Az autóipar elvárja a japán vállalatoktól, hogy vezető szerepet töltsenek be a belső égésű motorok hatékonyságában. A Toyota Dynamic Force motorjaival 41%-os termikus hatásfokot ér el, míg a Nissan e-Power rendszereivel 42%-ot. Eközben a legújabb kínai 1,5 literes I-HEV motor túlszárnyalja ezeket az eredményeket, hihetetlen 7,4 százalékponttal felülmúlva a Toyotát. Egy olyan iparágban, ahol a hatékonyság 40% feletti minden százalékpontos javítása gyakorlatilag csodálatos, és titáni mérnöki erőfeszítést igényel, egy ilyen ugrás egyenesen irreálisnak tűnik. Ahhoz, hogy megértsük, valódi forradalommal van-e dolgunk, meg kell vizsgálnunk a konstrukció technológiai részleteit.

Egy rendkívül csökkentett hengerfurat anatómiája

A Geely új motorjának szerkezeti alapjainak megértéséhez a kulcs a szokatlan geometriája. Bár a gyártó nem közölt hivatalos méreteket, a lökettérfogat, a hengerek száma és az 1,39:1 löket-furat arány alapján pontosan kiszámítható, hogy a furat 70 mm, a löket pedig óriási, 97,4 mm. Ez teszi a tömeggyártású autózás történetének egyik legkevésbé “kocka” kialakítású benzinmotorjává. Ez a megközelítés nagyon erős indokokon alapul, és közvetlenül a csökkent energiaveszteséghez és kipufogógáz-kibocsátáshoz vezet.

A kis hengerfurat drasztikusan csökkenti a dugattyúgyűrűk kerületét, ami pozitívan befolyásolja a tömítést és minimalizálja a kipufogógázok bejutását a forgattyúházba, ezáltal javítva az általános emissziós profilt. Továbbá a dugattyú hosszú lefelé irányuló útja lehetővé teszi az üzemanyag-levegő detonációjából származó energia sokkal teljesebb visszanyerését. Mielőtt a kipufogószelepek kinyílnának, a táguló gázok a lehető legtöbb munkát végzik, a lehető legtöbb energiát préselve ki minden egyes csepp benzinből.

Ez a kialakítás azonban jelentős kompromisszumokkal jár. Mivel a dugattyúnak nagy távolságot kell megtennie, lineáris sebessége magasabb fordulatszámon veszélyes szintre nő, ami a motor mechanikai károsodását okozhatja. Ez megakadályozza, hogy a motor magas fordulatszámon működjön. Továbbá a kis hengerátmérő korlátozza a kamrába egyszerre pumpálható levegő és üzemanyag mennyiségét, ami hengerenként viszonylag kis energiamennyiséget eredményez, és magát a motort alacsony dinamika és teljesítmény jellemzi.

Agresszív marketing és kölcsönzött technológia

Reklámanyagaiban a kínai gyártó lelkesen dicsekszik olyan fülbemászó rendszernevekkel, mint a „Tűztornádó” égésrendszer vagy a „Kacsacsőrű” profilú szívócső. A valóságban ezek a színes kifejezések az iparágban jól ismert megoldásokat képviselnek, amelyek a szívónyílások geometriájának optimalizálását foglalják magukban, hogy erős örvénylést hozzanak létre. A beáramló levegő sebességének és turbulenciájának növelése lehetővé teszi a levegő jobb keveredését az üzemanyaggal, ami viszont gyorsabb és hatékonyabb égést eredményez.

Ennek a hatásnak a maximalizálása érdekében a Geely egy közvetlen befecskendező rendszert vezetett be, amely hatalmas, 500 bar nyomáson működik, lehetővé téve a tökéletes üzemanyag-porlasztást. Ezt kiegészíti a rendkívül magas, 15,5:1-es sűrítési arány, ami közelebb hozza ezt a konstrukciót a modern dízelmotorokhoz. Továbbá a hengerfej lézerhegesztett szelepülésekkel rendelkezik, amelyek egy alumínium elemmel vannak állandóan integrálva, ami drámaian javítja a hőelvezetést az égéstérből, és nagyobb szabadságot biztosít a mérnököknek a szívónyílások alakjának megtervezésében.

