Koncern Volkswagen był pionierem tzw. downsizingu (ang. zmniejszanie rozmiarów) – już od dobrych dziesięciu lat firma z Wolfsburga dostarcza silniki benzynowe, które kompensują niewielką pojemność turbodoładowaniem i bezpośrednim wtryskiem i zużywają mniej paliwa niż większe silniki bezsprężarkowe o takiej samej mocy. Teraz prawie cały europejski przemysł samochodowy stawia na taką właśnie konstrukcję silników. Skutek: pojemność nie ma już decydującego wpływu na właściwości silnika. Manipulacja techniką doładowania i wtrysku pozwala na osiągnięcie prawie dowolnych momentów i mocy przy danej pojemności. Jak daleko to może zajść, znowu pokazał Volkswagen na wiedeńskim sympozjum poświęconym silnikom, które miało miejsce w maju 2015 r. Podczas tej imprezy wielu producentów samochodów i poddostawców przedstawia najnowsze projekty silników. Dr Heinz Jakob Neußer, dyrektor ds. rozwoju w firmie Volkswagen i menedżer ds. rozwoju silników, przedstawił w Wiedniu wysokowydajny silnik trójcylindrowy na bazie EA211. Ze składowymi silnika rodem z Polo WRC, z pomocą turbosprężarki typu monoscroll i e-Booster i przy pojemności 1 litra nowy silnik osiąga 200 kW/272 PS i 270 Nm momentu obrotowego. Są to wartości, które do tej pory wymagały użycia czterech cylindrów (a jeszcze wcześniej trzylitrowego silnika V6) –  to się nazywa downsizing maksymalny. Jednak coraz większa moc właściwa to tylko jeden możliwy kierunek rozwoju silników. To, że alternatywa pochodzi akurat od siostry VW, czyli Audi, dodaje całej sprawie lekko pikantną nutę. Dewiza firmy z Ingolstadt brzmi: Downsizing należy do przyszłości. – Teraz idziemy zdecydowanie o krok dalej, a jest nim rightsizing – powiedział  w Wiedniu prof. dr Ulrich Hackenberg, dyrektor ds. rozwoju technicznego Audi AG. Chodzi o to, aby zmniejszenie pojemności i obrotów było sensownie dostosowane do klasy i codziennego użytkowania pojazdu. Tak więc przemysł samochodowy doszedł do wniosku, że wysoko doładowany minisilnik niekoniecznie wykazuje na drodze taką samą oszczędność, jak na stanowisku testowym.

Silnik TFSI Audi oszczędza dzięki cyklowi Millera

Nowy silnik czterocylindrowy Audi wytwarza moc 140 kW/190 PS i moment obrotowy 320 Nm przy pojemności 1984 cm3. Ponieważ moment obrotowy osiąga się na wyższych obrotach – od 1450 do 4400 min^-1,
klient korzysta z większej siły ciągu. Obiecane zużycie w nowym cyklu europejskim silnika TFSI 2,0 l wynosi poniżej pięciu litrów na 100 km. Za takie osiągi odpowiada przede wszystkim proces spalania, który można porównać do tzw. cyklu Millera. Według informacji podanych przez producenta, wzrost sprawności bazuje na następujących czynnikach:

• mocno skrócony czas ssania (140-stopniowy kąt obrotu korby zamiast 190–200 stopni),
• z powodu wyższego ciśnienia ładowania po stronie wlotowej, mimo krótszego czasu ssania, silnik osiąga wystarczające napełnienie cylindra,
• zawór ssący zamyka się przy tym wcześniej – wyraźnie przed dolnym punktem martwym co powoduje obniżenie ciśnienia średniego, umożliwiając wysoki stosunek sprężania, korzystnie wpływający na sprawność
• w zakresie obciążenia częściowego, dodatkowy wtrysk przed zaworem ssącym umożliwia skuteczniejsze tworzenie mieszanki, która jest uzupełniana dopiero w rurze ssącej i w komorze spalania przed wtryskiem bezpośrednim,
• system Audi-Valvelift (AVS) po stronie wlotowej, przy obciążeniu częściowym, umożliwia krótszy, a przy wyższych obciążeniach – dłuższy czas ssania (pełne obciążenie: 170-stopniowy kąt obrotu korby).

