רגע לפני שמנועים חשמליים מחליפים את מנועי הבעירה הפנימית בכלי רכב יש עדיין מהנדסי מנועים שמאמינים שלא הכל אבוד, ומנוע הבעירה לא אמר את המילה האחרונה שלו. לפני כחודשיים פרסמה אגודת מהנדסי הרכב העולמית (SAE) מאמר מעניין אודות שיטת בעירה חדשה, יעילה במיוחד, למנועי בעירה, אשר מאפשרת להגביר את הנצילות התיאורטית שלהם ב-28.5% (!) בתוך כדי הפחתה משמעותית של פליטת מזהמים.

בשלב זה עדיין מדובר בשיטה תיאורטית בלבד, אשר טרם הודגמה במנוע עובד, אבל כל מי שאהב ואוהב מנועים יתקשה שלא להתלהב מן הרעיון שמאחוריה. על אף שמדובר באחד המנועים היותר מסובכים, ודאי ביחס לטכנולוגיית ה"בנדיז" המופלאה שמאזדה הציגה לפני שנה, יש בו משהו מדליק – בראש ובראשונה מכיוון שהוא "הולך נגד הזרם" בשעה שמנועי בעירה פנימית מחשבים את קיצם לאחור.
הדבר המרגש ביותר במנוע "הצתת כניסה" (entry ignition) הוא שזה שילוב של כמעט כל המנועים המוכרים לנו: מנוע בעירה פנימית, מנוע בעירה חיצונית, מנוע בנזין, מנוע דיזל, ומנוע שתי פעימות. הדבר הפחות נחמד במנוע הזה, כבר אמרנו, הוא המורכבות שלו, ולעניין זה די אם נאמר שנדרשות ארבע (!) בוכנות כדי להחליף צילינדר בודד של מנוע בעירה פנימית קונבנציונלי…

כדי להבין איך עובד מנוע 'הצתת כניסה' צריך לחזור אחורה אל מנוע הבנזין הסטנדרטי במכונית שלנו ולזכור את הבוכנה שיורדת במורד הצילינדר ובתוך כדי כך "יונקת" תערובת דלק/אוויר, עולה כדי לדחוס אותה, יורדת שוב כאשר היא נדחסת על-ידי הגזים שנוצרו עם הצתת התערובת, ואז עולה שוב כדי לפלוט אותם החוצה. חוסר היעילות של מנוע כזה נובע מכך שיחס הדחיסה שלו מוגבל כדי שלא לפוצץ את תערובת הדלק אוויר לפני הזמן, ושלא כל התערובת נשרפת מכיוון שהלחץ שדרוש כדי שדבר כזה יקרה היה מפוצץ את המנוע.

מי מאיתנו שמכיר מנועי דיזל יודע שהם יעילים הרבה יותר מכיוון שהדלק מוזרק לתוכם רק לאחר דחיסת האוויר, ומוצת על-ידי החום והלחץ שקיימים בצילינדר. השיטה הזאת יעילה יותר, אלא שהיא יוצרת יותר זיהום אוויר שכיום נחשב כבר לבלתי נסלח. שילוב מרתק של שתי השיטות האלה הומצא ויושם על-ידי מאזדה עם מנוע "בנדיז" ששורף בנזין (ולא סולר כמו מנוע דיזל) לאחר שהזריק אותו כמו במנוע דיזל והצית אותו כמו במנוע בנזין. מאזדה כבר הוכיחה שהדבר הזה עובד, וטוב, ושהוא יעיל וחסכוני יותר. אלא שהמנוע שלהם לא חף ממורכבות ובעיקר קשה מאד לשלוט בנקודה המדויקת שבה צריך להבעיר את התערובת, מאחר שהיא משתנה בהתאם לעומס על המנוע ולטמפרטורות בחוץ ובפנים.

בשיטת הצתת כניסה (EI) נשרפת תערובת הדלק/אוויר בדרך ההומוגנית ביותר מבין כל השיטות שנמנו כאן, ולמעט הוספת שסתום חד כיווני שמזכיר קצת את שסתום העלים של מנוע שתי פעימות כל הרכיבים שלו מוכרים וקלים לתכנון וייצור סדרתי. כותבי המאמר סבורים, על סמך הידע התיאורטי שנצבר, שבמנוע "הצתת כניסה" אפשר להשתמש ביחס דחיסה מאד גבוה ובתערובת ענייה של דלק/אוויר, אין לו נקישות, תוצרי הפליטה שלו דלי זיהום והוא משחרר אותם בשיטת "מחזור ברייטון" שמאפשרת להם להשתחרר בלחץ אטמוספירי רגיל. התוצאה של כל אלה היא שהיעילות התרמית של המנוע הזה עומדת על 63% לעומת כ-49% בלבד במנוע בנזין ארבע פעימתי. פליטת המזהמים נמוכה במיוחד, גם זו של דו-תחמוצת הפחמן וגם של חלקיקים ושל תחמוצות חנקן.

במנוע הצתת כניסה מחולקות ארבע הפעולות הקלאסיות של מנוע בעירה פנימית בין ארבעה צילינדרים וחלל דחיסה חיצוני. בצילינדר הראשון נדחס אוויר ומועבר אל צילינדר נוסף, גדול יותר, שממנו הוא מועבר אל חלל דחיסה חיצוני שממוקם מעליו. כאשר האוויר דחוס היטב בחלל הדחיסה מוזרק לתוכו בנזין, והתערובת הדחוסה והחמה עובדת דרך שסתום הזזה אל תוך בוכנה שלישית, שבה היא מתפוצצת ודוחפת בוכנה כלפי מטה. לאחר קצה המהלך מתחילה הבוכנה לפנות את הגזים דרך שסתום שנמצא בראש הצילינדר, אבל הגזים לא נפלטים להם סתם כך לאוויר אלא עובדים לצילינדר נוסף, רביעי וגדול יותר, רק כדי לצאת ממנו לאחר שעוצמתם נוצלה והלחץ שלהם דומה ללחץ האטמוספירי שמסביב.

נשמע מסובך? כנראה שכן, אבל בל נשכך שכמו בדיזל (ובשונה מ"בנדיז") אין לו מערכת הצתה, רק צילנדר אחד מבצע פעולה "חמה" והפעולות הקרות מבוצעות בצילינדרים האחרים, אופי הפעולה דומה יותר לפעולת מנוע דו-פעימתי, מספר השסתומים קטן וכך גם מערכת התזמון שלהם, ואם הדבר הזה חוסך צורך במערכת גדישה אז הסך הכולל כבר פחות מסובך.
כמובן שלרעיון התיאורטי הזה יש לא מעט בעיות אחרות שדורשות פתרון, למשל הקירור של הצילינדר "החם", איזון של כל המערכת הזאת ועיקר העיקרים – הנדסה של שסתום הזזה יעיל ואמין מספיק. אלא שכל אלה מתגמדים לנוכח הבעיה הקשה ביותר, שהיא שהרעיון הזה נולד באחור של לפחות עשור או שניים, ורגע לפני שמנועים חשמליים פשוטים ויעילים מגרשים את מנועי הבעירה מן החיים שלנו.

The post האם מנוע "הצתת כניסה" יציל את מנועי הבנזין? appeared first on TheCar.