Fanów motoryzacji zapewne zaskoczyło pojawienie się na rynku nowego modelu silnika dwucylindrowego. Choć nie jest to nowość w tej branży, to w najnowszej historii jest to swego rodzaju novum. Silnik ten został bowiem wpronią się od siebie pod względem mocy i momentu obrotowego, ale już pod względem konstrukcyjnym - dość mocno.
Równobieżność lub sprawność
Podstawową różnicą między tymi dwoma silnikami jest liczba kryjących się w ich wnętrzu cylindrów. Silnik Volkswagena ma ich 4, co przekłada się na lepszy przebieg charakterystyki mocy i momentu obrotowego oraz oferuje lepszą akustykę i kulturę pracy. Kolejną przesłanką, jaka zadecydowała o umieszczeniu 4 cylindrów w nowym silniku Volkswagena, były badania rynkowe. Ich wyniki pozwoliły jednoznacznie stwierdzić, że takie jest właśnie zapotrzebowanie klientów.
Silnik 2-cylindrowy produkowany przez Fiata ma jednak konkretne zalety. Otóż mniejsza liczba ruchomych elementów oznacza mniejsze straty wynikające z tarcia. Dwa cylindry oznaczają mniej pierścieni tłokowych i tylko 3 łożyska główne na wale korbowym. Także napęd rozrządu stawia o wiele mniejsze opory podczas pracy. Ale nie ma róży bez kolców. Silnik 2-cylindrowy potrzebuje znacznie bardziej rozbudowanego systemu stabilizacji pracy w porównaniu do silnika 4-cylindrowego. Konieczne jest w nim stosowanie wałków wyrównoważających lub pokaźnego tłumika drgań skrętnych. Wynika to z faktu, że na każdy obrót wału korbowego występuje tylko jeden zapłon, co wiąże się z bardzo skokowym przebiegiem obrotów wału korbowego. Także ze względu na drgania silnika konieczne jest jego inne zawieszenie, co wiąże się z jego mocniejszymi łapami i poduszkami przystosowanymi do większych drgań.
Te wszystkie elementy powodują wytracanie energii silnika. Skutek - sam silnik traci jej więcej na swoją pracę i może jej mniej przekazać do napędu samochodu. Wałek wyrównoważający potrzebuje stałego napędu, a jego wirujące masy pracujące w przeciwfazie wirujących mas układu tłokowo-korbowego niwelują momenty bezwładności, ale także odbierają moc. Dzięki tym wszystkim zabiegom silnik Fiata jest 23% krótszy od silnika Volkswagena (długość silnika Fiata = 330 mm), ale jego masa tylko o 4 kilogramy lżejsza (masa silnika Volkswagena = 89 kg).
Rachunek termodynamiczny
Zaletą silnika Fiata jest lepsza pojemność skokowa jego poszczególnych cylindrów. Ważne jest, aby cylinder nie był zbyt mały, bo w takim cylindrze spalane byłoby tak mało paliwa, że spora część temperatury wytworzonej podczas jego spalania tracona jest na ogrzanie powierzchni denka tłoka i ściany cylindra. To powoduje duże odbieranie ciepła i dość spore straty energii spalanego paliwa. Idealną wartością pojemności cylindra jest 450 do 500 cm3. Silnik Volkswagena ma cylindry o pojemności 299,25 cm3, a Fiat Twin-Air - 437,5 cm3, co czyni go bardzo zbliżonym do wartości idealnej. Oba silniki mają stopień sprężania równy 10:1, co w przypadku silników turbodoładowanych jest wartością dość dużą. Oba także mają większy skok tłoka od jego średnicy, co oznacza, że są silnikami nadkwadratowymi (silnik nadkwadratowy to taki silnik, w którym skok tłoka jest większy od jego średnicy; silnik podkwadratowy - skok tłoka jest mniejszy od jego średnicy). W silniku Fiata stosunek skoku tłoka do jego średnicy wynosi 1,07, natomiast wprowadzony do produkcji seryjnej przez koncern, który w tej dziedzinie ma już sporą praktykę - mianowicie chodzi tu o Fiata. Drugim silnikiem, skonstruowanym z uwzględnieniem koncepcji downsizingu, czyli zmniejszenia pojemności i gabarytów silnika przy utrzymaniu wysokiej mocy i momentu obrotowego przez zastosowanie doładowania i innych najnowszych rozwiązań technologicznych, jest silnik 1,2 TSI produkowany przez koncern Volkswagena. Oba te silniki niewiele się różnią. W silniku VW - 1,06. Silniki nadkwadratowe charakteryzują się korzystniejszym przebiegiem momentu obrotowego - jest on także dostępny od niższych obrotów w porównaniu z silnikami, w których średnica tłoka jest większa od jego skoku.
[...]
Jan Rosenow
Więcej informacji na temat downsizingu w najnowszym „autoEXPERCIE” 6/2012.