Galite neabejoti, kad viena svarbiausių varomųjų jėgų vidaus degimo variklio tobulinimo kelyje yra griežtėjantys ekologiniai reikalavimai. Konstruktoriai ir technologai įsprausti į griežtus rėmus: ateities variklis turi būti galingesnis, dar didesniame sūkių dažnio diapazone pasiekti vardinę bei maksimalią galią, privalo būti ekologiškai švaresnis, turėti daugiau elementų, tinkamų pakartotiniam perdirbimui, ir, savaime suprantama, būti ekonomiškesnis. Įdomu tai, kad dyzelinių variklių kenksmingų deginių emisiją išmetamosiose dujose reglamentuojančios normos apibrėžia tik 0,3 proc. išmetamų dujų sudėties. Paradoksas - visos techninės inovacijos skirtos toms nelemtoms kelioms dešimtosioms sumažinti.
Kenksmingų deginių emisijos išmetamosiose dujose reikalavimų nuo 1996 m. ir jų kitimo iki 2015 m. Kietųjų dalelių arba suodžių šleifas lydi bet kokią savaeigę mašiną su kapitalinio remonto išsiilgusiu dyzeliniu varikliu. Šios dalelės, ypač nematomos plika akimi (0,01 µm arba PM10), labai pavojingos žmogaus sveikatai. Žmogaus apsauginiai filtrai (plaučiai) jų nesulaiko, todėl labai užterštose vietose padidėja vėžinių susirgimų rizika.
Pirmieji ekologiniai reikalavimai dyzeliniams varikliams Tier I (JAV) ir Stage I (ES) įsigalėjo 1995 m. Aplinkos apsaugos agentūra (EPA - Environmental Protection Agency), 1990 m. Vienas pirmųjų komponentų variklyje, ne tik gerinantis efektyviuosius jėgos agregato rodiklius, bet ir mažinantis kenksmingų deginių emisiją išmetamosiose dujose, buvo turbokompresorius. Vėliau variklio pripūtimo sistema papildyta tariniu oro aušintuvu. Nuo 1988 m. Teiginys „Sviestu košės nepagadinsi“ moderniam dyzeliniam varikliui netinka. Pirmiausia dėl to, kad, į cilindrus įpurškus per didelį degalų kiekį, pradeda trūkti degimui reikalingo oro, o tiksliau - deguonies. Variklis ne tik dūmija (susidaro daug suodžių arba PM), bet ir iškyla rimtas pavojus jėgos agregatą perkaitinti.
Anglies monoksido (CO) ir nesudegusių angliavandenilių (HC) į aplinką išmetama mažiau, varikliui dirbant liesesniais degiaisiais mišiniais. Tiesioginio įpurškimo dyzeliuose azoto oksidų (NOX) kiekis priklauso nuo oro pertekliaus ir temperatūros dydžio degimo kameroje. Netikslinga mažinti tik vienos kokios nors kenksmingos medžiagos emisiją išmetamosiose dujose. Paprastai pabloginus sąlygas vieniems kenksmingiems elementams susidaryti, pagerėja sąlygos formuotis kitiems. Todėl diegiamos kompleksinės priemonės vienu metu, skirtingu santykiu redukuojančios visų kenksmingų medžiagų kiekius.
Didžiausia dyzelinio variklio problema yra jo dūmingumas. Sumažinti suodžių kiekį išmetamosiose dujose iki leistino dydžio galima taikant ištisą priemonių kompleksą, kuris optimizuoja degimo procesą. Pirmiausia, didinamas slėgis degalų įpurškimo sistemoje. Iš esmės nėra taip svarbu, kokio tipo maitinimo sistema konkrečiame variklyje. Traktoriuose naudojamuose varikliuose degalų įpurškimo slėgio dydis peržengė 1 400 bar ribą ir šiandien yra 1 600 bar. Ligi šiol didesnį slėgį pasiekdavo tik kompaktinės „siurblys-purkštuvas“ arba modulinės „siurblys-vamzdelis-purkštuvas“ degalų įpurškimo sistemos.
