Prosty trik, dzięki któremu auto pali o połowę mniej!

Statystyczny Polak marzy o samochodzie napędzanym silnikiem wysokoprężnym. W wielu przypadkach pierwszy kontakt z cennikami boleśnie weryfikuje założenia. Za cenę podstawowego auta z jednostką wysokoprężną kupić można bogato wyposażoną wersję benzynową. Czy nowoczesne silniki z zapłonem iskrowym wyposażone w bezpośredni wtrysk paliwa mogą być interesującą alternatywą dla diesla?

Jeszcze do niedawna, na benzynowe wersje decydowali się przeważnie stateczni kierowcy, którzy nie chcieli mieć do czynienia z drogimi w naprawach kołami dwumasowymi, turbosprężarkami czy wtryskiwaczami. Zawsze istniała też możliwość zminimalizowania kosztów eksploatacji przez zamontowanie w aucie instalacji gazowej.

Wszystko zmieniło się w 2006 roku, gdy w ofercie Volkswagena zagościł motor 1,4 l TSI (o mocy 140 KM), który z miejsca okrzyknięty został silnikiem roku. Zbudowany w myśl zasady downsizignu silnik wykorzystywał bezpośredni wtrysk paliwa, kompresor i turbosprężarkę. Za przykładem Volkswagena szybko poszli kolejni producenci, benzynowe jednostki o zbliżonej konstrukcji trafiły też m.in. do aut koncernu PSA, Fiata czy Forda.

Pokoleniowa zmiana, jaka dokonała się ostatnio w konstrukcji silników o zapłonie iskrowym ma różnorakie następstwa. Prawdą jest, że wraz ze wzrostem wydajności, wzrosła również częstotliwość niektórych awarii, a koszty obsługi niebezpiecznie zbliżyły się do poziomu diesli. Z uwagi na konstrukcję wtryskiwaczy (są chłodzone benzyną) w praktyce zniknęła też możliwość zamontowania w aucie instalacji gazowej (układy są drogie i nie zapewniają dużej oszczędności).

Z drugiej strony, trzeba jednak pamiętać, że ogromne zmiany zaszły również w osiągach i zużyciu paliwa...

Dzięki zastosowaniu kompresora i/lub turbosprężarki jednostki benzynowe zyskały jeden z największych atutów turbodiesli - wysoki moment obrotowy, który rozwijany jest w szerszym zakresie obrotów niż w przypadku silnika wysokoprężnego, co przekłada się na zdecydowanie lepszą elastyczność i - w konsekwencji - lepsze osiągi. Prawdziwa rewolucja - tym razem ze względu na zastosowanie bezpośredniego wtrysku paliwa - dotyczy również spalania.

Wbrew pozorom Volkswagen nie był pierwszym producentem, który zastosował w swoich silnikach tego typu rozwiązanie. Wtrysk bezpośredni już ponad dekadę temu stosowało m.in. Mitsubishi (silniki GDI). Czy wyposażone w niego jednostki napędowe rzeczywiście mogą konkurować z dieslami w kwestii zużycia paliwa?

Idea stosowania wtrysku bezpośredniego dotyczy właśnie zminimalizowania zużycia paliwa, dzięki zastosowaniu tzw. mieszanki uwarstwionej. Inżynierom udało się uzyskać takie zawirowania w komorze spalania, by w obszarze świecy zapłonowej spalana była mieszanka bogata (a więc taka, która najszybciej się zapala), a w pozostałej objętości cylindra - uboga (której zapłon następuje od płomienia palącej się już mieszanki bogatej).

W efekcie udało się uchronić takie elementy silnika, jak np. gniazda zaworowe i uszczelkę pod głowicą przed przyspieszonym wypaleniem (spalanie ubogiej mieszanki powoduje gwałtowny wzrost temperatury), mimo że - w znacznej mierze - pracuje on na ubogiej mieszance. Silnik działa więc równie sprawnie, jak w przypadku zwykłego wtrysku wielopunktowego, ale zużywa przy tym zdecydowanie mniejsze ilości paliwa. Jak takie rozwiązanie sprawdza się praktyce?

Niedawno na nasz redakcyjny parking trafiła nowa Skoda Octavia z benzynowym silnikiem 1,2 l TSI. Chociaż pojemność skokowa wydaje się śmiesznie mała, dzięki doładowaniu motor rozwija moc 105 KM (przy 5000 obr./min) i dysponuje maksymalnym momentem obrotowym 175 Nm (przy 1550 obr./min). Dla porównania - stosowany w poprzedniej generacji modelu benzynowy silnik o pojemności 1,6 l MPI rozwijał moc 101 KM i oferował maksymalny moment obrotowy 145 Nm. Jak niewielki, 105-konny silnik radzi sobie z ważącym 1155 kg autem?

