A teljes villamosítás előszobájában a belső égésű motorok fejlesztői is komolyan hajtanak: egyrészt az átmeneti időszak hibridjeihez, másrészt a világ nagyobbik részé­nek, a villanyautók­tól húsz év múlva is távol eső piacoknak fejlesztenek ötletes hatásfokjavító, fogyasztáscsökkentő megoldásokat. A Jet Ignition is ilyen.

A benzinesek égésfolyamatain még mindig van mit kutatni és fejleszteni, ezt a motortervező mérnökök évek óta tudják. A nagy autógyártókat eddig főleg a költségek és a karbantartással kapcsolatos problémák tartották vissza a bonyolultabb égésszabályozó, hatásfokjavító és így végső soron fogyasztáscsökkentő megoldások sorozatgyártásba vitelétől, de ahogy „szorul a hurok”, vagyis ahogy egyre erősödik a villanyautós nyomás, a motorfejlesztők is egyre jobban kutatják a még megnyerhető hatásfok-ezrelékeket.

Európában az ilyen törekvéseknek a 2035-ös „kényszervillamosítás” kemény ha­tárt szab. De egyrészt még ez is változhat – hiszen a „légkör-semleges” benzinek engedélyezésével már változott is – másrészt a világ más részein a politika sokkal jobban hisz az autóipar versenyalapú fejlődésében, mint mifelénk. Nem tiltják hatalmi szóval a belső égést, mondván, a technológia amúgy is az elektromos hajtások irányába fejlődik, addig pedig miért ne jöjjenek egyre takarékosabb és tisztább működésű benzinmotorok, mondjuk hibrid hajtásokban, vagy hatótáv növelőként akkus-elektromosokban, ha a gyártók tudnak ilyeneket?

A benzinesek égésszabályozásában a változó szelepvezérlés és a közvetlen befecskendezés általános megjelenése óta eltelt 15 évben nem sok minden változott, pedig a műszaki körökben általában Jet Ignition-ként (lángsugaras gyújtás) emlegetett megoldás ötlete, már több mint 120 éves…

A Jet Ignition rendszer

A kialakítás lényege, hogy a gyújtógyertyák nem közvetlenül a motor égéstereiben szikráznak, hanem – kicsit a régi előkamrás dízelekhez hasonlóan – az égéstér egy külön kis kamrájából indul ki az égés, minden hengerben: a kamrát több apró furat köti össze az égéstérrel. Az eredeti, 120 éves elgondolásban a kamra passzívan működött: a motor benzin-levegő keveréket szívott, a dugattyú felfelé haladva ezt a kis lyukakon át a kamrába préselte, ahol pedig az örvénylő töltetet meggyújtotta a kamrába nyúló gyújtógyertya. A lyukakon ki­süvítő lángfrontok egyszerre több ponton indították be az égést a hengerben, ami jót tett a hatásfoknak és vele egyenes összefüggésben a fogyasztásnak is, ráadásul a motorok csendesebben is jártak. Ez utóbbi azért volt fontos, mert a megoldást eleinte hajómotorokban alkalmazták.

Az elv egyik nagy mai továbbgondolója a német autóipari beszállító, a Mahle. A náluk MJI (Mahle Jet Ignition) néven futó rendszerben már úgynevezett aktív kamrák működnek, ami azt jelenti, hogy a nagynyomású (250-350 bar) fúvókák eleve a kamrákba lövik a benzinpermetet, de nem a teljes mennyiséget, csak egy kis adagot, azaz a felfelé haladó dugattyú csak levegővel tölti fel az üreget. Az égést itt is a kamrába nyúló speciális szerkezetű gyertya indítja be, a henger többi töltetét pedig a kamrából az égéstér felé közvetlenül a felső holtpont előtt, a több lyukon kitörő nyomás- és hőhullám gyújtja meg. Az égéstér többi részét kitöltő benzintöltet hagyományos módon, kisnyomású szívócső befecskendezéssel jut be. Ezzel a módszerrel hatásosan csökkenthető a korom- és a nitrózus gáztartalom, és mivel a teljes működés szegénykeverékes (kevés benzin sok levegő) a hatásfok is jó.

Nagyon hasonlóan működik a Maserati új 3,0 l-es V6-osán, a Nettunón bemutatott, és állítólag önálló, Maserati-fejlesztésű Jet Ignition rendszer is. Itt is külön kisnyomású (6 bar) fúvókasor porlaszt a szívócsőbe és egy másik (350 bar) a kamrákba, de a Maserati csapata még csavarintott egyet a Mahle féle elven. Az új motorban egy a fő égésterekbe oldalról benyúló hagyományos gyertya is segíti az égést (tehát égésterenként összesen két gyertya gyújt), sőt, bizonyos üzemállapotokban csak az utóbbi dolgozik, és ilyenkor teljesen el is marad a közvetlen befecskendezés, csak a szívócső injektorok működnek!

Erre az általunk megkérdezett motorfejlesztők egybehangzó véleménye szerint azért van szükség, mert az előkamrából kiáramló lángfrontok nem elég stabilak, például kis terhelésnél, és hidegüzemben. A maseratis gárda egyébként állítólag az úgynevezett „hideg lángfrontos” változattal is kísérletezik. Ebben annyira kevés benzint fecskendeznek az előkamrákba, hogy a kitörő láng nem jut át a fő égésterek felé vezető lyukakon, mert már korábban kialszik. A gyújtóhatás mégis megvan, mert a kitörő gáz forró – még ha nem is ég – tehát a főtöltet így is meggyullad.

Hogy ez mire jó? Az égési folyamat alacsonyabb hőmérsékletű lesz, amitől tovább csökken a nitrózus gázmennyiség és állítólag a kipufogógázok koromtartalma is. Ez a működés csak szűk terhelési tartományban tartható fenn, de akkor 40% feletti termikus hatásfokot ígér, ráadásul a fojtószelep a legtöbb terhelési állapotban szinte teljesen nyitva tartható, azaz a motor működése pusztán a befecskendezéssel és a gyújtás időzítésével szabályozható, amitől csökkennek a szívási veszteségek.

A Jet Ignition rendszerek ma még drágák, egy-egy előkamra-gyertya nagyjából 5000 euróba kerül, de a fejlesztők állítólag olyan kamra–fúvóka–gyertya együtteseken is dolgoznak, amelyek mindenestől a már futó motorok gyertyafurataiba csavarhatók, így korábbi konstrukciók is ilyen gyújtásúvá alakíthatók, igaz ehhez egy csomó mást (vezérlés, üzemanyag-ellátás) is módosítani kell. Fontos cél az Euro7 hihetetlenül szigorú normáinak teljesítése is…

Kevesen tudják, hogy a mai V6-os turbós Forma 1-es motorok kivétel nélkül Jet Ignition gyújtásúak!

SZG

Megjelent: Az Autó 2023/10.