Benzyna, diesel a może samochód elektryczny? Wybierając samochód zdarza się, że stajemy przed dylematem jak ma być ono napędzane. Obecnie do wyboru mamy auta z silnikami benzynowymi, z silnikami diesla, hybrydy oraz zyskujące na popularności auta elektryczne. Każde z nich ma swoje zalety i wady, które przekładają się wymiernie na koszt zakupu i koszt użytkowania. Warto więc poświęcić czas na analizę i dokonanie świadomego wyboru.

Znane konstrukcje – silnik benzynowy i silnik Diesla

Silniki benzynowe i diesla to znane konstrukcje. Obie były wielokrotnie modyfikowane i rozwijane. Mało kto wie jakie są różnice między wymienionymi wyżej silnikami ograniczając się do poprawnego zatankowania samochodu na stacji paliw. Warto poznać podstawowe różnice między silnikami benzynowymi a silnikami diesla.

Silnik benzynowy wymaga dostarczenia iskry do cylindra, by poruszyć tłokiem w momencie, kiedy tłok spręży mieszankę. Iskra pochodzi z aparatu zapłonowego, czyli od świec. Aparat zapłonowy steruje sekwencją zapłonów, w efekcie tłoki poruszają się, a energia pochodząca z tego ruchu przekazywana jest na wał napędowy. Finalnie powstaje moment napędowy, który napędza inne układy i koła pojazdu.

W silniku diesla zapłon jest samoczynny pod wpływem wysokiego ciśnienia. Nie ma tam iskry dostarczanej przez świecę. Silnik a właściwie i jego podzespoły są bardziej skomplikowane, bo obsługują większe ciśnienia. Sprężone powietrze uzyskuje ogromną temperaturę i w kontakcie z paliwem zapala się po zetknięciu z gorącym powietrzem. Silniki wysokoprężne uzyskują wyższą sprawność, emitują mniejszą temperaturę i nie przegrzewają się tak szybko jak benzynowe. Sprawność silnika zwiększa także świeca żarowa, która dopala resztki mieszanki. Diesel jest bardziej wydajny od silnika benzynowego. W niektórych silnikach sprężana jest gotowa mieszanka. Dalej kolejne suwy silnika są takie same, jak w silniku benzynowym.

Druga podstawowa różnica to spalanie paliwa. Benzyniaki palą więcej, diesle mniej.
Diesle starszej generacji poruszały się ślamazarnie, brakowało im mocy i nawet silniki dużej pojemności nie rozwijały imponujących prędkości.. Po wprowadzeniu modyfikacji, nowych rodzajów wtrysków oraz turbin samochody z silnikami wysokoprężnymi zaczęły cechować się wyższą elastycznością i uzyskały kolejną przewagę nad nad benzyniakami – dzięki wyższemu momentowi obrotowemu lepiej przyspieszały.

Popularne ropniaki z lat dziewięćdziesiątych kiedy królowały silniki grupy VAG wyposażone w pompy rotacyjne były bardzo trwałe i mało awaryjne. Przebiegi powyżej 500000 km bez remontu nikogo nie dziwiły. Dziś silnik diesla nie ma już tej renomy. Kojarzy się z problemami, drogimi naprawami i zanieczyszczeniem środowiska tlenkami azotu.

Użytkownicy zmagają się z zapychającymi się filtrami DFP, które nie lubią krótkich podróży po mieście. Wtryskiwacze są drogie nawet w regeneracji, a przeniesienie napędu odbywa się często z wykorzystaniem awaryjnych sprzęgieł dwumasowych, których wymiana do tanich nie należy. Diesel nie ma dobrej passy w prasie. W Ameryce na ustach wszystkich była afera dieselgate. W autach z koncernu Volkswagena tuszowano faktyczną emisję spalin z układu wydechowego. Zainstalowane w silnikach TDI oprogramowanie powodowało, że emisja tlenku azotu spełniała amerykańskie normy podczas wymaganych testów, natomiast podczas jazdy w ruchu miejskim była do 40 razy wyższa. Podejrzenie podobnych fałszerstw padło na wielu innych producentów i niesmak pozostał. Również konstrukcje silników benzynowych przeszły znaczącą ewolucję. Tendencję budowania silników paliwożernych o dużych pojemnościach zakończył kryzys paliwowy lat siedemdziesiątych. Konstruktorzy zaczęli budować proste konstrukcje, o małej pojemności, by zejść ze spalaniem. Dziś w silnikach benzynowych znajdziemy turbiny pozwalające uzyskać z 1 litra pojemności ponad 100 KM. Podzespoły tych silników są jednak na relatywnie niższym poziomie kosztów serwisowych niż w silnikach napędzanych olejem napędowym. Oprócz wspomnianych turbin części zamienne są tańsze.

