Silnik wolnossący - jak działa i co go wyróżnia?

Silnik wolnossący. O, akurat taki temat, w którym mogę powiedzieć coś na swoim przykładzie. JAK JUŻ ZAPEWNE WIECIE, jeżdżę sobie czołgiem o gracji fortepianu - Volvo S80 z silnikiem 2.9 bez turbo. Rzędowa szóstka, cztery zawory na cylinder, paskudny automat General Motors, który sprawia, że 200-konne, ciężkie auto jeszcze bardziej "tak średnio jedzie". Ale jest fajny. No, to jak? Silnik wolnossący - jak to z nim jest?

Spotkałem się już z określeniami, że "silnik wolnossący" jest znany z tego, że "wolno zasysa". Ale co? W jaki sposób? To może nie jest tak bardzo oczywiste dla ludzi, którzy nie mają styczności z motoryzacją, jednak można to wytłumaczyć we w miarę prosty sposób. Przejdźmy do rzeczy.

Silnik wolnossący - podstawowe założenia konstrukcyjne

Silnik wolnossący wyróżnia się na tle silników turbodoładowanych tym, że pobranie powietrza przez motor odbywa się jedynie dzięki zjawisku różnicy ciśnienia między komorą spalania w trakcie ssania, a otoczeniem. W przypadku silników turbodoładowanych, ów proces wspiera sprężarka - wtedy powietrze jest zasysane do silnika z ciśnieniem większym od ciśnienia atmosferycznego. Prosta kalkulacja - mniejsza dawka powietrza, mniejsza moc motoru (przy założeniu, że to DOKŁADNIE ta sama jednostka, tylko z turbosprężarką - daleko idące uproszczenie). Zasadniczo możliwe jest zaobserwowanie w kręgu motoryzacji wolnossących silników benzynowych oraz silników diesla - natomiast od tego drugiego rozwiązania odeszło się już dawno. Jeżeli już, to obecnie można znaleźć w ofercie producentów samochód jedynie silniki wolnossące w wariancie benzynowym. Ale prawdą jest fakt, że silników z turbodoładowaniem jest cała masa - downsizing zrobił pod tym względem swoje. Aby zrekompensować zmniejszoną pojemność motoru, korzysta się z dobrodziejstw, jakie dane turbosprężarka.

Czytaj dalej poniżej

Nio zaskakuje, szykuje samochód z baterią 150 kWh i zasięgiem 1000 km Kamil Pieczonka

Hyundai Kona Hybrid – czy dogoniono mistrza w efektywności paliwowej? Tomasz Niechaj

Czy poza tym silnik wolnossący różni się od tego samego wariantu, tyle że z turbiną? Tak - w przypadku silnika wolnossącego nie mamy do czynienia z... turbiną, co jest oczywiste - a to już w całkiem poważny sposób wprowadza element mniejszego skomplikowania dolotu. Co więcej, w przypadku silnika turbodoładowanego stosuje się intercooler - chłodnicę powietrza, która jest niezwykle istotna: gorące powietrze ma mniejszą gęstość - im jest ona większa, tym lepiej dla mocy silnika: w przypadku jednostek turbodoładowanych ma to ogromne znaczenie. To jeszcze bardziej komplikuje dolot. Silnik w wariancie turbodoładowanym jest również inaczej skonfigurowany pod kątem oprogramowania sterującego, które uwzględnia obecność elementu wspomagającego dostarczanie powietrza do komory spalania. Stąd nie jest tak, że samo założenie turbiny do silnika wolnossącego uznawane jest za doskonały pomysł. Trzeba to jeszcze "wystroić".

Czy silniki wolnossące wciąż odgrywają dużą rolę we współczesnej motoryzacji?

Cóż, to niestety gatunek "wymierający". Ograniczenia związane z emisją spalin oraz trendy w zakresie zużycia paliwa spowodowały, że niestety, ale era silnika wolnossących (a zasadniczo, silników spalinowych w samochodach osobowych ogółem) dobiega końca. Obecnie, w ofertach różnych producentów znajdują się pojazdy z jednostkami o niewielkim litrażu, wsparte mnóstwem czujników, nowatorskimi rozwiązaniami technicznymi oraz rzecz jasna - turbosprężarkami lub (i) kompresorami. Nie jest niczym dziwnym, całkiem spory samochód klasy średniej z ledwo litrowym silnikiem o wtrysku bezpośrednim i turbiną, co owocuje mimo wszystko akceptowalną dostępną mocą.

A zatem, jeżeli zależy nam na tym, aby pojeździć jeszcze fajnym, wolnossącym silnikiem - trzeba się zwrócić raczej ku starszym pojazdom. Mnie przykład Volvo jest najbliższy, a zatem naprawdę szkoda mi tych genialnych silników R5 oraz R6. Z zazdrością patrzę na posiadaczy tych samochodów z jednostką Yamahy 4.4 V8, która uchodzi za niezwykle udaną, choć mającą swoje bolączki.

Czytaj również: Kiedy w Szwecji będą Chiny… czyli ile jest Volvo w Volvo obecnie?

Główne atuty silników wolnossących

Jako posiadacz pojazdu z takim właśnie silnikiem, mogę wskazać na kilka zalet, które odpowiadają głównie mi. Są również te uniwersalne, które powodują, że silnik wolnossący to w dalszym ciągu obiekt poszukiwań wielu zmotoryzowanych Polaków, głównie na rynku wtórnym. A zatem, jak jest?

