Nissan HCCI: Revolučný motor sa blíži. Je to diesel na benzín!

Čo je motor s homogénnym spaľovaním, takzvaný HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition)? Je to motor, ktorý si berie to najlepšie z benzínových a dieselových motorov. Spája dva doteraz nezlučiteľné svety. Pracuje s benzínom, ale princíp zapálenia zmesi sa podobá vznieteniu pri naftových motoroch. Ak ho porovnáme s klasickým zážihovým motorom, najväčší rozdiel spočíva v tom, že nemá sviečku, a keď ho porovnáme so vznetovým motorom, prekvapí absenciou priameho vstrekovania paliva.

Cieľom je nasať homogénnu zmes paliva a vzduchu, ktorá sa po kompresii zapáli bez zapaľovacej sviečky vďaka nárastu teploty vo valci. Všetko palivo sa spáli súčasne, pri nižšej teplote, bez veľkých tepelných rozdielov v jednotlivých častiach spaľovacej komory a bez plameňa. Práve plameň, ktorý sa pri benzínových motoroch šíri od sviečky a tvorí rozhranie medzi spálenou a nespálenou zmesou a pri dieselových motoroch postupuje podľa smeru vstreknutej nafty, je zodpovedný za vysoké emisie oxidov dusíka.

Plyny, ktoré by opúšťali výfukové potrubie, by tak boli podstatne čistejšie. A klesli by aj emisie ostro sledovaného CO2. Keďže palivo zhorí naraz a využitá je každá „kvapka“, môžme ho na získanie potrebného výkonu použiť menej. Takže sa zvýši efektivita a klesne spotreba. Účinnosť takéhoto motora by mala byť až 50 %, čo je podstatne viac ako pri benzínových a dieselových motoroch.

Znie to ako rozprávka, lenže také jednoduché to zas nie je. Svedčí o tom fakt, že žiaden takýto motor zatiaľ v sériovej produkcii neexistuje. A to sa oň pokúšali veľký hráči ako General Motors, Daimler, Bosch alebo aj Hyundai. Najväčšia komplikácia súvisí s riadením spaľovania. Ako každý motor sa totiž musí palivová zmes zapáliť v správnom okamihu. Nesmie to byť príliš skoro, pretože by hrozilo detonačné horenie a praktická likvidácia motora, ale ani neskôr, pretože by sme nedosiahli potrebnú účinnosť.

V bežných motoroch je to jednoduché. Pri tých benzínových nastane zážih, keď padne iskra, a pri tých vznetových sa palivo vznieti vtedy, keď do horúceho stlačeného vzduchu vstrekneme naftu. Lenže pri motore HCCI nemáme sviečku ani priame vstrekovanie. Kľúč k rozuzleniu sa skrýva v dokonalej regulácii teploty vo valci. Teplota musí byť vždy presne taká, aby umožnila zapálenie zmesi v správnom čase. Aj preto bežia súčasné experimentálne motory s homogénnym spaľovaním len vo veľmi malom spektre otáčok.

Napríklad ten od GM len na voľnobeh. V iných režimoch nefungujú – buď je teplota príliš vysoká, alebo príliš nízka na to, aby došlo k vznieteniu. Regulácia si preto vyžiada zložitý systém riadenia spaľovania. Meniť sa môže rôznymi spôsobmi, napríklad extrémne rozsiahlym časovaním ventilov, ktoré umožní meniť mieru recirkulácie výfukových plynov, alebo možno použiť Atkinsonov cyklus. A potom je tu možnosť meniť kompresný pomer. Čím je vyšší, tým je teplota stlačenej zmesi vyššia, čím je nižší, tým je nižšia.

Možno aj preto Nissan oprášil túto tému. Je totiž prvým výrobcom na svete, ktorý uvedie na trh sériový motor s variabilným kompresným pomerom. Nový dvojliter 2,0 VC-T použije už v budúcom roku divízia Infiniti. Táto technológia by mohla výrazne prispieť k prechodu na homogénne spaľovanie. Umožnila by totiž účinnú reguláciu teploty, čím by motor mohol pracovať v určitom rozsahu, keď by nehrozilo detonačné horenie, v režime homogénneho spaľovania. Pochopiteľne, taký motor by si ešte pre iné režimy ponechal zapaľovaciu sviečku. No je rozhodne bližšie k spomínanému snu motorárov.