Mazda i General Motors zadziwiają koneserów motoryzacji. Czym? Silnikiem benzynowym o wydajności motoru wysokoprężnego. Tym sposobem można poprawić ekonomię spalania o ponad 15 proc. Takim perpetuum mobile ma być motor HCCI (ang. Homogeneous Charge Compression Ignition).
fot. Mercedes-Benz
Niedawno Mazda w technologii Skyactiv-G pokazała światu, że można podnieść ciśnienie sprężanie silnika benzynowego w stosunku 14:1. Niemal nieprawdopodobne, a jednak to działa w całej serii nowych modeli Mazdy (np. Mazda6, „dwójka”, „trójka”). Nie trzeba dodawać, iż dość znacząco wzrosła także sprawność takiego silnika.
Prace, mocno zaawansowane, prowadzi także koncern General Motors i Honda. Ten pierwszy koncern i jego inżynierowie idą w kierunku „wyeliminowania” świec zapłonowych z takiego silnika. Swoje trzy grosze wtrąca także Mercedes-Benz z silnikiem DiesOtto, a także nowa Honda Civic Hybrid. Jednostka Hondy (iskrowa) pracuje jak silnik HCCI, a motor elektryczny jest nadal typu synchronicznego.
Czy to już koniec jednostki Diesla?
Jeszcze nie, ale wyśrubowane normy spalania, dość długi okres zwrotu kosztów po zakupie diesla (jazda w prywatnych użytkowaniu), kosztowne naprawy, wrażliwość na złe paliwo skłania koncerny motoryzacyjne do poszukiwań innych rozwiązań, w których poczciwy silnik iskrowy ma dalszą przyszłość. Już dziś mamy jego mocne modyfikacje i cykle (np. Atkinsona czy Millera). Prawdopodobnie, ostatnio rozpowszechniony downsizing też zadziwi fanów motoryzacji - bynajmniej nie 3- cylindrami.
Silnik HCCI w pigułce
Jednostka General Motors - dla przykładu - jeszcze stosuje w każdym cylindrze (i komorze spalania) typową święcę zapłonową, jak również szybki (wysokociśnieniowy) wtryskiwacz. Na zimnym silniku cykl pracy odbywa się w konwencjonalny sposób, jak w motorze z obiegiem Otto, a dokładniej świeca zapala mieszankę paliwowo-powietrzną. Po osiągnięciu typowej temperatury pracy i jeździe eko (przepustnica niemal zamknięta), mieszanka podlega samoczynnemu zapłonowi (przypomina konstrukcję Rudolfa Diesla).
No tak, powiedzą niektórzy, ale jak to zrobić w praktyce?
I tu różniące szczegóły przedstawia GM oraz Mazda. General Motors proponuje np. jednorodny skład mieszanki w komorze spalania i wysoką temperaturę. Pomaga w tym wysokociśnieniowy wtrysk paliwa i zmodyfikowany kształt komory spalania.
fot. GM
Łatwość rozdrobnienia mieszanki paliwowo-powietrznej, gdzie tlen w połączeniu z wysoką temperaturą ulega zapłonowi, to jedna ze sztuczek. Z kolei temperatura wytwarzana jest samoistnie podczas sprężania powietrza nad denkiem tłoka. Trzeba też opanować ciśnienie sprężania, aby znacząco regulować proces spalania. Pomagają w tym zmienne fazy rozrządu.
Warto przy okazji dodać, że Saab już kilka lat temu zaproponował pominiecie typowych świec zapłonowych i zastosowanie plazmy. Był też silnik ze zmiennym stopniem sprężania SVC (Saab Variable Compression). Później Saab zginał z firmamentu, zmieniając kilkakrotnie właściciela. Z całą pewnością wielkie koncerny, w tym Toyota wrócą do tej koncepcji (wraz ze zmiennym stopniem sprężania).
Oszczędności nawet do 15 proc.
Jak pokazuje praktyka zarówno Mazda, jak i GM mogą pochwalić się dość daleko idącymi oszczędnościami w procesie zużycia paliwa. Technologia Skyactiv -G Mazdy pozwala na 15 proc. oszczędności w konsumpcji benzyny. Podobne korzyści wnosi np. Opel Vectra 2.2 HCCI.
fot. Krzysztof Golec, autoflesz.com / silnik Skyactiv-G Mazdy2
Z teorii wiadomo, że jednostki benzynowe pracują najchętniej na mieszance homogenicznej – stosunek paliwa do powietrza 1:14,7. W praktyce stopień sprężania w jednostce benzynowej to jednak 1:10,5 (np. motor Volkswagena TSI). Spalanie uboższych mieszanek, do tego z efektem samozapłonu – przynajmniej dotąd – było jedynie spełnieniem marzeń. Dziś staje się rzeczywistością. Ale to nie koniec, Mazda twierdzi, że motor benzynowy, w nowej technologii, może dorównać spalaniu jednostki wysokoprężnej.
Być może, tylko co z trwałością? Nierozwiązany, przynajmniej na razie, jest także problem konwersji gazowej.
redakcja autoflesz.com
Źródło: materiały producentów