GM chce revolúciu v spaľovacích motoroch. Nissan sa už na podobnom sne popálil

GM chce revolúciu v spaľovacích motoroch. Nissan už s podobnou technológiou narazil

General Motors si nechal patentovať motor, ktorý dokáže meniť kompresný pomer. Od tejto technológie si sľubuje vyššiu účinnosť a nižšiu spotrebu. Rovnaký cieľ si pred rokmi stanovil aj Nissan, ktorý podobnú technológiu dostal do sériovej výroby, no dnes od nej ustupuje.

Variabilný kompresný pomer bol celé desaťročia akýmsi svätým grálom konštruktérov spaľovacích motorov. Myšlienka bola jednoduchá: motor by mal pri malom zaťažení pracovať s vysokým kompresným pomerom, ktorý zvyšuje jeho tepelnú účinnosť, no pri veľkom zaťažení a vysokom plniacom tlaku by mal kompresný pomer znížiť, aby zabránil nežiaducemu detonačnému spaľovaniu. Takýto motor by teoreticky dokázal spojiť nízku spotrebu s vysokým výkonom. Problém bol v tom, že dosiahnuť to mechanicky nebolo vôbec jednoduché.

Napokon sa to podarilo Nissanu. Po približne dvoch desaťročiach vývoja predstavil v roku 2016 technológiu VC-Turbo, ktorá sa v roku 2018 dostala do sériovej výroby pod kapotou Infiniti QX50. Dvojlitrový preplňovaný štvorvalec dokázal plynule meniť kompresný pomer od 8 : 1 až po 14 : 1. Kľúčom bol viacprvkový kľukový mechanizmus, ktorý menil polohu piestov v hornej úvrati. Išlo o technický unikát, aký dovtedy automobilový priemysel nepoznal.

Očakávaná revolúcia sa však nekonala. Technológia VC-Turbo sa nikdy výraznejšie nerozšírila a zostala obmedzená na niekoľko modelov Nissanu a Infiniti. Jedným z posledných mohykánov, ktorý túto technológiu používal, bol Nissan X-Trail e-Power. Jeho preplňovaný trojvalec 1,5 VCR slúžil ako generátor elektrickej energie v hybridnej sústave, nebol teda mechanicky prepojený s kolesami. Po príchode modernejšej verzie X-Trailu ho však Nissan nahradil konvenčnejším trojvalcom, už bez variabilnej kompresie a so sľubom ešte úspornejšej prevádzky.

Všetko teda nasvedčovalo tomu, že išlo o slepú uličku vývoja. O to viac prekvapuje patent amerického koncernu GM, ktorý sa pokúša dosiahnuť podobný cieľ. A to v čase, keď už výrobcovia investujú viac do elektromobilov ako do spaľovacích motorov.

Nová patentová prihláška amerického koncernu s názvom Extended Expansion Engine With Variable Compression Ratio for Longitudinal Mounting Applications, teda motora s predĺženou expanziou a variabilným kompresným pomerom určeného na pozdĺžnu zástavbu, opisuje spaľovací motor s neobvyklým kľukovým mechanizmom. Kým pri klasickom motore je pohyb piesta pevne určený geometriou ojnice a kľukového hriadeľa, GM navrhuje sústavu ďalších spojovacích článkov a riadiaci hriadeľ, ktorý dokáže pohyb piesta meniť. Konštrukcia umožňuje dokonca aj rozdielny kompresný a expanzný pomer.

Piest tak môže spalinám umožniť počas pracovného zdvihu expandovať vo väčšom objemovom pomere, než v akom sa pred zapálením stláčala zmes. Tým by sa z horúcich spalín získalo viac mechanickej práce a menej energie by odchádzalo do výfuku. Podľa patentovej dokumentácie počíta motor s kompresným pomerom približne od 7 : 1 do 11 : 1 a expanzným pomerom od 10 : 1 do 15 : 1. GM zatiaľ neuvádza, aké zlepšenie spotreby by to prinieslo.

Podobný termodynamický princíp pritom nie je úplnou novinkou. Využívajú ho napríklad hybridné pohony Toyoty pracujúce s Atkinsonovým cyklom. Rozdiel je v tom, že Toyota dosahuje kratšiu efektívnu kompresiu špecifickým časovaním sacích ventilov, kým GM chce zmenu dosiahnuť mechanickou cestou.

A to nie je jednoduché. Každý ďalší hriadeľ, kĺb či spojovací článok zvyšuje výrobné náklady, hmotnosť a mechanické straty. Aby malo takéto riešenie zmysel, jeho prínos v spotrebe musí byť dostatočne veľký na to, aby tieto straty vykompenzoval.

Patentová dokumentácia počíta s radovým šesťvalcom, čo naznačuje, že GM by mohlo uvažovať o využití tejto technológie vo veľkých SUV alebo pikapoch Chevrolet a GMC, ktoré sú za Atlantikom mimoriadne populárne. Uvidíme, či sa GM odhodlá dotiahnuť túto úspornú technológiu až na výrobné linky. Skúsenosť Nissanu však naznačuje, že podobné úspory sa dajú dosiahnuť aj jednoduchšie a lacnejšie.