Myślę, że należy najpierw określić stan zastały, czyli to co jest obecnie.
Silniki samochodowe z zapłonem iskrowym -wolnossące
W chwili obecnej część zdecydowana większość silników wolnossących to jednostki głównie cztero i sześciocylindrowe - Europa oraz sześcio i ośmiocylindrowe - USA. Nowe konstrukcje to wyłącznie silniki 4-zaworowe z wtryskiem paliwa pod zawór ssący,ale powiększa się liczba silników z wtryskiem bezpośrednim. Oczywiście powstają konstrukcje nietypowe,np;saab ,niemniej nowinki te maja jeszcze sporo wad. Stopień sprężania oscyluje w wysokości 8,8-9,5 niemniej na rynku liczą się głównie konstrukcje konsumujące benzynę bezołowiową 95 oktanów. Część konstruktorów stara się powiększyć elastyczność silnika konstruując silniki o zmiennych fazach rozrządu.najczęściej realizuje się to zwiększając "luz" łańcucha zaworów ssących.Inni wprowadzają kolektory o zmiennej długości,niemniej większość konstrukcji (ford należy do tej większości) polega na "strojeniu " długiego kolektora ssącego na i uzyskaniu tą drogą doładowania gazodynamicznego. Metoda ta znacznie zwiększa napełnienie silnika przy pewnej znacznej szybkości obrotowej,niemniej ma tą wadę,że maksymalne ciśnienie użyteczne,a więc i moment następuje w przedziale 4000 -4500 obr/min. Szybkości maksymalne silników utrzymują się w przedziale 5500 -6500. Większe prędkości obrotowe skutkują większym zużyciem paliwa,pogorszeniem elastyczności i koniecznością skracania skoku co wiąże się ,albo ze zwiększeniem ilości cylindrów,albo większym apetytem na oktany. Silniki te charakteryzują się wskaźnikiem mocy od 65-75 KM/l . Nie biorę tu pod uwagę jednostek o charakterze typowo sportowym.
Silniki samochodowe zapłonem iskrowym -doładowane
Ta ciekawa grupa jest wyposażona w turbosprężarkę,układ upustowy,chłodnicę powietrza doładowanego.Jest to rozwiązanie dość drogie i stosowane przez nieliczne marki.przoduje Volvo produkując silniki o małym i dużym stopniu doładowania. Ogromną zaleta tych silników oprócz znacznego wzrostu mocy jest przesunięcie w dół maksymalnego momentu.osiąga on największą wartość już przy 1800-2000 obr/min. Ale są i wady: podbijanie ciśnienia turbosprężarką skutkuje zwiększeniem fizycznego ciśnienia mieszanki przed momentem zapłonu i zmniejszeniem odporności na spalanie stukowe. Trzeba zmniejszać fizyczny stopień sprężania i wtedy gdy silnik pracuje ze średnim obciążeniem jego sprawność wyraźnie spada. W efekcie znacznie większe jednostkowe zużycie paliwa.W użytkowych silnikach tego typu moc jednostkowa wynosi od 80-120 km/l Silniki te mają z reguły chłodnice oleju itp.
Silniki wysokoprężne z zapłonem samoczynnym i wtryskiem bezpośrednim wolnossące.
Jest to już grupa występująca w zaniku ,silniki te charakteryzuje duża sprawność i niestety niewielka moc jednostkowa wynosząca 40-45KM/l.O produkowanych gdzieniegdzie jeszcze silnikach z wtryskiem do komory wirowej nie warto już mówić.jeszcze w połowie lat 90 stanowiły większość produkcji,niemniej straty pompowania z komory i niższa sprawność odsunęła je w cień.
Silniki z zapłonem samoczynnym i wtryskiem bezpośrednim turbodoładowane.