Ekologia i jej wpływ na zmiany w motoryzacji.

Jesteśmy świadkami ciągłego zaostrzania norm środowiskowych co znacznie zwiększa koszty oczyszczania spalin w autach. Koszty te są znacząco większe w przypadku aut spalających olej napędowy. Producenci jasno mówią, że nie ma wielkiej przyszłości dla diesli. Właśnie z tego powodu ich produkcja będzie wygaszana na rzecz innych napędów.

Duży wpływ na taką a nie inną politykę koncernów mają  oczywiście uwarunkowania geopolityczne. Wiele krajów Unii Europejskiej planuje w przyszłości dopuszczenie do ruchu samochodów wyłącznie niskoemisyjnych, co oznacza brak rejestracji diesli. Inna polityka była i jest w USA, choć również i tam dochodzą do głosu organizacje proekologiczne.

Dzisiaj przedsmak tego co czeka nas w przyszłości są ograniczenia wjazdu do metropolii dla pojazdów niespełniających nowych norm. By wjechać do wielu europejskich miast trzeba spełniać wysokie normy EURO 5 i EURO 6. Tym samym  do centrum Berlina nie wjedziemy już starymi benzyniakami i dieslami. Co więcej do ścisłego centrum wpuszczane będą auta spełniające normę EURO 6, czyli praktycznie tylko kilkuletnie auta.

Silnik benzynowy ma przed sobą lepszą przyszłość. Nieznacznie, bo nie wiadomo jak długą, ale jednak. Benzyniaki są czystsze i łatwiej można spełnić normy. Producenci obecnie stosują zmniejszanie pojemności silników i wyposażają je w sprawne turbiny. Parę lat temu na rynku królowały auta o pojemności 1600cm3, dające użytkownikowi pod pedałem moc około 100KM. Dziś taką sama moc uzyskuje się z silnika o pojemności 1000cm3 wyposażanego w turbinę. Ma to pewien minus. Turbiny bywają awaryjne, nie są tanie. Mówi się, że cykl życia takiego silnika nie będzie wynosił już 250000 km, tylko 150000 km.

Od lat można też obniżyć koszt użytkowania samochodu wyposażonego w silnik benzynowy montując instalację na gaz LPG. Często takie instalację oferują sami producenci. Takie auto spali około 20% więcej gazu niż benzyny. Cena gazu jest o połowę mniejsza niż benzyny przez co koszt instalacji gazowej zwraca się po roku jeżeli auto pokonuje 15000-20000 km rocznie. Obecnie cena gazu kształtuje się na poziomie około 2 zł, benzyny i oleju napędowego około  5zł.. Koszt pokonania 100km na benzynie auta kompaktowego to około 30zł. Koszt 100km  auta z silnikiem benzynowym i instalacją gazową to 15-20zł. Koszt 100km na dieslu  to około 25zł.

Nowe auta z silnikiem diesla w zakupie są droższe od aut z napędem benzynowym. Na rynku wtórnym jest jednak inaczej. Z wiekiem auta z silnikiem diesla bardziej tracą na wartości niż benzynowce, ponieważ wraz z ich przebiegiem zwiększają się koszty potencjalnej naprawy. Znaczne koszty pojawiają się przy przebiegu 200-300 tysięcy kilometrów.

Diesle nie lubią miasta i krótkich podróży. Wydzielająca się sadza nie zdąży się wypalić i zapycha filtr cząstek stałych gdy auto robi krótkie trasy. Właśnie dlatego patrząc długofalowo samochód z silnikiem diesela to nie jest najlepsze rozwiązanie do miasta. ale dla robiących znaczne przebiegi. Auto powinno wytrzymać 300000 km bez remontu.

