A belső égésű motor még nem halt meg

motor

Írta: Norman Mayersohn

A világ minden bizonytalansága között legalább egy kérdés megoldottnak tűnik: az akkumulátoroknak és az elektromos motoroknak nagy szerepe lesz a jövőnk autóinak és teherautóinak áramellátásában. Sokkal kevésbé biztos, hogy mekkora lesz ez a szerep, vagy milyen gyorsan történik az elektrifikációra való áttérés.

Az elektromos meghajtású autók trendje messze meghaladta azokat a hibrideket, mint a mindenütt jelenlévő Toyota Prius. Ez év elején a Ford Motor bejelentette, hogy kifejlesztik hibrid változatát mind a rémes F-150-es pickupjáról, az ország legjobban eladott járművéről, mind a teljesítményre összpontosító Mustangról. A múlt hónapban a Volvo azt mondta, hogy 2019-től minden újonnan megjelent modellje hibrid vagy teljesen elektromos lesz. Ezt gyorsan követte az a hír, miszerint Franciaország és Nagy-Britannia 2040-re betiltja az új kőolaj-üzemű járművek értékesítését.

De a gáz- és dízelmotorok még nem készültek el. Ahogy a villamosított autók - akár hibridek, akár tiszta akkumulátoros modellek - a piaci erőfölény felé mutatnak, a Mazda is áttörést jelentett be a benzinmotorokban, amelyek sokkal hatékonyabbá tehetik őket. Ez a belső égésű motorok évszázados fejlesztéseinek legújabb cselekménye, amely sokszor holtan kimondott erőforrás mindazonáltal fennmaradt. Itt van néhány igazság-osztás az autótechnika legújabb területeiről.

Miért minden izgalom az új gázmotoros technológia miatt?

A Mazda elmondása szerint nagy előrelépést tett egy olyan égési módszerben, amelyet közönségesen homogén töltésű kompressziós gyújtásnak neveznek, és amelynek eredményeként a benzinmotorok 20-30 százalékkal hatékonyabbak lesznek, mint a vállalat meglévő legjobb motorjai. A kutatók szerte a világon évek óta megpróbálták feltörni ezt a folyamatot, de ez soha nem hagyta el a laboratóriumot.

A ma már hibrid járművet nem forgalmazó Mazda felhívja a motort Skyactiv-X, és azt állítja, hogy 2019-re tervezik bevezetni. Ami a legegyszerűbb: az új motorral az a nagy különbség, hogy bizonyos üzemi körülmények között a benzin gyújtógyertyák használata nélkül meggyullad. Ehelyett az égést a hengerben bekövetkező szélsőséges hő okozza, amely a motor belsejében lévő dugattyú felfelé haladásával és a belsejébe szorított levegő összenyomásával jön létre, ugyanezzel a módszerrel a dízelmotorok is. A hatékonyságnövekedés az a képesség, hogy nagyon sovány keverékkel - nagyon kevés gázmennyiséggel működik a levegőmennyiség mellett - működik, amely egy tipikus szikragyújtású motor nem képes tisztán égni.

Tehát még marad némi élet a benzinmotorokban?

Egyértelműen. John Heywood, a Massachusettsi Műszaki Intézet gépészmérnök professzora azt jósolja, hogy 2050-ben a könnyű haszongépjárművek 60 százaléka továbbra is égésű motorral rendelkezik, gyakran hibrid rendszerekben működő elektromos motorokkal dolgozik, és nagyrészt turbófeltöltővel van felszerelve. Becslése szerint a tisztán akkumulátorral működő járművek az értékesítés 15 százalékát teszik ki.

A turbófeltöltők teljesítménynövelő előnye napjainkban széles körben elterjedt, de az elkövetkező években kisebb motorok kialakítása felé hajlik, amelyek még mindig megfelelnek az ügyfelek igényeinek. "Az igazi előny a létszámleépítésből származik" - mondta Dr. Heywood. "Ez csökkenti a súrlódást, amely az energiabevitel jelentős részét rágja."

