Honda Civic CVCC – trzy zawory zamiast dwóch | „Motor” nr 11/1974

Na pewno jest to układ bardziej skomplikowany, zwłaszcza że zaworów nie można ustawić w jednej linii. Tym niemniej konstruktorzy na całym świecie błagają swych dyrektorów handlowych, aby nie skąpili środków na opłaty licencyjne i umożliwili legalne kopiowanie silnika o trzech zaworach na cylinder. Cóż to za cudo?

Nic wielkiego — po prostu silnik Honda CVCC. Nazwa jest zresztą okropnie myląca. Słuszna była ona tylko w początkowym okresie rozwoju tego silnika, kiedy istotnie można było w procesie spalania doszukać się strumieniowego przepływu mieszanki i silnego jej zawirowania. Oficjalna nazwa silnika brzmi bowiem Compoud Vortex Controlled Combustion, czyli komora spalania o zawirowaniu strumieniowym. Dziś konstruktorzy Hondy przeszli już zdecydowanie na pozycje mieszanki uwarstwionej, tzn. takiego napełniania komory spalania, aby mieszanka celowo nie była jednorodna, lecz właśnie różniła się stopniem zawartości w niej benzyny. Nazwa, niestety, pozostała, bowiem przyjęła się już powszechnie.

PIERWSZE KROKI

Pierwsze prace nad silnikiem nowego rodzaju rozpoczęto w roku 1969. Ludzie Hondy zdawali sobie sprawę, że na zatłoczonych szosach i ulicach miast Japonii prędzej czy później obowiązywać zaczną takie same przepisy jak w Kalifornii. Poza tym chciano eksportować do USA. Dobrze jest, kiedy firma nie stoi na jednej tylko nodze, którą w przypadku Hondy stanowi eksport motocykli. Ten bowiem może się lada dzień załamać, rynek USA jest bardzo kapryśny, a wtedy...

Zanim zdecydowano się na układ trójzaworowy, o dodatkowej wstępnej komorze spalania, prześledzono postępy prac konkurentów i sprawdzono w praktyce szereg istniejących już rozwiązań. A więc turbinę spalinową, silnik Wankla, nawet silnik wysokoprężny. Ten ostatni odpadł zresztą w przedbiegach ze względu na niekorzystną masę w stosunku do jednostki mocy, a także nie rozwiązane jeszcze ciągle problemy oczyszczania spalin. I dymienia, jeśli tylko układ wtryskowy nie jest dobrze wyregulowany!

Samochody elektryczne skreślono od razu. Po pierwsze ciągle jeszcze nie widać, nawet w dalszej przyszłości, udanego magazynku energii elektrycznej, po drugie zaś przerzucenie się na samochody elektryczne na dużą skalę nie rozwiązuje problemu ochrony środowiska, tylko przesuwa go na inne obszary. Samochody dymić nie będą, za to zatruwać powietrze będą ogromne elektrownie, gdyż skądś trzeba przecież brać ten prąd do ładowania akumulatorów.

Pozostał jeszcze silnik Stirling, ale jest to też rozwiązanie na późne lata 80. Cóż więc było robić — trzeba opracować własny silnik, orzekli konstruktorzy, i to na bazie istniejących rozwiązań.

W tym miejscu wypada może przypomnieć, że wykształciły się obecnie dwa prądy w rozwiązywaniu zagadnień oczyszczania spalin. Pierwszy z nich to dążenie do dostarczania do silnika... bogatej mieszanki. Dużo bogatszej niż teoretyczna optymalna wartość 14:1. W ten sposób udaje się dość dobrze redukować ilość tlenków azotu, najtrudniejszych do wyeliminowania, gdyż są one w pierwszym rzędzie wytworem sprawnego spalania przy wysokich temperaturach. Tymczasem zbyt bogata mieszanka znacznie te temperatury obniża i sprawność spalania zmniejsza. Oczywiście ta droga pociąga za sobą konieczność likwidowania nadmiernej ilości niespalonych węglowodorów oraz tlenku węgla już w samym układzie wydechowym, gdyż niejako wylewają się one w nadmiarze z silnika.

INNY SPOSÓB

Drugą drogą obniżania sprawności spalania jest dodawanie do świeżego ładunku gazów spalinowych, pobieranych z układu wydechowego. Jest to jak gdyby rozcieńczanie mieszanki. Niestety, obie te metody mają jedną cechę wspólną — podwyższają zużycie paliwa, na co Honda, wyspecjalizowana w rynku małych i oszczędnych wozów, nie mogła sobie pozwolić. Starano się więc jakoś zmusić silnik do odżywiania się mieszanką ubogą. Tak ubogą, aby spalała się dokumentnie cała ilość paliwa, a jednocześnie miał miejsc cud — eliminacja tlenków azotu.

I cud rzeczywiście się zdarzył! Już pierwsze silniki opracowane przez wytwórnię dawały znakomite wyniki, a gdy do badań doświadczalnych skierowano ponad 600 inżynierów efekty były z dnia na dzień lepsze. Początkowo próbowano silnik o pojemności ok. 2 l i 4 cylindrach ale równie łatwo udało się nakłonić do wydzielania czystych spalin silnik amerykański o pojemności 5,7 litra i 8 cylindrach w układzie widlastym. I jeden i drugi, poddane próbie, w amerykańskiej agencji do badania ochrony środowiska, zdały egzamin celująco. Przeszły próbę przewidzianą na rok 1975 a po ostatnich „aktach łaski” przesuniętą nawet na początek roku 77.

