Nowoczesny silnik benzynowy - downsizing, turbo i elektronika

Przeglądając ofertę poszczególnych producentów motoryzacyjnych nietrudno stwierdzić, że era wolnossącego silnika benzynowego minęła. Jak powinna wyglądać nowoczesna jednostka napędowa? Przede wszystkim musi łączyć sporą moc z ekologią. A to najłatwiej da się osiągnąć stosując elektroniczne gadżety oraz minimalizując pojemność skokową. Oto recepta na współczesne źródło napędu.

Pierwszym krokiem na drodze prowadzącej inżynierów motoryzacyjnych do nowoczesnego silnika benzynowego jest tzw. downsizing. Samo zmniejszenie pojemności czy ograniczenie ilości cylindrów jest jednak narzędziem mało wystarczającym. Oznaczałoby bowiem mniejszą moc, gorsze osiągi i prawdopodobnie zaledwie nieznacznie niższe spalanie. Aby sprawić, że silnik mimo miniaturyzacji będzie miał większą sprawność od wolnossącego odpowiednika, konstruktorzy uzupełnili jednostkę turbodoładowaniem. 

Turbosprężarka niestety nie jest idealna. Co prawda, daje siłę, a jednocześnie oszczędza paliwo. W tym samym czasie nie zawsze pozwala na pełne rozwinięcie mocy. Mowa oczywiście o turbodziurze i sytuacji, w której obroty silnika są zbyt niskie, aby sprężarka mogła zacząć pracować. O ile w małym aucie miejskim opóźnienie przyrostu mocy wymaga przyzwyczajenia i jest akceptowalne, o tyle w mocniejszych wersjach mogłoby powodować niesmak u kierowców. Na szczęście także i na to inżynierowie znaleźli sposób. W mniejszych motorach turbo zaczyna pracować przy bardzo niskich obrotach. W większych i mocniejszych często w dolnych rejestrach pracy jest wspierane przez kompresor. Przykładem rozwiązania podwójnego jest chociażby silnik 1,4 TSI produkowany przez Grupę Volkswagena. 

Kolejnym punktem na liście cech charakterystycznych nowoczesnego silnika benzynowego jest bezpośredni wtrysk. Wtryskiwacze są skonstruowane w taki sposób, aby możliwy był ich montaż bezpośrednio do komory spalania. Z jednej strony rozpylacz jest narażony na działanie wysokiej temperatury, z drugiej jednak pozwala na niedostępną przy technologii pośredniej ogromną precyzję dawkowania paliwa. Dostarczanie do silnika dokładnie odliczonej porcji benzyny przekłada się na większą moc, niższe spalanie i obniżoną emisję szkodliwych związków. 

Elektronika: usprawnia proces spalania

Aby bezpośredni wtrysk mógł osiągnąć pełną funkcjonalność, konieczna jest obecność armii czujników. To one pełnią funkcję „uszu i oczu” komputera sterującego. Jednostka za ich pomocą zbiera dane dotyczące parametrów pracy motoru i na tej podstawie podejmuje decyzję dotyczącą dawkowania benzyny czy częstotliwości wtrysku. Im większa ilość czujników pojawi się w jednostce napędowej, tym bardziej szczegółowe informacje uzyska komputer. Funkcjonalność jednostki sterującej nie ogranicza się do zaawansowanej kontroli procesu spalania. Jej rolą jest także nadzór nad procesem oczyszczania spalin. W tym celu elektroniczny mózg zbiera dane m.in. z czujnika zamontowanego przy zaworze EGR. 

Coraz częściej ważnym elementem nowoczesnego benzyniaka jest system start/stop. Dzięki niemu motor jest unieruchamiany na postoju (np. po dojechaniu do świateł czy w korku) i ponownie odpalany zaraz przed ruszeniem. Rozwiązanie oszczędza paliwo i obniża wskaźnik emisji spalin. Z konstrukcyjnego punktu widzenia jego obecność narzuca konieczność wprowadzenia kolejnych modyfikacji. Przykład? Aby istniała możliwość chłodzenia kabiny pojazdu podczas postoju, producenci zaczynają stosować kompresory klimatyzacji o napędzie elektrycznym. Poza tym wymagane jest zastosowanie większego akumulatora i bardziej sprawnego alternatora oraz montowane są systemy odzyskujące energię hamowania. 

Pęd ku nowoczesności dotyczy także osprzętu silnika. Inżynierom zależy głównie na obniżeniu masy poszczególnych rozwiązań oraz zminimalizowaniu bezpośrednich obciążeń oddziałujących na jednostkę napędową w trakcie pracy. Jednym z najbardziej spopularyzowanych rozwiązań jest stosowanie lekkich urządzeń elektrycznych w miejsce ciężkich, mechanicznych pomp wspomagania układu kierowniczego napędzanych za pomocą paska.

Wybrane części z oferty iParts.pl

• Turbosprężarki
• Wtryskiwacz i końcówki wtrysku / PDE