name | autoweek.cz

Moderní automobily a paliva

15.06.2017 | Ivana Rybecká | Autoservis

Při prezentaci nových pohonných hmot Shell využívajících technologii Dynaflex Ing. Jan Macek, DrSc. z Fakulty strojní ČVUT, Centra vozidel udržitelné mobility, přiblížil význam kvality paliva pro správnou činnost moderních motorů a systémů zachytávání emisí.

Současné trendy ve vývoji spalovacích motorů směřují ke snižování spotřeby paliva, snižování produkce jedovatých škodlivin a snižování emisí skleníkových plynů. To znamená, že je potřeba dosahovat vyšší účinnost motorů v důležitých provozních režimech. Z toho vyplývá použití vyššího pracovního tlaku a teploty uvnitř motoru. K tomu se přidává povinné použití paliv s příměsí obnovitelných biosložek.
 
Cestou ke splnění výše uvedených požadavků je zmenšování zdvihového objemu motorů v kombinaci s přeplňováním turbodmychadly, neboli downsizing, což přináší vyšší specifický výkon a nižší hmotnost pohonné jednotky. K tomu se přidávají sofistikované systémy čištění výfukových plynů. S tím je spojen požadavek na velkou pružnost řídicích systémů motoru vyžadujících k potřebným regulačním zásahům malé, ale silné aktuátory.
 
Vznětové i zážehové motory používají miniaturní otvory v hydraulických aktuátorech. Vstřikovač tvoří piezoaktuátor se zdvihem 0,035 mm s otvory o průměru od 0,08 mm a s průměrem řídicích kapilár 0,2 mm.
 
Základní vlastnosti moderních spalovacích motorů:
- teplota plamene až 3000 °C, špičkový tlak až 25 MPa (250 bar) - nikoliv ale současně
- palivo hoří méně než 1 ms
- paliva se vstřikuje pod tlakem až 250 Mpa  (2500 bar), což je mez kluzu u levné oceli, jeden vstřikovací pulz trvá cca 0,1 ms
- tlakový poměr turbodmychadla je až 5, tj. rychlost 550 m/s, výkon turbíny odpovídá až 50 % výkonu motoru na klikovém hřídeli
- tlakový poměr na výfukovém ventilu je až 4, teplota výfukových plynů až 1000 °C.
 
Nutná jsou kompromisní řešení, protože nic v životě není zadarmo! Z výše uvedeného vychází základní otázka: má se palivo přizpůsobit motoru nebo motor palivu? Řešení vyžaduje vysoce holistický přístup.
 
Pohonné jednotky jsou vystaveny vysokým teplotám a vysokému zatížení. Jsou vybaveny sofistikovaným příslušenstvím, které jim pomáhá splnit náročné legislativní požadavky. Drahé součástky nevyžadují drahou péči, ovšem jen v případě, že se používá dostatečně kvalitní palivo. Vstřikovací trysky znečištěné úsadami mají za důsledek snížení výkonu, zvýšení spotřeby a růst emisí, obtížné startování a v extrémních případech i přechod pohonné jednotky do nouzového režimu. Špatná kvalita paliva a v jejím důsledku vznikající usazeniny na stěnách válců motoru způsobují detonační spalování (tj. spálení směsi v celém objemu válce najednou) a uvolněné nečistoty deaktivují sofistikované systémy čištění výfukových plynů (filtr pevných částic, systémy zachycování NOx).