Koniec silników spalinowych? Nie według Volkswagena

Klika dni temu, na słynnym obiekcie testowym Volkswagena Ehra-Lessien nieopodal Wolfsburga, odbyły się specjalne warsztaty poświęcone przyszłości układów napędowych niemieckiego koncernu. Nie było to jednak spotkanie mające na celu kreślenie utopijnych wizji dotyczących milionów elektrycznych pojazdów na europejskich drogach. Chodziło raczej o przedstawienie, jak najbardziej realnych, kierunków rozwoju na najbliższe lata. Jakich niespodzianek spodziewać się mogą w najbliższym czasie fani niemieckiego koncernu?

Po pierwsze: nie ufać politykom!

Na wstępie wypada przypomnieć, że w październiku ubiegłego roku Bundesrat, czyli Niemiecka Rada Związkowa (odpowiednik naszego Senatu) przegłosowała uchwałę, w myśl której od 2030 roku w Niemczech nie będzie można rejestrować nowych aut z silnikami spalinowymi. Ślepa wiara w deklaracje polityków, a co za tym idzie - wstrzymanie prac rozwojowych, byłaby jednak wysoce ryzykowna. Fani wysokoprężnych TDI i benzynowych TSI mogą więc spać spokojnie - tego typu jednostki jeszcze długo pozostaną trzonem oferty!

Mało kto zdaje sobie sprawę, że w grupie Volkswagena, obejmującej też producentów ciężarówek (MAN, Scania) zatrudnionych jest aż 200 tys. konstruktorów. Część z nich wciąż pracuje nad optymalizacją jednostek spalinowych. Priorytetem jest tu zyskanie jak najwyższej sprawności, co przekłada się na zużycie paliwa i - w konsekwencji - realne obniżenie emisji szkodliwych substancji.

Najnowszym efektem ich prac jest chociażby, wchodzący właśnie do oferty, benzynowy silnik 1.5 TSI. Jak już informowaliśmy, jednostka jest "głęboką modernizacją" oferowanych do tej pory silników rodziny EA211 (stąd oznaczenie EA211 Evo), chociaż patrząc przez pryzmat zastosowanych rozwiązań można ją uznać za nowy twór.

Zgodnie z panującą modą, konstruktorzy Volkswagena zaadaptowali do jednostki benzynowej rozwiązania od lat stosowane już w silnikach wysokoprężnych. Mamy tu więc bezpośredni wtrysk paliwa oraz turbosprężarkę o zmiennej geometrii. Z perspektywy laika - nic nowego. Trzeba jednak zdawać sobie sprawę chociażby z faktu, że spaliny silników benzynowych są o wiele gorętsze niż te z diesli, więc kierownice turbosprężarek wytrzymywać muszą inne obciążenia. To właśnie dzięki zastosowaniu efektywnego doładowania silnik pracuje w cyklu Millera (z tzw. piątym suwem sprężania).

Ciekawym pomysłem jest np. zastosowanie, sterowanego elektronicznie, obiegu cieczy chłodzącej. Zespół pompy wody wyposażono w specjalny zawór odcinający przepływ cieczy, gdy silnik jest zimny. Dzięki temu jednostka bardzo szybko uzyskuje temperaturę roboczą, co nie pozostaje bez wpływu zarówno na zużycie paliwa, jak i skład spalin. Magistrala wodna obejmuje teraz również - chłodzony cieczą - intercooler.

Oprócz tego silnik wyposażono w układ dezaktywacji cylindrów. Gdy kierowca nie zgłasza pełnego zapotrzebowania na moc dwa środkowe cylindry zostają wyłączone. Kolejność zapłonu zmienia się wówczas z klasycznego 1/3/4/2 na 1/-/4/- co z kolei stawia przed inżynierami nowe wyzwania związane z redukcją drgań.

Klienci powinni też wiedzieć, że - podobnie jak w II generacji 1.4 TSI - nowa jednostka 1.5 TSI wyposażona jest w pasek rozrządu. Ten, zdaniem producenta, wytrzymywać ma nawet - uwaga - 260 tys. km, co jest nie lada wyczynem biorąc pod uwagę, że nie pracuje on w kąpieli olejowej.

Elektryfikacja? Tak, ale stopniowo.

Oczywiście na tym nie kończą się pomysły służące realnemu obniżeniu spalania klasycznych silników o zapłonie iskrowym. W najbliższym czasie Niemcy planują rozszerzyć zainteresowanie klientów tzw. "miękkimi hybrydami". To właśnie ze względu na nie cała grupa zmierza powoli w kierunku 48-voltowych instalacji elektrycznych. Dla obniżenia spalania nowe auta z silnikami spalinowymi, coraz częściej podróżować będą w trybie tzw. "żeglowania", co oznacza całkowite wyłączenie jednostki napędowej. Jej szybki start i możliwości rekuperacji energii zapewniają w takim przypadku alternatory z funkcją rozrusznika (start ciepłego silnika następuje wówczas za pomocą paska PK), a te wymagają do sprawnego działania zdecydowanie wyższego napięcia, niż dzisiejszy standard 12 Voltów.

