Motorji z notranjim izgorevanjem proti elektromotorjem: dvoboj še ni odločen - Novice - Avto Magazin

Motorji z notranjim izgorevanjem proti elektromotorjem: dvoboj še ni odločen

Spremembe, ki se v zadnjih letih dogajajo na področju avtomobilske industrije, predvsem pogonskih sklopov, so brez dvoma ene izmed največjih, odkar je na ceste zapeljal prvi avtomobil z motorjem z notranjim izgorevanjem.

Motorji z notranjim izgorevanjem proti elektromotorjem: dvoboj še ni odločen (foto: Mazda) Mazda
15. 1. 2018

Že nekaj desetletij je jasno, da so klasični avtomobili (in, jasno, vsa druga vozila, katerih motorji delujejo na enak način) veliki onesnaževalci okolja. Ob vseh aferah v povezavi z izpuhi dizelskih motorjev v zadnjih letih in celo skrajnih ukrepih, kot je prepoved uporabe tovrstnih vozil v mestnih središčih, pa se zdi, da je obstoj motorjev z notranjim izgorevanjem, vsaj dolgoročno gledano, ogrožen v boju z elektrifikacijo vozil.

Zadnji trditvi dajejo veliko težo na eni strani nova podjetja, kot je Tesla, ki s svojimi električnimi avtomobili žanje precejšen uspeh, na drugi pa že uveljavljeni proizvajalci klasičnih avtomobilov, ki se preusmerjajo v izdelavo (priključno)hibridnih in popolnoma električnih avtomobilov.

Vendar pa, kot kaže, za motorje z notranjim izgorevanjem prihodnost le ni tako črna, kot je videti trenutno. Eden izmed večjih svetovnih avtomobilskih proizvajalcev, Mazda, ki se sicer počasi pripravlja na predstavitev svojega prvega električnega avtomobila (tehnologija v njem bo sicer Toyotina), je pred kratkim predstavil nov tip motorja, imenovan Skyactiv-X. Posebnost tega bencinskega motorja je, da v osnovi deluje kot klasičen bencinski motor, vendar za vžig mešanice goriva in zraka ne potrebuje vžigalne svečke, temveč le zadostno kompresijo v valju – princip delovanja je torej enak kot pri dizelskem motorju.

Mazda Skyactiv-X

Prii Mazdi pravijo, da omenjena rešitev združuje vse najboljše lastnosti bencinskega in dizelskega motorja. Motor bo ob odsotnosti vžigalnih svečk in prisotnosti višjega tlaka deloval z nižjo temperaturo, energija, ki se je na ta način izgubljala 'v prazno' (kot toplota), pa bo tako pripomogla k dodatnemu izkoristku motorja. Posledično naj bi motor deloval z bolj revno mešanico goriva in zraka, kar v končni fazi pomeni nižjo porabo goriva in manjše emisije. Težava tovrstne tehnologije je sicer v tem, da za svoje delovanje potrebuje idealne (toplotne) pogoje, ki pa niso vedno na voljo, zato bo motor kljub vsemu opremljen še s klasičnimi vžigalnimi svečkami – in podprt z mehanskim Rootsovim kompresorjem. Motor je zato zmogljivejši od sedanje generacije Mazdinih bencinskih motorjev (Skyactiv G), napovedujejo pa za okoli 30 odstotkov nižjo porabo.

Princip delovanja takšnega motorja je v osnovi torej preprost, v praksi pa je slika popolnoma drugačna. Veliko proizvajalcev pred Mazdo je namreč že poskušalo izdelati tak motor, a jim to ni uspelo. Mazda je na koncu z uporabo vžigalnih svečk pravzaprav uporabila bližnjico, ki se je izkazala kot najboljša rešitev – v določenih pogojih motor deluje kot motor s kompresijskim vžigom in zelo revno mešanico, v drugih (na primer pri visoki obremenitvi) pa kot klasičen bencinski motor z vžigalno svečko. Tehnologijo so poimenovali SPCCI (Spark Plug Controlled Compression Ignition). Konkurenca pa je po drugi strani našla nekatere drugačne rešitve, ena izmed najnovejših je Infinitjev VC-T motor oziroma motor z variabilno kompresijo.

Infiniti VC-T

Pri nas nekoliko slabše znan avtomobilski proizvajalec Infiniti, sicer pa prestižnejša veja Nissana, je na zadnjem avtomobilskem salonu v Los Angelesu predstavil model QX50, opremljen z omenjenim bencinskim VC-T motorjem, ki pa v nasprotju z Mazdinim Skyactiv-X uporablja turbopuhalo, ne mehanskega kompresorja. Osnovna težava teh motorjev je, da v primeru previsokega tlaka v valju pod večjo obremenitvijo motorja (torej pri kombinaciji visokih vrtljajev, visokega polnilnega pritiska iz turbine in visoke kompresije) lahko pride do predčasnega vžiga mešanice bencina in zraka. Rešitev je seveda nižja kompresija (značilna za turbomotorje), vendar to ne velja takrat, ko motor deluje pod nizko obremenitvijo. Takrat je količina dovedenega zraka v motor majhna (saj turbopuhalo tako rekoč ne pomaga), posledično pa je njegovo delovanje manj učinkovito.

