Silniki spalinowe niekoniecznie skazane na wymarcie.

Inżynierowie rozwijający silniki spalinowe nie wywiesili jeszcze białej flagi. Niebawem mają pojawić się trzy ciekawe konstrukcje, które - według zapewnień konstruktorów - zapewnią samochodom niskie spalanie. Niektóre z nich to zupełnie świeże pomysły, inne to stare patenty, które teraz ma udać się wcielić w życie dzięki nowoczesnym materiałom i, ich obróbce i elektronice.

Japoński producent od lat broni się przed downsizingiem i w kompaktowym modelu 3 oferuje silnik o pojemności 2 litrów. Następna generacja motorów spod znaku SkyActive ma spalać mieszankę bez udziału świec zapłonowych. Będą to silniki spalania jednorodnej mieszanki, czyli typu HCCI. Takie motory łączą w sobie zalety benzyniaków i diesli. Jednostka wykorzystuje świece zapłonowe przy rozruchu i dalej aż do osiągnięcia właściwej temperatury pracy silnika. Potem proces spalania inicjowany jest poprzez samo wytworzenie wysokiego ciśnienia w fazie sprężania przy właściwej temperaturze komory spalania. Co to daje?

Silniki spalania jednorodnej mieszanki charakteryzują się o wiele niższą temperaturą spalania, co przekłada się na o 30 proc. wyższą sprawnością niż w przypadku zwykłego silnika iskrowego, który wytwarza nadmiar ciepła. Dodatkowo podczas spalania prawie nie powstaje sadza, a poziom emisji NOx bardzo mocno spada. Taki silnik jest więc ekonomiczny i ekologiczny. Są jednak też i wady.

To, że stosunkowo stara idea silnika HCCI nie została dotąd wcielona w życie na przemysłową skalę, nie jest przypadkiem. W jednostkach tego typu ogromnym wyzwaniem dla inżynierów jest kontrola procesu spalania. W przypadku tradycyjnych silników benzynowych reakcję spalania wyzwala pojawienie się iskry. W dieslach inicjuje ją wtryśnięcie paliwa do cylindra, w którym powietrze zdążyło już zostać niemal zupełnie sprężone. W przypadku silników HCCI sprężeniu ulec musi mieszanka paliwowo-powietrzna, a spalanie rozpoczyna się, gdy zostanie osiągnięta odpowiednia temperatura i stopień jej sprężenia. Trudno więc „wyreżyserować” ten proces z dokładnością do setnych sekundy.

Pierwszy silnik HCCI z kompresją na poziomie 18:1 ma pojawić się w modelu Mazda 3 nowej generacji w pierwszej połowie 2018 roku.

Silnik, który do masowego modelu trafi w 2018 roku, ma już za sobą oficjalną premierę i ciepłe przyjęcie. Skrót, który jest jego oznaczeniem, można rozwinąć jako Variable Compression Turbo. Teraz już łatwo zorientować się, ze chodzi o jednostkę o zmiennym stopniu sprężania – pierwszą na świecie, która jest gotowa do seryjnej produkcji. Na czym polegają zalety tego silnika i sposób jego działania?

Dzięki wykorzystaniu układu wielodźwigniowego w silniku może ulegać zmianie krańcowe położenie denka tłoka. W praktyce oznacza to, że niemal bezstopniowej regulacji może podlegać stopień sprężania, którego wartość może mieścić się w przedziale od 8:1 do 14:1. Przy niższym sprężaniu otrzymujemy wyższą moc i moment obrotowy, a przy wyższym silnik jest oszczędniejszy.

Komputer sterujący pracą silnika na bieżąco będzie kontrolował parametry jazdy i dostosowywał charakterystykę silnika do aktualnych potrzeb. Dwulitrowy silnik Infiniti będzie rozwijał maksymalną moc 268 KM i maksymalny moment obrotowy wynoszący 390 Nm. Wartości te będą jednak dostępne tylko wtedy, gdy kierowca mocno wciśnie pedał przyspieszenia. Dzięki oszczędności podczas spokojnej jazdy silnik ma spalać o 27 proc. mniej paliwa niż sześciocylindrowa jednostka o takich samych parametrach.

Kiedy wielki kapitał spotyka się z innowacją, należy spodziewać się spektakularnych wyników. Tak właśnie może być w przypadku pierwszego na świecie samochodowego silnika bez wałka rozrządu.

Chińsko-izraelska firma Qoros we współpracy ze szwedzkim Koenigseggiem opracowała pierwszy na świecie działający motor, w którym nie ma wałka rozrządu. Otwieranie i zamykanie zaworów realizowane jest przy pomocy sterownych komputerowo siłowników. Daje to ogromne możliwości w dziedzinie kształtowania momentu i czasu ich otwarcia w zależności od aktualnych potrzeb. Inaczej będzie pracował silnik zimny, inaczej rozgrzany, jednostka będzie też dostosowywała się do głębokości wciśnięcia pedału przyspieszenia i prędkości jazdy. Wszystko po to, by zwiększyć efektywność, ograniczając przy tym spalanie.

Co ciekawe, współpraca pomiędzy firmą Koenigsegg, której inżynierowie pierwsi wpadli na taki pomysł modyfikacji silnika, a Qorosem rozpoczęła się w kwietniu 2016 roku. To niezbyt dawno temu. Mimo to silnik już działa, choć najprawdopodobniej nie jest jeszcze gotowy do produkcji.

Jakie korzyści dla zwykłych samochodów będzie niosła ze sobą nowa technologia? Szef szwedzkiej firmy Christian von Koenigsegg stwierdził, że w przypadku wolnossącego silnika możliwe będzie zachowanie jego parametrów przy zmniejszeniu pojemności z 2,0 l do 1,5 l. Chińczycy są jednak mniej optymistyczni i podają, że w przypadku silnika o pojemności 1,6 l pozwoli to na redukcję pojemności o 16 proc. Jednocześnie jednak nowa jednostka napędowa jest mniejsza i lżejsza od tradycyjnej, co obok większej adekwatności pracy motoru wobec aktualnych potrzeb powoduje dalsze obniżenie spalania. Qoros i Koenigsegg zapewniają również, że silnik bez wałka rozrządu charakteryzuje się niższą emisją szkodliwych substancji.

Wbrew temu, co mogłoby się na pierwszy rzut oka wydawać, jednostki spalinowe nie muszą być skazane na rychłe wymarcie. W dziedzinie ich konstrukcji wciąż da się coś poprawić, a to fanom zapachu spalonej benzyny pozwoli cieszyć się „prawdziwym” silnikiem pod maską dłużej, niż sądzono. Oczywiście o ile te nowości rzeczywiście się sprawdzą.