Mniejszy może więcej, czyli odchudzanie silników i zwiększanie ich mocy

Dążąc do wypełnienia norm ograniczających emisję spalin, popularność zdobyła idea downsizingu. Tym terminem określa się zmniejszenie pojemności silników, przy jednoczesnym zwiększeniu ich mocy (relatywnie do pojemności skokowej), a jednocześnie zmniejszeniu zużycia paliwa. Istotną kwestią jest także ograniczenie masy jednostki napędowej. Inaczej mówiąc: silniki konstruowane pod kątem downsizingu muszą być nie tylko ekologiczne, ale również wydajne i ekonomiczne.

Do niedawna pogodzenie tych zależności nie było łatwe. Jednak w chwili upowszechnienia bezpośredniego wtrysku paliwa, przy jednoczesnym postępie w konstrukcji turbosprężarek oraz działania układu rozrządu, idea downsizingu stała się powszechna.

Silniki skonstruowane w oparciu o zasadę downsizingu ma w swojej ofercie każdy liczący się producent samochodów. Wielu z nich zdecydowało się, aby zredukować w nich liczbę cylindrów, co ma przełożenie nie tylko w zmniejszeniu zużycia paliwa, ale również w ograniczeniu masy jednostki napędowej.

Przykładem silnika, w którym konstruktorzy zamiast powszechnie stosowanych jednostek czterocylindrowych, zadecydowali się na opracowanie motoru trzycylindrowego jest nowy silnik 1.0 TSI Skody, który - zależnie od konfiguracji - ma moc w przedziale od 95 do 115 KM. Jak informuje producent, celem twórców tego silnika było maksymalne ograniczenie masy, tarcia wewnętrznego i strat energii przy zachowaniu jak najmniejszych wymiarów zewnętrznych.

Zmniejszanie liczby cylindrów oraz masy silnika wymaga pokonania wielu przeszkód mechanicznych. Jeszcze kilka lat temu trzycylindrowe silniki odznaczały się dużym poziomem wibracji i emitowanego hałasu. Żeby je ustabilizować konieczne było stosowanie specjalnych podzespołów, które z kolei wpływały na zwiększenie masy jednostki napędowej. Tymczasem nowa jednostka wyróżnia się cichszą pracą i niskim poziomem wibracji. Jak to osiągnięto? Konstrukcja tego silnika powstała w większości ze stopów aluminium. W ten sposób jednostka waży tylko 93 kilogramy, o 10 kg mniej od wcześniejszej jednostki 1.2 TSI o porównywalnych osiągach.

Z aluminium wykonano skrzynię korbową. Ma otwartą przestrzeń chłodzącą zapewniającą lepsze odprowadzenie ciepła od najbardziej obciążonej górnej części cylindrów. W ten sposób wydłużono żywotności pierścieni tłokowych.

Kolejnym problemem, który musieli pokonać konstruktorzy, było ograniczenie drgań jednostki. Do tego celu wykorzystuje się wałek wyrównoważający. Ale ponieważ jedną z naczelnych idei tego projektu było to, aby silnik cechowała niska masa, zatem zrezygnowano z zastosowania wałka.

Drgania ograniczono w innymi sposobami. Przede wszystkim sam silnik ma sztywną konstrukcję. Ponadto zastosowano tłumik drgań skrętnych oraz koło zamachowe o nowoczesnej strukturze. Mniejsza emisja drgań to także zasługa niskiej masy wału korbowego.

Do nowej jednostki zastosowano także zmodernizowane podzespoły, np. wtryskiwacze, które wtryskują paliwo do cylindrów pod ciśnieniem do 350 barów. W ciągu jednego cyklu, paliwo może być wtryskiwane nawet trzykrotnie. Z kolei konstrukcja pompy olejowej pozwala na zmianę ciśnienia oleju w układzie smarowania w zakresie od 1 do 4 barów. Tym samym zmniejszono straty energii do napędu pompy, co z kolei przekłada się na oszczędność zużycia paliwa.

Zadbano też o osiągnięcie odpowiedniego momentu obrotowego. Zastosowano turbosprężarkę o dużym ciśnieniu doładowania do 1,6 bara, co w połączeniu z szybko działającym elektrozaworem sterującym, zapewnia błyskawiczną reakcję na naciśnięcie pedału gazu i pozwala na uzyskanie dużego momentu obrotowego już przy małej prędkości obrotowej silnika.

Nowy silnik 1.0 TSI produkowany jest z zakładach w Mlada Boleslav. Jest montowany w modelach: Fabia, Rapid, Octavia i Karoq. Octavia wyposażona w ten silnik w wersji o mocy 115 KM, z manualną sześciobiegową przekładnią manualną, według danych fabrycznych, przyspiesza od 0 do 100 km/h w 9,9 sekundy, jej prędkość maksymalna to 203 km/h, zaś średnie spalanie wynosi 4,9 litra na 100 km.