Downsizing – co to jest?

Downsizing to trend w motoryzacji, polegający na zmniejszaniu pojemności silników, przy równoczesnym zachowaniu, albo zwiększeniu ich mocy. Celem downsizingu było wprowadzenie do produkcji silników dynamicznych, oszczędnych i spełniających normy emisji spalin Euro 5 i Euro 6.Downsizing w głównej mierze zmienił silniki benzynowe.

Przykładowo downsizing pozwolił na zastępowanie jednostek o pojemności 1.4 i 1.5 l silnikami o pojemności 1.0 i 0.9 l, mającymi taką samą, albo większą moc (litrowy Eco TSI generuje moc 110 KM, litrowy Ecoboost – 150 KM).

Zdaniem wielu osób downsizing nie jest zjawiskiem nowym, tylko postępującym wraz z rozwojem motoryzacji. W latach trzydziestych Volvo produkowało 6-cylindrowe silniki o pojemności 3,7 l i mocy 80 KM. W 1946 roku mniejsza o 2,1 l pojemności i 2 cylindry jednostka osiągnęła moc 85 KM.

Co przyspieszyło rozwój downsizingu?

W 2006 roku wprowadzono normę emisji spalin Euro 4, ograniczającą między innymi emisję NOX (tlenków azotu) przez silniki benzynowe z 0,15 na 0,08 g/km. W latach 2007 – 2008 znacznie wzrosły ceny surowców na rynkach paliw (inwestorzy po kryzysie finansowym zaczęli więcej inwestować w surowce). Niepewność cen na rynku paliw, konieczność zapewnienia niskiego spalania i równocześnie wysokiej dynamiki silników oraz dostosowanie emisji spalin do norm skłoniła firmy motoryzacyjne do inwestowania w nowe rozwiązania.

Wielki kryzys gospodarczy uderzył w branże motoryzacyjną, powodując upadek wielu firm. Włoski Fiat wykupił 65% akcji Chryslera, ułatwiając ekspansję downsizingu na rynek USA (np. Chrysler Delta z silnikiem Multijet.

Założenia konstruktorów

Silniki wolnossące generują więcej mocy, niż jest to potrzebne, w efekcie ich moc nie jest wykorzystywana w stu procentach. Jednostki budowane w zgodzie z zasadami downsizingu miały cechować się bardzo wysoką sprawnością i dużą mocą, osiąganą przy niższej prędkości obrotowej. To miało wpłynąć na mniejsze zużycie paliwa i elastyczność. Konieczne było zastosowanie drogiego i skomplikowanego osprzętu.

Zastosowane technologie

W silnikach zmniejszono pojemność (np. 0.9 i 1.0 zastąpiły 1.4, 1.4 zastąpiły 1.8, 1.6 zastąpiły 2.0 itd.) i zredukowano liczbę cylindrów (najczęściej z 4 na 3, i więcej, np. z 4 na 2 w przypadku silników TwinAir Fiata).

W silnikach benzynowych zastosowano:

• Bezpośredni wtrysk paliwa (z pompą wysokiego ciśnienia i wtryskiwaczami) z wysokim stopniem sprężania
• Turbodoładowanie (najczęściej za pomocą turbosprężarki, albo równocześnie kompresora i turbosprężarki)
• Zmienne kąty i wzniosy rozrządu
• Szereg czujników elektronicznych, kontrolujących właściwą pracę jednostki
• Bardziej wytrzymałe materiały – konieczne ze względu na znacznie wyższe ciśnienie nad tłokiem (do 130 bar, dwa razy więcej niż w jednostkach wolnossących)
• „Odchudzono” wiele ruchomych elementów silnika, zmniejszając ich masę
• W dużej części silników zastosowano rozrządy na łańcuchu
• Inne technologie, charakterystyczne dla poszczególnych producentów, np. specjalny kształt bloku silnika, aby ten szybciej się nagrzewał i osiągał temperaturę roboczą
• Wysilone silniki mocno drżą, zatem koniecznością stało się stosowanie bardziej efektywnych poduszek silnika.
• W większości silników konieczne stało się montowanie dwumasowych kół zamachowych, w celu ochrony skrzyni biegów przed drganiami przenoszonymi z silnika.
• Wyższa temperatura pracy i większe obciążenie spowodowało konieczność zastosowania nowych olejów syntetycznych
• Konieczne było zastosowanie nowych materiałów (stopów) i procesów obróbki

