Stopień sprężania silnika, czyli osiągi vs ekonomia
Jednym z najważniejszych parametrów silnika jest jego stopień sprężania. Decyduje on o wydajności i osiągach silnika spalinowego, czy to benzynowego, czy diesla.
Opisując parametry silnika często posługujemy się takimi wartościami jak moc, moment obrotowy, pojemność skokowa czy liczba cylindrów. Dla inżynierów konstruujących silnik ważniejszymi wartościami są sprawność czy stopień sprężania. Dziś chciałbym zająć się tym ostatnim, więc czym właściwie jest stopień sprężania?
Nie wchodząc za bardzo w szczegóły jest to stosunek objętości komory spalania w dolnym położeniu tłoka do objętości komory spalania w górnym położeniu tłoka. Jeszcze bardziej upraszczając jest to stosunek sumy pojemności skokowej cylindra i komory spalania do objętości samej komory spalania (w momencie zapłonu). Ogólnie rzecz biorąc im większy jest ten stosunek, tym większa moc silnika. Nie można jednak zwiększać go w nieskończoność, gdyż ograniczeniem jest jakość paliwa i jego liczba oktanowa. Jeśli stopień sprężania będzie zbyt duży, a paliwo niedostosowane do niego, to dojdzie do spalania stukowego (detonacyjnego). Jest to zjawisko szalenie niebezpieczne dla silników spalinowych, ale to temat na zupełnie inny artykuł.
Z tego powodu stopień sprężania silników obecnie stosowanych mieści się w granicach 7.5 – 13 (8 -10 w silnikach doładowanych) w jednostkach benzynowych oraz 9 – 11 w turbodieslach. Są producenci, którzy zaczęli kombinować ze stopniem sprężania, aby uzyskać lepsze parametry swoich silników np. Mazda i jej technologia SKYACTIV. Częścią filozofii Mazdy jest stosowanie jednostek wolnossących o zwiększonym stopniu sprężania w dobie silników z turbodoładowaniem. Także Koeniggsegg stosuje jednostki o ekstremalnie wysokim stopniu sprężania – powyżej 14:1. Tutaj chodzi jednak o uzyskanie jak najlepszych osiągów. Wiadomo, że w tym przypadku wchodzi w grę jedynie stosowanie paliwa o liczbie oktanowej 100 lub więcej, a także innych paliw typu bioetanol.
Do napisania tego artykułu skłoniło mnie jednak to, że Infiniti właśnie zaprezentowało gotowy do produkcji silnik benzynowy o zmiennym stopniu sprężania. Technologia została nazwana VC-T (Variable Compression-Turbocharged) i wydaje się, że łączy ogień z wodą. Sterownik silnika w zależności od warunków jazdy i obciążenia potrafi zmieniać stopień sprężania od 8:1 aż do 14:1 uzyskując perfekcyjny kompromis pomiędzy mocą, a ekonomią i ekologią. Prace nad takimi silnikami trwały od prawie dwóch dekad, co pokazuje jak trudnym zadaniem było rozwinięcie technologii do warunków produckji masowej.
Jednostka ma 2 litry pojemności, moc 268 KM i 390 Nm maksymalnego momentu obrotowego. Jest cichsza, ma mniejsze rozmiary i masę niż jednostki konwencjonalne o podobnych osiągach, a przy tym jest tańsza w produkcji niż dzisiejsze turbodiesle, z którymi ma konkurować. Oczywiście jest oszczędniejsza niż silnik 3.5 V6, który zastąpi w gamie Nissana i Infiniti. Producent zaznacza, że istnieje możliwość dalszego ograniczania zużycia paliwa poprzez łączenie tego silnika w zestawy hybrydowe. Jednocześnie silnik już teraz jest tak przyjazny środowisku, że powinien bez problemu uzyskać homologację nawet do krajów o bardzo restrykcyjnych normach emisji spalin.
Japończycy wierzą, że dzięki ich technologii można znacząco ograniczyć stosowanie silników diesla w samochodach osobowych co przyczyni się do mniejszej emisji spalin. Atutem tej technologii jest fakt, że można ją przystosować do silników V6, a z czasem pewnie i innych. Na razie wiemy, że silnik 2.0 VC-T zadebiutuje na salonie w Paryżu wraz z odświeżonym modelem Infiniti QX50.
Bartłomiej Puchała
fot. Infiniti
Dyskusja
