Pamiętasz czasy, gdy oznaczenie „2.0” na klapie bagażnika samochodu oznaczało solidny, wolnossący motor, który bez zająknięcia przejeżdżał setki tysięcy kilometrów? Był to symbol pewnej normalności. Dzisiaj otwierasz maskę nowego auta segmentu C, a tam… silnik o pojemności litra, z trzema cylindrami, wyglądający jakby ktoś go wyjął z kosiarki i przez pomyłkę zamontował w rodzinnym kombi. Co się stało? Czy inżynierowie oszaleli? A może to spisek księgowych? Wiedz, że całe zamieszanie ma swoją nazwę i logikę, choć nie zawsze jest ona po Twojej myśli. Nazywa się downsizing silników i jest jedną z największych rewolucji, jakie w ostatnich dekadach przeszła motoryzacja.
Co to jest downsizing i dlaczego mały silnik udaje duży?
Zacznijmy od podstaw. Downsizing to, w najprostszych słowach, proces zmniejszania pojemności skokowej silnika spalinowego bez utraty (a często nawet z zyskiem) mocy i momentu obrotowego. Jakim cudem? Nie ma tu żadnych czarów, jest za to technologia, a konkretnie duet, który zmienił reguły gry: turbosprężarka i bezpośredni wtrysk paliwa.
Zamiast budować duży, czterocylindrowy wolnossący silnik o pojemności 1.6 czy 2.0 litra, producenci tworzą mniejszą jednostkę, na przykład trzycylindrową o pojemności litra. Sama z siebie byłaby anemiczna i nadawałaby się co najwyżej do napędzania taczki. Jednak inżynierowie dodają jej potężny „dopalacz” w postaci turbosprężarki. To sprytne urządzenie, napędzane gazami wylotowymi, które wtłacza do cylindrów dodatkowe powietrze. Więcej powietrza pozwala spalić więcej paliwa w jednym cyklu, a to generuje znacznie większą moc. W efekcie silnik o pojemności litra może z łatwością osiągnąć moc 125, a nawet 150 KM, czyli tyle, ile jeszcze kilkanaście lat temu oferowały wolnossące jednostki 1.8 lub 2.0.
Mówiąc obrazowo – to zastąpienie maratończyka (duży, wolnossący silnik, który siłę rozkłada w czasie) sprinterem na sterydach (mały silnik z turbo, który daje potężnego „kopa” na żądanie).
Główny powód rewolucji – surowe normy emisji spalin
Pytasz, po co ta cała kombinacja? Odpowiedź jest prosta i brutalna: pieniądze i regulacje. Głównym winowajcą, a zarazem motorem napędowym downsizingu, są coraz bardziej restrykcyjne normy emisji spalin narzucane przez Unię Europejską i inne organizacje na świecie.
Urzędnicy w Brukseli ustalili, że producenci muszą drastycznie obniżyć średnią emisję dwutlenku węgla (CO2) w całej gamie sprzedawanych aut. W 2021 roku limit wynosił 95 gramów CO2 na kilometr. Przekroczenie go oznaczało gigantyczne kary finansowe, liczone w setkach milionów euro. Jak podaje Europejskie Stowarzyszenie Producentów Samochodów (ACEA), w 2020 roku producenci, którzy nie zmieścili się w limitach, zapłacili łącznie ponad 500 milionów euro kar. To kwota, która boli nawet największe koncerny motoryzacyjne.
Sposobem na obniżenie emisji CO2 na papierze jest zmniejszenie zużycia paliwa podczas oficjalnych testów homologacyjnych (najpierw NEDC, teraz WLTP). A małe, doładowane silniki wypadają w nich znakomicie. Pracując pod niewielkim obciążeniem, w warunkach laboratoryjnych, palą symboliczne ilości paliwa. W rzeczywistości taki wysilony silnik może spalić więcej niż jego większy, wolnossący odpowiednik podczas dynamicznej jazdy na autostradzie, co stanowi już inną historię. Dla producenta liczy się wynik testu. Dzięki temu na folderze reklamowym nowego auta widnieje magiczne „spalanie średnie 5.5 l/100 km”, a koncern unika kar.
Księgowi zacierają ręce – ekonomia skali w praktyce
Drugim, niemniej ważnym powodem, jest cięcie kosztów produkcji. Wyprodukowanie trzycylindrowego silnika jest po prostu tańsze niż czterocylindrowego. Mniej cylindrów to mniej tłoków, korbowodów, zaworów, świec zapłonowych i całej reszty osprzętu. Mały blok silnika wymaga mniej materiału. To czysta oszczędność.
