Skip to main content

Particle Reduced, Efficient Gasoline Engines

Article Category

Article available in the folowing languages:

Jak struga wody może podnieść sprawność silnika?

Rozpuszczanie mieszanki paliwowej wodą lub większą ilością powietrza to tylko dwie z metod, którymi naukowcy starają się zwiększyć sprawność pracy silników samochodowych.

Transport i mobilność

Napędzanie silnika wodą nie jest oczywistym skojarzeniem, ale to tylko jedna z nowości, nad którymi pracują zespoły projektujące nową generację pojazdów. Pojazdy elektryczne są już dziś w miastach widokiem powszednim, co niewątpliwie przyczynia się do przeciwdziałania zmianom klimatycznym, ale większość osób w dłuższą trasę nadal woli wybrać się samochodem o napędzie spalinowym. Projekt PaREGEn stanowi próbę rozwiązania tego problemu przez ponowne podniesienie sprawności tradycyjnych silników spalania wewnętrznego. W badaniach prowadzonych w ramach projektu wykorzystano dwa silniki prototypowe. Jeden napędzał jaguara XE, drugi mercedesa klasy E, jak wyjaśnia Simon Edwards, koordynator projektu PaREGEn z inżynieryjnej firmy doradczej Ricardo. Zrzeszone w konsorcjum 17 organizacji przemysłowych i badawczych pracowało wspólnie nad tym projektem, opracowując w jego ramach techniki modelowania i komponenty, które pozwolą stworzyć nową generację wysokosprawnych silników z wtryskiem paliwa.

Czyściej i zieleniej

Partnerom projektu udało się zredukować emisję dwutlenku węgla o 15 % bez utraty wydajności, a także zmniejszyć liczbę cząstek stałych w spalinach z 10 do 23 nm, co spełnia wymogi norm Euro 6 RDE. W tym celu dostosowano silnik Jaguara Land Rovera do pracy z małą ilością paliwa, czyli z mieszanką paliwową domieszkowaną w znacznym stopniu powietrzem. Proces ten określa się mianem suchego rozcieńczania. Natomiast w przypadku silnika mercedesa zastosowano inne podejście. Edwards wyjaśnia: „Zastosowaliśmy wtrysk wody, co rozcieńczyło paliwo dostarczane do silnika do spalenia. Woda pomogła nam podnieść sprawność silnika”. Wtrysk wody do silnika stosuje się obecnie przede wszystkim w samochodach o wysokich osiągach, ale Edwards utrzymuje, że technologia rozwijana w ramach projektu PaREGEn może znaleźć zastosowanie także w samochodach obecnych na drogach. Obok tych innowacji konsorcjum opracowało też wiele nowych komponentów, szczególnie rozwiązań przeznaczonych do sterowania emisją w spalinach, korzystania z nowych katalizatorów i technologii filtrowania. Edwards dodaje: „Samochody nie różnią się zewnętrznie, mimo że zastosowano w nich inne systemy sterowania i wymieniono elementy mechaniczne silnika, pomp wtrysku i turbosprężarki. Zmieniła się też specyfika oczyszczania spalin”.

Silnik wirtualny

Największą niespodzianką, jak zauważa, było opracowanie i zweryfikowanie modelu komputerowego, który pozwala przewidywać, w jaki sposób zmiana projektu silnika wpłynie na emisję cząstek stałych. Jest to pierwszy na świecie model tego typu. Doprowadziło to do opracowania innowacyjnego, wirtualnego czujnika cząstek stałych w benzynie, który od tej chwili może znaleźć zastosowanie w innych branżach. Projekt był finansowany w ramach unijnego programu Horizon 2020-TRANSPORT. Edwards mówi: „To wsparcie zachęciło partnerów do współpracy, do dzielenia się koncepcjami i motywowania się z myślą o korzyściach, jakie przyniesie to przemysłowi i społeczeństwu”. Prototypowe silniki PaREGEn musiały osiągnąć siódmy poziom gotowości technologicznej, co oznacza, że zademonstrowano ich pracę w normalnych warunkach w faktycznym pojeździe. Edwards zwraca uwagę na fakt, że nie ma przeszkód, by innowacje te pojawiły się na rynku do roku 2030. Szacuje się, że gdyby innowacje zaproponowane w wyniku badań projektowych znalazły zastosowanie we wszystkich lekkich pojazdach spalinowych na terenie UE do 2030 roku, emisja cząstek stałych spadłaby o 10 % w porównaniu do poziomu z 2015 roku, a emisja dwutlenku węgla zostałaby ograniczona o 10 Mt rocznie.

Słowa kluczowe

PaREGEn, silnik, powietrze, samochód, woda, sprawność, pojazd, klimat, dwutlenek węgla

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania