Silnik split-cycle - z podziałem na role

scuderigroup.comsilnik split-cycle

Jak twierdzą twórcy rozwiązania, udało im się rozwiązać kwestie wydajności objętościowej i cieplnej dzięki opracowanym przez siebie koncepcjom. Kluczem do zwiększenia efektywności jest zapłon mieszanki nie w chwili osiągnięcia przez tłok górnej pozycji roboczej (tzw. top dead center), lecz później (o 11-15° po osiągnięciu punktu krytycznego), co w wypadku silnika split-cycle eliminuje straty powstające podczas ponownego sprężania mieszanki. Aby to umożliwić, wykorzystano dwa czynniki - wysokie ciśnienie w kanale przelotowym pomiędzy cylindrem sprężającym a pracującym oraz wysokie zawirowanie mieszanki w komorze spalania.

Ponieważ sprzężone cylindry pracują niezależnie od siebie, panują w nich odmienne stopnie sprężania. W pierwszym z pary osiągane są wartości typowe dla silników konwencjonalnych, natomiast w komorze jego „brata” stopień sprężania wynosi nawet 100:1. Ciśnienie w cylindrze ssącym i kanale przelotowym zawiera się w przedziale od 50 do 130 barów w zależności od tego, czy silnik jest wolnossący czy turbodoładowany. To właśnie za jego sprawą mieszanka wpada w gwałtowny ruch wirowy w komorze cylindra pracującego. Efekt zostaje wzmocniony poprzez utrzymywanie zaworów w pozycji otwartej maksymalnie długo podczas spalania.

W rezultacie, mieszanka płonie szybciej i wydajniej, co sprzyja wzrostowi mocy i spadkowi zapotrzebowania na paliwo. Zawory dolotowe i wydechowe mają napęd pneumatyczny i dysponują zmiennym wzniosem i czasem otwarcia. Powietrze potrzebne do ich działania pochodzi bezpośrednio z silnika (jego sprężającej części). Zastępują one przepustnicę, odpowiadając za sterowanie pracą jednostki w chwilach, gdy nie jest ona w pełni obciążona. Zawory przelotowe sterowane są wałkiem, a zamykają się za pomocą sprężyn powietrznych, również zasilanych przez tę część jednostki, która pełni rolę kompresora. Sam kanał przelotowy zapobiega przedwczesnemu zapłonowi (tzw. „stukom”), ponieważ sprężona mieszanka ulega w nim ochłodzeniu przed dostaniem się do komory spalania.

scuderigroup.comsilnik split-cycle

Silnik S-C funkcjonuje poza nowatorskim podziałem zadań na zasadzie sprawdzonego wysokociśnieniowego wtrysku bezpośredniego. Dzięki odpowiedniemu rozpyleniu mieszanki (optymalną chmurę osiągnięto poprzez specjalny projekt wtryskiwacza oraz nerkowate wgłębienie w denku tłoka pracującego), ciśnieniu oraz koordynacji czasów otwarcia zaworów udało się uniknąć dostawania się paliwa do kanału przelotowego.

Ponieważ zawory przelotowe mają mały wznios, a otwierają się na zewnątrz i z dużą częstotliwością, potrzebny był wyjątkowy mechanizm regulacji ich luzów. Nie znamy szczegółów, jednak Scuderi zapewnia, że znaleziono odpowiednie rozwiązanie, które już opatentowano.

Nie opublikowano jeszcze żadnych dokładnych danych na temat mocy, zużycia paliwa ani emisji szkodliwych związków. Ocenia się jednak, że jednolitrowy prototyp (wolnossący) wytwarza o 80% mniej zanieczyszczeń niż porównywalne jednostki używane obecnie. W toku dalszych prac ma nastąpić znaczne zmniejszenie apetytu, który już spadł rzekomo o 15-30%. Liczymy na to, że w krótkim czasie napłyną nowe, bardziej konkretne i praktyczne informacje, które pozwolą zweryfikować zapowiedzi o rewolucji w dziedzinie napędu tłokowego. Mimo to pamiętajmy, że bez względu na innowacje, silnik spalinowy zbawić może nie modyfikacja jego konstrukcji, ale zmiana paliwa na czystsze. Gdyby jednak udało się dłużej utrzymać go „przy życiu”, a wraz z nim charakterystyczny rasowy odgłos pracy, nie mielibyśmy nic przeciwko.