Dotychczas powszechnie się uważało, że skonstruowanie silnika, którego sprawność cieplna znacząco przekracza 40 proc., graniczy z niemożliwością. Najnowocześniejsze stosowane w autach produkowanych seryjnie jednostki napędowe z trudem zbliżają się do 41 procent.
Taki wynik osiągają na przykład silniki Toyoty stosowane w napędach hybrydowych aut tej marki, a także jednostki napędowe Skyactive-X projektu Mazdy. Inżynierowie Nissana ogłosili, że to nie koniec postępu. Przy wykorzystaniu nowej technologii bez problemu są w stanie uzyskać sprawność 46 proc., a w silniku jeszcze tkwią duże rezerwy.
Po zaopatrzeniu takiej jednostki napędowej w efektywny system odzyskiwania energii cieplnej jego sprawność powinna wzrosnąć do około 50 proc. Do tej pory takie silniki udawało się skonstruować nielicznym i tylko w zastosowaniach sportowych. Mercedes chwalił się w 2017 roku, że opracowane przez nich silniki do bolidów Formuły 1 uzyskują właśnie taki poziom.
W przypadku jednostki napędowej do samochodu drogowego przy takiej sprawności można mówić o obniżeniu poziomu paliwa oraz emisji szkodliwych substancji o mniej więcej 1/4 w porównaniu z aktualnie stosowanymi silnikami benzynowymi. Jak inżynierowie Nissana dokonali technicznego cudu?
Technologia Nissana STARC pracuje w specyficznych warunkach
Kluczowe są dwie sprawy. Po pierwsze korzystając z dostępnych możliwości technicznych wykorzystano je maksymalnie. Rozwiązanie nazwano STARC. Polega na zwiększeniu przepływu mieszanki o ubogich proporcjach do komory spalania, zwiększeniu stopnia kompresji oraz wzmocnieniu iskry zapłonu.
Drugim kluczem do sukcesu jest dostosowanie silnika do pracy w specyficznych warunkach. W tradycyjnym napędzie silnik spalinowy musi działać przy zmieniającym się obciążeniu i w szerokim zakresie prędkości obrotowych. Według koncepcji Nissana nowa jednostka napędowa została przystosowana do szeregowego napędu hybrydowego.
To znaczy, że będzie pracować praktycznie przez cały czas w takich samych warunkach ładując akumulatory. Zgromadzoną w ten sposób energię wykorzysta silnik elektryczny napędzający koła, którego sprawność jest o niebo lepsza od jakiegokolwiek spalinowego - wynosi około 85-90 proc.
Dzięki zespoleniu obu rodzajów napędów w szeregowym schemacie można uzyskać optymalne połączenie: wysoką sprawność całego napędu, wysoką elastyczność i komfort jazdy, duży zasięg oraz możliwość szybkiego uzupełnienia nośnika energii, w tym przypadku benzyny.
Nissan chce użyć nowej technologii już wkrótce w napędzie e-POWER
Już pierwsze próby wykorzystania kombinacji dostępnych nowych technologii przeprowadzone przez specjalistów Nissana były bardzo obiecujące. Przy zastosowaniu układu recyrkulacji spalin osiągnęli 43 proc. Po uzyskaniu ubogiej mieszanki paliwowo-powietrznej podnieśli ją do 46 proc.
Po dostosowaniu takiej jednostki do pracy przy stałym poziomie obrotów i obciążeniu oraz wyposażeniu w układ odzyskujący część energii cieplnej, w warunkach laboratoryjnych uzyskali 50 proc. Imponujący wynik.
Takie rozwiązanie idealnie pasuje do napędu Nissana e-POWER - hybrydy szeregowej, która w 2022 roku pojawi się w ofercie nowego europejskiego modelu Nissan Qashqai.
To oczywiście nie znaczy, że silniki spalinowe nagle wrócą do łask. Raczej, że będą wykorzystywane dłużej niż nam się wydaje i w napędach hybrydowych, które mogą być podstawą motoryzacyjnej przyszłości przez następną dekadę albo i dłużej. Ale na pewno jest jeszcze za wcześnie na kopanie grobu dla silnika pracującego na zasadzie spalania wewnętrznego.
