Czy istnieje uniwersalny rodzaj napędu? Analizujemy za i przeciw

Z pewnością zarówno wielu kierowców, jak i miłośników motoryzacji często zadaje sobie pytanie, czy istnieje uniwersalny rodzaj napędu stosowany do napędzania samochodów. Skonstruowanie takiego typu zasilania stanowi nie lada wyzwanie dla inżynierów, którzy od wielu lat szukają różnych sposobów na opracowanie takiego właśnie napędu.

Uniwersalny rodzaj napędu – czy takie coś w ogóle istnieje?

Mimo wielu prób i zapewnień, do dnia dzisiejszego nie powstał uniwersalny rodzaj napędu, czyli taki, który można by nazwać złotym środkiem. Najpopularniejsze silniki są zasilane benzyną lub olejem napędowym. Coraz popularniejsze stają się pojazdy z napędem hybrydowym. Istnieją też auta zasilane na prąd lub ogniwa wodorowe. Jednakże stanowią one margines sprzedaży i wszystko wskazuje na to, że musi upłynąć jeszcze kilka lub nawet kilkanaście lat, by faktycznie stały się poważną konkurencją dla tradycyjnych silników spalinowych.

Idealnym silnikiem byłby taki, który jednocześnie zużywałby niewiele paliwa, wyróżniałby się wysoką trwałością, nieskomplikowaną budową, wysokim komfortem akustycznym, ładnym brzmieniem oraz dobrymi osiągami, a auto z takim silnikiem byłoby tanie w zakupie i eksploatacji oraz dobrze spisywało się zarówno podczas jazdy miejskiej, jak i na trasie. Jednakże każdy z wymienionych powyżej typów zasilania nie jest idealny i ma zarówno swoje zalety, jak i wady, które nie pozwalają na zyskanie miana złotego środka.

Silniki benzynowe

Najpowszechniejszy na chwilę obecną jest napęd benzynowy. Jest on jednocześnie najbardziej znany użytkownikom samochodów, gdyż jest ciągle stosowany i rozwijany, począwszy od pierwszych automobili, skończywszy na obecnie najnowocześniejszych samochodach.

Fot. netcarshow.com / silnik benzynowy

Samochody zasilane benzyną, tzw. „benzyniaki” są najtańsze i najłatwiejsze do kupienia. Ten typ silnika charakteryzuje się relatywnie niską masą w porównaniu do innych rodzajów napędu. Ponadto mają wiele innych, niepodważalnych zalet. Należą do nich m. in. niższe koszty eksploatacji i serwisu niż np. w silnikach wysokoprężnych, głównie poprzez brak tak kosztownych elementów osprzętu, występujących w dieslu, do których należą m. in. filtr cząstek stałych, tzw. DPF, czy też dwumasowe koło zamachowe (choć to ostatnie bywa stosowane w nowoczesnych silnikach benzynowych, np. w silniku Forda 2.3 Ecoboost, stosowanym m. in. w nowym Mustangu).

Do zalet „benzyniaków” należy także łatwy rozruch przy niskich temperaturach, oczywiście, jeśli silnik jest sprawny i w dobrej kondycji. Jednostki te cechuje także wysoka sprawność termiczna, zwłaszcza w dużych motorach benzynowych, np. V8. Jest to bardzo ważna cecha, zwłaszcza zimą, gdyż właśnie wtedy możemy to najbardziej docenić. Ponadto odznaczają się wysokim komfortem akustycznym i niskim poziomem wibracji lub niemal ich brakiem. Do wyjątków należą najmniejsze silniki, zwłaszcza 3- cylindrowe, które generują wibracje i hałas.

