawory. Wałek rozrządu jest tylko jeden i znajduje się w kadłubie, blisko wału korbowego. Systemy zmiennych faz rozrządu należą do rzadkości.

Masa i wymiary

O ile dwulitrowy turbobenzyniak, za sprawą konstrukcji przystosowanej do wyższych ciśnień spalania i dodatkowego osprzętu, będzie o jakieś 20kg cięższy od wolnossącego odpowiednika (120-125kg), o tyle nie musi zajmować więcej miejsca. Turbosprężarka stała się elementem kompaktowym, zintegrowanym z kolektorem wydechowym a intercooler zajmuje miejsce gdzieś w okolicach zderzaka. Jednocześnie kolektory mogą mieć mniejszą objętość niż w silniku wolnossącym.

Wydaje się porażką Amerykanów to, że do wygenerowania ponad 500KM z wolnossącego silnika potrzebują 7 litrów, podczas gdy w Europie robi to wysokoobrotowe 5.0. Dowcip polega na tym, że to 4.0 ma dwie wysokie i ciężkie głowice z rozrządem DOHC. Większy konkurent zadowala się znacznie prostszymi i niższymi głowicami OHV. W obu przypadkach masa powinna wynosić nieco ponad 200kg.   Niewiarygodne? 512-konny siedmiolitrowy LS7 waży 208kg, mniej niż 507-konne 5.0 V10 z BMW M5 (240kg).

Wrażenia podczas jazdy

Poniżej widoczne są charakterystyki trzech typów silników - linie szare to deklarowane przez producenta, zielone i czerwone to uzyskane na hamowni obciążeniowej Rototest  Research Institute. Od lewej: Civic Type-R (wolnossący wysokoobrotowy), Corvette C6 (wolnossący o dużej pojemności), Scirocco R (turbodoładowany).

Charakterystyki: wolnossący wysokoobrotowy, wolnossący o dużej pojemności, turbodoładowany
Charakterystyki: wolnossący wysokoobrotowy, wolnossący o dużej pojemności, turbodoładowany

Od razu zauważalna jest odpowiedź na pytanie dlaczego silniki wysokoobrotowe wolnossące są tak chętnie stosowane w samochodach sportowych. Ich charakterystyka wymusza "zapuszczanie się" w okolice czerwonego pola, a więc także słuchanie natarczywego hałasu oraz inne "sportowe" doznania. Duża moc dostępna jest w jednym jedynym punkcie - próby utrzymywania się w jego okolicach wymagają sporo wysiłku. Pozytywem takiego silnika jest także błyskawiczna reakcja  na wciśnięcie pedału gazu (mały moment bezładności elementów silnika, brak turbodziury).

Silnik o dużej pojemności nie jest już tak trudny do opanowania. Z uwagi na korzystniejszy przebieg charakterystyki może on zapewniać lepsze przyspieszenia przy tej samej mocy maksymalnej - średnia moc przy przyspieszaniu będzie wyższa.

Jeszcze lepszą charakterystykę ma silnik turbodoładowany, pozwalając na generowanie dużej części mocy już przy niskich obrotach. Tu jednak nie można zapominać o zawsze obecnej zwłoce turbosprężarki. Także wrażenia subiektywne nie są zawsze pozytywne: niektórzy chwalą "dobrze ciągnie u dołu", inni ganią "traci parę u góry".

Na koniec trzeba wspomnieć o wielkiej wadzie silników wolnossących, a mianowicie o wrażliwości na gęstość powietrza. W górach może brakować całkiem pokaźnej części mocy.

Silnik a reszta podzespołów

Jeśli samochód ma sportowe aspiracje, to moment obrotowy silnika powinien być jak najniższy. Wtedy sprzęgło może być mniejsze a skrzynia wątlejsza. Dzięki temu można zaoszczędzić kilka kilogramów.

Bonus: diesel power

A co z silnikami z zapłonem samoczynnym (Diesla)? Przecież już przekroczyły 100KM z litra pojemności...Tak, zrobiły to, ale dzięki bardzo silnemu turbodoładowaniu. Wolnossący diesel generuje mniejszy moment niż silnik z zapłonem iskrowym i nie może tego naprawić prędkością obrotową, bo ta też jest niższa. Pozostaje potężne doładowanie, przy 2 litrach pojemności powodujące skok z ok. 140Nm do 350-400Nm.  Efektem musi być znacząca "turbodziura".

Do tego masa silnika, skrzyni i sprzęgła jest wyższa niż w przypadku zasilania benzyną.

Sens sporu


Czy ten spór ma w ogóle sens? Użyję pewnego porównania. Można się podobnie przejść w błogi stan na trzy sposoby:

  • szybko wychylając kieliszki niskoprocentowego trunku (silniki wolnossące wysokoobrotowe),
  • powoli wychylając szklanki niskoprocentowego  trunku (silniki wolnossące o dużych pojemnościach),
  • powoli wychylając kieliszki wysokoprocentowego trunku (silniki doładowane).

Wybór jest cechą indywidualną, zależną od charakteru kierowcy.

Źródło artykułu: WP Autokult

Wybrane dla Ciebie

Nowe Renault 4 doczekało się wersji van. Tak jak jego pierwowzór
Nowe Renault 4 doczekało się wersji van. Tak jak jego pierwowzór
Nowe auto za mniej niż 60 tys. zł. Fiat udowadnia, że to wciąż możliwe
Nowe auto za mniej niż 60 tys. zł. Fiat udowadnia, że to wciąż możliwe
Chińczycy chcą produkować w Europie. Wiemy gdzie
Chińczycy chcą produkować w Europie. Wiemy gdzie
Oto następca Ceeda. Kia K4 wjedzie do Europy
Oto następca Ceeda. Kia K4 wjedzie do Europy
Zwolnią 1000 osób. Popyt niższy od oczekiwanego
Zwolnią 1000 osób. Popyt niższy od oczekiwanego
Test: Ford Mustang GTD – żarty się skończyły
Test: Ford Mustang GTD – żarty się skończyły
RPO chce łagodniej. Zmiany w punktach karnych zwykłym ludziom nie pomogą [OPINIA]
RPO chce łagodniej. Zmiany w punktach karnych zwykłym ludziom nie pomogą [OPINIA]
Tesla Cybertruck traci najtańszą wersję. Szybko poszło
Tesla Cybertruck traci najtańszą wersję. Szybko poszło
Straż pożarna ma nowe auta. To Fordy Capri z niespodzianką pod maską
Straż pożarna ma nowe auta. To Fordy Capri z niespodzianką pod maską
Posypały się mandaty. Policjanci skupili się na konkretnych kierowcach
Posypały się mandaty. Policjanci skupili się na konkretnych kierowcach
Będzie nowa obwodnica przy granicy. Wiemy kiedy
Będzie nowa obwodnica przy granicy. Wiemy kiedy
Ruszyła akcja policji. Będzie trwała przez tydzień
Ruszyła akcja policji. Będzie trwała przez tydzień