Kompresija v službi varčevanja

Francosko podjetje Danielson Engineering je razvilo revolucionaren koncept motorja s spremenljivo kompresijo VRC MCE-5. Prvi del kratice pomeni variable compression ratio (spremenljiva stopnja kompresije), drugi multi cylinder crankcase (večvaljni blok), številka 5 pa ponazarja število možnih delovnih ciklov. Če zanemarimo oceno, da gre za "glasbo s preveč notami" oziroma za preveč zapleteno mehaniko, ki izniči velik del prednosti zasnove, je to genialen koncept, ki obljublja neslutene možnosti zmanjševanja porabe in povečanja zmogljivosti.

Motor združuje zasnovo dizelskega in bencinskega motorja, kar smo že videli v Mercedesovem konceptu diesotto. Francoski strokovnjaki torej niso izumili tople vode, toda njihov koncept bencinskega motorja lahko zaradi možnosti velikega povečanja kompresijskega razmerja deluje tudi brez prisilnega polnjenja. Toda s turbo polnilnikom moč leti v nebo: iz delovne prostornine 1499 ccm razvije kar 160 kilovatov (218 KM) in navor 300 Nm. Specifična moč je torej večja kot 106 kW/l (145 KM/l), kar je fantastičen dosežek! Po zagonu po ottovem principu (zmes se vžge s svečko) začne motor delovati po dizelskem principu (samovžig goriva s pomočjo stisnjenega zraka), saj uporablja visoko stopnjo kompresije (18:1). V tem primeru uporablja do 60 odstotkov povratnih izpušnih plinov. S povečanjem števila vrtljajev se kompresijsko razmerje znižuje in pri največji moči znaša 7:1, da ne bi prišlo do mehanske in toplotne preobremenitve.

Dobro je imeti motor s čim večjo stopnjo kompresije, vendar pa se le-ta ne more nekontrolirano povečevati; še boljše pa je, če je kompresijsko razmerje spremenljivo!



Stopnja kompresije je razmerje med največjo in najmanjšo delovno prostornino motorja oziroma razmerje delovne prostornine, ko je bat v spodnji mrtvi točki, in delovne prostornine, ko je bat v zgornji mrtvi točki (pri klasičnih bencinskih motorjih je to od 9 do 11); razmerje določa konstrukcija motorja. S povečanjem stopnje kompresije se poveča stopnja delovanja oziroma učinkovitost in uporabnost motorja. Motor z večjo kompresijo je zmogljivejši in bolj ekonomičen (v primerjavi z enako zmogljivim motorjem z nižjo kompresijo). S povečanjem stopnje kompresije se v koristno delo pretvori več toplote iz motorja. Več izkoriščene toplote pa pomeni tudi višjo delovno temperaturo, ki znižuje mehansko odpornost in povečuje obrabo motorja.

Torej, dobro je imeti motor s čim večjo stopnjo kompresije, vendar pa se le-ta ne more nekontrolirano povečevati, saj se povečujejo tudi tlaki v valjih, ki rezultirajo v večjih mehanskih in toplotnih obremenitvah oziroma se poveča možnost eksplozivnega izgorevanja, preden bat doseže zgornjo mrtvo točko. Zaradi tega se stopnja kompresije poveča do vrednosti, ki ne vpliva na nevarnost prevelike mehanske in toplotne obremenitve motorja ter eksplozivnega izgorevanja.

Nevarnosti rastejo s hitrostjo vrtenja motorja, zato je pri visokih vrtljajih priporočljivo uporabljati nižjo stopnjo kompresije. Pri nizkih vrtljajih je zaradi manjše toplotne in mehanske obremenitve boljša višja stopnja kompresije, predvsem iz dveh razlogov: na ta način se poveča koristnost motorja in zmanjšujejo poraba ter emisije, hkrati pa se izničijo izgube pri sesanju, ki nastanejo zaradi prevelike zaprtosti zaklopke pri nizki obremenitvi motorja.

Veliko pozornosti je bilo posvečene zanesljivosti in vzdržljivosti mehanike, zato so vsi testi pokazali, da lahko motor brez kakršnihkoli težav in dodatnih servisov zdrži 250.000 kilometrov. Zato odgovorni možje načrtujejo začetek serijske proizvodnje do leta 2014.

Zapleteno, toda učinkovito

Sistem je nedvomno genialen, toda nekateri strokovnjaki dvomijo v svetlo prihodnost te tehnologije, predvsem zaradi bistveno bolj zapletene izvedbe in podvojenega števila premikajočih se delov in s tem večjih možnosti potencialnih okvar. Iz celotne zasnove prilagajanja kompresijskega razmerja bi se morali izogniti izgubam zaradi povečanja mehanskih uporov in mase motorja. Kaj bo na koncu pretehtalo, bo pokazal čas, ta trenutek pa so njegove možnosti glede serijske izdelave 50-odstotne.

Od 7:1 do 18:1

Pri majhnih obremenitvah kompresijsko razmerje raste do 18:1 in zmes se vžge sama, kot pri dizelskem motorju. Hkrati z naraščanjem števila vrtljajev in obremenitve pa kompresija pada do 7:1, da ne bi prišlo do mehanske in toplotne preobremenitve motorja.