Jest to nowa dynamicznie rozwijająca się grupa silników. Usunięto konstrukcyjnie większość wad tych silników jak niska moc jednostkowa, hałaśliwość. Jak wszystkie silniki z turbodoładowaniem silniki te mają maksymalny moment b. nisko 1800-2200 obr/min. Moment ten przybiera duże wartości osiągając 170 Nm/l.Obroty maksymalne nie przekraczają 4500 ,ą wiąże się to ze specyfiką wtrysku bezpośredniego i kulistych toroidalnych komór w denku tłoka. Najniższe jednostkowe zużycie w tych silnikach osiąga już 180G/KMgodz i jest wartością nie do pobicia przez żaden silnik z zapłonem iskrowym. wskaźnik jednostkowy mocy dochodzi do 70KM/l i jest nie gorszy niż w dobrych jednostkach wolnossących z zapłonem iskrowym. Niemniej wady też występują:
1/ znacznie większy koszt produkcji wynikający z skomplikowanego i drogiego układu zasilania.
2.Wyjątkowa wrażliwość na lepkość i skład chemiczny paliwa.
3/ Wysokie ciśnienia w układzie wtryskowym wymuszają wyjątkową czystość paliwa .
4/ konieczność usuwania cząsteczek sadzy powstającej w momencie wymuszania ciśnienia doładowania
5/Walka z hałasem polegająca na zwiększeniu ilości przedwtrysków i instalowaniu czujników drgań.
6/ Mocna konstrukcja skrzyni korbowej i głowicy powodująca zwiększenie masy silnika w porównaniu z silnikiem z zapłonem iskrowym.
7/problem z chłodzeniem i smarowaniem rozpędzonej turbosprężarki po zatrzymaniu silnika.
Porównanie właściwości trakcyjnych silników wolnossących z zapłonem iskrowym i doładowanych silników z zapłonem samoczynnym.
Przez wiele stron forum przewija się problem : co jest lepsze -czy silnik TDci czy silnik z zapłonem iskrowym?
Myślę,że każda grupa użytkowników ma rację.Silnik Tdci ma duży moment przy niskich obrotach i w zakresie średnich prędkości jazdy stwarza lepsze warunki trakcyjne. Widać to wyraźnie z pomiarów przyspieszania na poszczególnych biegach. Jazda szosowa, wyprzedzanie odbywa się w niższym zakresie obrotów co wiąże się z niższym hałasem i koniecznością rzadszego sięgania po manetkę biegów. O ekonomi nie wspomnę tu sprawa jest oczywista. 180 G/KMgodz dla TDci przy 230G/KMgodz dla benzyny mówi samo za siebie. Oczywiście padnie tu argument gazu,niemniej to wiąże się z niedogodnościami innymi. Pozostają wady czyli cena,jaką właściciele diesli płacą za to rozwiązanie.Pierwszy raz płacą przy zakupie i to niemało,bo około 6-7000 PLn. Droższe są ceny przeglądów,naprawy pompy wtryskowej i wtryskiwaczy mogą przyprawić o ból głowy. Konsekwencje zatankowania "trefnego" paliwa mogą być fatalne. Dochodzi do tego częstsza wymiana dużego akumulatora i znaczne problemy z zapaleniem silnika w zimie przy zatankowaniu "letniego" paliwa.Odgłos pracującego na wolnych obrotach diesla,też nie nastraja do marzeń mimo układu czujników zmniejszających hałas.Pewne problemy są też przy jeździe w mieście,zanim rozkręci się turbosprężarka na i biegu zostajemy trochę z tyłu. Ale później? Wiadomo,że w ciągu najbliższych lat silniki wysokoprężne wzmocnią swą pozycję niemniej nie wyprą z rynku silników z zapłonem iskrowym.Zdecyduje niestety cena konstrukcji. Nie będą zapewne silniki wysokoprężne pchały się do samochodów sportowych. Tam poprzeczka stoi bardzo wysoko i na razie jest nie do przeskoczenia.
Autor: LongJohn