Większość z nas kojarzy silniki spalinowe jako konstrukcje dwusuwowe, znane z mniejszych maszyn i starych motocykli, lub czterosuwowe, które napędzają niemal wszystkie współczesne samochody. Idea silnika sześciosuwowego może brzmieć jak egzotyczny eksperyment, ale w rzeczywistości takie konstrukcje istnieją i od lat rozpalają wyobraźnię inżynierów. Choć obiecują wyższą wydajność i mniejsze spalanie, ich brak na masową skalę wynika z twardych praw ekonomii i skomplikowanej mechaniki.

Jak właściwie działa silnik sześciosuwowy?

W standardowym silniku czterosuwowym mamy cztery fazy: ssanie, sprężanie, pracę (zapłon) oraz wydech. Silnik sześciosuwowy dodaje do tego cyklu dwa dodatkowe etapy, które mają na celu odzyskanie energii, która w tradycyjnych jednostkach jest bezpowrotnie tracona w postaci ciepła.

Istnieje kilka koncepcji takiego rozwiązania, ale najpopularniejsza (opracowana m.in. przez Bruce’a Crowera) zakłada wykorzystanie wody. Po czwartym suwie (wydechu), do rozgrzanego cylindra wtryskiwana jest niewielka dawka wody. Pod wpływem ogromnej temperatury woda natychmiast zamienia się w parę wodną, gwałtownie zwiększając swoją objętość. To generuje ciśnienie, które wypycha tłok w dół po raz drugi – to jest właśnie piąty suw (dodatkowa praca). Szósty suw to po prostu usunięcie pary wodnej z cylindra.

Inna koncepcja zakłada zastosowanie drugiego tłoka lub dodatkowej komory spalania, co ma poprawić proces wymiany gazowej i stopień sprężania, jednak zasada pozostaje ta sama: wycisnąć więcej energii z tej samej ilości paliwa.

Dlaczego nie spotkasz ich w salonach samochodowych?

Skoro silnik sześciosuwowy potrafi odzyskiwać ciepło i teoretycznie spalać o 30-40% mniej paliwa, to dlaczego nie jeździmy takimi autami? Odpowiedź kryje się w kilku kluczowych problemach, z którymi producenci nie chcą (lub nie mogą) się mierzyć.

Skomplikowana budowa i koszty

Silnik sześciosuwowy wymaga znacznie bardziej złożonego układu rozrządu. Zawory muszą otwierać się i zamykać w specyficznej sekwencji, która nie pasuje do standardowych wałków rozrządu. Więcej ruchomych części to wyższy koszt produkcji, większa masa silnika i – co najważniejsze – większe ryzyko awarii. W świecie motoryzacji, gdzie liczy się każdy centymetr sześcienny pod maską i każdy gram wagi, taka konstrukcja jest po prostu nieekonomiczna.

Problemy z wodą i korozją

W koncepcji z wtryskiem wody pojawia się ogromny problem logistyczny i techniczny. Po pierwsze, samochód musiałby posiadać dodatkowy zbiornik na wodę (najlepiej destylowaną), którą trzeba by regularnie uzupełniać. Po drugie, woda wewnątrz silnika to przepis na korozję. Choć para wodna wykonuje pracę, jej obecność drastycznie skraca żywotność elementów metalowych i utrudnia smarowanie cylindrów olejem, który z wodą tworzy bezużyteczną emulsję.

Zarządzanie temperaturą

Silniki spalinowe projektuje się tak, aby pracowały w określonym zakresie temperatur. Gwałtowne wtryskiwanie wody do rozgrzanego cylindra powoduje ogromne naprężenia termiczne. Materiały, z których wykonuje się bloki silnika, mogłyby po prostu pękać pod wpływem tak częstych i drastycznych zmian temperatury.

Ciekawostka: Silnik Beare Head

Warto wspomnieć o ciekawej hybrydzie, jaką jest silnik Beare Head. Łączy on dół silnika czterosuwowego z górą (głowicą), która pracuje jak silnik dwusuwowy (z tłokiem zamiast zaworów). Taka konstrukcja pozwala na osiąganie bardzo wysokich obrotów i lepsze napełnianie cylindrów, ale podobnie jak inne projekty sześciosuwowe, utknęła w fazie prototypów i niszowych zastosowań wyścigowych.

Czy silnik sześciosuwowy ma jeszcze szansę?

Obecnie branża motoryzacyjna przechodzi największą rewolucję w swojej historii, stawiając na napędy elektryczne i wodorowe. Inwestowanie miliardów dolarów w dopracowanie nowej, skomplikowanej technologii spalinowej, jaką jest "sześciosuw", wydaje się z perspektywy koncernów mało opłacalne.

Większość inżynierów uważa, że zamiast dodawać kolejne suwy, lepiej skupić się na hybrydyzacji. Silniki elektryczne znacznie skuteczniej pomagają jednostkom spalinowym w momentach największego obciążenia, a odzyskiwanie energii z hamowania (rekuperacja) jest prostsze i trwalsze niż wtryskiwanie wody do cylindrów.

Choć silnik sześciosuwowy jest genialnym popisem inżynieryjnej kreatywności, prawdopodobnie pozostanie jedynie ciekawostką w podręcznikach do budowy maszyn. Wygrała prostota, niezawodność i zmieniające się trendy ekologiczne.