Všeobecně se má za to, že čím dál přísnější emisní limity nevyhnutelně přinesou elektrifikaci automobilů. Někteří proto považují technologii spalovacích motorů za překonanou a budoucnost vidí v elektromobilech, jenže pořád se najdou značky, které tento názor nezastávají. Typickým příkladem je Mazda. Ta stále nabízí poměrně velké atmosférické motory a navíc v současnosti místo elektromobilů a hybridů přichází s revoluční novinkou pojmenovanou Skyactiv-X.
Použité řešení má blízko technologii HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition), kdy je směs vzduchu a benzinu zapalována pouze za pomoci vysokého tlaku podobně jako u dieselových jednotek. Tento princip přináší celou řadu výhod, přičemž tou největší je výrazně vyšší účinnost. V minulosti na technologii HCCI pracovaly také automobilky Nissan, Mercedes-Benz nebo GM, sériové výroby jsme se ale zatím nedočkali, protože tu existují také jisté komplikace. Využít princip kompresního spalování lze jen v určitém pásmu otáček a toto pásmo se navíc se zatížením mění. Pracuje se s velmi chudou směsí, takže v některých režimech, jako třeba při studených startech, by navíc směs vůbec nemusela chytnout. Mazda tyto potíže nakonec vyřešila zachováním svíčky.
Jednotka Skyactiv-X tak v určitých režimech může pracovat jako klasický zážehový motor, při běžném provozu pak spaluje benzin skutečně za pomoci vysoké komprese.
Plamen jako druhý píst
Technologie HCCI vychází ze skutečnosti, že směs paliva a vzduchu není v každém místě válce identická. V některých místech (říká se jim „horké body“) je bohatší. Pokud je dosaženo uvnitř válce určitého tlaku, právě tyto body se vznítí jako první a následně zapálí zbytek směsi. Protože je těchto bodů v prostoru válce mnoho, v podstatě shoří celá náplň najednou. Při takovém spalování je pak produkce emisí nižší oproti klasickému zapálení svíčkou, kdy se plamen šíří prostorem postupně.
Komplikované u zapalování benzinu kompresí je ovšem přesné načasování momentu vznícení, a právě proto Mazda svíčku ve válci zachovala. Díky tomu totiž nemuseli japonští inženýři jít s kompresním poměrem extrémně vysoko, a vyhnuli se tak riziku předčasných samovznícení.
U motorů Skyactiv-X se mluvilo až o poměru 18:1 (běžné benzinové motory mají přibližně 10:1). Nová jednotka nakonec bude pracovat s poměrem zhruba 16:1, kdy je dodatečný tlak vytvořen za pomoci zapálení části směsi.
Systém vstřikování se postará o to, aby u svíčky zůstala směs bohatší a aby ve zbytku válce byla směs extrémně chudá. Svíčka pak zapálí právě to malé množství nacházející se v jejím bezprostředním okolí. S tím, jak se plamen následně šíří do prostoru, roste tlak ve válci, a když ten dosáhne určité úrovně, dojde k samovznícení chudé náplně.
Plamen je zde využíván v podstatě jako druhý píst působící proti pohybu pístu motoru a svíčka de facto určuje přesný moment vznícení chudé směsi. Odtud pramení označení této technologie SPCCI (Spark Controlled Compression Ignition, tedy kompresní zapalování řízené svíčkou).
To nejlepší z obou světů
Pozitiva technologie SPCCI vycházejí z fyzikální podstaty spalovacích motorů.
Účinnost motoru přímo závisí na kompresním poměru. Čím vyšší je tento poměr, tím vyšší je účinnost. Zároveň se zvyšuje také s přebytkem vzduchu. Inženýři proto museli opustit ideální takzvaný stechiometrický poměr 14,7:1 (14,7 kg vzduchu na 1 kg paliva) a přejít k podstatně chudší směsi. Ve výsledku motor Skyactiv-X nabídne přibližně o 30 procent vyšší účinnost ve srovnání s klasickými zážehovými jednotkami. Z toho pramení rovněž nižší spotřeba a nižší produkce emisí. Ale jsou tu ještě další výhody.
Oblast ideálních otáček, kde má motor nejnižší spotřebu, je u jednotky Skyactiv-X daleko větší než u konvenčních benzinových jednotek. To znamená, že je spotřeba u takového motoru méně závislá na stylu jízdy. Automobilka rovněž může připravit kratší převody v převodovce, protože vyšší otáčky nepřinášejí vyšší spotřebu a v praxi pak bude takový vůz akcelerovat lépe. A konečně větší množství vzduchu ve válci přináší vyšší točivý moment. Teoreticky by tedy nový motor Skyactiv-X měl spojovat to nejlepší z dieselových a zážehových jednotek. Bude mít silný zátah a nízkou spotřebu jako vznětové motory, ale také velice nízké emise.
Zda se tato teorie opravdu naplní, to se dozvíme už docela brzy. Skyactiv-X je potvrzen pro sériovou výrobu. Na trh by měl přijít už příští rok spolu s novou generací Mazdy 3.
O autorovi| Lukáš Dittrich, dittrich@mf.cz Mazda KAI, koncept, který je předzvěstí nové Mazdy 3.
