Vienas tokių būdų yra hibridinių pavarų diegimas. Į pagalbą vidaus degimo varikliams atkeliaujančios elektros sistemos leidžia pasiekti įspūdingų rezultatų. Štai per 2,5 tonos sveriantis prabangus naujosios kartos „Range Rover Sport“ visureigis su iš tinklo įkraunama hibridine pavaros sistema, kurioje veikia 3 litrų darbinio tūrio benzininis turbovariklis, šimtui kilometrų vidutiniškai sunaudoja litrą degalų, nes vien elektros režimu įveikia iki 113 kilometrų (pagal WLTP metodiką, mišriu ciklu).
Atitinkamai šio modelio išmatuota išmetamo CO2 emisija neviršija 20 g/km, tad toks automobilis yra toli net nuo Lietuvoje taikomo taršos mokesčio slenksčio. Šie rodikliai pasiekiami nė kiek neaukojant galios ar dinamikos parametrų – P440e modifikacijos visureigis išvysto 440 AG galią ir didžiausią 620 Nm sukimo momentą, o jo P510e versija pasiekia net 510 AG ir 700 Nm.
Tobulinami gerai žinomi sprendimai
Tačiau modernūs vidaus degimo varikliai rodo didelę gamintojų pažangą net ir be hibridinių sistemų. Tarkime, kompaktinio miesto visureigio „Jaguar E-PACE“ 2 litrų darbinio tūrio dyzelinio 165 AG galios variklio vidutinės sąnaudos siekia iki 6,5 litro šimtui kilometrų. Panašių apimčių jėgainių gamintojai dar prieš keletą dešimtmečių varžėsi, kam pavyks pasiekti mažesnį nei 10 litrų vidurkį, tad pokyčiai – akivaizdūs.
Norėdami sumažinti vidaus degimo variklių apetitą degalams ir taršą, gamintojai taiko daugybę inžinerinių sprendimų. Tiesa, pasak Vilniaus Gedimino technikos universiteto Transporto inžinerijos fakulteto Automobilių inžinerijos katedros docento dr. Alfredo Rimkaus, didžioji jų dauguma pramonėje žinomi jau daug metų. Visais jais siekiama didinti variklių efektyvumą, nes mažėjančios degalų sąnaudos tiesiogiai koreliuoja su tarša.
„Tobulinamas ir pats variklio valdymas, kad mišinys būtų kokybiškai paruoštas ir įpurkštas, kad tiksliu laiku būtų uždegamas, kad būtų kontroliuojami uždegimo ir detonacijos procesai. Tai nėra naujovės“, – pažymi mokslininkas.
Jo teigimu, dar vienas jau nelabai naujas metodas siekiant didesnio efektyvumo yra vožtuvų fazių reguliavimas. Jis leidžia tiksliau ir kokybiškiau užpildyti cilindrą.
„Kartu su šiuo procesu dar galima taikyti ir vožtuvų eigos reguliavimą. Ties praleidimo anga išauga mišinio praleidimo greitis, jis greičiau sūkuriuoja ir geriau susimaišo“, – paaiškina pašnekovas.
Prie naujesnių sprendimų docentas priskirtų benzininėse galios sistemose kartu su katalizatoriais diegiamus kietųjų dalelių filtrus GPF (angl. gasoline particle filter). Anot A. Rimkaus, dalelių filtrai iš pradžių taikyti dyzeliniuose varikliuose, o benziną purškiant į įsiurbimo kolektorių teršalų neutralizavimui pakako katalizatoriaus.
„Tačiau gamintojai pradėjo diegti tiesioginio degalų įpurškimo į cilindrą technologijas, tad kietosios dalelės ėmė kauptis ir benzininiuose varikliuose. Tai sudėtingas procesas, nes taikant tiesioginį benzino įpurškimą per labai trumpą laiką reikia parengti mišinį, kad degalai išgaruotų ir gerai susimaišytų su oru bei pilnai sudegtų. Dabar naujausi standartai reikalauja iš gamintojų riboti tokių dalelių skaičių, tad, siekiant sumažinimo, tie filtrai ir įrengiami“, – dėsto mokslininkas.
