Vai iekšdedzes dzinējiem vēl ir iespējams progress?

Iekšdedzes automobiļi tiek strauji elektrificēti, un vides apsvērumi nav vienīgais, kas motivē ražotājus. Jā, kompānijas tiek spiestas samazināt kaitīgos izmešus, taču ir vēl cita problēma – iekšdedzes dzinēju efektivitāte ir tuvu potenciāla griestiem. Vai šos dzinējus maz vēl ir iespējams uzlabot, lai tie būtu ne vien jaudīgāki, bet arī efektīvāki? Un vai to vispār ir vērts darīt?

RAŽOTĀJI IET DIVUS CEĻUS

Salīdzinot, piemēram, ar elektriskajiem motoriem, iekšdedzes dzinēji nav tik efektīvi. To lietderības koeficients ir 30–4%, un lielākā daļa enerģijas no degvielas sadedzināšanas tiek izšķērdēta siltumā, nevis pārvērsta spēkā, kas piedzītu riteņus.

Protams, iekšdedzes dzinēju pilnveidei vēl ir potenciāls, un to lieliski ilustrē sacīkšu tehnika. Piemēram, Mercedes-AMG F-1 komanda ir pierādījusi, ka, liekot lietā modernākās tehnoloģijas, lietderības koeficients var pārsniegt 50%. Taču te runa ir par dzinēju, kas ar 1,6 litru darba tilpumu izspiež vairāk nekā 800 zirgspēkus un kam 300 kilometru sacīkstēm ir nepieciešami 110 kg degvielas. Iespaidīgi, tomēr arī pārāk sarežģīti un dārgi, lai ko tādu izmantotu ikdienas automašīnās.

Problēma ir arī tajā, ka iekšdedzes dzinējiem vairs nevar nodrošināt atbilstību Eiropas Savienības standartiem. Tāpēc ražotāji tos apvieno ar elektromotoriem, radot dažādas hibrīdiekārtas, un pakāpeniski pāriet uz elektrisko piedziņu, jo no 2035. gada pirmajam īpašniekam drīkstēs pārdot tikai bezizmešu vieglos pasažieru auto. 

Kompānijas tam pielāgojas, un, piemēram, Volvo ir nolēmis tikai elektriskos auto ražot jau no 2030. gada, savukārt Audi ir paziņojis, ka no 2026. gada pārtrauks iekšdedzes dzinēju izstrādi.

Tas gan nenozīmē, ka iekšdedzes dzinēju attīstībai ar roku atmetuši visi tirgus spēlētāji. Hyundai ne tikai cītīgi paplašina savu elektrisko modeļu klāstu, bet arī turpina attīstīt iekšdedzes tehnoloģijas: jaunākie 1,6 litru T-GDi agregāti var lepoties ar Continuously Variable Valve Duration (CVVD) tehnoloģiju, kas nodrošina dinamiski regulējamu vārstu atvēršanu.

“Pagaidām ir grūti iztēloties, ka jau pēc 12 gadiem būs aizliegts tirgot jaunus iekšdedzes auto, un es nebrīnos, ka daudzi šo automašīnu izskaušanu uztver kā birokrātu iegribu. Lai vai kā, šim motoru tipam zināms potenciāls vēl ir. Pat ja sintētiskās degvielas vai biometāns, vai citu alternatīvo degvielu tēma negūs turpinājumu, ražotāji, kas joprojām uzlabos iekšdedzes dzinējus, šajā pārejas periodā būs ieguvēji,” uzskata Guntars Pulss, žurnāla Profi Latvija galvenais redaktors un Gada auto žūrijas tiesnesis.

KĀ PALIELINĀT EFEKTIVITĀTI?

Šobrīd dzinēji var lepoties ar dučiem inovāciju, kas, plaši ieviestas masveida ražošanā, gan palīdz iegūt lielāku jaudu, gan samazina degvielas patēriņu. Citiem vārdiem sakot – tās ir padarījušas iekšdedzes dzinējus efektīvākus. Mūsdienās jūs neatradīsiet motoru bez tiešās degvielas iesmidzināšanas, un turbopūte tiek lietota pat vismazākajos dzinējos.

