Z DR. INŻ. WŁODZIMIERZEM SELEM

konstruktorem,

prezesem Zespołu Rzeczoznawców

Samochodowych, Maszyn i Urządzeń,

byłym wieloletnim dyrektorem

Ośrodka Badawczo-Rozwojowego

Fabryki Samochodów Osobowych na Żeraniu

rozmawia Damian A. Zaczek

Jest Pan wyjątkowo doświadczonym konstruktorem silników samochodowych, ekspertem śledzącym najnowsze światowe rozwiązania w tej dziedzinie, proszę więc powiedzieć, który silnik: benzynowy czy diesla jest lepszy i bardziej ekonomiczny – w dzisiejszym świetle, w którym benzyna jest tańsza od oleju napędowego?

Włodzimierz Sel: Odpowiedź nie może być jednoznaczna, ale przedstawię argumenty za jednym i drugim rozwiązaniem. Przypomnę, iż silnik o zapłonie samoczynnym, zwany popularnie dieslem, w samochodach osobowych został zastosowany po raz pierwszy w 1935 roku. Był to silnik szalenie głośny, zanieczyszczający środowisko, ale wtedy nie zwracało się na to uwagi, oraz niezmiernie trudno było go uruchomić, szczególnie na mrozie. Obroty tego niedoskonałego silnika nie przekraczały 2500 na minutę i to też była wada dyskredytująca jego montowanie w pojazdach osobowych.

Natomiast dzisiejszy silnik diesla z powodzeniem konkuruje z benzynowym, który też nie pozostaje w tyle i jest systematycznie unowocześniany. Ostra rywalizacja tych silników trwa od 30 lat. Ja osobiście jestem zwolennikiem teorii, że silnik diesla jest lepszy od benzynowego.

Pozwolę sobie na proste pytanie: dlaczego?

Po pierwsze, diesel jest oszczędniejszy. Jego sprawność w procesie spalania wynosi 50%, tzn., że z dostarczonej 100% energii otrzymujemy 50% pracy. Natomiast w silniku benzynowym maksymalnie 35-38%. Większa sprawność silnika diesla wynika również z większego stopnia sprężania, większego nadmiaru powietrza, braku przepustnicy, a tym samym braku dławienia w zakresie obciążeń częściowych.

Po drugie silnik diesel jest bardziej ekologiczny w stosunku do silnika benzynowego.

Praca silnika diesla w przeciwieństwie do silnika benzynowego nie jest uzależniona od składu mieszanki określającej granicę zapalności, może więc pracować na bardzo ubogich mieszankach. W spalinach są więc znacznie mniejsze ilości trujących toksyn takich jak tlenek węgla (CO), węglowodorów (HC), ale również w nowoczesnym silniku diesla jest znaczna redukcja tlenków azotu (NOx) i cząstek stałych.

Czy taka różnica jest zasługą właściwości używanego paliwa?

W paliwie, które dostarczamy do silnika, obojętne: benzynę czy olej napędowy, zawarta jest energia chemiczna. Ta energia za pomocą ciepła jest przetwarzana na energię mechaniczną, która napędza samochód. I ta energia w dieslu jest lepiej wykorzystywana.

Paliwa do silników diesla (oleje napędowe) składają się podobnie, tak jak w benzynie, z dużej ilości różnych związków węglowodorów. Dzisiaj do silnika diesla stosowane są wysokiej jakości oleje napędowe o wysokiej liczbie cetanowej, właściwej gęstości, lepkości, smarności itp. Wymienione przeze mnie zalety diesla nie są zasługą tylko olejów napędowych. Również w silnikach benzynowych obecnie stosowane są wysokiej klasy benzyny.

Co jeszcze wyróżnia silnik diesla?

Rewolucyjny system common rail. Główną zaletą tego układu jest możliwość zmian i dostosowania ciśnień i chwili wtrysku. Było to możliwe dzięki rozdzieleniu obwodów wytwarzania ciśnienia i wtrysku paliwa. Common rail zapewnia również bardzo wysokie ciśnienia wtrysku (do 200 MPa) oraz możliwości wielokrotnego wtrysku wstępnego i dotrysku. To wszystko wpływa, że silnik typu diesel zwiększa moc jednostkową, zmniejsza zużycie paliwa, emisje hałasu, oraz emisję szkodliwych składników spalin.

