Turbulent Jet Ignition - czy technologia z F1 znajdzie zastosowanie w klasycznych autach?

Już w tym momencie technologia Turbulent Jet Ignition wykorzystywana jest w bolidach Formuły 1. Może już niedługo to samo rozwiązanie znajdzie się w autach cywilnych. O co w tym chodzi?

Opracowywanie nowych jednostek napędowych jest kosztowne i czasochłonne. To sprawia, że silniki z zainstalowanymi nowymi rozwiązaniami są wypuszczane na rynek stosunkowo rzadko. W większości przypadków przełomowe rozwiązania najpierw wykorzystywane są w obszarze militarnym albo sportowym.

Co ciekawe, niektóre pomysły, które są obecnie promowane nie są nawet nowe. W wielu przypadkach jest to odtworzenie idei, która już została przedstawiona, jednak ze względów technologicznych nie mogła zostać wykorzystana i wdrożona w życie.

Przykładem tego jest rozwiązanie Turbulent Jet Ignition. Początki tej technologii miały miejsce m.in. w dużych silnikach okrętowych.

Wszystko zaczęło się około 2010 roku. To właśnie wtedy pojawiły się pierwsze wzmianki o nowym projekcie firmy Mahle, która postanowiła zaprojektować mały i wydajny silnik zwiększający zasięg pojazdów elektrycznych oraz jednostkę napędową o nazwie Advanced Downsizing Technology Demonstrator.

Prototypowy silnik został zamontowany w pojeździe właśnie w 2010 roku. Testy potwierdziły oczekiwania związane z wysoką mocą oraz momentem obrotowym przy jednoczesnym niskim zużyciu paliwa. Zaowocowało to kilkoma patentami, w tym dotyczącym właśnie TJI (ang. Turbulent Jet Ignition). Z kolei w 2014 roku firma Mahle Powertrain po raz pierwszy pochwaliła się nowym rozwiązaniem, które poprawia sprawność jednostki napędowej.

Na polskich drogach ginie najwięcej osób w Europie. Dlaczego? Między innymi dlatego, że nie potrafimy jeździć

Turbulent Jet Ignition - jak działa?

Silnik wyposażony w technologię TJI posiada dwie komory spalania: wstępną oraz główną. Do tego wykorzystywany jest tradycyjny sposób zapłonu. Zasada działania polega na spaleniu najpierw bogatej mieszanki paliwowo-powietrznej w komorze wstępnej, a następnie spalenie ubogiej mieszanki w komorze głównej.

Jak wyjaśnia dr inż. Jakub Lasocki z Wydziału Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej:

"Turbulent Jet Ignition to jeden ze sposobów technicznej realizacji systemu spalania dwustopniowego w silnikach o zapłonie iskrowym. Jego celem jest umożliwienie spalania ubogich mieszanek paliwowo-powietrznych, co prowadzi do poprawy sprawności ogólnej silnika i jednocześnie ograniczenia emisji niektórych zanieczyszczeń. Sama koncepcja zastosowania dwóch komór spalania – mniejszej, zapłonowej, z mieszanką bogatą i większej, wypełnionej mieszanką ubogą – jest znana od dawna, jednak wcześniejsze próby wprowadzenia tego rozwiązania w motoryzacji nie wyszły poza fazę badawczą. Dopiero ostatnie, zaawansowane konstrukcje z Formuły 1 pokazują, że da się to skutecznie zrobić. Uzyskano mniejsze zużycie paliwa, ograniczono powstawanie zanieczyszczeń, w tym bardzo „problematycznych” tlenków azotu, otwarto drogę do zwiększania stopnia sprężania silników."

Zalety nowej technologii są więc oczywiste. Wiąże się ona jednak z dużymi nakładami finansowymi w celu opracowania, a później dopracowania konstrukcji. Przede wszystkim wprowadzenie TJI do jednostek napędowych jest związane z ich znaczącym przerobieniem.

Konieczne jest przeprojektowanie komory spalania, tłoków, zaworów, jak też układu wtryskowego. Jak łatwo się domyślić jest to z jednej strony czasochłonne, a z drugiej kosztowne. Dlatego takie rozwiązania są najpierw wprowadzane choćby w sporcie. Tam są duże budżety przeznaczone na rozwój technologii.

TJI w autach cywilnych

Opracowane rozwiązanie związane z Turbulent Jet Ignition jest zapewne przełomowe. Niestety ciężko jednoznacznie stwierdzić, kiedy trafi ono do cywilnych pojazdów.

Wynika to z wielu kwestii. Wśród nich można wymienić tendencję rynkową do promowania pojazdów elektrycznych. Z drugiej tego typu zmiany w produkcji masowej wiążą się z kosztami. Europejska sytuacja związana ze dieselgate czy coraz to bardziej restrykcyjnymi przepisami dotyczącymi emisji substancji szkodliwych sprawia, że koncerny motoryzacyjne muszą zaciskać pasa.