Taip pat skaitykite: Variklio paleidimo trukmės veiksniai
Pirmosios, vadinamos Hydraulic Electric Unit Injector arba HEUI, naudojamos tik JAV gaminamuose didelės galios varikliuose, pavyzdžiui, Caterpillar. Pastarojo modelis C-9 montuojamas į AGCO Challenger traktorius su vikšriniais varytuvais, kitos modifikacijos - į galingiausius korporacijos CNH javų kombainus ir savaeigius smulkintuvus. Antrąją, brangią, tačiau pažangią, sistemą daugelį metų naudoja kompanijos „Detroit Diesel“/„DaimlerChrysler“, „Deutz AG“ ir „Same“. Pirmosios grupės pagaminti varikliai naudojami Claas, Krone, Ponsse mašinose, Deutz AG jėgos agregatai - Deutz-Fahr ir Fendt traktoriuose, kai kuriuose minėtais ir „Massey-Ferguson“ firmų ženklais pažymėtuose javų kombainuose. Same varikliai naudojami išskirtinai „Same Deutz-Fahr“ grupei priklaususia ms Same, Lamborghini ir Hürlimann traktoriuose.
Akumuliatorinės didelio slėgio degalų įpurškimo sistemos common rail (HPCR - high-pressure common rail) nuo paminėtų skiriasi tuo, kad degalai jose dideliu slėgiu tiekiami į skirstymo vamzdį, kuriame dėl specialaus vožtuvo palaikomas pastovus slėgis. Nors common rail sistemos principai žinomi seniai, pirmoji dyzeliniame variklyje ją pritaikė kompanija „FIAT“, bendradarbiaudama su „Bosch“.
Pirmosios kartos sistemas naudoti buvo ekonomiškai efektyvu. Dėl didelės unifikacijos ir lengvo pritaikymo bet kokiam varikliui jos pasitarnaudavo kaip ekonomiškai racionalus būdas senam varikliui modifikuoti, kad atitiktų naujus ekologinius reikalavimus. Tačiau dėl ilgų vamzdelių ir tam tikros konstrukcijos specifikumo efektyviaisiais rodikliais ji neprilygo modulinėms degalų įpurškimo sistemoms. Pirmoji II-osios kartos akumuliatorinę common rail maitinimo sistemą pristatė japonų kompanija „Denso“, todėl slėgio didinimo lenktynėse ji kurį laiką išsiveržė į priekį, aplenkdama visų pripažintą šios srities autoritetą „Bosch“.
Didesnis slėgis įpurškimo sistemoje reiškia, kad degalus galima išpurkšti pro mažesnio skersmens purkštuko skylutes. Išpurkšti smulkesniais lašeliais degalai greičiau šyla, garuoja ir maišosi su oru, todėl geriau sudega. Padidinus įpurškimo slėgį, galima vėlinti įpurškimo pradžią. Tuomet stūmoklis yra arčiau viršutinio galinio taško (VGT), o oras cilindre yra stipriai suspaustas. Dėl II-osios kartos common rail kartoje realizuoto kelių pakopų degalų įpurškimo varikliui leidžia dirbti tyliau, mažiau vibruoja.
Apie II-osios kartos common rail maitinimo sistemų pažangą galima spręsti iš tolimo žemės ūkiui pavyzdžio. Grupė VAG („Volkswagen Audi Group“), pasirinkusi kompaktinę „Bosch“ sistemą „siurblys-purkštuvas“, turbodyzelinių TDI variklių dėka ilgą laiką buvo taupiausių automobilių sąraše. Pasirodžius naujai common rail kartai, ji vietoj ankstesnės sistemos tuoj pat buvo panaudota kompanijos „Audi“ flagmane A8.
Taip pat skaitykite: Stabdymo kelio veiksniai
Parodoje „Agritechnica 2005“ demonstruotuose naujuose varikliuose įdiegta ir daugiau naujų techninių sprendimų, kurie nors ir netiesiogiai, tačiau mažina kenksmingų deginių emisiją išmetamosiose dujose. Pavyzdžiui, iš specialios sudėties polimerų pagaminti vožtuvų kreipiamųjų įvorių sandarikliai ir naujos konfigūracijos tepaliniai žiedai mažina alyvos patekimą (taip pat sudegimą) į degimo kamerą. Keturi vožtuvai vienam cilindrui šiandien yra bet kokio modernaus variklio būtina techninė sąlyga. Jie naudojami ne tik Case IH/Iveco, Cummins, DaimlerChrysler, Deutz, John Deere, SisuDiesel varikliuose, bet ir iš dalies egzotiškuose Yanmar jėgos agregatuose. Pagerėja dujų apytaka cilindruose, jų pripildymas šviežiu oru (didesnis pripildymo koeficientas).
Pasitelkiant sudėtingas kompiuterinio modeliavimo programas, optimaliai kiekvienam varikliui parenkama degimo kameros forma. Degimo kameros viduje ruošiamas degusis mišinys, todėl nuo jos formos priklauso degalų ir oro maišymosi parametrai, o vėliau - šio mišinio sudegimas.
