Kappa 1,0 LPI Bi-Fuel - mały wielki silnik LPG

Z naszego punktu widzenia bardzo ciekawe „wnętrze” ma Kia Picanto wyposażona w silnik przystosowany fabrycznie do zasilania LPG. Samochód nie jest niestety na naszym rynku oferowany, choć niewiele brakowało aby znalazł się w ofercie Kia Motors Polska.

Ogólnie

Korea Południowa jest globalnym liderem w zakresie liczby samochodów przystosowanych do zasilania LPG, zatem to, że jedna z najciekawszych jednostek napędowych zasilanych LPG powstała na tamtym rynku nie powinno być dla nikogo zaskoczeniem. Silnik w wersji zasilanej gazem jest dostępny w samochodzie Kia Picanto. Dokonano w nim wielu zmian, które miały na celu wyeliminowanie z przestrzeni bagażowej zbiornika LPG. Wszystkie te zabiegi udało się z powodzeniem przeprowadzić i w efekcie powstał mały samochód z nietuzinkowym nadwoziem, naszpikowany nowoczesnymi rozwiązaniami technicznymi, które chcielibyśmy pokrótce przedstawić.

fot. skoda.autocentre.uaSilnik Kappa 1.0 zasilany LPG wraz ze zbiornikiem gazu i niewielkim, dodatkowym zbiornikiem benzyny

Silnik Kappa

Najciekawszym, jak w każdym samochodzie, elementem jest silnik. Jednostka napędowa Kappa 1,0, bo taki silnik jest stosowany w gazowej wersji Kii Picanto wpisuje się w modny obecnie trend downsizingu, wynikający z rosnących wymagań ekologicznych.

Układ konstrukcyjny

Wstępnie zakładano, że silnik będzie miał 4 cylindry, w trakcie prac koncepcyjnych rozważano także silnik dwucylindrowy, jednak ostatecznie zdecydowano, że silnik Kappa 1,0 będzie miał 3-cylindrowy układ konstrukcyjny. Za takim rozwiązaniem przemawiały niższe straty tarcia i zwiększona sprawność cieplna w porównaniu do układu 4-cylindrowego. Kultura pracy silnika 3-cylindrowego jest jednak niższa niż 4-cylindrowego, lecz zdecydowanie przewyższa w tym zakresie silnik 2-cylindrowy, który wymaga stosowania wałków wyrównoważających. Te z kolei komplikują konstrukcję i podnoszą koszty produkcji, lecz jak pokazuje życie skonstruowanie takiego silnika także nie jest problemem. Wskazuje na to przykład firmy Fiat PowerTrain, która produkuje w Polsce silnik TwinAir.

fot. skoda.autocentre.uaJednostka napędowa Kappa 1.0 zasilana LPG w komorze silnikowej samochodu Kia Picanto

Parametry

Z pojemności skokowej 1 litra zamkniętej w trzech cylindrach silnik osiąga moc 60 kW (82 KM) oraz maksymalny moment obrotowy o wartości 95 Nm. Obok dwupaliwowej jednostki napędowej (benzyna/LPG) silnik jest także rozwijany pod kątem zasilania etanolem.

Blok silnika

Blok (kadłub) silnika Kappa 1,0 wykonano jako aluminiowy odlew ciśnieniowy, dzięki czemu zapewniono niską masę największego elementu jednostki napędowej. Zminimalizowano także odległość pomiędzy poszczególnymi cylindrami w celu ograniczenia długości silnika. W aluminiowy odlew wciśnięte są żeliwne tuleje cylindrowe. Dzięki temu kadłub silnika usztywnia się, a same tuleje ulegają minimalnemu odkształceniu, co zmniejsza zużycie oleju i przedmuchy gazów spalinowych do skrzyni korbowej.

Wał korbowy

W celu zredukowania masy i kosztów produkcji wał korbowy silnika Kappa 1,0 wykonano z żeliwa. Oś wału korbowego jest przesunięta względem osi cylindrów o 11 mm. Zabieg ten pozwala na zmniejszenie siły działającej na część prowadzącą tłoków. Dzięki temu można osiągnąć zmniejszenie poziomu zużycia paliwa około 1% w zakresie niskich prędkości obrotowych.

fot. KiaSchemat układów paliwowych (LPG i benzyna) silnika Kappa 1.0

Tłoki

Poruszające się ruchem posuwisto-zwrotnym tłoki generują w punktach zwrotnych, w których następuje zmiana kierunku ruchu bardzo duże siły bezwładności, które są tym większe im większa jest ich masa, choć za wartość sił masowych odpowiada także część masy korbowodów. Zmniejszenie masy tłoków jest zatem bardzo istotne.

Masa pojedynczego tłoka w silniku Kappa wynosi jedynie 161 g, co osiągnięto przez zmniejszenie wysokości (części pierścieniowej i prowadzącej) i zoptymalizowanie pod kątem masy piast sworzni tłokowych. Według danych Kia zabiegi te pozwalają na zredukowanie zużycia paliwa o około 0,5%.

Części prowadzące tłoków są pokryte dwusiarczkiem molibdenu, co w połączeniu ze specjalnymi powłokami na pierścieniach tłokowych pozwala na zmniejsznie tarcia w złożeniu tłok-cylinder, a tym samym zmniejszenie zużycia paliwa o kolejne 0,6%.