Mali motor, velika snaga
Koje su tajne downsizinga?
Savremeni motori su manji, lakši i štedljiviji, ali istovremeno snažniji nego što brojke na papiru sugerišu. Taj paradoks objašnjava downsizing, filozofija koja je zauvijek promijenila konstrukciju automobilskih motora...
Downsizing u automobilskom svijetu označava smanjenje radne zapremine motora sa unutrašnjim sagorijevanjem, ali bez odricanja od snage i performansi na koje su vozači navikli. Umjesto velikih atmosferskih motora, proizvođači koriste manje motore kojima se uz pomoć punjača „ubrizgava” dodatna količina vazduha, čime se nadoknađuje izgubljena zapremina. Osnovna ideja je jednostavna: manji motor troši manje goriva pri laganoj vožnji, a kada zatreba snaga, u pomoć priskače turbopunjač ili mehanički kompresor.
Kako manji motor može biti snažniji
Snaga motora direktno zavisi od količine smjese vazduha i goriva koja može sagorjeti u cilindrima. Punjači sabijaju vazduh prije nego što uđe u motor, pa u isti prostor može stati više kiseonika, a više kiseonika znači da se može ubrizgati i više goriva, a to na kraju stvara veći pritisak na klip i veći obrtni momenat. Zato današnji motori od 1.4 ili čak 1.0 litra može razvijati snagu kakvu su nekada imali atmosferski motori od 1.8 ili 2.0 litra.
• Fiat 1.4 MultiAir (500 Abarth, Punto Abarth) – do 180 KS
• Ford 1.0 EcoBoost (Fiesta, Focus) – tri cilindra, 999 ccm, do 155 KS
• VW 1.5 TSI (Golf, Octavia, Leon) – 1.498 ccm, 150 KS
• Mercedes 2.0 Turbo (M139) u A45 AMG – samo 2.0 litra, čak 421 KS
• BMW 2.0 TwinPower Turbo (320i, 330i) – 184 do 258 KS iz dvije litre
Turbo punjač – snaga iz izduvnih gasova
Turbopunjač koristi energiju izduvnih gasova da zavrti turbinu, koja je osovinom povezana s kompresorom na usisnoj strani. Što motor više radi, više gasova izlazi, turbina se brže vrti i više vazduha se sabija. Problem nastaje pri niskim obrtajima, kada nema dovoljno gasova da bi se turbina brzo zavrtjela, te se tada javlja poznata „turbo rupa” što je samo kratko kašnjenje u isporuci snage. Brzina rotacija turbine prelazi 200.000 obrtaja u minuti, pa su materijali i ležajevi pod ogromnim opterećenjem.
Kako se kontroliše pritisak turba
Da bi se spriječilo preveliko sabijanje vazduha i oštećenje motora, višak izduvnih gasova se preusmjerava mimo turbine putem ventila koji se zove wastegate. Tako se reguliše maksimalni pritisak punjenja. Postoje i turbine sa promjenjivom geometrijom (VGT, VNT), kod kojih se ugao lopatica prilagođava broju obrtaja motora. Na niskim obrtajima gasovi se ubrzavaju, a na visokim im se daje veći prolaz. Ovakav sistem se najčešće koristi kod dizel motora.
Mehanički kompresor – snaga bez čekanja
Za razliku od turba, mehanički kompresor ne koristi izduvne gasove nego je direktno povezan s motorom, najčešće preko remena. Zato daje pritisak odmah, bez zadrške.
Koristili su ga, na primjer:
• Mercedes Kompressor modeli (C180K, C200K)
• Audi 3.0 TFSI V6 (S4, A6) – mehanički kompresor umjesto turba
• Jaguar 5.0 V8 Supercharged – preko 500 KS uz trenutni odziv gasa
Mana je što kompresor uzima dio snage motora za svoj rad, pa je nešto manje efikasan od turba.
Intercooler – mali hladnjak velike važnosti
Kada se vazduh sabija, on se zagrijava, a topao je rjeđi i sadrži manje kiseonika te se zato između punjača i motora postavlja intercooler, koji hladi sabijeni vazduh. Hladniji vazduh je gušći, pa u cilindar ulazi još više kiseonika, što dodatno povećava efikasnost i snagu.
Downsizing motori rade pod većim pritiscima u cilindrima nego stari atmosferski agregati velike zapremine. To znači veće opterećenje na klipove, karike, ležajeve i turbinu. Zbog toga su osjetljiviji na loše održavanje, nekvalitetno ulje i naglo gašenje motora odmah nakon brze vožnje.
Downsizing je prije svega odgovor na stroge ekološke norme i potrošnju goriva na testnim ciklusima. U realnoj vožnji, kada se mali turbo motor često tjera u visoke obrtaje, potrošnja može biti slična kao kod većeg motora.
Zato se danas downsizing sve više kombinuje s hibridnim sistemima, gdje elektromotor pomaže pri niskim obrtajima, a motor sa unutrašnjim sagorijevanjem radi u optimalnom režimu.