Views: 4472
Turbūt neverta klausti, ar pastebėjote, kad transporto priemonių variklių darbinis tūris visą laiką stabiliai mažėjo – tai geriausiai matoma stebint paskutinio dešimtmečio tendencijas. Po 2000 metų, palengva populiarėjant varikliams su turbokompresoriais, leidžiančiais padidinti variklio naudingumo koeficientą, tuo pačiu metu sumažinant kuro sąnaudas bei variklių taršą, gamintojams atsirado galimybė tas pačias charakteristikas pasiekti su mažesnio darbinio tūrio varikliais.
Mažesni, taupesni ir lengvesni varikliai padėjo įvykdyti savanorišką automobilių gamintojų įsipareigojimą Europos Sąjungai iki 2008 m. į aplinką išmetamo anglies dvideginio kiekį sumažinti iki 140 g/km. 2003 m. šis rodiklis siekė 163 CO2 g/km. Pažymėtina, kad vidaus degimo varikliuose į aplinką išmetamo anglies dvideginio kiekis yra tiesiogiai proporcingas kuro sąnaudoms.
Turbokompresorius (turbina) – tai iš esmės variklio išmetamosiomis dujomis varomas siurblys, į degimo procesą paduodantis papildomą oro kiekį, taip leisdamas padidinti variklio galingumą – juk bet kokį kuro kiekį reikia sumaišyti su atitinkamu oro kiekiu.
Pagrindinis turbinos privalumas yra tai, kad jos pagalba galima padidinti mažų variklių galią, dėl to vietoj didesnių įprastinių variklių gamintojams atsiranda galimybė naudoti mažesnio darbinio tūrio turbininius agregatus. Be to, naudojant turbokompresorių, ženkliai sumažėja CO2 tarša. Tai buvo pagrindinė priežastis, dėl kurios 2000-2010 metais itin stipriai išaugo automobilių gamintojų susidomėjimas ne tik turbodyzelinių, bet ir benzininių variklių aprūpinimas turbokompresoriais.
Turbokompresorius nuo ankstyvų 1990-ųjų jau turėjo beveik visi Europoje parduodami dyzeliniai automobiliai, tuo tarpu tarp benzininių agregatų 2005 metais turbininiai varikliai užėmė tik 8-10% rinkos. 2010 metais – bemaž 30%. Šiai dienai benzininių variklių neturinčių turbinos praktiškai nebeliko, nekalbant apie dyzelinius, kurie iš esmės visi yra “paturbinti” jau daugelį metų.
Nesustabdomą variklių darbinio tūrio sumažėjimą iš esmės nulėmė dvi priežastys:
Mažo darbinio tūrio, didelio galingumo, taupesni ir draugiškesni aplinkai varikliai nežadėjo didelio patikimumo dėl didelių jiems tenkančių apkrovų, tačiau tapo bene vienintele išeitimi pirkėjų bei taršos prievaizdų akivaizdoje: pasiūlyti tą patį arba didesnį galingumą, sumažinant variklių svorį, kuro sąnaudas bei mažiau teršiant aplinką.
Tobulinant turbokompresorius ir variklius, o kalbant techniniais terminais – didinant apkrovas, kuro bei turbokompresoriaus slėgį, tobulinant kuro įpurškimo tikslumą bei tūkstančių procesų per sekundę skaičiavimo efektyvumą, atsirado galimybė mažus variklius paversti tokiais pat galingais, kokie seniau buvo tik didieji varikliai.
Keletas ryškesnių pavyzdžių:
“Volvo” inžinierius Michaelas Fleissas (Michael Fleiss): “ateina mada nebegaminti didelių variklių” (2014)
“Volkswagen” vadovas Herbertas Dysas (Herbert Diess): “variklių mažinimo era baigiasi” (2017)
Kuriuo vadovu tikėti – spręsti jums, tačiau dar 2016 metais dyzelinis Volvo S90 su 4 cilindrų 2.0 D4 varikliu kuro sąnaudomis nusileido Audi A4 3.0 TDI šešių cilindrų varikliui.
