Kupując samochód stajemy przed wyborem nie tylko konkretnego modelu, ale także wersji silnikowej. Pojawia się wówczas pytanie – zdecydować się na auto z jednostką benzynową czy Dieslem? Porównujemy konstrukcje obu silników i przybliżamy koszty eksploatacji oraz potencjalnych napraw i usterek typowych dla takich jednostek.
Jest całe mnóstwo mitów związanych z eksploatacją jednostek wysokoprężnych. Bierzemy na warsztat obie konstrukcje i przyglądamy się wszystkim wadom oraz zaletom wyjaśniając, że nie każdy diesel jest niezniszczalny oraz nie każdy silnik benzynowy jest mocniejszy od swojego wysokoprężnego odpowiednika.
Od czego się zaczęło – historia silników spalinowych
Historia silników spalinowych rozpoczyna się w 1876 roku, kiedy to niemiecki wynalazca Nikolaus Otto skonstruował pierwszy czterosuwowy silnik benzynowy o zapłonie iskrowym. Niemiec eksperymentował z tą konstrukcją przez ponad dekadę, a równolegle kilku innych zapaleńców prowadziło badania nad podobnymi rozwiązaniami.
Jak sama nazwa wskazuje silnik o zapłonie iskrowym potrzebuje iskry, za którą odpowiada świeca zapłonowa. Każdy z cylindrów silnika to miejsce stale kontrolowanych wybuchów paliwa zmieszanego z powietrzem. Te dwa składniki niezbędne do stworzenia mieszanki są dostarczane do komory cylindra przez zawory, które decydują o tym w jakim momencie i jak dużo powietrza oraz paliwa powinno dostać się do silnika.
Po tym jak zawory dostarczą odpowiednią dawkę obu tych składników, tłok przesuwa się do góry sprężając mieszankę, a w odpowiednim momencie świeca uwalnia iskrę. To w tym momencie następuje wybuch, który wypycha tłok w drugą stronę. Energii tej starcza na obrócenie wału korbowego oraz na ponowne sprężenie mieszanki i doprowadzenie do kolejnego wybuchu.
Rudolf Diesel i jego pomysł
Prawie dwie dekady po tym jak Otto zaprezentował swój silnik spalinowy, oczy wszystkich zwróciły się w stronę innego niemieckiego wynalazcy, Rudolfa Diesla. Wpadł on na pomysł wykorzystania oleju napędowego jako paliwa dla zupełnie innego typu silników określanych jako jednostki wysokoprężne lub jednostki z zapłonem samoczynnym.
Zasada działania jest bardzo podobna, ale w silnikach Diesla mieszanka oleju napędowego z powietrzem ulega zapłonowi nie na skutek iskry. Tutaj to sama energia doprowadza do tak silnego ruchu tłoka, że jest on w stanie samemu sprężyć mieszankę powietrza i oleju napędowego, doprowadzając do ich zapłonu bez konieczności dodawania iskry ze świecy. Właśnie dlatego mówi się, że są to silniki wysokoprężne.
Diesel vs benzyna – różnice
Szczegół konstrukcyjny oraz stosowanie innego paliwa przyczyniły się do powstania zupełnie innej charakterystyki obu jednostek. Na początku swojego życia silniki Diesla pełniły rolę bardziej przemysłową służąc do napędzania statków, elektrowni, maszyn przemysłowych czy pojazdów rolniczych. Tutaj uwydatniły się największe zalety tych konstrukcji. Jednostki wysokoprężne potrzebowały mniej paliwa, jednocześnie cechując się wysoką niezawodnością, a także możliwością pracy w trudnych warunkach atmosferycznych np. w bardzo dużej wilgotności.
