„DOWNSIZING” – przyszłość przemysłu samochodowego

Grono ludzi zajmujących się udoskonalaniem pojazdów, czyli tzw. „tuningiem”, pojawiło się z chwilą, gdy samochód zyskał status powszechnego dobra codziennego użytku. Tuning można zaobserwować w różnych zastosowaniach, np. tuning zwiększający moc, tuning wizualizacyjny, tuning indywidualny – dopasowanie pojazdu do indywidualnych wymagań klienta

Chęć samodzielnego „strojenia” (jak można by przełożyć na nasz język zapożyczone słowo – przyp. redakcji) i związane z tym przeróbki wykonywane na własną rękę, jeśli ingerują w zasadnicze zespoły samochodu – bywają ryzykowne. Analizy przeprowadzone przez koncerny samochodowe dają jednoznaczne wyniki: nieszczelne głowice, uszkodzone układy hamownicze, pęknięte turbosprężarki.

Amatorzy tuningu chętnie korzystają z tzw. chip-tuningu oferującego zwiększenie mocy nawet o 20%. Efektem ubocznym chip-tuningu w przypadku silnika diesla bywa zwiększona ilość spalin. Samochód wyposażony w specjalny filtr DPF (dieselpartikelfilter) nie jest przystosowany do takiego stopnia emisji spalin, co doprowadza do zapychania filtra i spadku mocy silnika. W najgorszym przypadku uszkodzeniu ulega turbosprężarka.

Przemysł samochodowy – w przypadku tuningu – nie ponosi kosztów gwarancyjnych, nawet jeśli samochód podany przeróbce znajduje się w okresie gwarancji. Natomiast właśnie wśród liczących się producentów zrodził się pomysł stworzenia pojazdu z silnikiem, który w znakomity sposób wykorzystuje… możliwości tuningowe.

W pierwszej połowie bieżącego roku producent samochodów mający swoją główną siedzibę w Wolfsburgu wprowadził na rynek nowy model popularnego auta, wyposażonego w jednostkę napędową spełniającą marzenia tuningowców. Samochodem tym jest Golf piątej generacji, o nazwie GT. I już sama nazwa zachęca do spojrzenia na ten pojazd jak na małego brata Golfa GTI.

Na pierwszy rzut oka można faktycznie tak pomyśleć. Golf GTI napędzany dwulitrowym silnikiem FSI, o mocy 200 koni mechanicznych, obok niego – Golf GT o mocy 170 koni mechanicznych może stwarzać takie wrażenie. Jednak należy dodać, że wersja GT jest napędzana silnikiem TSI o pojemności… 1,4 litra. Silnik TSI generuje swoją moc poprzez podwójne doładowanie. Myślą wiodącą tego rozwiązania było połączenie kompresora mechanicznego i turbosprężarki. Dzięki temu możliwe stało się wykorzystanie zalet kompresora i sprężarki.

Turbosprężarka jest przez cały czas napędzana energią spalin. Zaletą sprężarki spalinowej są dobre osiągi, przy wykorzystaniu energii spalin. Przy mniejszym silniku wadą okazuje się fakt, że ładowarka nie jest w stanie wytworzyć wystarczającego ciśnienia przy niskich obrotach, aby osiągnąć wysoki moment obrotowy. Kolejną wadą okazuje się obciążenie termiczne.

Dlatego też konstruktorzy silników z Wolfsburga zastosowali kompresor mechaniczny, który jest sterowany przy pomocy sprzęgła magnetycznego, a jego zadaniem jest wspomaganie pracy turbosprężarki.

Z pomocą kompresora silnik osiąga wysoki moment obrotowy przy niskich obrotach. Zastosowanie samego kompresora bez turbosprężarki byłoby możliwe, jednakże wadą takiego rozwiązania okazuje się strata energii, gdyż produktywność kompresora zależy od momentu obrotowego. Wykorzystanie synergii kompresora i turbosprężarki w jednym silniku wyeliminowało wady obu rozwiązań.

TABELA 1. Specyfikacja silnika TSI

Fazy ładowania kompresora i turbodoładowarki w zależności od momentu obrotowego

Konstruktorzy silnika TSI wykorzystują trójfazowy model doładowania:

• Faza I – stałe doładowanie

  W fazie stałego doładowania kompresor mechaniczny wytwarza moment obrotowy do momentu osiągnięcia 2400 obrotów/min. Ciśnienie ładowania kompresora sterowane jest przy pomocy zaworu regulującego.

• Faza II – doładowanie zależne

  Kompresor mechaniczny może być dołączony do momentu osiągnięcia 3500 obrotów/min. Konieczność taka zachodzi wtedy, kiedy pojazd porusza się ze stałą prędkością i nagle zaczyna przyśpieszać. Żeby ominąć tzw. turbodziurę (spowodowaną wolnym działaniem turbosprężarki) potrzebne jest zastosowanie kompresora wytwarzającego moment obrotowy.

• Faza III – turbodoładowanie

  Faza turbodoładowania przy równomiernym przyspieszaniu rozpoczyna się od momentu osiągnięcia 1000 obrotów/min. I rozprzestrzenia się aż do górnej granicy obrotów silnika. Przy niskich obrotach turbosprężarka stanowi element wspomagający kompresor. Ciśnienie turbosprężarki regulowane jest za pomocą wentyla.

Tutyłowy „downsizing” to zminimalizowanie agregatu napędzającego w celu zmniejszenia zużycia paliwa przy jednoczesnym zachowaniu mocy i momentu obrotowego większego silnika.

Dzięki odpowiedniemu współdziałaniu kompresora i turbosprężarki oraz wykorzystaniu zalet obu sprężarek, powstało „małe cudo o wielkich osiągach”, tzn. silnik o małej pojemności i dużej mocy.

Autor: DOMINIK MEIER