Brudniej od diesla?

Idea jest prosta. Zamiast pośredniej komory, w której paliwo mieszało się z powietrzem i już jako mieszanka trafiało do cylindra w silnikach z GDI (Gasoline Direct Injection) do wypełnionego powietrzem cylindra wtryskiwane jest bezpośrednio paliwo pod dużym ciśnieniem. Szacuje się, że zużycie paliwa spada dzięki temu o 20 proc., podobnie jak emisja CO2, a równocześnie można uzyskać wyraźny wzrost mocy silnika.

Mniejsze, ale bardziej groźne

Silniki GDI emitują mniej szkodliwych gazów, ale za to w spalinach znajduje się więcej cząstek stałych. Według badań TUV NORD jest ich o 1000 razy więcej niż w silnikach bez GDI i 10 razy więcej niż w nowoczesnych dieslach.

Konstruktorzy silników wysokoprężnych z bezpośrednim wtryskiem już zetknęli się z problemem sadzy powstającej w trakcie spalania. W przypadku silników benzynowych powstające cząsteczki mają jednak inny charakter.

Emitowane cząsteczki to ciężkie węglowodory i smoły, o średnicy od 5 do 5000 nm. Są one mniejsze i bardziej zróżnicowane niż te, które powstają w silnikach diesla. Substancje te są uznawane przez Światową Organizację Zdrowia za szkodliwe. Co gorsza ich mniejsze rozmiary sprawiają, że mogą dostawać się głębiej do płuc, zwiększając ryzyko choroby.

Nierówne spalanie

Zróżnicowane zagęszczenie rozpylonego w cylindrze paliwa sprawia, że nie spala się ono równomiernie. To sprzyja powstawaniu sadzy, która częściowo jest wyrzucana z silnika wraz ze spalinami, częściowo osadza się na tłokach, ścianach cylindra i zaworach, a pozostała jej część miesza się z olejem.

Dla producentów oleju jest to spore wyzwanie, bowiem zanieczyszczenia powstające podczas spalania w silniku GDI wpływają na właściwości środków smarnych. Reakcja z cząsteczkami sadzy sprawia, że olej staje się mniej wytrzymały i nie chroni silnika tak, jak powinien.

Diesel za wzór

Konstruktorzy silników zastanawiają się obecnie, jak pokonać problem szkodliwych cząsteczek. Oczywistym pomysłem jest przeniesienie rozwiązania znanego z silników diesla – filtra cząstek stałych. Wzorem silników wysokoprężnych można dodatkowo wprowadzić proces wypalania sadzy wewnątrz filtra.

Producenci aut są jednak dość niechętni filtrom. Koszt produkcji nowego auta z takim urządzeniem jest wyższy o ok. 400 zł. Dodatkowo filtry mogą ograniczać nieco moc pojazdu. Być może będą jednak musieli ulec. Eksperci przewidują, że w przyszłości norma Euro 7 nałoży obowiązek stosowania takich filtrów.

Tymczasem trwają intensywne pace nad lepszym sterowaniem procesem spalania. Badając jego przebieg inżynierowie mogą konstruować nowe, ultra-precyzyjne wtryskiwacze i lepiej dobierać moment wtrysku, jego trajektorię i przebieg, kształty komory spalania i wiele innych bardzo drobnych, ale też niezwykle istotnych detali.