Osiągi dają powody do narzekań wyłącznie malkontentom. Samochód przyspiesza do 100 km/h w nieco ponad 10 sekund (10,3 s) i rozpędza się do prędkości maksymalnej niespełna 200 km/h. To wystarcza, by sprawnie poruszać się w gęstym miejskim ruchu, a na autostradzie nie być postrzeganym w kategoriach zawalidrogi. Sprawna, a przy tym ekonomiczna jazda wymaga jednak pamiętania o kilku zasadach...

Doładowanie sprawia, że charakterystyka silnika przypomina jednostki wysokoprężne. Mimo, że maksymalny moment obrotowy dostępny jest już od 1550 obr./min w rzeczywistości poniżej 2 tys. obr./min autu wyraźnie brakuje tchu. W połączeniu z sześciostopniową skrzynią biegów nie stanowi to większego problemu, trzeba jedynie pamiętać, by przy prędkościach rzędu 15-20 km/h bez obaw redukować do pierwszego biegu, jeśli chcemy np. szybko opuścić skrzyżowanie. A jak wygląda sprawa zużycia paliwa? Jednostki z bezpośrednim wtryskiem mają w tej kwestii dwa skrajne oblicza.

W trasie, bez trudu, zejść można poniżej 6 l/100 km. Szybka jazda autostradowa to wynik w okolicach 7,5-8 l, chociaż - przy zbliżonej prędkości - można również osiągnąć spalanie na poziomie 14 l/100 km. W czym tkwi sekret ekonomicznej jazdy?

Ta, wbrew pozorom, nie zależy głównie od wskazań prędkościomierza lecz tego, w jaki sposób posługujemy się pedałem przyspieszenia. Unikając mocnego wciskania gazu i umiejętnie korzystając ze skrzyni biegów, nawet okupując lewy pas autostrady silnik nie zużyje więcej niż 8 l/100 km. Co oznacza w tym przypadku umiejętna zmiana biegów?

Nie można zapominać, że maksymalna moc osiągana jest przy 5 tys. obr./min, mimo że czerwone pole zaczyna się na obrotomierzu dopiero od 6,5 tys. obr/min. W rzeczywistości kręcenie jednostki napędowej powyżej granicy 5 tys. obr/min to marnotrawstwo pieniędzy. Trzeba też pamiętać, że mniej paliwa zużyjemy redukując bieg i - stosunkowo dynamicznie - rozpędzając pojazd, niż wciskając pedał mocniej na 5 czy 6 biegu. W rzeczywistości, to właśnie praca pedału przyspieszenia ma bowiem największy wpływ na wartości spalania.

Delikatnie obchodząc się z pedałem przyspieszenia (tak, by nie tracić na prędkości) można uzyskać naprawdę niski wynik. Nawet jazda z prędkością 140 km/h skutkować może zużyciem paliwa w okolicach 6-6,5 l/100 km.

Cofnięcie nogi z gazu faktycznie nie wpływa na zmianę prędkości jazdy, ale sprawia, że silnik - tak jak założyli to konstruktorzy - pracuje - w większości - na ubogiej mieszance. Nawet nieznaczne wciśniecie pedału przyspieszenia zmienia proporcje wtryskiwanego paliwa i - w efekcie - może oznacza nawet dwukrotny wzrost spalania.

Najkorzystniejszą techniką - podobnie jak w przypadku turbodiesli - jest więc dynamiczne rozpędzenie auta (tak, by silnik jak najkrócej otrzymywał "bogatą" mieszankę) a następnie delikatne operowanie gazem na wysokim biegu. Gdy już uda nam się zmienić własne nawyki i opanować taką jazdę zużycie paliwa nie będzie znacząco odbiegać od jednostek wysokoprężnych o podobnej mocy.

Trzeba też pamiętać, że auta z doładowanymi jednostkami benzynowymi z bezpośrednim wtryskiem są nie tylko tańsze od tych z silnikami diesla, ale też - z reguły zapewniają lepsze osiągi i mogą się pochwalić lepszymi właściwościami jezdnymi.

Dla porównania oferowany w Octavii wysokoprężny 1,6 l o mocy 105 KM przyspiesza do 100 km/h nie w 10,3 a w 10,8 s, mimo że dysponuje maksymalnym momentem obrotowym 250 Nm. Nie musimy chyba dodawać, że dzięki lepszemu rozłożeniu masy, benzynowe auto zapewnia lepsze właściwości jezdne i - bez porównania - przyjemniejszą akustykę.

Silniki TSI będą również zużywały mniej paliwa niż klasyczne jednostki wolnossące o podobnej mocy podczas jazdy w korkach (mniej pojemność silnika). Z drugiej strony - obfite korzystanie z pełnego zakresu obrotów owocuje nawet wyższym spalaniem niż w silnikach atmosferycznych.