Benzyniaki i LPG to auta wszechstronne. Mały stopień skomplikowania sprawia, że serwisy nie są aż takie drogie. Alternatywa w postaci LPG obniżająca koszty użytkowania jest bardzo interesująca. Jeżeli producent zezwala na taką instalację lub auto jest już po gwarancji nie ma co się zastanawiać.

Jak to wygląda w praktyce?

Do porównania posłużmy się ponadczasowym i popularnym modelem  Volkswagena Golfa VII generacji. Ten produkowany od 2012 roku model doczekał się wielu wersji silnikowych. Porównajmy parametry użytkowe pięciodrzwiowego hatchbacka z tej rodziny o mocy około 110 KM. Ten przedział mocy powinien zapewniać sensowny dla większości użytkowników komfort. Na podstawie danych z AutoCentrum widzimy, że podobną moc dają Golfowi benzynowy silnik 1.0 TSI 110KM oraz diesel 1.6 TDI 115KM.

Benzyniak moc 110 KM uzyskuje przy 5000 obr/min i dysponuje momentem obrotowym 200 Nm w zakresie 2000 do 3500 obr/min. W efekcie daje to prędkość maksymalną 204 km/h i przyspieszenie do 100km/h w czasie 9,7 sekundy. Spalanie paliwa kształtuje się w cyklu mieszanym na poziomie 4,5l na 100km, na autostradzie 3,9l na 100km, w mieście 5,5l na 100km.

Diesel uzyskuje moc 115 KM przy maksymalnym momencie obrotowym 250 Nm w zakresie od 1500 do 3200 obr/min. W efekcie daje to prędkość maksymalną 198 km/h i przyspieszenie do 100km/h w czasie 10,2 sekundy. Spalanie paliwa kształtuje się w cyklu mieszanym na poziomie 4,1l na 100km, na autostradzie 3,8l na 100km, w mieście 4,6l na 100km.

Zauważamy tym samym, że osiągi obu silników w zakresie prędkości maksymalnej i przyspieszenia są porównywalne. Diesel wygrywa większym momentem obrotowym i niższym spalaniem. Dzięki temu diesel jest dynamiczniejszy i  tańszy na stacji paliw.

Hybryda przejmie miejsce diesla?

Toyota, znany producent hybryd z Japonii chwalił się swojego czasu w reklamach, że jego hybryda, czyli połączenie silnika benzynowego z napędem elektrycznym przejedzie milion kilometrów bez naprawy. To chwyt marketingowy, ale wydaje się, że sporo w nim prawdy. Hybrydy z drugiej ręki przejechały po 400000 km bez znaczących kosztów naprawy jak to może mieć miejsce np. w dieslach. Tu po wymianie baterii auto przejedzie drugie tyle. Auta te są przeważnie dobrze wyposażone. Robotę robią też automatyczne skrzynie biegów, które pokochali kierowcy w Europie.

Połączenie silnika benzynowego z elektrycznym to dzisiaj sprawdzone już rozwiązanie. Silnik elektryczny daje natychmiastowy zastrzyk mocy. Moment obrotowy w silniku elektrycznym dostępny jest od razu. Nie ma więc mowy o powolnym przyspieszaniu. Hybryda potrafi ruszyć spod świateł żwawiej od niejednego bardzo mocnego, klasycznego auta. Świetnie widać to na przykładzie Toyoty RAV4, gdzie wydajny układ hybrydowy dostarcza aż 197 KM, dzięki czemu duży SUV jest bardzo dynamiczny, a przy tym cechuje się niskim zużyciem benzyny.

Auto pali w tej opcji mniej, bo energia magazynowana jest w akumulatorach. Akumulatory ładują się dzięki rekuperacji, czyli pochłaniana jest energia z hamowania, zwalniania czy zjeżdżania z górki. Odzyskana w ten sposób energia napędza auto do określonej prędkości. Silnik elektryczny umożliwia  start spod świateł i jazdę z niską prędkością nawet do kilku kilometrów. Auto na napędzie hybrydowym umożliwia  więc sprawne podjeżdżanie w korku, przemieszczanie się na osiedlowych drogach, czy manewrowanie na parkingu. Emisja spalin jest więc mniejsza niż w popularnych benzyniakach i znacząco mniejsza niż w dieslach.

