Dyzelinis variklis turėjo išnykti, bet dabar mokslininkai parodė jo stulbinamą ateitį ()
SwRI neišrado dyzelinio variklio iš naujo. Jie padarė kai ką sunkesnio.
© DI (Atvira licencija)
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Pastaraisiais metais buvo lengva patikėti, kad variklių ateitį galima apibūdinti vienu paprastu sakiniu: „viskas, kas varoma vidaus degimo varikliais, išnyks, o viskas, kas elektrinio, perims rinką“. Pats ne kartą pagaudavau save galvojant, kad, žiūrėdamas į naujus pranešimus apie akumuliatorius, kuro elementus ir hibridus, klasikinį dyzelinį variklį laikiau užverstu skyriumi. Pastarieji mėnesiai rodo, kad tai buvo klaida.
Šiuo metu sunkiausiai perėjimui „nuo vidaus degimo prie elektros“ pasiduoda net ne lengvieji automobiliai, kur akumuliatorių galima paslėpti grindyse, o vidutinis vairuotojas nuvažiuoja nuspėjamus atstumus. Tikrasis iššūkis prasideda ten, kur technika turi dirbti valandų valandas dulkėse, purve, statybvietėse, žemės ūkyje ar bekelėje. Būtent ten elektrifikacija nustoja būti atsakymu į viską, o dyzelinis variklis ir toliau veikia pavyzdingai dėl kuro energijos tankio, degalų papildymo laiko, nuspėjamumo ir plačiai išvystytos infrastruktūros. Iš čia ir kyla mokslininkų siekis išspręsti didžiausias jo problemas.
Įdomiausias ateities dyzelinis variklis anaiptol neturi būti milžiniškas
Juk „Southwest Research Institute“ (JAV esantis SwRI) nepristatė milžiniško variklio, skirto namo dydžio ekskavatoriui, ar pavaros sunkiajai kasybos technikai. Bandymų centre atsidūrė rinkoje esantis keturių cilindrų, 55 kW (apie 75 AG) galios dyzelinis variklis, ir būtent šis galios lygis yra ypač įdomus.
|
Kalifornijoje ruošiamuose „CARB Tier 5“ reglamentuose, skirtuose naujiems ne kelių technikos dyzeliniams varikliams, agregato galia lemia leistiną išmetamųjų teršalų lygį. Mažiausios mašinos, kurių galia nesiekia 19 kW (apie 26 AG), turėtų tapti natūraliomis kandidatėmis elektrifikacijai. Didesnės, viršijančios 56 kW (apie 76 AG), gali perimti sudėtingesnes išmetamųjų dujų valymo sistemas, žinomas iš kelių transporto. Sunkiausias lieka viduriukas – varikliai nuo 19 iki 56 kW. Būtent todėl bandomas 55 kW galios dyzelis yra toks iškalbingas. Jis yra visai greta ribos, kurią pasiekusi pramonė gali lengviau pasitelkti brangesnius ir sudėtingesnius sprendimus. Taigi, turime ne atsitiktinį agregatą, o pavarą iš kategorijos, kurioje mašinų gamintojai gali atsidurti pačioje prasčiausioje situacijoje: variklis per didelis, kad jį būtų galima paprastai pakeisti elektrine sistema, ir per mažas, kad jam be skausmo būtų galima pritaikyti brangią technologiją iš sunkesnių transporto priemonių.
Apie tokio pobūdžio dilemas plačiau rašiau aptardamas dyzelinių variklių sugrįžimą į „Stellantis“, dyzelinį hibridą „Chery KP31“ ar net tokias idėjas kaip anglies dioksidą sugerianti „Mazda“ su vidaus degimo varikliu. Kaskart šiose temose kartojasi lygiai tas pats motyvas – pavarų ateitis nesidėlioja į tiesią liniją nuo benzino ir dyzelino prie akumuliatoriaus.
SwRI neišrado dyzelinio variklio iš naujo. Jie padarė kai ką sunkesnio
Lengviausia pasauliui parduoti „naują variklį“, „naujus degalus“ arba „revoliucinę pavarą“. Kur kas mažiau įspūdingai atrodo esamos technologijos tobulinimas kalibruojant, aušinant ir valdant išmetamųjų dujų srautą. Esmė ta, kad būtent tokie pokyčiai dažnai būna arčiausiai įgyvendinimo.
SwRI panaudojo išmetamųjų dujų recirkuliaciją (EGR), siekdami sumažinti NOx emisiją. Principas puikiai žinomas – dalis išmetamųjų dujų grįžta atgal į įsiurbimo sistemą, sumažindamos degimo temperatūrą ir sušvelnindamos sąlygas, palankias azoto oksidų susidarymui. Problema ta, kad EGR nėra stebuklingas slankiklis, kurį galima paslinkti į dešinę be jokių pasekmių. Didesnė išmetamųjų dujų dalis įsiurbimo sistemoje daro įtaką degimui, temperatūrai, suodžių kiekiui, variklio reakcijai ir įrangos apkrovai. Todėl tyrėjai neapsiribojo paprastu „pridėkime daugiau EGR“. Jie pakeitė turbokompresoriaus „wastegate“ vožtuvo (elemento, kontroliuojančio per sistemą pratekančių išmetamųjų dujų kiekį) valdymą, siekdami padidinti pripūtimą, ir papildomai panaudojo didesnio našumo EGR aušintuvą.
Kitaip tariant, varikliui turėjo būti sudarytos sąlygos, kuriose didesnis recirkuliuojamų dujų kiekis nepražudytų jo funkcionalumo. Prie to prisidėjo ir kalibravimo strategijos, kontroliuojančios kietąsias daleles.
Šių darbų rezultatas nuteikia daug žadančiai. RMC (angl. ramped modal cycle) testuose SwRI sistema pasiekė 22 procentais mažesnę NOx emisiją nei numatyta „Tier 5“ tiksluose, o NMHC – 56 procentais mažesnę, palyginti su tuo pačiu atskaitos tašku. NRTC (angl. non-road transient cycle) cikle emisijų sumažėjimas, palyginti su „Tier 5“ tikslu, siekė 28 procentus NOx atveju ir 50 procentų NMHC atveju. Tokiu būdu agregatas atitiko „Tier 5“ reikalavimus abiejuose sertifikavimo cikluose ir kartu išlaikė savo našumą.
Deja, vis dar lieka atvirų klausimų dėl serijinės gamybos išlaidų, sistemos ilgaamžiškumo ją ilgai eksploatuojant, atsparumo techninės priežiūros trūkumams, veikimo esant skirtingiems apkrovų profiliams ir rentabilumo lyginant su kitais sprendimais. Neatsakę į šiuos klausimus, nežinome, kas šio mokslininkų laimėjimo laukia ateityje.