Im większy postęp technologiczny, tym większe skomplikowanie.

Ludzkiemu umysłowi trudno jest zrozumieć pewne zjawiska fizykochemiczne zachodzące w czasie. Nie ogarniamy umysłem czasów, w których zachodzą procesy w silniku. Milisekunda to dla silnika czas niedługi i niewiele znaczący. Człowiek nie wyobraża sobie milisekundy, ogarniamy co najwyżej sekundę. Dzisiejsze wtryskiwacze piezoelektryczne, bardzo drogie i nie wszędzie stosowane, są tak szybkie, że w jednym takcie wykonują pięć wtrysków w czasie 0,25 milisekundy. Dzięki temu wyeliminowano hałas tak charakterystyczny dla diesli. Ponadto, samochód z takim silnikiem może osiągnąć prędkość od zera do 100 km w cztery sekundy.

Ale to chyba jeszcze nie wszystko?

Bardzo ważnym elementem w obu typach silników jest stopień sprężania mający wpływ na sprawność, a tym samym na zużycie paliwa. My, konstruktorzy, chcielibyśmy, aby ten stopień był jak najwyższy, bo wtedy silnik jest bardziej ekonomiczny. Kiedy na Żeraniu zaczęliśmy produkować pierwsze Warszawy z silnikami dolnozaworowymi to miały stopień sprężania 6, co dawało 45 KM. Od razu wprowadziliśmy nasze rozwiązanie, wprowadzając nowy gaźnik i uzyskaliśmy stopień 7, co podwyższyło moc do 52 KM. Wprowadzenie silnika górnozaworowego podniosło moc do 70 KM.

Konstruktorzy samochodów, żeby zwiększyć stopień sprężania w silnikach benzynowych, zaczęli wprowadzać dodatki do benzyn, np. w postaci czteroetylku ołowiu i osiągali stopień sprężania nawet 9. Ale już niedługo okazało się, że ten dodatek jest bardzo szkodliwy dla zdrowia. Dzisiaj mamy więc benzyny bezołowiowe. W zwykłym silniku benzynowym stopień sprężania wynosi 10, a w wyczynowych nawet 12. Więcej już nie da się osiągnąć. Ale w dieslu ten stopień wynosi 22. Dlaczego? Bo im wyższy stopień sprężania, tym łatwiej uruchamiało się silnik. Ale zapomniano o jednym: tak wysoki stopień powoduje olbrzymie opory tarcia. W związku z tym wprowadzono bezpośredni wtrysk paliwa do cylindra. To rozwiązanie jest dzisiaj stosowane we wszystkich silnikach diesla. W benzynowych zresztą też, ale nastąpiło to później – skopiowane od diesla. Dzisiaj mamy też świece żarowe, które są tak szybkie, że w ułamku sekundy dają temperaturę 1000 stopni C. Rozwiązaniem kompromisowym byłoby, aby oba rodzaje silników miały ten sam stopień sprężania – 14. I do tego się dąży.

Kiedy możemy oczekiwać takiego rewolucyjnego kompromisu?

Trudno powiedzieć, ale uważam, że za jakiś czas będziemy mieli tylko jeden rodzaj silnika, jednak pracujący na zupełnie innym paliwie niż dzisiejsze pochodzące z ropy naftowej.

Reasumując: który silnik dzisiaj wygrywa?

Oba silniki bardzo ostro konkurują między sobą i idą łeb w łeb. Uważam, że dzisiaj benzynowy jest bardziej dynamiczny, gdyż osiąga często powyżej 6000 obrotów/minutę, a diesel maksymalnie do 4500 obrotów/minutę, chociaż są już badania do podniesienia obrotów w silniku diesla do 5000/minutę. Pod względem ekologicznym diesel jest skuteczniejszy, zużycie paliwa diesel ma zdecydowanie mniejsze, pomimo, że dzisiaj olej napędowy jest droższy od benzyny (co dla mniej nie jest związane z techniką). Chociaż samochód z silnikiem diesla jest droższy od samochodu z silnikiem benzynowym to ja jestem, co powiedziałem na wstępie naszej rozmowy, zwolennikiem silnika typu diesel, o zapłonie samoczynnym.

Bardzo dziękuję za rozmowę.