Jungtinių Valstijų energijos efektyvumo ir atsinaujinančių šaltinių energetikos biuras teigia, kad per pastaruosius 30 metų moksliniai tyrimai ir plėtra padėjo gamintojams sumažinti tokių teršalų kaip azoto oksidai (NOx) ir kietosios dalelės (PM) emisiją daugiau nei 99 proc. Kartu padidėjo vidaus degimo variklių našumas, tad jie išgauna daugiau galios naudodami mažiau degalų.
Šie skaičiai atrodo labai džiuginantys, tačiau gamintojams keliami vis aukštesni reikalavimai, todėl, norėdami juos atitikti, jie turi nuolat ieškoti priemonių, leidžiančių dar labiau sumažinti taršą.
Kieno sąskaita mažinamas darbinis tūris
Viena veiksmingiausių tai pasiekti leidžiančių priemonių – įvairios formos automobilių elektrifikacija, bet rinkoje vis dar didžiąją dalį sudarantys automobiliai su vidaus degimo varikliais taip pat neliko užmiršti – didžioji dauguma gamintojų mažina jėgainių darbinius tūrius, siekdami didesnio šių ekonomiškumo ir atitinkamai mažesnės taršos.
Tiesa, yra ir einančių kita kryptimi. Štai „Mazda“ pristatė planus į savo didžiausią Europos rinkai siūlomą krosoverį CX-60 montuoti šešių cilindrų trijų litrų benzininį bei 3,3 litro darbinio tūrio dyzelinį variklius. Net ir didesnis darbinis tūris Japonijos gamintojai netrukdo užtikrinti mažas degalų sąnaudas ir apribotą taršą.
Beje, tai nėra pirmasis šios gamintojos modelis, į kurį montuojami didesnio darbinio tūrio varikliai, o istorija rodo, kad šis sprendimas jau yra pasiteisinęs. Štai britų leidinys „Carbuyer“ patikimiausių 2022 metų automobilių dešimtuke „Mazda CX-5“ modeliui skyrė trečiąją vietą, o „carVertical“ sudarytame patikimiausių automobilių penkioliktuke ši japonų įmonė užima net dvi pozicijas.
„Variklio darbinio tūrio mažinimas yra visapusiško technologijų optimizavimo pasekmė. Taip taupomos medžiagos ir resursai. Savaime suprantama, kad mažesnis darbinis tūris mažina variklio ilgaamžiškumą ir patikimumą, nes variklio detalės patiria didesnes termines ir mechanines apkrovas, lyginant su didesnio darbinio tūrio varikliais“, – apie daugelio gamintojų pasirinktą variklių darbinio tūrio mažinimo kelią pasakoja „Vilnius Tech“ universiteto Transporto inžinerijos fakulteto Automobilių inžinerijos katedros vedėjas Saugirdas Pukalskas.
Mokslininkas čia taip pat ir suabejoja, ar šiuolaikinėje vartotojiškoje visuomenėje vis dar aktualus tokio daikto kaip automobilis ilgaamžiškumas: „Ar šiais laikais reikia transporto priemonės, tarnaujančios 10 ir daugiau metų? Kažin, nes tik nedaugelis naudoja daiktus ilgiau kaip dvejus metus. Juk sparčiai keičiasi technologijos, o svarbiausiai – mados! Tai matydami, gamintojai tiesiog prisitaiko prie vartotojų.“
Mažesnis darbinis tūris nėra tiesiogiai lygu mažesnei taršai
„Variklio darbinio tūrio mažinimas tiesiogiai beveik neprisideda prie taršos mažinimo. Jis labiau reikalingas dėl menkesnių degalų sąnaudų, kas iš esmės lemia ir mažesnę CO2 emisiją. Tačiau labiausiai tūrio mažinimas prisideda prie variklio lengvinimo, t. y. automobilio masės mažinimo, kas irgi iš esmės mažina ir degalų sąnaudas, ir CO2 emisiją“, – apie tai, kaip mažesnio darbinio tūrio varikliai padeda tausoti aplinką, pasakoja S. Pukalskas.
Tiesa, tai nėra vienintelis būdas pasiekti mažesnę emisiją. Vidutiniškai vidaus degimo variklių terminis efektyvumas siekia 25–35 procentus, o tai reiškia, kad gerokai daugiau nei pusė sudeginamų degalų yra iššvaistoma tiesiog šilumos gamybai, kuri nesikonvertuoja į automobilio judėjimą.
Tų pačių ekologinių tikslų, tik su švelnesnėmis pasekmėmis ilgaamžiškumui, galima siekti didinant našumą, o ekspertai sako, kad technologijoms tampant vis modernesnėms šis skaičius kartais gali siekti ir 40 ar net daugiau procentų. Tai liudija ir „Mazda“. Jos atstovai dar 2018-aisiais tvirtino, jog sieks sukurti tokį vidaus degimo variklį, kurio terminis efektyvumas siektų daugiau nei 50 procentų.
Naujieji šešių cilindrų motorai, suporuoti su švelniojo hibrido sistema, yra didelis žingsnis užsibrėžto tikslo link. Štai, pavyzdžiui, modelio su 3,3 litro dyzeliniu varikliu, išvystančiu net 254 arklio galias ir 550 Nm sukimo momentą, kuris yra perduodamas visiems keturiems varomiesiems ratams, vidutinės deklaruojamos degalų sąnaudos siekia mažiau nei 5 litrus šimtui kilometrų.
Tokį našumą japonų įmonei pavyko pasiekti kruopščiai apskaičiavus optimalų variklio darbinio tūrio dydį. Taip pat jai teko pagaminti specialios formos degimo kamerą ir įdiegti pažangią degalų mišinio uždegimo sistemą.
Japonų bendrovės inžinieriams pavyko pasiekti tokį „Skyactiv-D“ variklio našumą dėl to, kad jis veikia žemesniu slėgiu nei įprasti dyzeliniai motorai. Ir nors jau anksčiau buvo pastebėta, kad ši technologija leidžia sumažinti kietųjų dalelių išlakas, dėl žemo slėgio atsirasdavo kitokių problemų, kurios trukdė ją pritaikyti serijinėje gamyboje.
„Mazda“ tai išsprendė naudodama specialius purkštukus, galinčius įpurkšti degalus į degimo kamerą skirtingomis srovėmis, priklausomai nuo veikimo sąlygų. Ši ir kartu pritaikytos kitos technologijos bei veikimo principai leido gamintojai gauti pakankamai didelę galią, nesumažinant variklio darbinio tūrio. Taip pat pavyko išlaikyti patikimumą ir gerokai sumažinti taršos bei degalų sąnaudų skaičius.
Taigi nors dažnai mažesni varikliai pasižymi mažomis degalų sąnaudomis ir gerais taršos rodikliais, našesni didesnio darbinio tūrio motorai demonstruoja tuos pačius skaičius, be to, ilgiau tarnauja ir teikia didesnį vairavimo malonumą entuziastams.
