Autoforum

/

Foto: Archiv Autoforum.cz

(+ video) Říká se mu obvykle HCCI a pracuje s detonačním hořením směsi benzínu a vzduchu. Jeho výhody jsou působivé, nasazení ale má svá úskalí.

Podle některých je budoucnost elektrická, jiní ji vidí ve vodíku. Mnohem reálnější budoucnost představuje motor HCCI - třetí typ motoru vedle zážehového a vznětového, třebaže do jisté míry představuje kombinaci obou. Je to nejdokonalejší pístový spalovací motor, který je aktuálně možné postavit. Tedy alespoň tak ho nazval Jason Fenske z kanálu Engineering Explained, který nás přivedl na myšlenku se k tomuto řešení vrátit a probrat jeho potenciál s ohledem na aktuální možnosti a posun ve vývoji.

Označení HCCI není nové, stejně jako myšlenka sama. Před pár lety na jeho vývoji začínalo pracovat GM ve spolupráci s německým gigantem Bosch, slyšeli jsme o něm od Hyundai a nyní se o něm motoru dozvídáme od Nissanu. Zkratka HCCI znamená Homogeneous Charge Compression Ignition, tedy že náplň spalovací komory je homogenní a že k jejímu vznícení dochází díky přehřátí při kompresi ve spalovací komoře.

To by ho postavilo do kategorie vznětových motorů s nepřímým vstřikem paliva. Jen pro pořádek, zásadní rozdíl oproti klasickým benzínovým motorům tkví v tom, že zde není svíčka. A oproti dieselovým v tom, že k zapálení směsi nedochází ani vstříknutím paliva do oblasti stlačeného vzduchu. Zde zkrátka dojde k nasátí směsi a její zapálení nastává ve chvíli, kdy píst vytvoří ve spalovací komoře dostatečný tlak k tomu, aby směs dosáhla kritické teploty.

Přináší to několik výhod. Jednak je v takovémto motoru velký kompresní poměr, což znamená vysoký výkon. Jednak jsou teploty spalování nižší než u benzínu a na rozdíl od benzínového či dieselového motoru s přímým vstřikem tu není plamen, který tvoří rozhraní mezi spálenou a nespálenou směsí.

Právě to je zdrojem oxidů dusíku a jeho absence samozřejmě znamená, že jejich emise jsou velice nízké. Hoření probíhá najednou v celé spalovací komoře, nejsou tu tak velké teplotní rozdíly a shoří všechno palivo, takže ho můžete vstříknout méně pro stejný výkon a tím docílit nižší spotřeby.

Jak asi tušíte, existují také nevýhody. Jak technicky zdatnější už jistě napadlo, princip popsaný výše je nebezpečně blízko detonačnímu hoření, tj. samovolnému vznícení směsi ve válci benzínového motoru, které je nekontrolovatelné a pro motor může být smrtelné. Není tu externí činitel, který by odstartoval pracovní dobu - motor je stále normálně čtyřdobý -, ale pořád je tu potřeba moment vznícení přesně určit, což je náročné.

Provádí se to pomocí regulace teploty ve spalovací komoře. Pásmo teploty, při které nastává vznícení ve správný moment, je poměrně úzké. Když budou teploty příliš nízké, nebude vznícení probíhat správně, příp. nebude probíhat vůbec. A když budou příliš vysoké, může nastat detonační hoření. Teplota se dá upravit různými způsoby, které jsou pochopitelně složitější než zapálit směs svíčkou.

Jednak lze řídit průtok EGR-ventilem a do válců tak nasát více či méně inertního plynu, což reguluje teplotu při stlačení. A jednak lze nechat při kompresní fázi chvíli otevřený sací ventil, což znamená změnu kompresního poměru a s tím i změny teploty při stlačení. Samozřejmě to ale vyžaduje časování ventilů s hodně velkou variabilitou; v podstatě je nutno vytvořit Atkinsonův cyklus, navíc s proměnlivou délkou otevření ventilu při kompresní fázi.

Výsledkem je větší efektivita spalování (mluví se o 50 %), což s sebou přináší nižší spotřebu paliva, a také nižší emise a vyšší výkon. Zkrátka, motor HCCI by mohl být spojení toho nejlepšího z několika různých koncepcí. Jestli se ho ovšem dočkáme v běžném prodeji, zatím nechceme předjímat - je to právě komplikovanost jeho správného řízení v rozličných režimech a situacích přinášených každodenním provozem, které brání jeho rychlejšímu uvedení do praxe.

Aktuální informace z vývoje hovoří o uvedení na trh na konci této dekády. Jestli se to splní, se zatím nechme překvapit, ale minimálně u Nissanu to prý vypadá velmi nadějně.

Své prototypy takového motoru představily GM, Hyundai, nebo nově i Nissan, hovoří o něm třeba také Mercedes. Přesto zatím žádný ve výrobě není

Zdroje: Engineering Explained@Youtube, Nissan

Marek Bednář