Dar vienas būdas kenksmingų deginių emisijai mažinti - kintamos geometrijos turbokompresorius (VGT). Iš traktoriuose naudojamų variklių jis yra tik John Deere PowerTech Plus 9,0 l darbo tūrio jėgos agregate. Kintamos geometijos turbokompresorius naudojamas ir siekiant sumažinti NOX kiekį išmetamuosiuose deginiuose. Nedidelių sūkių diapazone keičiant mentelių atakos kampą (jokiu būdu ne turbinos darbo rato), didinamas išmetamųjų dujų slėgis į turbinos darbo rato menteles, todėl pastaroji greičiau sukasi, o į cilindrus nukreipia didesnį kiekį oro. Taip net nedidelių sūkių diapazone variklis išvysto didelį sukimo momentą. Beje, panašią funkciją atlieka turbokompresoriaus slėgio reguliatorius.
Azoto oksidų (NOX) kiekis išmetamosiose dujose efektyviai mažinamas: dalį jų (18-25 proc.) ataušant ir pakartotinai grąžinant atgal į cilindrus. Šis metodas nėra skaičiuojamas kaip degalų sąnaudų mažinimas, o kaip NOX mažinimas. Ataušusios išmetamosios dujos cilindruose susimaišo su šviežiu oru (taip pat ataušintomis tarpinio oro aušintuvo), sumažindamos degimo temperatūrą. Dėl pastarosios sumažėjimo į aplinką patenka mažiau žalingų azoto oksidų. Specialistai sutaria, kad išmetamųjų dujų recirkuliacija (EGR - Exhaust Gas Recirculation) yra vienas efektyviausių būdų, mažinantis NOX kiekį išmetamosiose dujose.
Iš principo į cilindrus būtų galima grąžinti ir didesnį išmetamųjų dujų kiekį, tačiau susiduriama su esmine problema - jų ataušimu iki reikiamos temperatūros. Variklio galia proporcinga jo aušintuvų plotui, t. y. didesnės galios variklyje išsiskiria ir didesnis šilumos kiekis, todėl ją reikia efektyviai nukreipti nuo paviršių. Paskaičiuokite, kiek vietos užima variklio aušinimo ir tepimo sistemų aušintuvai, o kur dar tarpiniai, į baką grąžinamų degalų ir transmisijos alyvos aušintuvai. Nepamirškite ir oro kondicionieriaus garintuvo. Atkreipkite dėmesį į konstruktorių išradingumą, montuojant ir išdėstant šiuos gyvybiškai svarbius variklio elementus, ir suprasite, kad didesnio negu 25 proc. išmetamųjų dujų atvėsinimo dar reiks palaukti.
Taip pat skaitykite: kaip laikas veikia stabdymo pagreitį
Mažinant išmetamųjų dujų kenksmingumą, svarbiausias vaidmuo tenka variklio valdikliui. Jei įrengta didelio slėgio akumuliatorinė common rail degalų įpurškimo sistema, jos valdiklis gauna informaciją iš oro kiekio, įleidžiamo oro temperatūros, alkūninio veleno sūkių, skirstymo velenėlio pasisukimo kampo, degalų slėgio, temperatūros, aušinimo skysčio temperatūros, akumuliatorių baterijos įtampos ir pripūtimo slėgio jutiklių. Įvertinęs gautus duomenis, valdiklis suformuoja atitinkamus valdymo signalus ne tik purkštukams, bet ir degalų slėgio reguliavimo, degalų trūkio nutraukimo bei pripūtimo slėgio (arba mentelių atakos kampo nustatymo) vožtuvams. Gaunamas skirtingas į cilindrus įleidžiamo oro, grąžinamų išmetamųjų dujų ir įpurškiamų degalų santykis, tiksliai parenkamas įpurškimo pradžios momentas ir t. Išvardyti sprendimai naudojami ne tik John Deere PowerTech Plus serijos 9,0 l darbo tūrio varikliuose, montuojamuose į 8030 serijos traktorius. Panašių priemonių kompleksas įrengtas ir kitų gamintojų jėgos agregatuose: Caterpillar, Case IH/Iveco, Cummins, DaimlerChrysler, Detroit Diesel, Deutz, John Deere, Perkins, SisuDiesel.
