Jeśli chodzi o przyszłość zasilania samochodów paliwami alternatywnymi, to bez wątpienia będziemy mieli do czynienia z nieustanną pogonią instalacji tego typu za galopującą technologią rozwoju współczesnych silników. Bardziej niż nad rozwiązaniami zasilania alternatywnego wypadałoby się, moim zdaniem, zainteresować i dogłębnie poznać silniki oraz ich peryferia, które będą poddane modyfikacji.

Wszechobecny downsizing, „odchudzanie” konstrukcji i elementów ruchomych silnika, stosowanie materiałów obliczonych na określoną wytrzymałość, w zasadzie bez żadnego marginesu, w połączeniu z coraz bardziej restrykcyjnymi normami emisji spalin, których spełnianie wymagane jest w coraz krótszym czasie od momentu uruchomienia silnika – to główne cechy współczesnych jednostek napędowych. Do tego dochodzi ekonomia eksploatacji, a więc wyścig producentów o jak najniższe spalanie, jak najdłuższe okresy międzyprzeglądowe przy jednoczesnym zachowaniu osiągów zadowalających coraz bardziej wybrednego klienta.

Do osiągnięcia takich celów przestały już dawno wystarczać sprawdzone przez lata rozwiązania, które wkrótce zobaczymy już zapewne tylko w muzeum. Benzynowe silniki z bezpośrednim wtryskiem paliwa doładowane małą turbiną (bądź turbiną i kompresorem) notują osiągi zagwarantowane niedawno dla dwukrotnie wyższych pojemności. Te rozwiązania także mocno ewoluują. Początkowy zachwyt silnikami z bezpośrednim wtryskiem i mieszanką uwarstwioną okazał się falstartem i tak naprawdę na szeroką skalę zaczyna powracać obecnie. Jednostka napędowa pracująca niekiedy na mieszance stechiometrycznej, czasem na mieszankach ubogich (uwarstwionych) – tworzonych w komorze spalania, a czasem jako standardowe rozwiązanie wtrysku pośredniego (taki 4-cylindrowy silnik wyposażony jest w 4 wtryskiwacze w kolektorze ssącym i 4 w komorach spalania) – stanowi hybrydę tych trzech rozwiązań w służbie ekonomii, ekologii i nienotowanych dotąd osiągów.

I teraz, wyobraźmy sobie kolejny „organizm” w tak ekstremalnie skomplikowanej i powiązanej wzajemnie materii zasilania silnika w paliwo – instalacja, której zadaniem jest zamiana części zużywanej benzyny (o całości nie ma nawet mowy) na paliwo alternatywne.
Przyjrzyjmy się choćby jednemu aspektowi – częstotliwość, sekwencje i czas występowania wtrysków benzyny: głównych, prewtrysków (formujących czoło płomienia i ułatwiających zapłon przy wtrysku głównym) i postwtrysków (utrzymujących katalizator w optymalnej temperaturze pracy gwarantującej maksymalną redukcję związków szkodliwych), mamy do czynienia z kilkoma podczas jednego cyklu. Który z nich wziąć pod uwagę, aby kalkulować dawkę benzyny, której ekwiwalent kaloryczny powinniśmy dostarczyć do silnika w formie paliwa alternatywnego, a które w obliczeniach tych pominąć? A co ze zmiennym ciśnieniem benzyny dostarczanej do wtryskiwaczy w zakresie, przykładowo, 40-120 barów? Ta wartość ma wszak większy wpływ na wielkość dawki niż samo otwarcie wtryskiwacza benzynowego, zwykle bardzo krótkie. Poza tym jesteśmy z naszym paliwem alternatywnym „notorycznie spóźnieni”, gdyż dostarczamy je zwykle tradycyjnie do kolektora ssącego i zanim odmierzone przedostanie się w końcu przed zawory ssące, te są dawno zamknięte, gdyż ich sekwencje otwarcia dostosowane są do drogi zwykle pokonywanej przez benzynę, czyli żadnej, bo wtryskiwacze benzynowe znajdują się – przypomnę – w komorze spalania silnika.

A co z żywotnością wtryskiwaczy benzynowych, które niechłodzone i niesmarowane przepływającą przez nie zwykle benzyną ulegają uszkodzeniu podczas okresów pracy silnika, gdzie paliwo alternatywne przejmuje obowiązki zasilania silnika, a bezczynny wtryskiwacz benzynowy smaży się na żywym ogniu? I jak zorientować się zawczasu, z którego z trzech wariantów zasilania w benzynę zamierza skorzystać sterownik wtrysku, aby móc odpowiednio skonfigurować mieszankę paliwa alternatywnego, a które z wtryskiwaczy benzynowych zamknąć? Już poruszone tutaj pobieżnie tematy, choć dotykają jedynie niektórych z głównych wątków, stawiają świadomą i bezpieczną konwersję tego typu silników na zasilanie alternatywne na najwyższej półce z napisem: „Byłoby wspaniale, ale będzie bardzo trudno”. A silniki MultiAir, rozwiązania hybrydowe, konwersje nowoczesnych silników Diesla... – na najwyższej półce robi się bardzo ciasno...

Jak więc nadążyć za tak szybko postępującym rozwojem strategii nowoczesnych silników? Odpowiedź jest banalna, gorzej z wykonaniem. Trzeba dogłębnie poznać i zrozumieć architekturę oraz strategie zasilania stosowane we współczesnych silnikach i ich sterownikach, zanim wpadniemy na pomysł, żeby je modyfikować, dostarczając kolejne paliwo. Ten krok, pozornie nieprzynoszący profitów, jest często pomijany przez producentów instalacji zasilania alternatywnego, działających na zasadzie prób i błędów – niestety, przeważnie tych drugich (zwłaszcza że producenci silników są dalecy od dzielenia się tą wiedzą z kimkolwiek).

Potem jest już znacznie łatwiej. Szybka i wydajna elektronika sterująca układem zasilania alternatywnego, oparta o maksymalnie dużą liczbę sygnałów pobieranych z peryferii silnika i macierzystego układu sterowania, jest absolutną koniecznością. Niektóre z tych sygnałów trzeba pozyskać „naokoło”, gdyż nie występują jako informacja dostępna. Na bazie tych sygnałów nasz sterownik powinien kalkulować dawkę paliwa alternatywnego, korygowaną oczywiście w czasie rzeczywistym o wektory ciśnień, temperatur, obciążeń, przesunięcia faz rozrządu itd. Reduktor ciśnienia gazu (zwany niekiedy parownikiem) – myślę, że tylko elektroniczny, zwalniający z części zadań sterownik paliwa alternatywnego i będący w stanie generować na zawołanie zmienne ciśnienie, byłby w stanie podołać wyzwaniom.

Jeszcze tylko element wykonawczy – superszybki, niezawodny, odporny na temperaturę i zanieczyszczenie, z liniowym wydatkiem, najlepiej cichy i niewielkich rozmiarów wtryskiwacz... I możemy stawać do kolejnych wyzwań, robiąc na górnej półce trochę miejsca na następne, epokowe rozwiązania gigantów motoryzacji.

Robert Szenfeld
Landi Renzo