Dr. Heywood, aki azon gondolkodott, vajon az égés vagy az elektrokémia tanításával szolgálná-e a legjobban diákjait, kissé más irányból foglalkozik a benzin jövőjének kihívásaival: az akkumulátoros elektromos autók gyakorlati korlátjaival. "Gázfúvókát tartva öt perc alatt 10 megawatt energiát adhat át" - mondta, magyarázva a mai tankolás valóságát. A Tesla elektromos áramának ilyen sebességű feltöltéséhez ma szerinte „kábelre, amelyet nem tudna tartani”.

A kérdés az, hogy mennyivel jobb benzinmotorok kaphatók. A hagyományos dugattyús motorok hosszú utat tettek meg, és ma már széles körben elterjedtek azok a technikai finomítások, mint a közvetlen üzemanyag-befecskendezés, a változó szelepvezérlés és a hengerelzáró rendszerek. A könnyű karosszériaanyagok és a kettős tengelykapcsoló-hajtóművek újításai mellett a futásteljesítmény folyamatosan javult, így természetesen a további nyereség nehezebb elérni - általában egyjegyű százalékban.

Miért nem fognak gyorsabban az elektromos autók?

Ez attól függ, hogy mit kell érteni az „elektromos” alatt. Ma az Egyesült Államokban csak körülbelül egy tucat új modell működik, kizárólag akkumulátorral működő motorokkal; ötször annyi modell a bemutatótermekben használ valamilyen benzin- vagy dízelmotor és elektromos motor kombinációját. Ezek a hibridek, amelyek némelyikében nagy akkumulátorok vannak, amelyeket a hálózatba csatlakoztatva lehet újratölteni, nagyon hatékonyak lehetnek. De az extra felszerelés miatt a kezdeti költségük magasabb. A villamosított autók minden típusa élénken értékesül a korábbi évekhez képest, de ezek még mindig az ország teljes piacának csekély részét jelentik. Júliusban a hibridek és az elektromos berendezések 44 000 eladást értek el az 1,4 millió jármű teljes piacán.

Még az új gáz- vagy dízelüzemű gépkocsik értékesítésének betiltására vonatkozó európai terveknek is évtizedekbe telik a teljes beindítása. A szabályok 20 évnél tovább nem lépnének hatályba. Ráadásul az Egyesült Államokban az úton lévő 270 millió könnyű haszongépjármű átlagéletkora ma megközelíti a 12 évet, így ha az új benzinüzemű autók értékesítése azonnal leállna, több mint egy évtizedbe telik, mire a flotta átkapcsolás.

De a Toyota Priushoz hasonló autók még mindig gazdaságosabbak lehetnek?

A Priushoz hasonló hibridek továbbra is pénzt takaríthatnak meg minden feltöltéskor, de nem ez a teljes történet. A 2017-es Chrysler Pacifica Hybrid minifurgon tesztjében, amely egy plug-in modell, amely a kormány szerint csak akkumulátorral képes 33 mérföldet megtenni, a Car and Driver a 2100 dolláros hibrid prémium megtérülését több mint nyolc évre számította (vezetés alapján) Évi 12 000 mérföld és minden adókedvezmény nélkül). Szóval, igen, vannak megtakarítások, ha sok mérföldet vezetsz, vagy inkább hosszú ideig ragaszkodsz a járművekhez. A kalkulus elmozdul, ha a gáz drágul. Ennek ellenére a hibrid barátságosabb a bolygóval a kipufogógáz-kibocsátás és az üvegházhatású gázok tekintetében.

Mi mást várhatnánk a jövőbeni motorokkal?

2050-re Dr. Heywood tanulmányprojektje szerint a mai üzemanyag-megtakarítás megduplázódhat. "Ennek a javulásnak a negyedét-harmadát a jármű fejlesztései jelentenék" - mondta olyan területeken, mint az aerodinamika és a súlycsökkentés. További ígéretes területek a változó tömörítési arányok - ezt a technológiát tervezi bevezetni a Nissan jövőre - és a rendelkezésre álló üzemanyagok jobb kihasználása.

Ez a kérdés, hogy tanítsuk-e az égést vagy az elektrokémiát? Dr. Heywood még mindig birkózik vele, bár elismeri, hogy a válasz „mindkettő.” A téma az általa készített előadás témájává vált - és az elektrifikálás fogalma megtalálható a legtöbb oldalon.