Chińczycy pokazują silnik, którego nie ma Europa. 500 barów nas nie kręci
Chiński przemysł motoryzacyjny pokazał technologię, której dotąd nie stosowała Europa. Z silnika benzynowego wycisnęli ostatnie poty. Europa woli się nie pocić i na razie nie idzie w 500 barów.
Koncern Changan zaprezentował silnik benzynowy, który ma robić wszystko lepiej, niż robiły spalinowe jednostki do tej pory. Aż jestem zdziwiony, że rozmaici piewcy Chin i wskazujący, jak ten kraj zaraz zje Europę dzięki swej technologicznej przewadze, jeszcze nie przemówili.
Ten nowy silnik spalinowy ma zużywać niewiele paliwa, zapewniać solidną moc, pracować ciszej i płynniej. Brzmi jak opis z bajki, ale tak naprawdę wszystko sprowadza się do normy Euro 7 i nowego sposobu na to, jak ją spełnić.
Chińczycy kochają silniki 1.5
Czasami mam wrażenie, że w Chinach, a nawet w Azji, kiedyś wzięli na warsztat europejski silnik benzynowy 1.5 i go przerobili. Przerobili na tysiąc wariantów i każda fabryka w regionie zrobiła swój. Do jakiego chińskiego samochodu by nie zajrzeć, tam będzie jakieś 1.5, samodzielnie napędzające pojazd lub w układzie hybrydowym.
Czy ktoś jest zaskoczony tym, że nowy silnik przyszłości też ma taką pojemność skokową? Ja nie, ale tym, że Chińczycy uparli się rozwijać silnik spalinowy, już trochę zaskoczony jestem. Porwali się na wysokie ciśnienie.
Ich silnik benzynowy z bezpośrednim wtryskiem paliwa ma pracować przy ciśnieniu około 500 barów. Jest to poziom niestosowany przez europejskich producentów, ci operują na 200-350 barach. Chińczycy weszli na nowy poziom zarządzania procesem spalania mieszanki paliwo-powietrznej. Tylko po co?
500-barowy silnik spalinowy koncern nazywa silnikiem hybrydowym (BlueCore Super Engine) z bezpośrednim wtryskiem ultrawysokiego ciśnienia. Jego sprawność cieplna może osiągać 44,28 proc. (to bardzo dużo), a średnia sprawność cieplna to 40,9 proc. Silnik osiąga sprawność 41 proc. w zakresie obrotów 1500-4200. Chińczycy twierdzą, że ma 56,3-proc. udział strefy wysokiej wydajności w całym zakresie pracy silnika.
Uzupełnieniem silnika spalinowego jest jednostka elektryczna 3V, która osiąga wydajność napędu elektrycznego na poziomie 98,1 proc. Jej moc szczytowa to 180 kW (241 KM), a waga wynosi 18,1 kg.
Jest tam jeszcze akumulator litowy o pojemności 1,7 kWh, o szybkości rozładowania 50C. Zarządzanie energią ma być wspierane przez sztuczną inteligencję, wykorzystującą 6-rdzeniowy, wysokowydajny układ MCU. Ma uczyć się nawyków kierowcy i dostosować styl jazdy.
Oczywiście, że sztuczna inteligencja robi wszystko najlepiej i zaraz zostaniemy wszyscy bez pracy, ale i tak to nie wieść o niej idzie w świat. Ciągle wszystko kręci się wokół silnika spalinowego, choćby był nazywany hybrydowym.
Silnik spalinowy to tylko element układu
Silnik spalinowy jest częścią układu hybrydowego nazywanego iDE-H (Intelligent Deep Electrification Hybrid Architecture). Chińskie marki lubią takie fikuśne nazwy i skróty, które trudno jest zapamiętać i rozszyfrować.
Według Changan ta technologia ma obniżać zużycie paliwa w SUV-ach do 3 l/100 km, a w sedanach do 2 l/100 km. System wykorzystuje głównie napęd elektryczny przy niskich i średnich prędkościach miejskich, a silnik spalinowy działa wtedy jako generator. Przy średnich i wysokich prędkościach benzynowy motor przełącza się na napęd bezpośredni lub równoległy z elektrycznym.
Nie jest więc jakoś niesamowicie wyjątkowy w sposobie dysponowania energią elektryczną i tą z silnika spalinowego. O większości układów hybrydowych da się napisać coś podobnego, zależnie od tego, jak sobie wymyślą to mieszanie między źródłami napędu.
Najbardziej intrygujące jest to 500 barów, choć nie takie całkiem nowe.
Dlaczego wyższe ciśnienie ma znaczenie
Silniki benzynowe z bezpośrednim wtryskiem podają paliwo bezpośrednio do komory spalania - nawet dlatego się tak nazywają. Aby benzyna dobrze wymieszała się z powietrzem, musi zostać rozpylona na bardzo drobne krople, choć słowo "kropla" może być tu nadużyciem. Im wyższe ciśnienie wtrysku, tym drobniejsze cząstki paliwa i bardziej jednorodna mieszanka. A tym samym wzrastają możliwości w precyzyjnym dawkowaniu.
Najważniejszy jest efekt końcowy. Dzięki temu spalanie jest bardziej efektywne, a silnik produkuje mniej cząstek stałych, czyli mikroskopijnych cząstek sadzy powstających podczas spalania benzyny. Mniej cząstek stałych to z kolei łatwiejsze spełnianie norm emisji spalin, w tym europejskiej, nadchodzącej normy Euro 7. A dodatkowo mniej zużytego paliwa oznacza również mniej cząstek stałych.