Choć co nowocześniejsze, np. w BMW pracują już na przyzwoitym poziomie. Z kolei w wielu modelach sportowych silniki odznaczają się rasowym, przyjemnym dźwiękiem, pasującym do charakteru tego typu aut oraz pozwalają się wkręcać na wysokie obroty, poprawiając przyjemność z jazdy. Motory zasilane benzyną uchodzą za trwałe w porównaniu do innych źródeł napędu, gdyż najważniejsze ich założenia konstrukcyjne są od lat znane mechanikom. Wpływ na ich trwałość ma także wspomniany powyżej mniejszy stopień skomplikowania, głównie poprzez brak kłopotliwego osprzętu. Benzyniaki mają też mniej szkodliwe spaliny dla środowiska niż diesle.

Uniwersalny rodzaj napędu – każdy medal ma dwie strony

Jednakże, mimo tak licznych zalet, ten typ zasilania nie jest pozbawiony wad. Główną z nich jest wysokie zużycie paliwa oraz wynikający z tego relatywnie niewielki zasięg na pełnym baku. Również poziom elastyczności odstaje od silników wysokoprężnych, co widać np. podczas ruszania z miejsca, zwłaszcza pod górkę, gdy trzeba mocniej dodać gazu, żeby auto nie zgasło. Do wad możemy zaliczyć też mniejszy moment obrotowy, przez co mamy wrażenie gorszej dynamiki niż w dieslu, pomimo często większej mocy.

Również z trwałością motorów na benzynę, zwłaszcza w dzisiejszych czasach bywa różnie, gdyż zaczynają być one coraz bardziej wysilone, a przez to skomplikowane. Jest to związane z coraz powszechniejszym w motoryzacji zjawiskiem downsizingu, czyli zmniejszania pojemności i liczby cylindrów w silniku, w celu obniżenia zużycia paliwa i emisji CO2. Jednocześnie dynamika zostaje poprawiona poprzez zastosowanie turbodoładowania. Niestety odbija się to negatywnie na ogólnej trwałości zespołu napędowego. Mimo to nadal jest on trwalszy niż silnik diesla.

Wady silników benzynowych

Innym poważnym problemem trapiącym wiele konstrukcji benzynowych jest wysokie zużycie oleju silnikowego. Borykają się z nim głównie wysokoobrotowe silniki o sportowym charakterze, np. silnik Wankla w Mazdzie RX-8, ale także duże zespoły napędowe, np. w silnikach V8 od BMW. Bolączka ta dotyka jednak też małych popularnych silników, np. silnika 1,8 TSI w Volkswagenie, gdzie zużycie oleju potrafi wynieść nawet 1 litr na 1000 km, podczas, gdy konstrukcje nie dotknięte takim problemem zużywają dużo mniej oleju nawet po przejechaniu kilkunastu tysięcy kilometrów. Jest to tym dotkliwszy problem, że jest bardzo trudny do usunięcia, a często nawet niemożliwy. Tak więc nie można uznać napędu benzynowego za uniwersalny.

Diesle

Przejdźmy teraz do drugiego najpopularniejszego typu konstrukcji, czyli silnika wysokoprężnego, tzw. Diesla. Nazwa wzięła się od konstruktora pierwszej tego typu jednostki, Rudolfa Diesla. Ma on niemal równie długą historię, co wspomniany wcześniej napęd benzynowy, gdyż pierwsza tego typu konstrukcja powstała pod koniec XIX w.

Fot. netcarshow.com / silnik wysokoprężny

Diesle zdobyły popularność głównie dzięki niskiemu zużyciu paliwa, dobrej elastyczności oraz dużemu zasięgowi, wynikającemu bezpośrednio z niewielkiego zużycia oleju napędowego. Wiele starszych jednostek wysokoprężnych cechowała także wysoka trwałość. Ponadto samochodem napędzanym tego typu silnikiem łatwiej ruszyć pod górkę i dzięki swojej elastyczności trudniej o zgaśniecie przy ruszaniu niż w przypadku konstrukcji benzynowej. Wiele aut zasilanych olejem napędowym dzięki niskiemu spalaniu i dużemu zasięgowi kupują firmy i osoby, które dużo podróżują.

