Silnikowa rewolucja Scuderi?

„Osiągnęliśmy nową erę w dziedzinie silników spalinowych" oznajmił wszystkim zgromadzonym w sali wykładowej Nick Scuderi. Wydarzenie to miało miejsce podczas europejskiej premiery nowego silnika Scuderi w czasie organizowanych targów Engine Expo 2009. Oczywiście nie mogło tam zabraknąć Motocainy!

Główna idea silnika Scuderi zakłada rozdzielenie cyklu pracy z tradycyjnych czterech suwów realizowanych poprzez wszystkie cylindry silnika. Cykl jest rozdzielony pomiędzy dwa cylindry, w jednym odbywa się ssanie i sprężanie, a w drugim spalanie i wydech. Oba cylindry połączone są kanałem, zamykanym przez dwa zawory.

Europejska premiera silnika o rozdzielonych suwach pracy
Fot. Motocaina

Czy rzeczywiście silnik Scuderi oznacza rewolucję? Czy udało się rozwiązać dotychczasowe problemy techniczne? Przecież idea silnika o rozdzielonym cyklu spalania jest znana od 1914 roku. Problemy, z którymi borykały się wcześniejsze konstrukcje to niska efektywność termiczna i związana z wydechem spalin. Ten ostatni aspekt, to kłopoty jakie napotyka sprężony – pod większym niż w konwencjonalnych silnikach ciśnieniem – gaz przy opuszczaniu cylindra, który nie może w porę go opuścić by zrobić miejsce dla świeżego ładunku powietrza. W ten sposób obniżona zostaje „robocza” objętość cylindra.

Scuderi poradzili sobie z tym problemem poprzez redukcję wolnej przestrzeni pomiędzy GMP (górny martwy punkt) tłoka, a głowicą do 1 mm wysokości. Wyeliminowało to problemy z wydechem i podniosło efektywność o 100% w stosunku do podobnych konstrukcji.

Specjalnie dla tego silnika Bosch wykonał nowatorski układ wtryskowy
Fot. Motocaina

Inny problem, słabszej efektywności termicznej wynikał z tego, że wszystkie dotychczasowe prototypy spalały ładunek jak w konwencjonalnych jednostkach z obiegiem Otto. Innymi słowy, tuż przed GMP  tłoka, gdy ładunek sprężany jest raz, silniki o rozdzielonych suwach potrzebowały dwukrotnego sprężania. Z problemem tym poradzono sobie spalając ładunek tuż po osiągnięciu przez tłok GMP.

Jak wyglądają fazy pracy tego silnika? Przede wszystkim są 2 cylindry: sprężania i pracy. W cylindrze pracy (ssanie i sprężanie) otwiera się zawór dolotowy, tłok poruszając się w dół zasysa powietrze. Po przekroczeniu DMP (dolny martwy punkt), zawór zamyka się i powietrze jest sprężane. Następnie otwierany jest zawór w kanale łączącym oba cylindry, w ten sposób cylinder w suwie pracy zostaje napełniony powietrzem. Gdy tłok w cylindrze przekracza GMP, następuje zapłon wtryśniętej dawki paliwa.

Pomiędzy cylindrami występuje przesunięcie fazowe w położeniu tłoków co powoduje, że siła od tłoka w cylindrze pracy działa na większym ramieniu, niż od tłoka w cylindrze sprężania –  tworzy się moment obrotowy na wale korbowym. Po otwarciu zaworów następuje wydech spalin.

Cykl spalania obejmuje jeden obrót wału korbowego, a nie dwa, jak w przypadku tradycyjnego silnika czterosuwowego. By możliwa była taka praca, część sprężarkowa musi wytworzyć ciśnienie równe ciśnieniu spalania. Wynosi ono 50 bar, w przypadku silnika wolnossącego i 130 bar przy zastosowaniu turbosprężarki. Dlatego stopień sprężania wynosi 75:1. Za dostarczanie paliwa odpowiada nowatorski układ bezpośredniego wtrysku Boscha.

Kanał łączący oba cylindry jest chłodzony, a przy otwieraniu zaworu kanału łączącego powstaje intensywne zawirowanie powietrza. Dzięki temu silnik Scuderi jest bardzo odporny na spalanie stukowe. Nie występuje ono przy ciśnieniach 2.5 bar dla silnika doładowanego oraz 1.5 bar dla silnika wolnossącego.

Potencjał doładowanego silnika Scuderii oceniany jest na 135 KM z 1 dm3 pojemności, mocy osiąganej przy 6000 obr./min.

Odzyskiwanie energii w wersji hybrydowej, odbywa się na drodze doładowania zbiornika powietrzem podczas hamowania
Fot. Scuderi

Silnik Scuderi oprócz bardzo dobrych osiągów może być konkurencją dla napędów hybrydowych. Zastosowano w nim zbiornik gromadzący sprężone powietrze. Przyłączony jest do kanału łączącego oba cylindry, z wykorzystaniem dodatkowego zaworu. Cała idea sprowadza się do odzyskiwania energii, przy hamowaniu silnikiem. Wtedy sprężarka napełnia zbiornik. Gdy po hamowaniu chcemy przyspieszyć, sprężarka nie musi już pracować, wystarczy powietrze ze zbiornika.

Na pewno ciężko będzie przebić się z tym rozwiązaniem na światowych rynkach motoryzacyjnych. Jednak na uwagę zasługuje kreatywność inżynierów Scuderi, a przede wszystkim konsekwencja w dążeniu do celu Carmelo Scuderi, który poświęcił się temu rozwiązaniu, pracując nad nim przez całe swoje zawodowe życie, nie licząc 15 mln dolarów z prywatnych funduszy przeznaczonych na rozwój pomysłu. Jego dzieło dokończyli synowie Salvatore, Nick oraz Stephen.

Wytrwałość godna podziwu, ale nie można się jej dziwić jeśli motorem napędowym jest pasja, a przecież motoryzacyjna pasja to motto naszego portalu… i życiowe paliwo redaktor naczelnej.

Więcej o Carmelo Joseph’ie Scuderi oraz jego patentach silnikowych przeczytasz klikając tu.

Zobacz jak działa silnik o rozdzielonym cyklu pracy.

Dane silnika Scuderi (1000 cm3):

Parametry

Silnik wolnossący

Silnik turbodoładowany

Prędkość obrotowa

6000 obr./min.

6000 obr./min.

Moc

Jak w silnikach konwencjonalnych

135 KM

Sprawność (pełne obciążenie)

Jak w silnikach konwencjonalnych

10-15% wyższa niż w silnikach konwencjonalnych

Sprawność (częściowe obciążenie)

10-15% wyższa niż w silnikach konwencjonalnych

15-20% wyższa niż w silnikach konwencjonalnych

Emisja

80% mniej NOx niż w silnikach konwencjonalnych

80% mniej NOx niż w silnikach konwencjonalnych

Ciśnienie robocze

50-65 bar

110-130 bar

Ciśnienie wtrysku

200 bar

200 bar

Stopień sprężania

75: 1 cylinder sprężania

50:1 cylinder pracy

75: 1 cylinder sprężania

50:1 cylinder pracy

 

Zostaw komentarz:

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wszyskie pola są wymagane do wypełnienia.

Najnowsze

Podobne artykuły

Przeczytaj również

Najnowsze

Podobne artykuły

Przeczytaj również

Najnowsze

Podobne artykuły

Przeczytaj również

Najnowsze

Podobne artykuły

Przeczytaj również

Najnowsze

Podobne artykuły

Przeczytaj również