Najważniejsza korzyść: mniej cząstek
W silnikach benzynowych z bezpośrednim wtryskiem emisja cząstek stałych jest jednym z głównych problemów. Dotyczy to zwłaszcza bardzo drobnych cząstek o wielkości poniżej kilkudziesięciu nanometrów.
Podniesienie ciśnienia do 500 barów może zmniejszyć liczbę cząstek nawet o około 50 proc. w stosunku do wtrysków zdolnych generować 350 barów. Tak deklarują producenci komponentów. W porównaniu ze starszymi systemami 200 bar redukcja jest jeszcze większa.
Zaostrzające się normy emisji spalin sprawiają , że silniki muszą być znacznie czystsze już na etapie spalania, zanim spaliny trafią do filtra GPF (odpowiednik DPF silników wysokoprężnych). Im mniej cząstek powstanie w cylindrze, tym łatwiej spełnić przyszłe normy.
Czy silnik zużywa mniej paliwa?
Wbrew pozorom wyższe ciśnienie wtrysku nie jest przede wszystkim sposobem na zwiększenie mocy. Maksymalna moc i moment obrotowy zwykle pozostają podobne. Zmienia się efektywność spalania.
Lepsze rozpylenie paliwa oznacza, że w cylindrze zostaje mniej niespalonej benzyny. Silnik może pracować na bardziej optymalnej mieszance paliwowo-powietrznej. W praktyce oznacza to niewielki spadek zużycia paliwa i minimalnie niższą emisję dwutlenku węgla.
Nawet jeśli wartości, którymi chwali się producent mogą okazać się nieco przesadzone, to nawet mała poprawa jest bardzo cenna.
Europa się nie zna i robi herbatę z wody po pierogach
Skoro technologia ma tyle zalet, pojawia się pytanie: dlaczego nie jest jeszcze standardem w Europie? Powodów jest kilka. Chinoentuzjaści pewnie widzą tu niesamowite zdolności Azjatów, ale powody są bardziej prozaiczne - koszty i inna koncepcja na spełnianie norm emisji spalin i dwutlenku węgla.
Układ paliwowy pracujący przy 500 barach musi być znacznie mocniejszy niż standardowy. Dotyczy to wszystkich elementów, czyli pompy wysokiego ciśnienia, wtryskiwaczy, przewodów paliwowych i listwy paliwowej. Produkcja takich komponentów jest droższa, drogi jest też proces rozwojowy. Dochodzi jeszcze element niezawodności.
Wyższe ciśnienie oznacza również większą wrażliwość na zanieczyszczenia paliwa. W układzie pracującym przy setkach barów nawet drobne cząstki metalu, woda w paliwie czy osady mogą uszkodzić wtryskiwacz.
Czas transformacji
Europejscy producenci są dziś w trakcie ogromnej transformacji związanej z elektryfikacją flot. Nie chodzi tylko o produkcję samochodów elektrycznych, chodzi również o wykorzystywanie silników elektrycznych razem ze spalinowymi. Jeśli da się spełniać normy bez 500 barów w układzie wtryskowym, to te bary mogą sobie jeszcze poczekać na technologicznym zapleczu.
Firmy inwestują miliardy w samochody elektryczne, baterie i platformy EV. W tej sytuacji część z nich nie chce ponosić dodatkowych kosztów rozwijania bardzo zaawansowanych technologii dla silników spalinowych. W końcu już za mniej niż 10 lat ma wejść w życie zakaz sprzedawania nowych samochodów spalinowych. Po co je rozwijać, skoro może taniej ciągle jest dodawać kilowatogodziny do zestawu akumulatorów i zwiększać udział energii elektrycznej w układach hybrydowych.
Chińczycy po prostu obrali inną drogę, a przynajmniej robi tak koncern Changan. Może pochwalić się światu 500 barami i jeszcze ma opcję wykorzystania tego układu w Europie. Jak na razie same korzyści.
Możliwe negatywne skutki
Pójście drogą zwiększonego ciśnienia może mieć negatywne skutki. Elementy układu paliwowego stają się skomplikowane i droższe. W przypadku awarii wymiana wtryskiwaczy lub pompy może kosztować znacznie więcej niż w starszych systemach.
Silniki o tak wysokim ciśnieniu wtrysku wymagają również bardzo czystej benzyny. Zanieczyszczenia lub woda w paliwie mogą prowadzić do szybszego zużycia elementów układu. Żaden producent nie ucieszyłby się, gdyby zaczęła się rozchodzić wieść, że jego silnik może i mało pali, ale szybko pada.
Za przykład mogą posłużyć silniki wysokoprężne. Tam zastosowanie wyższego ciśnienia szybko zaczęło skutkować wieściami o awariach.
Czy to przyszłość silników spalinowych?
Zastosowany przez Chińczyków wariant pokazuje, że silniki benzynowe wciąż mogą się rozwijać. Technologia pozwala znacząco ograniczyć emisję cząstek i poprawić efektywność spalania bez całkowitej zmiany konstrukcji jednostki napędowej.
Jeśli inni producenci będą szli w tę stronę, taką technologię najpierw spotkamy zapewne w mocniejszych silnikach benzynowych i modelach premium. Tam potrzeba ograniczania emisji spalin jest duża, a koszty wdrożenia łatwiej ukryć w wysokiej cenie pojazdu.
Jedno jest pewne: wyścig technologiczny w motoryzacji nie zwalnia. Chińczycy pokazali jedną z dróg, Europa dotychczas nie była do niej przekonana. Pierwszy samochód z tym układem zadebiutuje na Auto Show w Pekinie. Nazywa się pięknie: Changan CS75 Plus BlueCore Super Engine.