Jednakże popularność diesli stopniowo spada, a zjawisko to będzie się w przyszłości nasilać. Przyczynia się do tego coraz gorsza trwałość tego typu jednostek poprzez zwiększanie stopnia skomplikowania tych silników. Chodzi np. o stosowanie filtrów DPF, co jest spowodowane zaostrzaniem norm emisji spalin i dążeniem do jak najniższego zużycia paliwa. Innym powodem nasilenia tego zjawiska jest coraz niższe zużycie paliwa przez nowe jednostki benzynowe, a także wybuch afery dieslami Volkswagena, tzw. „Dieselszwindel”, która była jedną z największych afer w historii motoryzacji.

Dominują silniki benzynowe i wysokoprężne

Dotyczyła ona manipulacji wynikami pomiaru emisji spalin. Okazało się, że jednostki wysokoprężne Volkswagena emitują dużo więcej szkodliwych toksyn do atmosfery niż zapewniał producent. Niewykluczone, że sprawa wygląda podobnie u innych producentów. Z pewnością odbije się to negatywnie na sprzedaży aut z silnikami diesla.

Poza tym konstrukcje na olej napędowy cechują inne wady, takie jak wyższa masa niż motorów benzynowych, a co za tym idzie, także gorsze osiągi. Ponadto jednostki te maja gorszą sprawność termiczną, co przeszkadza zwłaszcza podczas niskich temperatur, gdy ciężko jest odpalić silnik, a gdy się już go odpali, to bardzo długo się nagrzewa. Kolejną wadą diesli jest wysoka cena zakupu i niska kultura pracy oraz dosyć wysoki poziom wibracji. Ceny części do silnika są droższe niż w przypadku benzyniaków. Biorąc te wszystkie cechy pod uwagę, napędu wysokoprężnego na pewno nie można nazwać złotym środkiem.

Napęd hybrydowy

W ostatnich latach pojawił się jeszcze jeden rodzaj zasilania, który na chwilę obecną rośnie w siłę i stanowi konkurencję dla powyżej opisanych, tradycyjnych typów konstrukcji. Chodzi tu o napęd hybrydowy. Stanowi on najczęściej połączenie silnika benzynowego i elektrycznego. Jego historia sięga 1997 r., kiedy to Toyota przedstawiła model Prius. Początkowo nikt nie wróżył przyszłości tego typu samochodom. Na dzień dzisiejszy stają się one coraz popularniejsze.

W wielu krajach są oferowane ulgi dla hybryd. Mają one wiele niepodważalnych zalet, takich jak niskie spalanie w mieście, wysoka trwałość, brak skomplikowanego osprzętu, typowego dla diesli, przez co koszty eksploatacji są również niższe. Ponadto zasilanie hybrydowe wyróżnia bardzo wysoki komfort akustyczny i niemalże brak wibracji, choć przy wysokich obrotach silnik, zwłaszcza w tańszych hybrydach, potrafi hałasować – tzw. „wycie”. Także układ hamulcowy wyróżnia se wysoką trwałością, a zespół napędowy długą gwarancją. Czyżby napęd doskonały?

Fot. netcarshow.com / napęd hybrydowy

Niestety nie. Hybrydy, podobnie, jak każdy inny typ konstrukcji, mają też swoje wady. Należą do nich wysoka masa, ceny zakupu podobne do diesli lub czasami nawet nieco wyższe. Gorsze są także osiągi i prowadzenie, spowodowane wysoką masą, a także ograniczona pojemność bagażnika w niektórych modelach. Ponadto długa przerwa w użytkowaniu samochodu hybrydowego, zwłaszcza w zimie, negatywnie odbija się na żywotności akumulatorów. Dlatego też auto z napędem hybrydowym powinno być stale użytkowane. Wtedy odwdzięczy się niezawodnością i niskim spalaniem. W przypadku awarii akumulatorów koszt ich wymiany jest bardzo wysoki. Więc także i napęd hybrydowy nie jest idealny.