Belaukiant „Euro 7“ standarto
A. Rimkus patikina, kad vien šių technologijų tobulinimu gamintojai neapsiriboja – ieškoma ir daugiau būdų siekti didesnio agregatų našumo. Pavyzdžiui, siekiama sumažinti degimo temperatūrą, nes tai mažina azoto oksidų emisiją, kartu mažinami ir šiluminės energijos nuostoliai per variklio aušinimo ir išmetimo sistemas. Tad pamažu daugybe krypčių judama bendro tikslo link.
Mokslininkas neslepia nekantraujantis sužinoti, kaip aukštai reikalavimus kilstelės būsimasis variklių „Euro 7“ standartas. Kol kas dėl jo gyvai diskutuoja specialistai ir Europos Sąjungos politikai, o žiniasklaidoje buvo išsprūdusių nerimo ženklų, kad šis standartas gali tapti paskutiniu vidaus degimo variklių „patepimu“.
„Jis neabejotinai derinamas ir su gamintojais, tad, viena vertus, „Euro 7“ iškels naujų reikalavimų, kita vertus, paaiškės, ką dar gali padaryti patys gamintojai, kad sumažintų vidaus degimo variklių taršą“, – sako A. Rimkus.
Docento pastebėjimu, erdvės didinti vidaus degimo variklių našumą yra, tačiau įspūdingo proveržio tikėtis neturėtume.
„Vis dėlto vidaus degimo varikliai tobulinami labai neskubriais žingsneliais. Visi jie jau leido gerokai išauginti efektyvumą – dabar benzininių variklių didžiausias šiluminio efektyvumo koeficientas siekia 0,41, o dyzelinių – apie 0,45“, – konstatuoja pašnekovas.
Priklausomybė nuo elektromobilių sėkmės
Vertinant šiuos rodiklius ir laukiant „Euro 7“, kyla klausimas – kokia vidaus degimo variklių perspektyva? Vis daugiau automobilių pramonės dalyvių skelbia, jog kitą dešimtmetį nustos gaminti vidaus degimo variklius. Kai kurie iš jų tai padarys dar anksčiau – pavyzdžiui, prestižinių automobilių gamintojas „Jaguar“ jau po dvejų metų gamins tik elektromobilius.
A. Rimkus neabejoja, kad iškastiniu kuru varomų modelių gamyba ir naudojimas akivaizdžiai mažės. Tačiau šio proceso dinamika smarkiai priklausys nuo to, kaip vystysis elektromobilių ir jų baterijų technologijos.
„Pastarosioms reikalingi intensyviai kasami, bet labai riboti gamtos ištekliai, o tai lemia aukštą jų kainą. Bet šioje pramonės srityje daug dirbama, kad įvyktų žymiai pigesnių baterijų proveržis. Jeigu tokiu būdu pavyktų nurėžti elektromobilių kainą, jų didesnės plėtros greitis diktuotų atitinkamą vidaus degimo variklių mažėjimo spartą“, – paaiškina mokslininkas.
Bendrame Europos automobilių katile specialistas sako matantis didesnę įvairių transporto energijos šaltinių mišinio perspektyvą. Rutuliojant elektromobilių technologijas ir naudojant kitus energetinius išteklius, lėčiau augtų kainos ir atsirastų galimybė išvengti kitų problemų.
„Yra toks žinomas posakis: „Nelaikykite visų kiaušinių viename krepšyje.“ Manau, kad kartu turėtų būti tiek elektromobiliai, tiek galbūt vandeniliu varomos transporto priemonės, o vandenilis gali būti ir energijos kaupiklis, saugojimo priemonė.
Vidaus degimo varikliai taps gerokai „žalesni“, jeigu padidės biodegalų iš atsinaujinančių šaltinių dalis. Jais gali būti pakeičiamas iškastinis kuras ir pasiekiama žymiai mažesnė CO2 emisija. HVO, bioetanolis, kiti biodegalai, išgrynintas biometanas – visi jie gali mažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją, jeigu yra taip pat ekologiškai pagaminti“, – apibendrina A. Rimkus.