Dr Stefan Knirsch, menedżer ds. rozwoju silników w Audi, podsumowuje zalety nowego silnika w następujący sposób: – Dzięki temu w częściowym zakresie obciążenia, nowy silnik osiąga zmniejszone zużycie na poziomie silnika downsizingowanego, natomiast przy wyższych obciążeniach wykorzystuje zalety napędu o wyższej pojemności. Poza nowym procesem spalania, nowy silnik, ważący zaledwie 140 kg, wykorzystuje też inne technologie. I tak na przykład strumienie wody chłodzącej są sterowane w ten sposób, że silnik potrzebuje niewiele czasu, aby się nagrzać. Przyczynia się do tego kolektor wdechowy, wbudowany w głowicę cylindra. Także konsekwentna redukcja tarcia i zastosowanie lekkobieżnych olejów silnikowych (0W-20) zwiększają sprawność. Dodatkowo w przeciwieństwie do niektórych rozwiązań przyszłości, które zaprezentowano w Wiedniu, uruchomienie seryjnej produkcji silnika 2,0 TFSI jest już pewne: Audi wprowadzi nową generację silników najpierw w nowym Audi A4, który zadebiutuje jesienią tego roku, a następnie w innych typoszeregach. Koncern VW, ze swoimi kochającymi technikę dyrektorami, jest jedną z niewielu firm, które nadal oferują dużą różnorodność koncepcji silnikowych. Wielu innych producentów dąży raczej do coraz większego ujednolicenia swoich napędów i w wielu typoszeregach stosuje tylko jeden lub dwa napędy. Nawet między silnikami benzynowymi i Diesla różnice sprzętowe są minimalne. Najnowszym przykładem jest Jaguar Land Rover. Firma wyprodukowała typoszereg czterocylindrowych silników Diesla zwanych „Ingenium”, które mają charakteryzować się niższymi emisjami substancji szkodliwych i niższym zużyciem, niż dotychczasowe silniki 2,2-litrowe. Te silniki czterocylindrowe, które spełniają wymogi normy Euro 6, oferowane są w dwóch mocach: 110 kW/150 PS lub 132 kW/180 PS. W wariancie oszczędnościowym „E-Capability” silnik powinien osiągać zużycie minimalne na poziomie 4,9 litra na 100 km, natomiast emisje CO2 mają wynosić 129 g/km. Dzięki mocy 180 PS Discovery Sport przyśpiesza od 0 do 100 km/h w 8,9 sekundy i osiąga prędkość maksymalną 188 km/h (dane fabryczne).

Silnik jednolity zdobywa popularność w całej branży

Według informacji przedsiębiorstwa, w pełni aluminiowy silnik Diesla typu Ingenium TD4 jest szczególnie lekki, a jednocześnie, dzięki sztywnym blokom cylindrów i oddzielonym wtryskiwaczom, przekonuje niewielkim poziomem hałasu i drgań. Oczyszczanie spalin za pomocą selektywnej redukcji katalitycznej (SCR) i niskociśnieniowej recyrkulacji spalin obniża dodatkowo emisje tlenku azotu. Tych, którzy jeżdżą dużo, powinny ucieszyć okresy przeglądów przedłużone z 25 000 do 34 000 km. Dwulitrowe silniki czterocylindrowe stają się coraz bardziej standardem nowoczesnej techniki silnikowej. Dzięki jednolitej pojemności 500 cm3, komora spalania ma wielkość zapewniającą skuteczne spalanie. W erze doładowania inżynierowie nie potrzebują już popularnych wcześniej, stopniowanych pojemności, koniecznych do osiągnięcia różnych poziomów mocy, lecz „tylko” precyzyjną regulację ilości wtryskiwanego paliwa i ciśnienia ładowania. Dlatego coraz więcej producentów stawia na jednolitą pojemność 500 cm3 i oszczędza w ten sposób pieniądze na rozwój, aplikacje i produkcję. Do takich firm należą BMW, Volvo, a teraz także Jaguar Land Rover. Największą konsekwencję wykazuje tutaj Volvo – Szwedzi nie stosują innych silników podstawowych i w modelach o większej mocy zamiast dodatkowych cylindrów montują raczej napęd hybrydowy lub bardzo kosztowne doładowanie. Można tutaj podać dwa ekstremalne przykłady silników Drive-E, dostępnych tak w wersji benzynowej, jak i wysokoprężnej: w przedstawionym w 2014 r. projekcie wysokowydajnego silnika stosuje się dwa podłączane równolegle turbozespoły ładujące, ładowane sprężonym powietrzem pochodzącym z elektronicznie sterowanego kompresora, o łącznej mocy 331 kW/450 PS. Paliwo wtryskiwane jest przez podwójną pompę paliwową pod ciśnieniem 250 bar. Taka forma zagęszczenia mocy razem z potrójnym turbodoładowaniem i wyjątkowym układem paliwowym powinno według Volvo umożliwiać ekstremalną dynamikę. Na drugim końcu spektrum znajduje się zupełnie nowy silnik Diesla D2 – z mocą 88 kW/120 PS stanowi on napęd podstawowy modeli klasy średniej produkowanych przez Volvo i zadowala się zaledwie 3,7 l na 100 km (dane fabryczne wg nowego cyklu europejskiego). W sumie program silników Drive-E obejmuje zakres mocy od 88 kW/120 PS do 225 kW/306 PS, a w hybrydzie typu plug-in w Volvo XC90 T8 Twin Engine moc osiąga 299 kW/407 PS. Volvo zapowiedziało już silnik trójcylindrowy na tej samej podstawie.

BMW wprowadza silnik trójcylindrowy do klasy średniej

BMW jest pod tym względem o krok do przodu. Trójcylindrowy silnik 1,5 l jest już montowany poprzecznie i wzdłużnie w różnych modelach Mini i BMW – także w najnowszej trójce. W nowym 318i o mocy 100 kW/136 PS kompaktowa budowa daje zużycie (w zależności od karoserii, skrzyni biegów i wariantu ogumienia) od 5,0 do 5,9 l na 100 km. Inaczej niż Volvo, BMW dodało do swojego typoszeregu o jednolitej pojemności jeszcze silnik sześciocylindrowy, aby zadowolić klientów lubiących tradycyjną technikę i wyrafinowanie silników. Jednak w korzystnych cenowo zakresach mocy klient nie natrafi dzisiaj na klasyczny silnik sześciocylindrowy. Najmocniejszy obecnie silnik czterocylindrowy z nowego typoszeregu BMW osiąga moc 185 kW/252 PS i moment obrotowy 350 Nm – wystarczająco dużo, aby zapewnić świetne osiągi przy oszczędnym zużyciu.