Co więcej, jeden uniwersalny silnik benzynowy jak na przykład 1.0 EcoBoost Forda czy 1.2 PureTech od koncernu Stellantis (Peugeot, Citroen, Opel) może napędzać całą gamę modeli – od małych aut miejskich po kompaktowe SUV-y. Różnice w mocy uzyskuje się głównie poprzez modyfikacje oprogramowania i osprzętu. Jest to znakomita optymalizacja kosztów, która sprawia, że szefowie finansowi w centralach firm śpią spokojniej. Marketingowcy również są zadowoleni, bo mogą sprzedawać „nowoczesną i ekologiczną technologię”, która w rzeczywistości jest przede wszystkim tania w produkcji.
Plusy i minusy z twojej perspektywy – co zyskujesz, a gdzie jest haczyk?
No dobrze, wiemy już, dlaczego producenci to robią. Zastanówmy się, co to oznacza dla Ciebie, czyli kierowcy, który ma takim autem jeździć na co dzień. Bo tutaj obraz przestaje być czarno-biały.
Zacznijmy od zalet, bo kilka ich jest.
Po pierwsze, dynamika i elastyczność. Dzięki turbosprężarce, małe silniki oferują wysoki moment obrotowy już przy niskich obrotach. W praktyce oznacza to, że nie musisz „kręcić” silnika pod czerwone pole, żeby samochód sprawnie przyspieszył. Wciskasz gaz przy 2000 obrotów na minutę i czujesz przyjemne wciskanie w fotel. W ruchu miejskim i podczas wyprzedzania to duża zaleta w porównaniu do starych silników wolnossących, które „budziły się do życia” dopiero na wysokich obrotach.
Po drugie, niskie zużycie paliwa… ale pod pewnymi warunkami. Jeżeli jeździsz spokojnie, głównie po mieście, bez gwałtownych zrywów, taki mały silnik faktycznie potrafi być oszczędny. Jego niewielka pojemność sprawia, że na wolnych obrotach i przy niewielkim obciążeniu potrzebuje mało paliwa. To ekologiczny anioł z katalogu.
Po trzecie, niższe opłaty. W wielu krajach wysokość podatków czy ubezpieczenia OC jest wciąż powiązana z pojemnością silnika. Posiadając samochód z silnikiem 1.0, zamiast 2.0, możesz zaoszczędzić kilkaset złotych rocznie.
Niestety, lista wad bywa równie długa.
Tutaj zaczyna się cała ironia downsizingu. Główna wada to realne spalanie paliwa. Wystarczy, że wyjedziesz na autostradę i będziesz chciał utrzymać prędkość 140 km/h, albo załadujesz auto całą rodziną na wakacje. Mały, wysilony motor musi wtedy pracować na pełnych obrotach, turbosprężarka pompuje powietrze jak szalona, a wtryskiwacze leją paliwo strumieniami, aby schłodzić komory spalania. W takich warunkach jednostka napędowa o pojemności 1.2 litra w SUV-ie może z łatwością zużyć więcej paliwa niż stary, poczciwy, dwulitrowy silnik benzynowy. Obietnica oszczędności pryska jak bańka mydlana.
Następny punkt zapalny to trwałość i awaryjność. Praw fizyki nie da się oszukać. Wyciśnięcie 150 KM z jednego litra pojemności generuje olbrzymie obciążenia termiczne i mechaniczne. Elementy jak tłoki, korbowody czy panewki są poddawane ekstremalnym przeciążeniom. Dodaj do tego skomplikowany osprzęt: turbosprężarkę, która wiruje z prędkością ponad 200 tysięcy obrotów na minutę i pracuje w piekielnej temperaturze, zaawansowany układ wtryskowy i delikatne układy rozrządu. Efekt? Pierwsze generacje downsizedowych silników stały się legendami… ale niestety z powodu swojej awaryjności. Przykładami mogą być wczesne wersje silnika 1.4 TSI od Volkswagena (problemy z łańcuchem rozrządu i pękającymi tłokami) czy owiany złą sławą silnik 1.6 THP koncernu PSA i BMW (nagminne problemy z rozrządem, osadzaniem się nagaru i wysokim zużyciem oleju). Producenci wyciągnęli wnioski i nowsze konstrukcje są znacznie bardziej dopracowane, niemniej ryzyko drogiej usterki po przebiegu 150-200 tys. km jest wciąż wyższe niż w prostszych silnikach wolnossących.
Nie można też zapomnieć o kulturze pracy. Silniki trzycylindrowe z natury generują więcej wibracji niż jednostki cztero- czy sześciocylindrowe. Choć inżynierowie stosują różne sztuczki (jak koła dwumasowe czy wałki wyrównoważające), charakterystyczne „terkotanie”, zwłaszcza na wolnych obrotach, dla wielu jest po prostu dokuczliwe. Dźwięk przypomina raczej maszynę do szycia niż rasowy silnik spalinowy.
