Układy cylindrów – wszystko, co musisz o nich wiedzieć

Silniki, w których cylindry są ułożone w jednym rzędzie, są obecnie najpopularniejsze. 

W tej kategorii królują silniki czterocylindrowe, choć ostatnio coraz częściej stosowane są również konstrukcje trzycylindrowe. 

Poza stosunkowo prostą konstrukcją mogą one być umieszczane w komorze silnika wzdłużnie lub poprzecznie do osi pojazdu. Ich kompaktowa budowa pozwala rozmieścić wszystkie pozostałe komponenty – takie jak akumulator czy elementy układu chłodzenia – na stosunkowo niewielkiej przestrzeni.

W przeszłości dużą popularnością cieszyły się rzędowe „szóstki”, odznaczające się bardzo wysoką kulturą pracy i doskonałym wyważeniem nawet bez zastosowania urządzeń tłumiących wibracje. Z uwagi na te właśnie cechy niektórzy producenci samochodów z wyższej półki (BMW, Mercedes czy Range Rover) nadal stosują je w swoich samochodach. 

Pojawiły się też pięciocylindrowe jednostki, będące kompromisem pomiędzy kompaktowymi rozmiarami silnika czterocylindrowego a gładką pracą rzędowej „szóstki”. 

Choć rzędowe silniki nie mają zwykle problemów z wyważeniem i równą pracą, ich wadą jest sama konfiguracja silnika – zwiększanie średnicy cylindrów czy dodawanie kolejnych oznacza, że jednostka staje się coraz dłuższa. W porównaniu z innymi układami jest też dużo wyższa. Nadrabiają to jednak prostotą konstrukcji i relatywnie niskimi kosztami produkcji.

Klasyka gatunku

Drugim pod względem popularności sposobem ułożenia cylindrów w silniku jest układ przypominający literę V. 

W motoryzacji najczęściej występujący w konfiguracjach sześciocylindrowych i ośmiocylindrowych, choć nie brak też jednostek
o dziesięciu lub dwunastu cylindrach. 

Jednostki te są domeną głównie samochodów sportowych – amerykańskich „muscle cars” z charakterystycznym silnikiem V8 czy klasycznych samochodów sportowych, jak Lamborghini czy Ferrari. Włoskie marki stawiają jednak na wyrafinowane jednostki V12.

Zaletą tych silników jest krótsza długość przy takiej samej ilości cylindrów
i nieco niższy środek ciężkości. Dzięki temu mogą zostać zastosowane w pojazdach, w których nie ma zbyt wiele miejsca w komorze silnika. Rozdzielenie cylindrów na dwa rzędy wymusza jednak zastosowanie dwóch głowic, co komplikuje budowę takich silników i przekłada się na zwiększone koszty serwisowania. 

Na wyważenie jednostek napędowych tego typu w dużej mierze przekłada się kąt rozwarcia między rzędami cylindrów. Z reguły wynosi on 90 stopni dla silników V8 lub 60 stopni dla silników V6. Istnieje również konfiguracja o kącie rozwarcia aż 180 stopni, w której cylindry ułożone są tak samo jak w silnikach typu bokser, mimo odmiennego cyklu pracy tłoków. 

Na płasko, przy samej ziemi

Wspomniane jednostki napędowe typu bokser – lub fachowo mówiąc:
o przeciwsobnym układzie cylindrów – od pozostałych układów odróżnia przede wszystkim najniżej położony środek ciężkości. Na takich silnikach dwie potężne marki – Porsche i Subaru – zbudowały swoją tożsamość. Nie jest to jednak rozwiązanie pozbawione wad.

Silniki te są najszersze z wszystkich typów jednostek napędowych stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym. Wymusza to na konstruktorach ich specyficzne umiejscowienie: w przypadku pojazdów marki Subaru silnik jest wysunięty przed przednią oś, natomiast
w modelach Porsche przesunięte są za tylną oś. Skutkuje to spotęgowaniem zjawisk podsterowności i nadsterowności w samochodach tych marek.

Niestandardowe bestie

Warto również wspomnieć o dwóch rzadziej spotykanych, ale nadal stosowanych układach silników: oba typy zostały spopularyzowane przez koncern Volkswagena. 

Pierwsze z nich to układ typu VR. Swoją nazwę zawdzięcza on połączeniu oznaczenia układu V i pierwszej litery niemieckiego słowa oznaczającego silnik rzędowy (Reihenmotor). Mimo że łączy on w sobie zalety obu tych rozwiązań, jest to tak właściwie silnik w układzie V o bardzo wąskim rozstawie między rzędami cylindrów (zaledwie 15 stopni). To pozwala na zastosowanie jednej głowicy, a więc zmniejsza liczbę potrzebnych do konstrukcji jednostki części ruchomych. Pierwszy na świecie silnik VR6 został użyty przez VW w modelu Corrado, a jego dopracowaną wersję stosuje się do dziś. 

Z kolei jednostki o układzie W to połączenie dwóch silników VR8 z jednym, wspólnym wałem korbowym. Powstający w ten sposób przekrój przypomina literę W – stąd nazwa tego układu. Najsłynniejszą jednostką tego typu jest produkowany od 2005 roku silnik W16 napędzający kolejne wersje supersamochodów Bugatti. Jego mniejszy wariant (o 12 cylindrach) spotkać można w niektórych bentleyach (np. Continental GT W12). 

Cuda inżynierii

Zgłębiając temat konstrukcji jednostek napędowych, można dostrzec i docenić wyzwania, z jakimi musieli zmagać się na przestrzeni lat inżynierowie całego świata.

Pozwala to również lepiej zdać sobie sprawę z faktu, jak newralgicznym punktem każdego samochodu jest silnik oraz jak istotne jest regularne dbanie o jego stan.