Azonban, ha ezeket az innovációkat összehasonlítjuk a versenytársak innovációival, egyértelművé válik, hogy az új kínai motor sok tekintetben nem technikailag forradalmi. Nagyon hasonló megoldásokat – a lézerhegesztett szelepülékektől kezdve a mozgó alkatrészek súrlódását csökkentő DLC bevonatokon át a fejlett szívócsonk-kialakításokig – a Toyota sikeresen alkalmaz Dynamic Force motorjaiban. A különbség az, hogy az 500 bar-os közvetlen befecskendezés helyett a japán vállalat a közvetlen és a közvetett befecskendezés kombinációját alkalmazza. Mindezek a mechanikai módosítások körülbelül 1%-os hatásfoknövekedést indokolnak, akkor honnan származik a látványos eredmény hiányzó többi része?

Ennek a rekorddöntő hatékonyságnak a valódi forrása az úgynevezett Deep Miller ciklus alkalmazása, amely a szívómotor esetében az Atkinson ciklus egy szélsőséges változata. A megoldás lényege, hogy a szívószelepeket szándékosan nagyon későn zárják, még azután is, hogy a dugattyú már túl van a sűrítési löket 50%-án vagy 60%-án. Ennek eredményeként némi levegő visszaszívódik a szívócsonkra, így a tényleges expanziós (teljesítmény) löket sokkal hosszabb, mint a sűrítési löket. Ez lehetővé teszi a kipufogógáz-energia fenomenális kihasználását, de drasztikusan csökkenti a motor által termelt teljesítményt.

A szelepvezérlés ilyen mértékű eltolódása a motort külső segítség nélkül teljesen haszontalanná és lomhává teszi a mindennapi vezetés során. A siker kulcsa tehát magának a hibrid koncepciónak az eltérő megközelítésében rejlik. A Toyota rendszereiben a belső égésű motor az elsődleges energiaforrás, az elektromos komponens csupán támogatást nyújt. A Geely új konstrukciójának esetében a szerepek teljesen felcserélődtek – ez egy elektromos jármű, amelyben egy erős villanymotor és egy nagy akkumulátor hajtja a kerekeket, míg a belső égésű motor segédmotorként szolgál, kizárólag az optimális energiatermelési körülményekhez igazítva.

Az arányok megváltoztatása és a nagyobb elektromos alkatrészek választása lehetővé tette a benzinmotor terhelésének kompromisszumok nélküli csökkentését, ami arra kényszerítette, hogy egy rendkívül szűk, de ultrahatékony tartományban működjön. Ennek ára a jármű teljesítménye az akkumulátorok lemerülése után – hosszú autópálya-emelkedéseken a kicsi, erőtlen motor nem tudja tartani a lépést a kerekek egyidejű hajtásával és az akkumulátorok töltésével, ami a dinamika hirtelen csökkenéséhez vezet. Ennek orvoslására a gyártónak mesterséges intelligenciát kellett bevetnie, amely a felhőben elemzi az útvonalat, és megelőzően utasítja a motort az akkumulátorok töltésére sík útszakaszokon.

A címben feltett kérdésre a végső válasz valahol a kettő között található. A tiszta belső égésű motor elmélet szempontjából a 48,41%-os hatásfok nagyrészt egy rendszerszintű remekmű, amely az Atkinson-ciklus határainak radikális eltolódásán alapul, nem pedig a mechanika úttörő tudományos felfedezésein. Európai, japán vagy amerikai vállalatok is létrehozhatnának hasonló egységet, ha úgy döntenének, hogy olyan erősen az elektromos meghajtásra összpontosító hibrideket építenek. Ez azonban nem változtat azon a tényen, hogy a kínai autóipar számára, amely egészen a közelmúltig a globális nagyhatalmaktól tanult, ez egy óriási előrelépés. Ez azt mutatja, hogy a kínai gyártók teljes mértékben utolérték a világ vezető gyártóit, és képesek okosan zsonglőrködni a hajtástechnológiákkal, rekordokat döntő terveket létrehozva, még akkor is, ha ezekhez mesterséges intelligencia algoritmusok folyamatos támogatására van szükségük.

A távol-keleti motorok gyártási minőségének és tartósságának kérdését most félretesszük.