W silnikach Diesla usprawniono pracę układów wtryskowych i turbodoładowania. W przypadku silników wysokoprężnych również jednostki o mniejszej pojemności zastępowały te o większej, np. 1.6 stosowano zamiast 2.0 l.

Downsizing to filozofia budowy silników, a nie sztywne reguły. Dlatego różni producenci stosowali różne rozwiązania. Np. Ford nie stosował łańcuchów rozrządu.

Przykładowe rodziny silników budowane w zgodzie z zasadami downsizingu

• Ecoboost – Ford
• TCe – Renault
• TwinAiriMultiAir – Fiat / FCA (Chrysler, Lancia)
• THP – Peugeot I Citroen
• TFSI, TSI, ECO TSI, TSI Evo – Volkswagen, Seat Skoda, Audi
• BoosterJet – Suzuki
• 1.2 Turbo – Toyota
• VTEC Turbo – Honda
• Najnowsze wysokoprężne CDI – Mercedes (np. 2.1 – 204 KM)
• TDI Ecomotive – wysokoprężne silniki Volkswagena
• dCI – silniki wysokoprężne Renault (stosowane też w Nissan i Dacia)
• HDi – silniki wysokoprężne Peugeot Citroen

Kontrowersje związane ze stosowaniem downsizingu

Silniki budowane w zgodzie z zasadami downsizingu są bardzo czułe na jakość tankowanego paliwa (jak silniki Diesla) i można w nich łatwo uszkodzić (zapchać) wtryski. Generują też wyższe koszty serwisowania – trzeba stosować drogie oleje syntetyczne (chroni to przed osadzaniem się nagaru), nawet trzykrotnie droższe niż w przypadku silników wolnossących są świece zapłonowe. W dużej części silników rozrząd na łańcuchu (z osprzętem) jest elementem eksploatacyjnym, podlegającym okresowej wymianie. Drogie są wtryskiwacze, bardzo wysokie koszty generuje też wymiana (naprawa) turbosprężarki, dwumasowego koła zamachowego i pompy wtryskowej.

Do dziś nierozstrzygnięta została kwestia trwałości silników, przez producentów określana na 200 – 250 tys. km, przez niezależnych specjalistów na zaledwie 150 – 180 tys. km przebiegu.

Najgorszym rozczarowaniem okazało się zużycie paliwa. Wiele niezależnych testów potwierdziło, że silniki zużywają dużo więcej paliwa, niż podają to producenci. Zwłaszcza w czasie dynamicznej jazdy. I często wcale nie są bardziej oszczędne od silników o większych pojemnościach.

„Od 2018 roku silniki benzynowe w nowych autach będą obowiązkowo wyposażane w filtr GPF – odpowiednik filtra cząstek stałych. To dodatkowo zwiększy koszt zakupu, napraw i skomplikuje obsługę, zwłaszcza podczas ciągłej eksploatacji w mieście”.

Najbardziej awaryjne jednostki downsizingowe

• 1.4 TSI – rozciągał się łańcuch rozrządu
• 2.0 TDI
• 1.6 THP
• 1.5 dCi – awarie panewek

Najmniej awaryjne jednostki downsizingowe

• 1.0 Ecoboost
• 1.3 Multijet
• 1.4 Turbo – Opel
• 1.6 HDi

Odejście od downsizingu

Coraz częściej mówi się o odejściu od downsizingu. To tzw. rightsizing. Z jednej strony inżynierowie szukają innych dróg do ograniczenia spalania, niż zmniejszanie pojemności, z drugiej uważa się, że skoro klienta stać na większy silnik, z wyższymi kosztami utrzymania, to należy mu taki zaoferować.