Mieszanki ubogie

Temat jest ciekawy, ponieważ benzyna ciągle drożeje. Czy możemy zatem ten temat przybliżyć naszym Czytelnikom? - Oczywiście. Dotyczy to silników o zapłonie iskrowym, czyli benzynowych. Tydzień temu mówiliśmy o sondzie lambda. Stwierdziliśmy wówczas, że najlepiej dla spalania, dla optymalnej pracy silnika jest wtedy, gdy mieszanka ma 14,7 cząstki powietrza na jedną cząstkę paliwa. Wówczas lambda wynosi 1. Jeśli zwiększymy ilość powietrza, wtedy mieszanka będzie uboga, a wartość lambda wzrośnie powyżej jedności. Ale tu pojawia się problem: ubogą mieszankę jest bardzo trudno zapalić. Jest też kłopot związany z ekologią: uboga mieszanka daje spaliny z podwyższoną zawartością toksycznych substancji. Katalizator ma kłopoty z neutralizacją tych szkodliwych związków, szczególnie z tlenkami azotu.- Pamiętam, że jeszcze kilka lat temu, w autach starszego typu, można było podregulowywać gaźnik, tak aby mieszanka była uboższa i spalanie nieco mniejsze. - To były chałupnicze metody. Wtedy jeszcze nie zwracano tak dużej uwagi na ekologię, poza tym silniki miały zasilanie gaźnikowe, więc możliwe były takie domowe regulacje. W gaźniku była śrubka, której odkręcenie zwiększało ilość powietrza w mieszance. Ale coś za coś: zużycie benzyny nieco spadało, ale wzrastała ilość toksycznych substancji w spalinach. Potem gaźniki były plombowane, nie można było robić regulacji na własną rękę. - Jak zatem poradzono sobie z problemem spalania ubogiej mieszanki?- Teoretycznie problem był znany od lat trzydziestu. Wiadomo było, że mieszankę ubogą łatwiej jest zapalić, jeśli będzie ona uwarstwiona. Co to oznacza? Otóż w normalnym silniku benzynowym ideałem jest mieszanka jednorodna, w której cząsteczki paliwa i powietrza są bardzo dobrze wymieszane w odpowiedniej proporcji (mieszanka stechiometryczna o proporcji powietrza do paliwa 14,7:1). W przypadku spalania mieszanki ubogiej trzeba stworzyć inną sytuację: mieszanka wokół świecy powinna być bogata, a w dalszej odległości od świecy może być uboga. Wtedy zapłon następuje bez problemów. Osiąga się to w silnikach z bezpośrednim wtryskiem benzyny do cylindra. - To łatwo powiedzieć: mieszanka uwarstwiona. Ale jak ją uzyskać?- Nad tym pracowały przez całe lata duże zespoły inżynierów. Jak rozwiązali ten problem? Otóż tłok silnika o wtrysku bezpośrednim benzyny ma specjalnie ukształtowane denko. Ma ono zagłębienie i coś w rodzaju grzebienia. Gdy tłok osiąga górne martwe położenie, zagłębienie i "grzebień" powodują, że struga wtryskiwanego w tym czasie paliwa odchyla się i zawirowuje. Dzięki temu przy świecy mieszanka jest bogata, łatwa do zapalenia. Gdy silnik nie jest zbyt obciążony, wtryskiwacz pod koniec suwu sprężania podaje skoncentrowaną strugę paliwa, następuje spalanie mieszanki ubogiej. Gdy obciążenie wzrośnie, na przykład podczas przyspieszania, wtedy wtryskiwane paliwo nie ma postaci strugi, tylko "parasola", jest rozproszone i podawane trochę wcześniej - w momencie napełniania cylindra. Oczywiście, wówczas mieszanka nie jest już tak uboga, silnik daje większą moc, ma większą dynamikę.- Jakie są możliwe do uzyskania oszczędności w spalaniu w silnikach na ubogie mieszanki? - To w dużym stopniu zależy od stylu jazdy, czy często przyspieszamy, z jaką prędkością jeździmy. Ale podczas badań przy spokojnej jeździe okazało się, że można dzięki ubogim mieszankom i wtryskowi bezpośredniemu benzyny do cylindra zaoszczędzić nawet 30-35 proc. paliwa.RozmawiałRoman Dębecki