Vienmērīgas braukšanas laikā ir iespējams atslēgt daļu cilindru, un, piemēram, Mazda un BMW izstrādājuši risinājumu ģeneratora siksnas atslēgšanai, lai lieki neslogotu dzinēju, kad akumulators ir pilnībā uzlādēts vai nepieciešama papildu jauda.

Vēl viens risinājums augstākai efektivitātei ir dinamiskie vārsti, kas atkarībā no motora darba režīma maina vārstu gājienu (atvēruma pakāpi) un atvēršanās laiku. To panāk ar atšķirīga profila izciļņiem uz sadales vārpstas vai ar sadales vārpstas piedziņas mehānismu, vai abu kombināciju.

Un to visu papildina aizvien modernāka vadības elektronika, kurai pateicoties dzinējs ar visām papildu sistēmām darbojas tik precīzi un uzticami, cik vien iespējams. Citiem vārdiem – pūliņi uzlabot iekšdedzes motoru nekad nav apstājušies.

TREŠĀ METODE VĀRSTU REGULĒŠANAI

Iekšdedzes dzinējā, degvielai sajaucoties ar gaisu, notiek eksplozijas. Šie sprādzieni grūž virzuļus, kas savukārt griež kloķvārpstu. Kloķvārpsta pārvada jaudu uz transmisiju, bet tā – uz riteņiem. Tāds ir darbības princips. Jo spēcīgāki ir sprādzieni, jo lielāka ir dzinēja jauda. Tomēr, lai mašīna saglabātu gan jaudu, gan iespējami zemu degvielas patēriņu, šīs eksplozijas ir jākontrolē.

To var panākt, piemēram, regulējot vārstu atvēršanās un aizvēršanās laiku (agrāk vai vēlāk), kā arī atvēruma lielumu. Hyundai risinājums ir unikāls ar to, ka dinamiski regulē ieplūdes vārstu atvēršanās ilgumu (atjautīgi mainot sadales vārpstas izciļņa pozīciju) un pielāgo to konkrētā brīža slodzei. 

Kad auto brauc vienmērīgā ātrumā un slodze uz dzinēju ir neliela, CVVD tur ieplūdes vārstu atvērtu līdz kompresijas gājiena vidum, bet pēc tam to aizver, turot aizvērtu līdz kompresijas gājiena beigām. Zemākas kompresijas dēļ samazinās pretestība un degvielas patēriņš ir efektīvāks.

Ja dzinējam nākas strādāt cītīgāk, ieplūdes vārsts kompresijas takts sākumā aizveras, lai maksimāli palielinātu sadegšanai izmantoto gaisu. Tas palielina griezes momentu, un motors uzreiz sāk darboties jaudīgāk. Hyundai apgalvo, ka šī tehnoloģija jaudu palielina pat par 4%, degvielas patēriņu samazina par 5% un izmešu daudzumu samazina par 12%, jo degmaisījums sadeg pilnvērtīgāk. 

“Vislabākais šajā tehnoloģijā ir fakts, ka tā ir pilnībā mehāniska, bez jebkādas elektroniskās vadības. Mēģinot aprakstīt, tas var šķist sarežģīts inženiertehniskais risinājums, taču sistēma darbojas pavisam vienkārši,” komentējot Hyundai vārstu vadības risinājumu, saka YouTube kanāla Engineering Explained veidotājs Džeisons Fenske. Viņš arī domā, ka vienkāršības dēļ tai vajadzētu būt pietiekami uzticamai.

1,6 litru T-GDi dzinēji, kuros izmantota CVVD tehnoloģija, tiek uzstādīti Hyundai Tucson hibrīdos, un tiem ir 5 gadu garantija bez nobraukuma ierobežojuma. Ar šo sistēmu mašīna attīsta 230 ZS jaudu un 350 Nm griezes momentu, patērējot vidēji 6 litrus benzīna uz 100 km.

Publikācija no interneta.