Előkamrás Yaris

Az előkamra egy kis térfogatú égéstér, amely a hengerfejbe integráltan, a fő égéstérrel közvetlen összeköttetésben helyezkedik el. A gyújtógyertya ebbe a kisebb előkamrába kerül, nem pedig a fő égéstérbe. Amikor a keverék az előkamrában begyullad, az ott kialakuló magas nyomású és hőmérsékletű égés több irányban lövell ki a fő égéstér felé, ezáltal egyszerre több ponton indítja el az égést. Ennek köszönhetően a lángfront gyorsabban, egyenletesebben és hatékonyabban terjed szét a teljes égéstérben, szemben a hagyományos szikragyújtással, amely egyetlen pontból indítja el az égést.

Az előkamrás gyújtás egyik legnagyobb előnye az, hogy gyorsabb, teljesebb és kontrolláltabb égést tesz lehetővé, amely nemcsak a teljesítményt növeli, hanem az égés hatásfokát is jelentősen javítja. A technológia különösen előnyös akkor, ha szegény keverékkel kell dolgozni, ugyanis stabil gyújtást biztosít még alacsonyabb üzemanyag-arány esetén is, amit a hagyományos gyújtásrendszerek már nem tudnának megbízhatóan meggyújtani. További előnye, hogy lehetővé teszi nagyobb kompresszióviszony alkalmazását anélkül, hogy káros detonáció jelentkezne, illetve csökkenti a gyújtásrendszer energiaterhelését, hiszen a fő égéstérben történő gyújtás már nem igényel külön gyújtást, hiszen az előkamrából kilépő „lángsugarak” átveszik ezt a szerepet.

A japán HKS tuningműhely legújabb fejlesztése a Toyota GR Yaris G16E-GTS motorjához készült előkamrás gyújtású (pre-chamber ignition) STEP3 motorkit, amely 1,6 literes lökettérfogatot 1,75 literre növel, miközben motorsport-szintű belső módosításokat tartalmaz. A fejlesztés egyértelmű célja a teljesítmény fokozása, a hőterhelés hatékonyabb elosztása és az égéstér hatásfokának javítása, mindezt úgy, hogy a rendszer alkalmas legyen akár utcai, akár versenycélú felhasználásra, hosszú távú megbízhatóság mellett.

A módosított motor furata 87,5 mm-ről 88 mm-re, a löket 89,7 mm-ről 95,7 mm-re nőtt, így a teljes hengerűrtartalom 1 618 cm³-ről 1 746 cm³-re emelkedik. Ez a jelentős növekedés a kompresszióviszony enyhe csökkentésével párosul, ami 10,5-ről 10,0-ra módosul, optimalizálva az előkamrás gyújtás működéséhez. Az előkamrás gyújtás alkalmazása önmagában is kiemelkedő technológiai újítás egy sorozatgyártású utcai autóhoz készült tuningmotornál, mivel ezt a megoldást korábban főleg a Forma–1-ben és más csúcskategóriás motorsport-szériákban alkalmazták.

A hengerfej átdolgozáson ment keresztül: erősített szeleprugókkal és megerősített szelepekkel szerelték fel, az égésteret tükörsimára polírozták, így csökken a hőelvonási veszteség és javul az égés hatékonysága. A szívószelep-ülékek rendkívül jó hővezető ötvözetből készültek, a szelepszárvezetők foszforbronzból készültek, a szívó- és kipufogóportokat is optimalizálták, így biztosítva az áramlás maximalizálását.

A hengerfej tömítése is HKS-specifikus, 0,8 mm vastag, amely a magas hő- és nyomásterhelésekhez lett tervezve. A hengerfej rögzítése gyártó erősített csapszegeivel történik, növelve az illesztések stabilitását nagy terhelés mellett is. A motorblokkban a hengerfalakat alacsony súrlódású felületkezeléssel látták el, valamint a furatok 0,5 mm-rel túlmértek, ezzel is maximalizálva a dugattyúk illeszkedésének precizitását.

A dugattyúk A2618 alumíniumból mart, nagy hőállóságú kivitelek, amelyek nikkelbevonatot és kétrétegű molibdén csúszóbevonatot kaptak, ami kiváló kopásállóságot és hővezetést biztosít. A hajtókarok HKS I-beam típusú kovácsolt nagy igénybevételre terveztt alkatrészek. A főtengely szintén HKS gyártmány, teljesen kiegyensúlyozott, precíziós megmunkálásúak, amelyből a kiegyensúlyozó tengelyt is eltávolították, ezzel csökkentve a tömeget és a forgattyús mechanizmus komplexitását.

Az előkamrás égéstér külön tervezést igényelt, amelyet a HKS saját gyártásban készít, a gyújtásrendszer pedig NGK Racing #10-es hőértékű gyertyákkal megoldott, melyek szinte kizárólag versenykörnyezetben használatosak. A motor külső borítása is motorsportos esztétikát kapott, hőálló „baked finish” bevonattal.

A technológia napjainkban azért válik különösen aktuálissá, mert a belső égésű motorokra vonatkozó környezetvédelmi előírások egyre szigorúbbak, és miközben a villamosítás felé halad az ipar, még mindig hatalmas igény van a belső égésű motorok teljesítményének és hatékonyságának növelésére. Ráadásul az előkamrás égés kiválóan alkalmazható alternatív tüzelőanyagokkal, például hidrogénnel vagy metánnal is, amelyek a jövő fenntartható üzemanyagai lehetnek. Az előkamra jelen van a legfejlettebb motorsport-szériákban is, így például a Forma–1-ben vagy a Le Mans-prototípusokban, és most ez a technológia szivárog át a tuningvilágba is.

Forrás: automotivepowertraintechnologyinternational.com, hks-power.co.jp