Przykłady z życia wzięte – legendy i niewypały downsizingu
Aby nie być gołosłownym, spójrzmy na kilka konkretnych przykładów, które zapisały się w historii motoryzacji.
Chlubnym przykładem, który pokazał, że downsizing może mieć sens, jest silnik Ford 1.0 EcoBoost. Gdy debiutował, świat przecierał oczy ze zdumienia. Trzy cylindry, litr pojemności i moce od 100 do 140 KM. Silnik ten zdobył wielokrotnie tytuł Międzynarodowego Silnika Roku (International Engine of the Year), oferując świetną dynamikę i rozsądne spalanie. Ford pokazał, że da się to zrobić dobrze, chociaż i tutaj pierwsze wersje miały swoje bolączki (np. z układem chłodzenia).
Po drugiej stronie barykady stoi wspomniany już 1.6 THP. Stworzony we współpracy BMW i PSA (Peugeot-Citroën), na papierze był majstersztykiem. Bezpośredni wtrysk paliwa, turbo, świetne osiągi. W praktyce okazał się koszmarem dla właścicieli. Rozciągające się łańcuchy rozrządu, gromadzący się w dolocie nagar i awarie turbosprężarek zrujnowały reputację tej jednostki i portfele wielu kierowców.
Grupa Volkswagen również ma swoje za uszami z silnikiem 1.4 TSI w wersji Twincharger (z turbo i kompresorem). Idea była genialna – kompresor zapewniał moc na niskich obrotach, a turbosprężarka na wysokich. Niestety, skomplikowanie konstrukcji i duże obciążenie termiczne prowadziły do poważnych usterek, w tym pękania tłoków. VW szybko wycofał się z tej wersji, stawiając na prostsze i trwalsze konstrukcje z pojedynczym turbo.
Buntownik bez powodu – mazda idzie pod prąd
Warto wspomnieć, że nie wszyscy producenci poszli owczym pędem za downsizingiem. Najbardziej znanym buntownikiem jest Mazda. Japońscy inżynierowie uznali, że zamiast zmniejszać pojemność i dokładać turbo, lepiej jest udoskonalić duży wolnossący silnik. Nazwali swoją filozofię „rightsizingiem” (dopasowaniem rozmiaru) lub „downspeedingiem” (obniżaniem obrotów pracy silnika).
Silniki Skyactiv-G od Mazdy to jednostki o stosunkowo dużej pojemności (np. 2.0 lub 2.5 litra), ale o niezwykle wysokim stopniu sprężania, z zaawansowanym układem wtryskowym i lekką konstrukcją. W efekcie oferują one płynne rozwijanie mocy, świetną reakcję na gaz i, co najważniejsze, bardzo rozsądne zużycie paliwa w realnych warunkach drogowych, często niższe niż w doładowanych odpowiednikach konkurencji. Droga Mazdy udowadnia, że istnieje alternatywa i że większa pojemność silnika nie musi oznaczać paliwowej apokalipsy.
Jaka przyszłość czeka małe silniki?
Czy downsizing to ślepa uliczka? Raczej nie. To ewolucyjny krok wymuszony przez okoliczności. Producenci nauczyli się już budować trwalsze i bardziej dopracowane małe silniki. Co więcej, przyszłość downsizingu to mariaż z elektrycznością. Układy tzw. miękkiej hybrydy (Mild Hybrid), gdzie mały silnik elektryczny wspomaga jednostkę spalinową podczas ruszania i przyspieszania, to kolejny krok w stronę obniżenia emisji spalin. Elektryczny „kop” niweluje efekt turbodziury i odciąża silnik spalinowy, pozwalając mu pracować jeszcze oszczędniej.
Podsumowanie
Downsizing silników to złożone zjawisko. Jest odpowiedzią producentów na presję ekologiczną i finansową. Dla Ciebie, jako użytkownika, może być zarówno błogosławieństwem (świetna dynamika w mieście, niskie opłaty), jak i przekleństwem (wysokie spalanie na trasie, ryzyko drogich awarii).
Osobiście uważam, że downsizing jest genialnym dziełem inżynierów i księgowych, które z punktu widzenia kierowcy jest po prostu kompromisem. Czasem udanym, czasem mniej. Dlatego kupując nowoczesny samochód z małym, doładowanym silnikiem, trzeba być świadomym jego charakterystyki. Nie jest to zło wcielone, ale też nie jest to technologiczny zbawca ludzkości. To po prostu znak naszych czasów – czasów, w których na papierze wszystko musi się zgadzać, a rzeczywistość… cóż, rzeczywistość bywa różna.