• Silnik wolnossący jest spokojniejszy od odpowiednika z turbiną. Zapewnia łagodniejszy, miarowy przyrost mocy i nie dotyczy go efekt "braku ciągu" z powodu nierozpędzonej dostatecznie turbiny. Może nie wbije w fotel, ale za to będzie spokojnie, równomiernie przyspieszał.
• Silnik bez turbiny (mówimy głównie o benzynowych, silniki wysokoprężne bez turbo zasadniczo nie istnieją) jest w stanie znieść więcej. Niewysilony, wyposażony w elementy pracujące w niższych temperaturach i bardziej przystępnych dla nich warunkach, nieskomplikowany pod względem budowy będzie służył dłużej w porównaniu do analogicznej jednostki z turbodoładowaniem (przy założeniu, że obydwa są eksploatowane tak samo i tak samo serwisowane). To nie jest mit.
• Zazwyczaj jest tak, że silniki wolnossące ze względu na niższy stopień skomplikowania, pozwalają na swobodne "dłubanie" pod maską. Jest tam po prostu więcej miejsca - naprawy są prostsze.
• Serwisowanie silnika wolnossącego jest zazwyczaj tańsze niż analogicznej jednostki wyposażonej w turbodoładowanie - ale to oczywiste, ze względu na różnice w zainstalowanych komponentach.
• Nieobecność drogiego w serwisowaniu innego osprzętu niż ten, który dotyczy bezpośrednio silnika. Pojazdy, w których znajduje się jednostka z turbodoładowaniem to częstsza konieczność głębszego przeglądu lub serwisowania: układu przeniesienia napędu, skrzyni biegów (przede wszystkim automatycznej), a także obecność takich rozwiązań jak chociażby dwumasowe koło zamachowe.
• Silnik wolnossący świetnie sprawdza się w mieście - w warunkach miejskich trudno będzie rozwinąć pełną moc wynikającą z turbiny. Warto pamiętać również o tym, że turbinę należy schładzać: w przypadku "wolnossaka" możemy o tym generalnie zapomnieć.

Wiemy już, jakimi zaletami charakteryzują się silniki wolnossące. Przejdźmy jednak do wad, bo takowe rzecz jasna również występują.

Silnik wolnossący - wady

• Silnik wolnossący nie jest dla osób, które oczekują od samochodu "sportowych wrażeń" - chyba, że mowa o bardzo dużych jednostkach w układzie widlastym lub podwójnie widlastym. Tam pojemność po prostu musi oznaczać "dobry ciąg". Ale to już proszenie się o pożeranie konkretnych ilości paliwa. Okazuje się, że turbodoładowane jednostki o mniejszym litrażu potrafią "zjeść" mniej niż te, generujące podobne osiągi, ale o większej pojemności i wolnossące.
• W nowoczesnych silnikach turbodoładowanych nie ma już efektu "turbodziury", a zatem deaktualizuje się zaleta silników wolnossących: miarowe, spokojne rozwijanie mocy.
• Mniejszy silnik turbodoładowany w porównaniu do większego wolnossaka o podobnych parametrach mocy / momentu obrotowego oznacza niższe ubezpieczenie. Algorytmy wyliczania ceny OC są nieubłagane.
• Silnik wolnossący nie będzie tak elastyczny jak analogiczny wolnossak, szczególnie obecnie, gdy mamy do czynienia z bardzo zaawansowanymi technicznie jednostkami.

Niemniej, gdybym miał wybierać jeszcze raz - ponownie padłoby na auto z dużym silnikiem wolnossącym. Małe silniki tego typu nie są może najbardziej "seksowne" motoryzacyjnie, nie dają ogromnych wrażeń z jazdy i charakteryzują się "taką sobie" kulturą pracy. Natomiast już jednostki R5 oraz R6, czy w układzie widlastym lub podwójnie widlastym, to zupełnie inna liga.

Najpopularniejsze silniki wolnossące wybranych producentów

Nie można zapomnieć o tym, by wspomnieć o najciekawszych silnikach wolnossących, jakie kiedykolwiek wyprodukowano. Zacznę po szwedzku, jak na volwiarza przystało.

Silniki Volvo Redblock R4 (bez turbodoładowania)

W wariantach od 1.8 litra do 2.3 litra, w wersjach z turbo lub bez. Volvo Redblock to rodzina silników, która słynie z przeogromnej niezawodności oraz przystępnych osiągów. Mógłbym wspomnieć o nowszych, 5-cylindrowych i 6-cylindrowych silnikach, jednak do RedBlock zyskał miano kultowego. Nie bez powodu - są to jednostki nie tylko trwałe, ale i podatne na modyfikacje.

BMW S14B25 R4 (BMW M3 E30 Sport Evo)

Stara, 2,5-litrowa jednostka generująca 235 KM i rozpędzająca auto do setki w 6,5 sekundy. Dzisiaj na nikim te dane nie robią wrażenia, ale trudno powiedzieć, żeby ta jednostka nie była kultowa w kręgu wielbicieli BMW. Nie jest to dziwne, w swoich czasach była niesamowicie sprawna, a i oferowała ponadprzeciętną trwałość.

Lexus 1LR-GUE - 4.8 V10

Przechodzimy w inną epokę. Potwór, o którym mowa generuje 552 koni mechanicznych i dosłownie pożera asfalt - rozpędzając Lexusa LFA w 3.7 sekundy do setki. Szybko, a nawet bardzo szybko. Poza tym, jest to jednostka, która generuje swoje osiągi naturalnie, kręci się wysoko i nie jest szczególnie problematyczna w kontekście awarii.

Honda S2000 F20/F22C

Wąska rodzina silników 2.0 i 2.2l kręcących się niesamowicie wysoko - aż do 9000 RPM, jak przystało na azjatycki silnik do samochodu wyczynowego. Honda S2000 dzięki niemu zyskała miano kultowej - nadawała się również co ciekawe do spokojniejszej jazdy w niższym zakresie obrotów.