Nauja technologija: kintamas suspaudimo laipsnis variklio cilindruose

Siekdami prisitaikyti prie vis griežtėjančių ES oro taršos normatyvų Europos gamintojai siekia kaip galima labiau sumažinti benzininių variklių degalų sąnaudas. Norėdami padidinti benzininių agregatų efektyvumą ir su mažesniu darbiniu tūriu pasiekti tokį patį galingumą gamintojai atkreipė dėmesį į tiesioginio įpurškimo technologiją ir jau kiek primirštus turbokompresorius. Dabar inžinierių žvilgsnis vis labiau krypsta į kintamo suspaudimo laipsnio (VCR) technologiją, kuri dar niekada nebuvo pritaikyta serijinėje automobilių gamyboje.

Naudojant VCR sistemą degalų sąnaudas galima sumažinti iki 14% – tuomet benzininiai agregatai galėtų būti ekonomiškesni net už dyzelines jėgaines. Š i technologija atrodo labai viliojančiai, nes įdiegus VCR ir modernius elektroninius valdiklius benzininiai varikliai galėtų naudoti įvairias degalų rūšis: nuo žemo oktaninio skaičiaus benzino iki aukšto oktaninio skaičiaus biokuro ar suslėgtų gamtinių dujų (CNG). Teoriškai tas pats variklis be papildomo vairuotojo įsikišimo galėtų būtų varomas bet kokiais degalais, išskyrus tik dyzeliną. Dyzeliniuose varikliuose degalai slegiami tol, kol patys užsidega, todėl šių agregatų suspaudimo laipsnis negali smarkiai kisti.

Vieni inžinieriai tikina, kad kintamo suspaudimo laipsnio technologija gali būti įdiegta dar iki 2010 m., tačiau kiti tokius planus vertina skeptiškai. Didžiosios Britanijos inžinerinės bendrovės „Ricardo“ benzininių variklių technologijų skyriaus vyriausiasis inžinierius Timas Lake,as mano, kad VCR inžinieriams yra tarsi Š ventasis Gralis, tačiau vis dar yra labai daug neišspręstų šios technologijos problemų.

VCR sistemas šiuo metu kuria „Nissan“, „Volvo“, „PSA/Peugeot-Citroen“ bei „Renault“, tuo tarpu „General Motors“ visai neseniai tokių planų atsisakė. Nuo 2000 m. PSA ir „Formulės 1“ variklių gamintojo „Megatron“ remiama Prancūzijos bendrovė MCE-5 kuria savo kintamo suspaudimo laipsnio technologiją. Analogišką projektą vysto ir Aacheno (Vokietija) technikos universiteto padalinys „FEV Motortechnik“, kuris bendradarbiauja su „Volvo“, „Renault“, PSA bei Prancūzijos tyrimų ir diegimo bendrove „Le Moteur Moderne“. „Audi A6“ sumontuotą VCR technologijos variklį išbandžiusi FEV tikina, kad jai degalų sąnaudas pavyko sumažinti 8% vien tik VCR dėka, tačiau kartu naudojant ir kitas sistemas galima sutaupyti iki 25-27% degalų.

MCE-5 tikina, kad kintamo suspaudimo laipsnio technologiją naudojant kartu su „Valeo“ sukurta kintamo vožtuvų įjungimo sistema, turbokompresoriumi ir tiesioginio įpurškimo technologija galima dar labiau padidinti variklio ekonomiškumą. Pasak MCE-5 tyrimų skyriaus vadovo Vianney Rabhi, VCR naudojant kartu su tiesioginiu įpurškimu galima sutaupyti apie 27% degalų, o įdiegus turbokompresorių ir naudojant mažesnio darbinio tūrio agregatą degalų sąnaudas galima sumažinti net 45%.
Tuo tarpu „Ricardo“ atstovas T.Lake,as mano, kad naudojant VCR galima sutaupyti tik iki 14% degalų, tad ši technologija reikalauja daug pastangų ir teikia mažai naudos.

„Saab“ taip pat kūrė kintamo suspaudimo laipsnio technologiją, tačiau „General Motors“ nusprendė nutraukti šį projektą ir verčiau naudoti cilindrų išjungimo sistemą. JAV gamintojo atstovas spaudai teigė, kad kuriant VCR sistemą kilo problemų dėl cilindrų tarpinių.

FEV tikisi iki 2010 m. VCR technologiją įdiegti į serijinius automobilius. Vis dėlto tokie agregatai užimtų tik apie 5% benzininių variklių rinkos. FEV duomenimis, dėl kintamo suspaudimo laipsnio technologijos variklio gamybos kaštai padidėja 180-200 eurų (622-691 Lt). Tuo tarpu, MCE-5 apskaičiavimais, VCR agregatai turėtų pabrangti 250-300 eurų (863-1,036 Lt). Pasak šios bendrovės, 1,5 ltr. 220 AG VCR variklis kainuotų tiek pat kaip ir tokio paties galingumo 3,0 ltr. V6 agregatas. V.Rabhi tikino, kad VCR varikliai būtų maždaug tūkstančiu eurų (3,45 tūkst. Lt) pigesni už modernias dyzelines jėgaines ir tik šiek tiek brangesni už modernius turbininius agregatus.

Skirtingais momentais benzininiams varikliams reikalingas vis kitoks suspaudimo laipsnis ir degalų mišinys: važiuojant pastoviu greičiu degalų sąnaudas galima sumažinti naudojant „liesą“ mišinį (daug oro ir mažai benzino) bei aukštą suspaudimo laipsnį, tuo tarpu automobiliui įsibėgėjant geriausiai tinka „riebus“ mišinys (mažai oro ir daug benzino) ir mažesnis suspaudimo laipsnis. Dabar pirmalaikio degalų mišinio užsidegimo arba detonacijos išvengiama šiek tiek uždelsiant degalų mišinio uždegimą, tačiau inžinieriai mano, kad kintamo suspaudimo technologija būtų gerokai efektyvesnė. Š iuo metu ji yra įgyvendinama penkiais skirtingais būdais:

• 1. Keičiant uždegimo kameros tūrį (naudoja „Volvo“);
  2. Keičiant cilindrų bloko aukštį (naudojo „Saab“);
  3. Keičiant uždegimo kameros aukštį;
  4. Keičiant alkūninio veleno taktą (naudoja FEV);
  5. keičiant švaistiklio ilgį (naudoja MCE-5).

MCE-5 tikina galinti keisti suspaudimo laipsnį nuo 7:1 iki 18:1, „Saab“ buvo pasiekusi pokytį nuo 8:1 iki 14:1, o FEV naudojama technologija leidžia suspaudimo laipsnį keisti nuo 8:1 iki 16:1. Š iuo metu inžinieriai sprendžia keturias pagrindines VCR technologijos problemas:

• - Reikia ištobulinti mechanines sistemas, kad kintamo suspaudimo laipsnio varikliai veiktų preciziškai;
  - Reikia patobulinti elektroninius valdiklius, kad suspaudimo laipsnį būtų galima pakeisti greičiau nei per 100 milisekundžių;
  - Reikia sukurti patikimus ir lengvus mechaninius modulius, kuriuos būtų galima sumontuoti nepakeitus dabartinės variklių konstrukcijos;
  - Reikia užtikrinti, kad VCR variklių gamybos kaštai butų priimtini serijinei gamybai.

Balandis 21, 2006   Įrašas priklauso rubrikai "Produktai"