Hybryda doskonale sprawdzi się więc w miejskich korkach, ale jak się okazuje nie tylko. Badania Politechniki Krakowskiej przeprowadzone na pojeździe Toyota C-HR Hybrid wykazały że samochód ten przy prędkościach miejskich (w teście przyjęto prędkości do 56 km/h) przez ponad połowę czasu jazdy korzystał z silnika elektrycznego. Co zaskakujące, w cyklu pozamiejskim przy prędkościach do 76 km/h badane auto z wykorzystaniem silnika elektrycznego poruszało się przez ponad procent czasu jazdy. Dobry wynik uzyskano także na autostradzie. Przy jeździe z prędkością do 131 km/h silnik elektryczny miał około 30 procentowy udział w pracy napędu.

Koszt przejechania 100km na hybrydzie jest mniejszy niż na silniku benzynowym i wynosi około 20zł w przypadku auta kompaktowego. Jest tu także alternatywa z gazem LPG. Wspomniany wcześniej producent oferował w zeszłym roku swoim klientom nowoczesną hybrydę kombi z przeznaczeniem dla przedstawicieli handlowych i taxi wyposażoną w instalację LPG. Takie auto przejeżdżało 100 km w mieście za mniej niż 15 zł.

Wady hybryd? Usterkowość jest niska na poziomie podobnym jak w benzyniakach. Akumulatory powinny wytrzymać 10 lat. Po okresie eksploatacji wymiana akumulatora może okazać się kosztowna. Producenci poradzili sobie z umiejscowieniem baterii w płycie podłogowej więc nie ma to wielkiego znaczenia jeżeli chodzi o miejsce we wnętrzu samochodu czy pojemność bagażnika.

Przyszłość jest w elektrykach

Jesteśmy obecnie w okresie przejściowym. Na rynku zdominowanym przez auta spalinowe kilka lat temu pojawiły się samochody elektryczne. Elektryki zaoferowały niższe koszty i mniej negatywny wpływ na środowisko naturalne. Wskaźniki emisji NOx są tu do dużo niższe niż w przypadku aut napędzonych silnikiem benzynowym.

Trzeba dodać, że wpływ na środowisko aut elektrycznych zasilanych z elektrowni węglowych będzie zdecydowanie inny niż tych, które ładowane są prądem z elektrowni odnawialnych. W krajach Skandynawskich, gdzie miks energetyczny ma duży procent energii ze źródeł odnawialnych i w takich krajach wskaźniki emisji są o ponad  50 % niższe.

W Polsce gdzie energia w ponad  80 % pochodzi ze spalania paliw kopalnych ta różnica jest zdecydowanie mniejsza. Pozytywny efekt jeżdżenia autem elektrycznym polega raczej na tym, że samochody nie przyczyniają się do smogu w miastach, a dym ze spalonego węgla wydobywa się z komina elektrowni w sposób bardziej kontrolowany i na dużej wysokości.  Z czasem, także w Polsce miks energetyczny będzie się zmieniał i procent wykorzystywania energii odnawialnej będzie większy. Pozostałe elektrownie węglowe będą podlegały bardziej restrykcyjnym normom filtrowania.

Przyszłość jest w autach bezemisyjnych, autach z napędem wyłącznie elektrycznym. Obecnie na rynek wkracza coraz więcej aut w pełni elektrycznych. Tu rządzi Tesla, ale inne koncerny walczą o klienta. Przykładowo na nowego Peugeot 208 zamówienia wersji elektrycznej stanowią aż 25% ogólnej liczby zamówień. Na przełomowego VW ID.3 musimy jeszcze w salonach długo poczekać, bo całość produkcji już dawno wykupiono. Na rynku silną pozycją wypracowały sobie  także Hyundai Kona, Nissan Leaf i Renault ZOE.