En ny generation nedskalade och överladdade bensin- och dieselmotorer kommer att spela huvudrollen för att göra bilarna mer bränslesnåla och klara klimatkraven.
Av bara farten kan en fyrcylindrig motor bli av med både en och två cylindrar.
Övergången till motorer med mindre cylindervolymer kallas downsizing. Trots krympningen kommer inte föraren att behöva göra avkall på prestanda och vridmoment. Hemligheten stavas turbomatning.
Logiken är busenkel: för att bränna mer bränsle, alltså plocka ut mer effekt i förhållande till cylinder volymen, måste mer syre tryckas in i förbränningsrummet. Genom att låta avgaserna driva en liten turbin som sedan driver en kompressor ökas verkningsgraden och en liten motor blir som en stor.
Tvåstegsturbo
Tidigare räckte inte avgaserna från en liten motor till för att driva turbon, i alla fall inte på låga varv, därför fungerade turbo bäst på motorer på två liter och uppåt.
Lösningen blev att förse motorn med en tvåstegsturbo, där exempelvis en mekanisk kompressor trycker in luft innan den avgasdrivna turbon kommer igång.
Nya motorfamiljer
Teknikutvecklingen medför att allt fler biltillverkare är på väg att ta fram nya motorfamiljer med två, tre och fyra cylindrar.
Komponentjätten Delphi har i en studie kommit fram till att 3-cylindriga turbomotorer med direktinsprutning slår ut fyror upp till 1,5 liters cylindervolym. Tre cylindrar är lättare, snålare och kostnadseffektivare när det gäller att sänka koldioxidutsläppen, samtidigt som de ger lägre friktionsförluster, lägre emissioner och bättre prestanda vid hög belastning.
30-procentig sänkning
Konkurrenten Bosch anser att en typisk mellanklassbil med 1,6-litersmotor kan bli 30 procent snålare med hjälp av direktinsprutning, downsizing från fyra till tre cylindrar och turbomatning med ökat laddtryck.
Den nya drivkällan blir då en trecylindrig bensinmotor på 1,1 liter och 135 hk med en förbrukning på 0,55 liter milen och CO2-utsläpp på 130 gram per km. Krymps en tvåliters dieselmotor på liknande sätt sjunker förbrukningen till 0,38 liter per mil och CO2-utsläppen till 97 gram/km. Även här är förbättringen 30-procentig.
– Eftersom motorns slagvolym fortsätter att minska kommer nästa generations turbo att skräddarsys för att anpassas till fyra-tre och till och med två-cylindriga bensinmotorers driftcykler. Tekniken kommer att bli sofistikerad och integrera turboaggregaten med kyld återföring av avgaserna (EGR) och ibland även partikelfilter, säger Fred Becker på det amerikanska specialistföretaget, Concepts NREC.
– Det handlar om att plocka en halv poäng här och där. Men för att uppnå betydande förbättringar, måste vi sikta in oss på att optimera styrningen av luftflödet i själva turbon.
Nya laddluftkylare
Tidigare tog turbomatning bara till vara på en tredjedel av avgasernas energi. En förbättring av turbons verkningsgrad kan exempelvis ske genom smartare wastegateventiler eller variabel turbogeometri, VGT (vanligast på dieselmotorer) för att begränsa laddtrycket, kraftfullare motorstyrning, precisionsslipade turbiner och kompressorhjul, samt bättre kontroll på avgastemperatur.
Kyld luft tar mindre plats än het. Kan mer luft tryckas in i motorn leder det till en snålare och renare motor. Små motorer kommer därför att kräva en ny generation laddluftkylare som även utformas för tystare drift och längre livslängd.