Infinitiju je z rešitvijo v motorju VC-T uspelo to težavo odpraviti. Motor je namreč opremljen s sistemom, ki ob visokih obremenitvah zniža kompresijo motorja in s tem prepreči morebitni prezgodnji vžig, ki bi sicer lahko uničil motor. Isti sistem pa pri nizkih motornih obratih poskrbi za višjo kompresijo v motorju, zaradi česar pride do večjega izkoristka. V praksi naj bi to pripomoglo k večji motorni moči in navoru na eni strani (dvolitrski motor v modelu QX50 ima 286 'konjev' in 380 njutonmetrov navora) ter do 35 odstotkov nižji porabi v primerjavi s klasičnimi tovrstnimi motorji na drugi strani.

Qoros Camfree

Popolnoma drugačno pot kot prej omenjena japonska proizvajalca je ubralo kitajsko-izraelsko podjetje Qoros, ki je namesto nadgradnje ključnih obstoječih komponent motorja z notranjim izgorevanjem nekatere izmed njih pravzaprav odstranilo. Inženirji omenjenega proizvajalca so namreč iz glave motorja odstranili klasično odmično gred, ki skrbi za premikanje sesalnih in izpušnih ventilov. Njeno delovanje, pravijo, že v osnovi ni optimalno, saj dopušča, da sta v določeni točki sesalni in izpušni ventil odprta hkrati. Sami so jo zato nadomestili s posebnimi elektro-hidravličnimi vzvodi, s katerimi so paroma povezali sesalne in izpušne ventile, zaradi njihovega hitrega odpiranja in zapiranja pa je čas, ko sta oba ventila odprta hkrati, tako rekoč ničen. V primerjavi s podobnim običajnim motorjem naj bi takšna zasnova omogočala kar 47-odstoten prirastek moči, hkrati pa od 12- do 17-odstotno zmanjšanje porabe goriva.

Achates Power

Četrta in morda najbolj radikalna rešitev, ki naj bi na trg prišla v letu 2018, pa prihaja iz Združenih držav Amerike, natančneje iz San Diega. Tamkajšnje neodvisno podjetje Achates Power je namreč zasnovalo motor, ki naj bi bil po besedah nekdanjega Fordovega inženirja, zdaj pa prvega moža omenjenega podjetja, 50 odstotkov bolj učinkovit kot primerljivi današnji motorji s turbopuhali in neposrednim vbrizgom goriva.

Achates Power je bistvu spremenil celotno zasnovo motorja, ki morda še najbolj spominja na bokserski motor. Bati v motorju so namreč postavljeni v navpičen položaj, a so obrnjeni drug proti drugemu znotraj istega valja. S tem je bila odpravljena potreba po motorni glavi in njenih komponentah, kjer naj bi po mnenju ameriških inženirjev prihajalo do največjih toplotnih in s tem energetskih izgub. Pri tovrstni zasnovi izgine tudi potreba po ventilih. Namesto tega sta v steni vsakega valja po dve odprtini, ena za dovajanje goriva v motor in druga za izločanje izpušnih plinov, ki jih s svojim gibanjem odpirata in zapirata bata sama. Motor ima zgolj dva delovna cikla (in štiri, kot vsi današnji moderni motorji v avtomobilih), česar pa ne bo spremljala povečana poraba olja, kot je bilo v navadi pri starejših dvotaktnih motorjih, temveč bo imel zato ob večji moči precej nižjo količino škodljivih izpustov.

Zaradi manjšega števila motornih komponent in manjše delovne prostornine bo celoten motor za vgradnjo potreboval relativno malo prostora, njegova zasnova pa naj bi omogočala vgradnjo v že obstoječe avtomobile. To dokazuje tudi neuraden podatek, da naj bi se za njegovo uporabo v svojih avtomobilih zanimalo kar sedem avtomobilskih proizvajalcev. Sicer ta tehnologija ni neznana, že dolgo je namreč v uporabi pri večjih motorjih (na primer za delovne stroje, ladje in podobno), uporabljena pa bo na primer tudi v naslednji generaciji pogonskih agregatov za oklepna vozila ameriške vojske (razvijajo jih prav pri Cumminsu, avstrijskem AVL in Achates Power).

Očitno torej postaja, da imajo motorji z notranjim izgorevanjem, predvsem tisti, ki jih poganja bencin, še nekaj rezerv, kar zadeva delovanje in učinkovitost. Z zanimanjem bomo torej spremljali, kako se bosta industrija in javnost odzvali na zgornje in še prihajajoče novosti v prihodnosti – seveda pa ne smemo pozabiti, da je moč prav vse omenjene tehnologije še izboljšati elektrifikacijo, na primer vsaj z 48-voltnim hibridnim sistemom, če že ne s polno hibridizacijo.

Jure Šujica
Foto: Mazda, Infinity, Qoros

Na spletnih straneh Adria Media Ljubljana uporabljamo piškotke z namenom zagotavljanja spletne storitve, oglasnih sistemov in funkcionalnosti, ki jih brez njih ne bi mogli nuditi.

Z nadaljnjo uporabo spletnih mest soglašate z uporabo piškotkov.
Če piškotkov ne želite, jih lahko onemogočite v nastavitvah

zapri