Znajdź zawartość

Amerykańscy specjaliści opracowali nowy sposób wtrysku paliwa dla silników diesla. Dzięki niemu ogólna sprawność silnika wzrasta o 10%, a emisja zanieczyszczeń zmniejsza się o 80 procent. Silniki diesla są bardziej wydajne od benzynowych, jednak emitują więcej zanieczyszczeń. Jest to spowodowane faktem, iż wykorzysywane paliwo jest ciężkie, bardzo lepkie i mniej lotne od benzyny. Trudniej jest też je spalić. Ponadto wymagane są wyższe temperatury spalania, co z kolei przyczynia się do emisji tlenków azotu. George Anitescu z Wydziału Inżynierii Biomedycznej i Chemicznej nowojorskiego Syracuse University skonstruował nowy wtrysk, który dostarcza paliwo w stanie nadkrytycznym. O stanie takim mówimy wówczas, gdy dla danej substancji zostanie przekroczony punkt krytyczny temperatury i ciśnienia. Wówczas zanikają różnice pomiędzy fazą ciekłą i gazową. Anitescu dostarcza silnikowi właśnie takiego paliwa. Dzięki temu rozwiązaniu lepkość nie stanowi już problemu, a paliwo i powietrze są znacznie lepiej wymieszane niż w obecnie używanych rozwiązaniach. Mamy więc do czynienia z szybszym, czystszym i bardziej dokładnym spalaniem. Zdaniem Anitescu, takie rozwiązanie przypomina połączenie silnika diesla z silnikiem benzynowym i ma zalety obu metod. Aby uzyskać stan nadkrytyczny Anitescu musiał najpierw podgrzać paliwo do temperatury około 450 stopni Celsjusza przy ciśnieniu około 612 atmosfer. O ile uzyskanie takiego ciśnienia nie powinno sprawić najmniejszych problemów, to wysoka temperatura paliwa jest prawdziwym wyzwaniem. Anitescu wraz ze swoim zespołem wykorzystał ciepło emitowane przez system wydechowy. Jednak w wysokiej temperaturze węglowodory tworzą bardzo lepkie osady, które mogą prowadzić do zatkania systemu paliwowego. Problemu można uniknąć rozcieńczając paliwo np. dwutlenkiem węgla lub wodą. Amerykańscy naukowcy rozcieńczyli je... spalinami produkowanym przez sam silnik. Na razie prowadzono jedynie testy laboratoryjne, jednak prototypowy system do prób polowych może powstać jeszcze w bieżącym roku. Jego skonstruowanie nie powinno przysporzyć większych problemów, gdyż dotychczas używano standardowych części, które dobrze się sprawdzały. Ponadto, jak mówi Anitescu, jest wiele możliwości regulacji i zmiany parametrów pracy wtrysku i samego paliwa, dzięki czemu łatwo będzie można reagować na wszelkie pojawiające się problemy. Jak na razie największym wyzwaniem, które zauważają inni specjaliści, jest zmniejszenie się lepkości nadkrytycznego paliwa. W silnikach diesla paliwo jest wykorzystywane do smarowania, więc musi być lepkie. Anitescu mówi, że problem ten można rozwiązać na dwa sposoby. Pierwszy to wprowadzenie jakiegoś lubrykantu na końcowych fragmentach systemu paliwowego, gdyż to właśnie tam paliwo straci konieczną lepkość. Drugi sposób to użycie paliwa w stanie podkrytycznym. Nadal będzie miało ono bardzo dobre właściwości, a jednocześnie zapewni odpowiednie smarowanie.

Niewielka firma Transonic Combustion z Teksasu opracowała nowy system wtrysku paliwa, który, jak zapewnia, zwiększa efektywność silników spalinowych o ponad 50%. Testowy samochód, wyposażony w nowy wtrysk, przejechał 64 mile na galonie benzyny. Oznacza to, że spalał 3,68 litra na 100 kilometrów. To znacznie mniej nie tylko od innych samochodów z silnikiem spalinowym, ale i od osiągów hybrydowego Priusa zużywającego około 5 l/100 km. Mike Rocke, wiceprezes Transonic, mówi, że niskie spalanie udaje się osiągnąć dzięki odpowiedniemu podgrzaniu i sprężeniu benzyny, przed wtryśnięciem jej do komory spalania. Jest ona wprowadzana w stan superkrytyczny, co skutkuje błyskawicznym i czystym spalaniem, a to z kolei powoduje, że samochód potrzebuje mniej paliwa. Ponadto użyty katalizator natlenia paliwo, co również ułatwia spalanie. Jak twierdzi profesor William Green z MIT-u, w najbliższym czasie czeka nas renesans silników z wewnętrznym spalaniem. Opisana powyżej technologia jest bowiem jednym z wielu obiecujących wynalazków, które znacznie zwiększają efektywność silników spalinowych. Jeśli rzeczywiście wynalazek Transonic Combustion działa tak, jak twierdzą jego twórcy, to można powiedzieć, że jest on znacznie bardziej efektywny niż inne proponowane metody. Te bowiem zmniejszają spalanie o około 20%. Ponadto, jak zapewnia Rocke, nowa technologia będzie kosztowała mniej więcej tyle samo, co już dostępne na rynku najnowocześniejsze systemy wtrysku paliwa. To, co proponuje Transonic jest jedną z metod wtrysku bezpośredniego, jednak od innych różni się użyciem superkrytycznego paliwa oraz tym, że do zapłonu nie wymaga iskry. Po wstrzyknięciu do cylindra paliwo zapala się od samej temperatury i ciśnienia. Co więcej, momentem zapłonu można manipulować tak, by doszło do niego w chwili, gdy cylinder znajdzie się w optymalnym położeniu, a więc przełoży jak najwięcej energii na ruch, a nie na ciepło. Rocke mówi, że silnik z nowym systemem spalania może być jeszcze bardziej efektywny. Zapewnia, że przy stałej prędkości wynoszącej 80 km/h spalanie spada do 2,45 litra na 100 km. Testowe jazdy prowadzono na własnym silniku produkcji Transonic. Obecnie rozpoczynają się testy, w których udział bierze trzech producentów samochodów. Muszą one odpowiedzieć m.in. na pytanie, jak wysokie ciśnienie i temperatura wpłyną na żywotność silnika. Transonic chce wybudować własną fabrykę w 2013 roku, a technologia miałaby trafić do seryjnie produkowanych pojazdów już rok później.