Instalacja o napięciu 48 Voltów daje też inne możliwości elektryfikacji silników spalinowych. Jedną z nich jest chociażby zastosowanie elektrycznego turbodoładowania. Przy okazji zorganizowanego w Ehra-Lessien sympozjum mieliśmy np. okazję jeździć prototypowym egzemplarzem auta wyposażonego w silnik 2.0 TDI z elektrycznym kompresorem (w sumie Volkswagen zaprezentował aż różnych 8 prototypów!). Nie byłoby w tym może nic nadzwyczajnego, gdyby nie fakt, że jednostka zaprzęgnięta została do napędu topowego SUVa niemieckiej marki - modelu Touareg!

Mało kto zdaje sobie sprawę, że nawet stopniowa, "pełzająca" elektryfikacja, zakładająca stopniowe zaznajamianie nabywców z technologią hybrydową, stawia przed inżynierami szereg nowych wyzwań. Dotyczy to chociażby konstrukcji przekładni napędowych. W ich przypadku trzeba np. pamiętać o konieczności smarowania mechanizmów, gdy silnik samochodu nie pracuje. Właśnie z tego względu nowa rodzina zautomatyzowanych, dwusprzęgłowych skrzyń DSG otrzymała specjalne akumulatory ciśnienia, które dbają o odpowiedni przepływ oleju, gdy silnik auta przechodzi w tryb "uśpienia". Z myślą o samochodach hybrydowych powstała też nowa, siedmiostopniowa skrzynia DSG DQ400E zintegrowana z rozwijającym aż 80 kW silnikiem elektrycznym.

Cudowna broń: CNG

Ostatnią z cudownych broni Volkswagena na drodze do zmniejszenia emisji spalin współczesnych jednostek napędowych jest CNG. Producent planuje w krótkim czasie uzupełnić swoją ofertę o kilka modeli wyposażonych w siniki TGI, czyli jednostki przystosowane do zasilania gazem.

Ofensywa na tym froncie skierowana jest do klientów, którym szczególnie leżą na sercu ochrona środowiska i kurczące się zapasy paliw kopalnych. Stosowanie CNG w zasadzie całkowicie eliminuje powstawanie w czasie spalania cząstek stałych, a sam gaz ma najwyższą wśród obecnie stosowanych paliw liczbę oktanową. Co więcej, wg wyliczeń ekspertów niemieckiej marki, z siedmiu bel siana o łącznej masie 1800 kg wytworzyć można 300 kg CNG. W przypadku nowego Polo z trzycylindrowym silnikiem 1.0 TGI, który zużywać ma średnio 3,2 kg CNG/100 km, taka ilość wystarczyć ma na pokonanie nawet 15 tys. km!

Stosowany w Polo motor 1.0 TGI to zmodyfikowane benzynowe 1.0 TSI, generujące moc 90 KM i maksymalny moment obrotowy 160 Nm (1800-3800 obr./min). Co ciekawe, chociaż jednostka wyposażona jest w bezpośredni wtrysk paliwa, gaz - podobnie jak w przypadku najpopularniejszych obecnie instalacji LPG IV generacji - podawany jest za pomocą wtryskiwaczy do kolektora ssącego. Nie jest to może szczyt techniki, ale takie rozwiązania ma jedną poważną zaletę. Eliminuje, typowe dla jednostek z bezpośrednim wtryskiem, zjawisko osadzania się nagaru na zaworach. Oznacza to, że w praktyce jazda na CNG jest nie tylko zdrowsza dla środowiska, ale również korzystnie wpływa na kondycję jednostki napędowej!

Volkswagen pod napięciem

Oczywiście wszystkie te usprawnienia nie oznaczają wcale, że Volkswagen nie wiąże przyszłości z samochodami elektrycznymi. Co ciekawe, Niemcy niechętnie mówią o technologii ogniw paliwowych, którą od kilku lat starają się forsować Japończycy (Toyota i Honda). Przedstawiciele niemieckiego koncernu nie ukrywają, że dysponują niezbędną technologią, ale konieczność tworzenia infrastruktury do tankowania wodoru sprawia, że nie upatrują w niej świetlanej przyszłości (zastanawiające, jeśli weźmiemy pod uwagę, że infrastruktura stacji ładowania też wymaga stworzenia, zaś wodór może pojawić się jako dodatkowy dystrybutor na stacjach paliw).

Zamiast tego, jak już informowaliśmy, konstruktorzy Volkswagena pracują nad elektrycznym modułowym zespołem napędowym o nazwie MEB. Układ powstaje z myślą o stosowaniu go w różnych modelach koncernu - począwszy od aut miejskich, na siedmioosobowych SUVach kończąc. W zależności od wersji, wyposażone w niego auta będą mogły pokonać na jednym ładowaniu od 400 do 600 km. Plan zakłada też możliwość szybkiego doładowywania baterii.

Pierwszym modelem wykorzystującym elektryczny napęd MEB będzie Volkswagen I.D. Produkcja auta ruszyć ma w Zwickau w 2020 roku. Plan zakłada, że w pierwszym roku wybudowanych zostanie 100 tys. egzemplarzy. Do 2025 roku koncern wyprodukować chce milion samochodów elektrycznych.

Paweł Rygas