Nie ma w tym nic dziwnego, gdyż przez wiele lat sprawność silnika spalinowego oscylowała na poziomie 25-30%. Jest to wynik niezbyt zadowalający, kiedy uświadomimy sobie, że cała reszta energii jest tracona. Inaczej mówiąc paliwo, które zużywa nasz silnik zostaje wykorzystane efektywnie (czyli do wytworzenia mocy) w niewielkim stopniu, a cała reszta może posłużyć np. do ogrzewania auta w sezonie zimowym. Właściwość polegająca na maksymalnym wykorzystaniu paliwa do uzyskania mocy silnika nazywa się sprawnością i właśnie w tym kierunku rozwinęło się większość rozwiązań technicznych.

W dobie elektroniki można bardzo precyzyjnie sterować układem zasilania paliwem, ale też równie skutecznie napełnianiem cylindrów, doładowaniem silnika i zapłonem. Nie zmienia to faktu, że udoskonalenie konstrukcji silnika jest sprawą priorytetową. W momencie, w którym silniki o zapłonie samoczynnym stały się mocniejsze niż benzynowe i minęła bezpowrotnie era powolnego, choć trudnego do zniszczenia ,,klekota”, mamy do czynienia ze swoistym wyścigiem pomiędzy silnikami benzynowymi i zasilanymi olejem napędowym. Osiągi są porównywalne, sprawność nowych silników sięga do 50%, spalanie w przeliczeniu na kilometry jest porównywalne, także na stacjach paliw cena etyliny i ON jest bardzo podobna...

Jak więc w kontekście konstruowania silników przedstawia się sytuacja paliw alternatywnych?
Jest to temat poruszany wielokrotnie, jednak niechętnie poddawany ogólnym dyskusjom. Nie jest być może korzystne (czytaj – opłacalne) dla producentów samochodów promowanie zasilania alternatywnego, np. gazowego. W ofercie niewielu firm samochodowych pojawiają się jednostki napędowe zaadaptowane konstrukcyjnie do zasilania gazem, chociaż rzeczywiście taka oferta istnieje. Fiat Iveco montuje układ zasilania gazem CNG, który jest naprawdę dobrym rozwiązaniem. Instalacja wtrysku gazu pracuje na wysokim ciśnieniu (ok. 8-10 atm.), co zdecydowanie poprawia osiągi auta. Zintegrowanie sterownika wtrysku gazu ze sterownikiem wtrysku benzyny daje pełny przegląd diagnostyczny wszelkich parametrów pracy silnika.

Fiat jest przykładem otwartego podejścia do zasilania gazowego, co nie dziwi w kraju, który w tej dziedzinie ma kilkudziesięcioletnią tradycję i od wielu lat produkuje systemy gazowe. Mówiąc o zmianach konstrukcyjnych silnika przeznaczonego do zasilania gazem, należy się skupić na dwóch podstawowych sprawach: możliwości sprawnego montażu instalacji i jej zaprogramowania oraz trwałości silnika. Kwestia zamontowania instalacji jest sprawą raczej manualnych umiejętności, programowanie czy konfigurowanie sterownika gazu wymaga wiedzy i doświadczenia. Pomijając detale, skupmy się na samym zasilaniu gazem jako paliwem lotnym. Wtryskiwacze gazowe dozując fazę lotną muszą sprostać wydatkowi wtryskiwaczy benzynowych podających fazę płynną paliwa. Tego oczywiście nie zmienimy (pomijam świadomie rozwiązanie wtrysku fazy ciekłej). Dlaczego więc nie opracować optymalnego miejsca w kolektorze ssącym, w którym gaz ma być wprowadzany? W wielu autach ma to podstawowe znaczenie, szczególnie kiedy chcemy uzyskać emisję spalin na poziomie benzyny lub ją polepszyć. Idąc krok dalej, możemy odpowiednio dopracować układ sterowania otwarciem zaworów. Niezwykle istotnym elementem jest kąt wyprzedzenia zapłonu, który w niektórych przypadkach dla zasilania gazem powinien być modyfikowany. Opracowanie takiej charakterystyki na etapie konstruktorskim byłoby świetnym rozwiązaniem.

Druga kwestia, dotycząca trwałości silnika, odnosi się do samego procesu spalania mieszanki powietrzno-gazowej. Uzyskanie mieszaniny stechiometrycznej w całym zakresie pracy silnika jest utrudnione, choćby z powodu różnic pomiędzy propanem i butanem w samym paliwie. Rozwiązaniem mogłyby być modyfikowane do zasilania paliwem gazowym głowice. Dałoby to pewien komfort użytkownikom, gdyż od wielu lat fałszywa opinia o szkodliwości gazu dla silnika nie traci na popularności. Zmiany adaptacyjne w silnikach pozostają na razie głównie w rękach samych montażystów. Najczęściej jest to diagnostyka układu zapłonowego, czyli wymiana świec czy przewodów wysokiego napięcia. Oferta producentów tych podzespołów jest ciekawa i pokrywa ogólne zapotrzebowanie. Rodzima firma Iskra wciąż opracowuje dedykowane świece do gazu, powiększając cały czas liczbę modeli. Obecnie oferuje też świece wyselekcjonowane do zasilania gazem LPG lub CNG.

Pytanie czy powinny być silniki specjalnie konstruowane do zasilania paliwami alternatywnymi, pozostawmy otwarte. Bez wątpienia kierunek rozwoju i modyfikowania silników ściśle wiąże się z przeznaczeniem do zasilania konkretnym paliwem. Podnosząc sprawność silnika, wykorzystujemy maksymalnie jego właściwości. W stosowaniu paliw konwencjonalnych wyczerpujemy możliwości, więc zasadne jest poszukiwanie możliwości korzystania np. z wodoru. Jest to paliwo w potocznym rozumieniu ,,inne”. Podobnie jak LPG. Czy gorsze? Porównując właściwości chemiczne i fizyczne paliw trudno je posegregować od najlepszych do najgorszych i nie jest to właściwe kryterium. Istotne jest umiejętne wykorzystanie w zasilaniu silników samych najlepszych cech. Miejmy nadzieję, że zasilanie gazowe nie będzie wciąż na bocznym torze motoryzacji.

Piotr Grabowski
specjalista ds. technicznych
Auto-Gaz Centrum