W miarę rozwoju silnika 4-cylindrowego stopniowo zmniejszano jego pojemność i dzisiaj osiągnęła ona zaledwie 1,5 litra. Silnik ten służy do napędu samochodu Honda Civic eksportowanego już w tej chwili do USA, aczkolwiek z silnikiem „brudnym”.

BLIŻSZE DANE KONSTRUKCJI

Silnik Hondy typu CVCC, stosowany w wozie Civic o napędzie kół przednich i czterodrzwiowym układzie nadwozia (rozstaw osi przedłużono o 80 mm w stosunku do wersji dwudrzwiowej) ma moc 63 KM przy 5500 obr/min i stopniu sprężania 7,7. Dla porównania klasyczny silnik tego wozu, bez trzeciego zaworu i dodatkowej komory, daje moc 65 KM przy 5500 obr/minutę i stopniu sprężania 8,1.

Zużycie paliwa, jak na razie, jest niemal identyczne w porównaniu z silnikiem klasycznym, ale po dalszym opanowaniu nowej konstrukcji można będzie pójść w górę ze stopniem sprężania, w połączeniu z ubogą mieszanką powinno dać to doskonałe wyniki.

Właśnie, jak uboga jest ta mieszanka? Do tej pory nie podano bliższych danych, ale znawcy przedmiotu twierdzą, iż główny gaźnik, o dwóch wsączanych sukcesywnie przelotach, daje mieszankę o stosunku powietrza i paliwa 20:1. Mały gaźnik dodatkowy, zasilający tylko komorę z trzecim zaworem (średnica przelotu 7 mm) daje mieszankę ok. 8:1.

Dalej wszystko toczy się już bardzo prosto. Świeca zapłonowa, umieszczona w komorze dodatkowej, nie ma trudności z zapaleniem mieszanki, która, w miarę postępu spalania i wzrostu ciśnienia, zaczyna wypływać do komory głównej i zapalać „na siłę” coraz dalsze warstwy mieszanki ubogiej. Proces spalania trwa nieco dłużej niż w silniku konwencjonalnym, co wpływa korzystnie na likwidowanie niespalonych węglowodorów.

Aby jeszcze bardziej oczyścić spaliny przewidziano „dwuwarstwową” konstrukcję przewodu wydechowego wykorzystywanego ponadto do podgrzewania układu zasilania. Ponieważ nagłe zamknięcie przepustnicy mogłoby „wytrącić z rytmu” silnik i przerwać proces prawidłowego spalania, silnik wyposażono w dość skomplikowany układ zabezpieczający przed nagłym spadkiem obrotów przy zmianie biegów, a także opóźniający zamknięcie przepustnicy przy bardziej łagodnym nawet zdejmowaniu stopy z pedału przyspieszenia.

BEZ WTRYSKU PALIWA

Wtrysku paliwa nie zastosowano dlatego, iż byłoby to przedsięwzięcie niezwykle trudne do zrealizowania, biorąc pod uwagę nie tyle objętość jednej komory głównej, co niezwykle małą objętość komory dodatkowej rzędu paru centymetrów sześciennych. Wystarczy powiedzieć, że zawór ssący tej komory ma średnicę 12 mm, a skok 3 mm. Hondy to nie przeraża, gdyż dawno już potrafiła uporać się np. z problemem umieszczenia 4 zaworów w cylindrze o pojemności 17 cm³, będącym jednym z trzech cylindrów silnika wyścigowego 50 cm³, wkręcającego się na obroty rzędu dwudziestu paru tysięcy.

Warto może jeszcze podać, iż główny zawór ssący ma średnicę 34 mm i skok 8,7 mm, zaś wydechowy odpowiednio 30 mm i 8 mm. Do napędu zaworów służy pojedynczy wałek rozrządczy umieszczony w głowicy z lekkiego stopu, a działający na dwa rzędy dźwigienek zaworowych. Kadłub silnika odlany jest z żeliwa — dla Hondy nowość!

Wydaje się więc, że znaleziono przynajmniej częściowe rozwiązanie czystości spalin na najbliższe lata. Świadczy o tym ogromne zainteresowanie silnikiem Hondy. Dotychczas na listę licencjobiorców wpisał się już Ford i Chrysler, a w kolejce czekają GM i Fiat.

Tekst: L.K.

ILE ZUŻYWAJĄ?

Oczywiście ile zużywają paliwa. Pytanie to interesuje dzisiaj wszystkich, ale w porównaniach podawać można tylko wartości uzyskane w identycznych warunkach, gdyż inaczej nie miałoby to sensu, Trudno więc np. określać średnie zużycie paliwa danego samochodu na jakiejś konkretnej trasie, gdyż już za godzinę na tym właśnie odcinku drogi warunki zmienić mogą się tak znacznie. że nawet powtórzenie próby na tym samym wozie da już zupełnie inne wyniki. Pozostaje więc porównywanie metodą podawania zużycia przy stałej szybkości na biegu najwyższym, z reguły przy szybkości maksymalnej, a także przy 2/3 tej wartości. Takie właśnie zestawienie opracowało francuskie pismo sportowe Equipe. Nie zabrakło w nim i Polskiego Fiata w wersji 1500. Materiał jest bardzo interesujący choć, jak podkreślamy to raz jeszcze, wyniki zużycia drogowego mogą być inne.

Tekst: A. B.

„Motor” 11/1974