Pomimo tego, że pierwsze tego typu konstrukcje montowano w samochodach osobowych już w latach 30. ubiegłego wieku, na prawdziwy rozwój diesle musiały poczekać dopiero kolejnych 60 lat. Silnik benzynowy był prawdziwym monopolistą. Sprawdzona konstrukcja, brak konieczności montowania drogiego osprzętu, niewielka w stosunku do konstrukcji Diesla masa własna oraz wysoka kultura pracy, wydawały się nie do przeskoczenia.
Nowoczesne diesle
Pomimo kilku zalet, jednostki wysokoprężne przez bardzo długi czas były jedynie alternatywą dla benzynowych. Z czasem okazało się jednak, że turbosprężarka może wyeliminować część problemów związanych z eksploatacją Diesli.
Zasada działania turbosprężarki jest bardzo prosta – spaliny wylatujące z silnika przeprowadzane są przez wirnik, który napędza turbinę. Łopatki rozkręconej turbiny dodatkowo sprężają powietrze, przez co w cylindrze mieści się go więcej, a więc wybuch mieszanki jest jeszcze mocniejszy.
Spaliny silnika wysokoprężnego powstałe w wyniku spalania oleju napędowego są ciężkie i gęste, doskonale nadają się do napędzania turbosprężarki. Ta z kolei – wbrew powszechnej opinii – nie jest wyjątkowo zawodna. Po pewnym czasie, na ogół przy przebiegu 150 – 200 tys. km zużywają się poszczególne elementy, które podlegają regeneracji.
To właśnie turbosprężarka sprawiła, że jednostki z zapłonem samoczynnym zaczęły osiągać moc porównywalną z benzyniakami, jednocześnie przewyższając je pod względem momentu obrotowego. Ten drugi parametr również ma spore znaczenie, a w turbodieslach jest on dostępny od stosunkowo niskiego zakresu obrotów – przez co jednostki te z porównywalną mocą do silników benzynowych, właśnie przez wyższy moment obrotowy oferują lepsze przyspieszenie auta i pozwalają ciągnąć cięższe przyczepy.
Koło dwumasowe, filtr cząstek stałych i bolączki nowoczesnych diesli
Turbosprężarka dała moc, charakterystyczny moment obrotowy oraz zużycie paliwa mniejsze nawet o 20-30% w stosunku do benzyniaków. Wady diesli udało się zniwelować montując do tych jednostek niestety drogi osprzęt, który nie należy do trwałych.
Nowoczesne pompowtryskiwacze podają paliwo lepiej niż pompa rotacyjna, ale ich awarie są często bardzo kosztowne. Jeden wtryskiwacz Bosch do popularnego silnika Volkswagena 2,0 TDI w wersji o mocy 170 KM, kosztuje nawet ponad 2000 zł. Kompletny zestaw potrafi więc kosztować często nawet połowę wartości rzeczywistej samochodu.
Wysokie koszty napraw to jednak nie wszystkie dodatkowe wydatki związane z kupnem samochodu z silnikiem Rudolfa Diesla. Nowe samochody z takimi jednostkami są także droższe od swoich benzynowych odpowiedników, a różnica w cenie może sięgać nawet kilkunastu tysięcy złotych.
Silnik Diesla – zalety
Największą zaletą silników Diesla jest niskie spalanie. Takie konstrukcje potrzebują około 20-30% mniej paliwa żeby dostarczyć kierowcy porównywalną moc do silnika benzynowego o podobnej pojemności.
Jednocześnie charakterystyka jednostek wysokoprężnych zapewnia przy tym większy moment obrotowy, wpływający bezpośrednio na lepsze przyspieszenie i dający możliwość ciągnięcia cięższych ładunków. Ponadto moment obrotowy tych konstrukcji dostępny jest już od samego dołu obrotów, a to także wpływa na znacznie większą tolerancję na agresywne naciskanie pedału gazu.