Na chwilę obecną można spekulować, że jakby takie rozwiązanie miało się pojawić w autach produkcji masowej, to w pierwszej kolejności pojawiłoby się to w usportowionych odmianach, a dopiero następnie w pojazdach dla przysłowiowego Kowalskiego.

"Czy Turbulent Jet Injection ma szansę trafić do masowo produkowanych samochodów? Jak zwykle w tym przypadku zadecydują kwestie ekonomiczne. Każde wdrożenie nowego rozwiązania technicznego w samochodach wiąże się z dużymi początkowymi nakładami inwestycyjnymi. Co więcej, dla tak skomplikowanej instalacji zasilania paliwem duże znaczenie ma wysoki koszt wytwarzania i późniejszego obsługiwania. Z drugiej strony wiadomo, że we współczesnej motoryzacji wszelkie sposoby na ograniczenie emisji zanieczyszczeń i zwiększenie sprawności silników są niezwykle cenne. Można bowiem spodziewać się dalszego zaostrzania norm czystości spalin i minimalizacji zużycia paliwa przez samochody. Istotne będzie zatem, czy poniesione koszty zostaną zrekompensowane przez uzyskane efekty" – wyjaśnia Jakub Lasocki.

Po czym dodaje:

"Dobrze ilustruje to przykład układów zasilania silników z bezpośrednim wtryskiem benzyny, które jako dość kosztowne były początkowo dostępne w nielicznych samochodach, ale okazały się na tyle skuteczne w sterowaniu przebiegiem procesu spalania paliwa w cylindrach silnika, że obecnie znajdują powszechne zastosowanie. Jeśli korzyści z zastosowania Turbulent Jet Ignition okażą się tak duże, jak to wynika z dotychczasowych doniesień medialnych, system ten ma znaczny potencjał do zaistnienia w masowo produkowanych samochodach."

Z tego co wiemy z F1 i ogólnych doświadczeń, jak na tą chwilę, zalety systemu TJI są znaczące. Z pewnością dobrze stałoby się, gdyby układ ten został wprowadzony do konwencjonalnych pojazdów. Biorąc pod uwagę obostrzenia emisyjne, to TJI mogło by przyczynić się do łatwiejszego spełnienia wymagań, które mają zostać jeszcze bardziej zaostrzone.

W końcu układy wylotowe wyposażone w coraz większą liczbę reaktorów katalitycznych i filtrów nie wystarczą. Dlatego trzeba szukać rozwiązań nieszablonowych. Skoro właśnie opracowywana jest technologia, która pozwoli z jednej strony ograniczyć emisję m.in. tlenków azotu, zwiększyć moc oraz poprawić sprawność jednostki napędowej to, dlaczego mamy z tego nie skorzystać?

Może się to okazać kluczem do sukcesu i sprawić, że motoryzacja jaką znamy wskoczy na kolejny poziom.

Więcej o:
Komentarze (3)
Turbulent Jet Ignition ? czy technologia z F1 znajdzie zastosowanie w klasycznych autach?
Zaloguj się lub komentuj jako gość
  • Gość: BigBass

    0

    Patrząc na to technologicznie to forma do produkcji tłoka i głowicy zawsze ulega zmianie w przypadku zmiany generacji silnika. Co w tym skomplikowanego aby ta forma odlewnicza teraz była dostosowana do TJI. A podwójny wtrysku pośredni i bezpośredni robią już producenci np lexus w silniku 2.5R6 którego już nie ma w generacji IS

  • japka_putina

    0

    "Sama koncepcja zastosowania dwóch komór spalania – mniejszej, zapłonowej, z mieszanką bogatą i większej, wypełnionej mieszanką ubogą – jest znana od dawna, jednak wcześniejsze próby wprowadzenia tego rozwiązania w motoryzacji nie wyszły poza fazę badawczą."

    Oj, na psy zeszła moja Alma Mater. A o hondowskim CVCC pan doktor inżynier nie słyszał? To dzięki temu rozwiązaniu Honda weszła do światowej samochodowej pierwszej ligi. System spalania z komorą zapłonową Compound Vortex Controlled Combustion był w produkcji przez kilkanaście lat i wyparł go dopiero elektroniczny wtrysk PGM-FI. Celem stosowania CVCC było również obniżenie toksyczności spalin. Największa różnica polega na tym, że w CVCC był dodatkowy zawór ssący dla komory wstępnej, a w TJI jest dodatkowy wtryskiwacz, podczas gdy główny wtryskiwacz "sika" do kolektora dolotowego.

Aby ocenić zaloguj się lub zarejestrujX