Napędy alternatywne

Są jeszcze inne rodzaje konstrukcji, takie jak zasilanie gazem LPG. Jednakże z powodu coraz większego stopnia skomplikowania silników benzynowych staje się nieopłacalne.

Innym typem napędu jest silnik elektryczny. Jest to przyszłościowy rodzaj zasilania, gdyż jest ekologiczny, nie emituje żadnych toksyn do atmosfery. Auta na prąd charakteryzują się całkiem dobrą dynamiką, ciszą podczas jazdy i brakiem wibracji. Jednakże są ciężkie, słabo się prowadzą, są drogie w zakupie i mają krótki zasięg, zwykle nieprzekraczający 200 km.

Fot. netcarshow.com / układ elektryczny

Wyjątkiem jest Tesla Model S, która ma zasięg wynoszący około 500 km i mimo wysokiej masy dobrze się prowadzi. Także większość aut elektrycznych potrzebuje kilku lub nawet kilkunastu godzin na naładowanie baterii. Ponadto sieć ładowania jest Dopóki te uciążliwe dla codziennej eksploatacji wady nie zostaną wyeliminowane, dopóty samochody elektryczne nie zdobędą popularności. Jednakże jest to kwestia kilku lub kilkunastu lat.

Najnowszym rodzajem zasilania jest napęd wodorowy. Pierwszy masowo produkowany pojazd zadebiutował dopiero w 2014r. Jest nim Toyota Mirai. Zaletą tego napędu jest brak emisji spalin do atmosfery. Podobnie, jak w autach elektrycznych, auta na wodór cechuje przyzwoita dynamika oraz cisza podczas jazdy. Ciekawostką jest fakt, że produktem napędu wodorowego jest zwykła woda, którą można normalnie pić.

Fot. netcarshow.com / napęd wodorowy

Tankowanie takiego samochodu trwa tylko około 3 minuty. Jednakże auta na wodór mają wysoką masę, a przez to słabe prowadzenie. Ponadto są drogie w zakupie, a sieć stacji tankowania wodoru jest na chwilę obecną bardzo słabo rozwinięta. Ten rodzaj napędu jest przyszłościowy, ale potrzeba jeszcze dużo czasu, by zrobił się popularny na rynku.

Uniwersalny rodzaj napędu – podsumowanie

Podsumowując, po przeanalizowaniu niemal wszystkich dostępnych obecnie rodzajów napędu wynika, że nie istnieje uniwersalny rodzaj napędu. Wybór odpowiedniego typu silnika zależy od osobistych preferencji i sposobu jeżdżenia przez danego kierowcę. Jeśli ktoś potrzebuje samochodu, którym chce jeździć do miasta i od czasu do czasu na trasy, jednocześnie nie płacąc wiele za jego zakup i eksploatację, powinien kupić auto benzynowe.

Z kolei, gdy się dużo podróżuje, zwłaszcza w dalekie trasy, dobrym wyborem będzie pojazd z silnikiem wysokoprężnym. Jeśli ktoś jeździ dużo po mieście i zależy mu na niskim spalaniu, powinien zastanowić się nad wyborem samochodu hybrydowego. W takich warunkach hybryda jest lepszą alternatywą dla diesli. Co do aut elektrycznych, póki co nadają się głównie do dużych miast, jednakże są zbyt drogie w zakupie. Być może w przyszłości inżynierowie skonstruują taki rodzaj zasilania który będzie można uznać za złoty środek. Jednakże na dzień dzisiejszy uniwersalny rodzaj napędu nie istnieje. Co prawda, Mazda pracuje obecnie nad technologią SkyActiv X, mającą połączyć zalety jednostek benzynowych i wysokoprężnych. Jest to jednak temat na osobny artykuł.