Pagrindinis mažų ir sąlyginai galingų variklių pristatymo rinkai tikslas buvo maksimaliai sumažinti kuro sąnaudas bei taršą, išlaikant pakankamą galingumą. Ir išties – skaičiai variklių testavimo laboratorijose (idealiomis sąlygomis) buvo gana patrauklūs, jei neatsižvelgti į stipriai apkraunamų mažo darbinio tūrio variklių patvarumo klausimą.
Laboratorinis variklių testavimo standartas – NEDC (New European Driving Cycle) buvo sukurtas dar 1980 metais. Deja, laboratorijose atliekamų testų rezultatai dažnai skiriasi nuo bandymų realiomis sąlygomis: tai įrodė iš esmės garsiojo Dyzelgeito skandalo “įkvėptas” WLTP (Worldwide Harmonised Light Vehicle Test Procedure) – naujasis automobilių taršos ir kuro sąnaudų matavimo standartas, įsigaliojęs 2017 m. Ką jis parodė?
Automobilių gamintojai, ištisą paskutinį dešimtmetį mažinę variklių tūrį, ieškodami kompromiso su ekologija, dabar atsidūrė ties kelio ženklu, žyminčiu apsisukimą: realių testų metu mažieji varikliai savęs nepateisino, ir parodė savo trūkumus su kaupu.
Renault (Nissan), General Motors (Opel ir kt.), Volkswagen (Audi, Skoda, Seat) jau kuris laikas palaipsniui atsisako mažiausių savo variklių, ir koncentruojasi ties labiau pasiteisinusių didesnių dyzelinių bei benzininių variklių tobulinimu. Jų pavyzdžiu seka vis daugiau gamintojų – patirties daugiau nei gana.
Tiesa, laukia kiti iššūkiai – gamintojams tenka sukti galvą, kaip didesniuose varikliuose sumažinti anglies dioksido (CO2) kiekį, o tuo tarpu didžiuliai biudžetai jau yra panaudoti elektrinių ir hibridinių jėgainių kūrimui bei tobulinimui.
“Technologijos, kurias naudojome variklių darbinio tūrio mažinimui, nebeleis mums atitikti ateities taršos reikalavimų. Mes priartėjome prie variklių mažinimo ribos” – teigė Alenas Raposo (Alain Raposo), Renault – Nissan grupės variklių padalinio vadovas.
Metų metus gamintojai trumparegiškai taikėsi prie Europos Sąjungos CO2 taršos reikalavimų, mažindami variklių darbinį tūrį, tuo pačiu pridėdami turbokompresorius prarastam galingumui kompensuoti. Trijų cilindrų, 1L tūrio nesiekiantys varikliai “Golf” klasės automobiliuose tapo normaliu reiškiniu. Kai kurie Fiat varikliai tuo tarpu turi viso labo du cilindrus.
Visi šie mini-varikliai tyliai “praslydo” per laboratorinius testus – tikrovės neatitinkančių bandymų metu, vietoje kelių naudojant riedėjimo stendus, esant pernelyg palankioms temperatūroms bei greičiams, po WLTP “naujovių” jiems paprasčiausiai nebeliko šansų: realiomis sąlygomis mažuosiuose varikliuose dėl didelio realiomis sąlygomis deginamo kuro kiekio ir tenkančių apkrovų, azoto oksidų bei kitu teršalų emisija viršijama nuo keliolikos iki keliasdešimt kartų.
“Greenwash”: smegenų plovimo su “žaliosiomis idėjomis” šalininkai šiuo atveju susidūrė su keblumais.
Apie realybėje gerokai didesnius anglies dioksido (CO2) ir azoto oksidų (NOx) taršos parametrus gerai žinojo tiek automobilių gamintojai, tiek kontroliuojančios įstaigos, tiek “žaliųjų” aktyvistų grupės, tačiau neatitikimą išspręsti nebuvo lengva – trukdė tiek didžiuliai piniginiai interesai, tiek reikalingos teisinės bazės bei skaičiavimo metodikos trūkumai.
Modernūs mažieji varikliai greičiau susidėvi bei turi mažiau galios, didesni – dažniausiai ne tokie ekonomiški, tačiau tarnauja ilgiau. Ką rinktis?
Norite pasitarti? Skambinkite arba rašykite mums – visada pasidalinsime turimomis žiniomis.
Gero kelio!