Różnice w spalaniu minimalnym podczas spokojnej jazdy na trasie, a agresywnej jeździe przez miasto i mocnym przyspieszaniu, w przypadku silnika Diesla są znacznie mniejsze. Jednostki benzynowe spalające często na trasie 8 litrów paliwa, przy dynamicznej jeździe potrafią spalić nawet dwa razy tyle. W przypadku Diesli różnica ta jest znacznie mniejsza.
Nowoczesne silniki benzynowe
Era nowoczesnych silników benzynowych rozpoczęła się od dwóch wynalazków – bezpośredniego wtrysku paliwa oraz początków downsizingu.
Bezpośredni wtrysk paliwa jest najnowocześniejszym, najbardziej precyzyjnym, a co za tym idzie najbardziej wydajnym rozwiązaniem dostarczającym paliwo do komory spalania. Wcześniej benzyna była mieszana z powietrzem w kolektorze ssącym i już jako gotowa mieszanka trafiała do komory spalania.
Inżynierowie obliczyli, że zastosowanie wtrysku bezpośredniego może zmniejszyć zużycie paliwa nawet o 20% i jednocześnie zwiększyć moc o 10%. To rozwiązanie ma swoje wady, zwłaszcza na rynku samochodów używanych. Do tego typu silników trudniej jest zamontować instalację gazową, a często bywa tak, że podczas pracy na gazie LPG silnik musi spalać dodatkowo paliwo, które chłodzi wtrysk umieszczony bezpośrednio przy komorze spalania.
Downsizing to trend zmniejszania pojemności silnika przy zachowywaniu jego mocy. Zamiast benzynowego 2,0 l o mocy 130 KM producenci tworzą silniki o pojemnościach 1,4 l również produkujących 130 KM. Jest to możliwe właśnie dzięki montowaniu turbosprężarki lub kompresora, czyli turbosprężarki napędzanej mechanicznie.
Spadek spalania związany ze stosowaniem tych technologii nadal jednak nie zrekompensował różnicy do silników Diesla.
Silnik benzynowy – zalety
Pomimo bardziej zaawansowanej konstrukcji, także przez zastosowanie świec iskrowych, silniki benzynowe mają mnóstwo zalet. Klasyczne konstrukcje sprzed kilku lat, pozbawione turbosprężarek, osiągały wyższą moc od Diesli bez konieczności dodatkowych wspomagaczy technologicznych. Jednostki benzynowe wcale nie są znacznie mniej trwałe od wysokoprężnych i łatwiej odpalą podczas bardzo niskich temperatur zimą.
Zakup samochodu z silnikiem benzynowym będzie zdecydowanie tańszy, a sam blok takiego motoru jest lżejszy, bo nie dochodzi w nim do tak mocnego sprężania. To także wpływa na niższą masę auta, co przekłada się na lepsze właściwości jezdne oraz osiągi.
Diesel czy benzyna?
Oba typy silników mają swoje wady i zalety. Jednostki Diesla najlepiej czują się podczas eksploatacji na dłuższych trasach, ponieważ dłużej się nagrzewają, a dopiero po rozgrzaniu, przy pracy w odpowiedniej temperaturze osiągają swoją największą zaletę, czyli zapewniają mniejsze spalanie.
Ponadto osprzęt nowoczesnych turbodiesli, w tym filtr cząstek stałych, wytrzymują znacznie dłużej podczas jazdy na trasie niż podczas częstego uruchamiania jednostki i krótkich, miejskich odległości. Diesle będą doskonałe dla wszystkich kierowców, którzy rocznie pokonują 20 – 30 tys. km lub więcej.
Silniki benzynowe doskonale czują się w mieście, szybko osiągają optymalną temperaturę, a częste wyłączanie oraz uruchamianie i pokonywanie krótkich odległości nie stanowi dla nich żadnego problemu. Większe spalanie może zrekompensować niższa niż w przypadku silników Diesla cena zakupu nowego auta. Również wybrane egzemplarze na rynku wtórnym z silnikami benzynowymi, zwłaszcza o dużych pojemnościach, będą znacznie tańsze.
