Sztuka oszczędzania

W silnikach benzynowych szykuje się prawdziwa rewolucja. Mercedes-Benz testuje jednostkę DiesOtto, a amerykański koncern General Motors niezależnie opracował technologię tego typu.

Nazwa HCCI pochodzi od słów Homogenic Combustion Chamber Ignition, co oznacza system spalania mieszanki jednorodnej. W prostych słowach - jest to sposób na efektywne spalanie ubogich mieszanek w silniku benzynowym.

Jednostka HCCI ma w każdej komorze spalania konwencjonalną świecę oraz wysokociśnieniowy wtryskiwacz. Gdy silnik jest nierozgrzany, zapłon mieszanki odbywa się przy użyciu świecy, jak w każdym silniku benzynowym. Po osiągnięciu nominalnej temperatury, przy częściowych uchyleniach pedału gazu uaktywniany jest tryb pracy z wykorzystaniem samoczynnego zapłonu mieszanki. Taki samozapłon może powstać, jeśli spełnione są dwa czynniki: występują idealnie jednorodny rozkład cząsteczek paliwa w komorze spalania oraz odpowiednia temperatura. Silne zatomizowanie paliwa uzyskiwane jest przez wysokociśnieniowy wtrysk oraz odpowiedni kształt komory spalania.

W odróżnieniu od konwencjonalnego wtrysku, w którym paliwo jest wstrzykiwane strumieniem i jego skład w różnych częściach komory spalania jest inny - tu przy wtryskiwaniu tworzy się jednorodna mieszanka w postaci mgły. Bardzo duże rozdrobnienie paliwa powoduje, że atomy tlenu z powietrza mają doskonały dostęp do cząsteczek paliwa, co bardzo ułatwia zapłon mieszanki. Drugi czynnik niezbędny do samozapłonu, czyli temperatura, uzyskiwana jest w procesie sprężania powietrza przez tłok. Ponieważ ciśnienie ma tu decydujący wpływ na temperaturę - jest ono precyzyjnie regulowane poprzez zmienne fazy rozrządu. W uproszczeniu można przyjąć, że im później zamkną się zawory dolotowe podczas suwu sprężania, tym mniejsze będzie ciśnienie sprężania.

Jazda na zubożonej mieszance i samoczynnym zapłonie możliwa jest do prędkości 90 km/h. Przy większym zapotrzebowaniu na moc silnik przełącza się z powrotem na konwencjonalny zapłon iskrowy. Ople Vectra 2.2 HCCI wykazały się 15-procentową oszczędnością paliwa.

Uboga mieszanka

Silniki benzynowe, jak wiadomo, najchętniej pracują na mieszance o składzie paliwa do powietrza w okolicach 1:14,7. Spalanie uboższych mieszanek jest tu bardzo trudne, w odróżnieniu od silników wysokoprężnych, które nie mają z tym problemów. Rozwiązanie firmy GM opiera się na tym, aby poprzez specyficzny rozkład paliwa w powietrzu umożliwić samoczynny zapłon mieszanki. Podobnie jak w przypadku Mercedesa jest to sposób na połączenie cech silnika benzynowego z zaletami diesla.

Spalanie mieszanek ubogich praktykowano już w różnych silnikach, na przykład w jednostkach GDI koncernu Mitsubishi. Nigdzie jednak nie zastosowano samozapłonu. Za zainicjowanie ognia zawsze była odpowiedzialna świeca, wokół której gromadziła się nieduża ilość bogatej, łatwej do zapłonu mieszanki. W silniku HCCI w całej komorze spalania mieszanka rozłożona jest w sposób jednorodny, stąd określenie mieszanka "homogeniczna".

Masz jakieś pytania lub sugestie? Napisz do naszego serwisu. Kliknij TUTAJ.

Chcesz wygrać subaru? Kliknij TUTAJ.