Naujienų agentūros „Reuters“ žiniomis, pagal šią savaitę priimtą pasiūlymą, automobilių gamintojams numatomi tikslai mažinti CO2 išmetimą iki 90 proc., palyginti su 2021 m. lygiu. Pagal anksčiau numatytas taisykles, nuo 2035 metų visi nauji automobiliai ir furgonai būtų turėję būti nulinės emisijos. Likusius 10 proc. išmetamųjų teršalų automobilių gamintojai turės kompensuoti naudodami Bendrijoje pagamintą, mažiau anglies dioksido išskiriantį plieną ir sintetinius kurus arba ne maisto biokurą, pavyzdžiui: žemės ūkio atliekas ir panaudotą kepimo aliejų.
Bulgarijos naujienų portalas „Mediapool“ pažymi, kad Europos elektromobilių akumuliatorių pramonei Europos Komisija numatė skirti 1,5 mlrd. eurų beprocentinių paskolų, tikintis spartesnio dekarbonizacijos proceso. Kiek elektromobilių rinkoje yra dabar? Nepaisant įpareigojimo mažinti taršą bei investuojant į elektromobilių pramonę, svarbu atkreipti dėmesį į ES gyventojų įpročius ir automobilių pasirinkimą. Statistikos portalo „Eurostat“ duomenimis, praėjusiais metais ES užregistruota 1,45 mln. naujų tik akumuliatoriniais varomų elektrinių keleivinių automobilių ir tai yra šešiais procentais mažiau nei 2023 metais. Panašiai mažėjo ir įkraunamų hibridinių automobilių skaičius, tačiau bendras naujų hibridų skaičius išaugo apie 12 proc. Didžiausia baterijomis varomų elektromobilių dalis buvo Danijoje 51,3 proc., Malta ir Švedija taip pat turi didelę dalį. Kroatijoje elektromobiliai sudaro tik 1,8 proc. LEA duomenimis, 2025 m. gruodžio 1 d. Lietuvoje iš viso buvo įregistruoti 42 704 lengvieji keleiviniai elektromobiliai, iš jų 22 425 - grynieji elektromobiliai ir 20 279 - įkraunami hibridai. Elektromobilių dalis viso Lietuvos parko yra 2,34 proc. 2026 m. lapkričio duomenimis naudotų automobilių rinkoje elektromobiliai užėmė tik 1,2 proc., o dyzeliniai - 93,2 proc. Naujų automobilių rinkoje elektromobiliai užėmė 20,5 proc., o hibridiniai 42 proc. Dyzeliniai varikliai vis dar dažni Čekijoje, Rumunijoje ir Ispanijoje - įvairiose regiono rinkose žemas pereinamasis laikotarpis. Ispanijoje elektromobilių dalis auga dėl aiškios antidyzelinės politikos ir didesnio hibridų pasirinkimo.
Antra, Daimler - modernios benzininės technologijos, bet naujos kartos vidaus degimo variklio kūrimo planų jie atsisakė ir fokusuojasi į elektrifikaciją. Daimler planai iki 2022 m. pasiūlyti visų Mercedes-Benz markių elektrines versijas, nors tuo metu didžioji dalis vis dar bus su vidaus degimo varikliais. Vidaus degimo variklis (VDV) - šiluminis variklis, kuriame kuras sudega tiesiogiai degimo kameroje. Pagrindinis VDV trūkumas yra ribotas galios pasiekimas siaurame apsukų diapazone, todėl transmisija tapo būtina. Išmetamųjų dujų šalinimo sistema, variklio paleidimo sistema ir aušinimo sistema - visos šios dalys užtikrina patikimą variklio darbą ir ilgaamžiškumą.
Aušinimo sistema yra būtina, nes degant kuro mišiniui cilindro viduje temperatūra gali pasiekti 2000 °C ir daugiau. Normaliai variklio darbui reikia palaikyti apie 80-90 °C, o perkaitimas gali lemti didelį dilimą, užsikimšusias detales ir detales užsikreipimą. Dauguma modernių variklių naudoja kompleksiškai sujungtą aušinančią sistemą su dideliu ir mažuoju kontūrais, kurie reguliuojami termostatu ir siurblių pagalba. Hibridinė aušinimo sistema jungia skysčių aušinimą su oro aušinimu radiatoriaus pagalba, užtikrinant greitą įėjimą į darbinį temperatūros režimą ir apsaugą nuo perkaitimo. Taip pat svarbu ir oro kondicionieriaus sistemų integracija, kuri gali papildomai įtakoti aušinimo poreikius.
tags: #variklio #stabdymo #trukmes #priklausomybe