Ekspertai teigia, kad tiek benzininiai, tiek dyzeliniai varikliai lig šiol turi ir privalumų, ir trūkumų
Benzininiai ir dyzeliniai varikliai turi ne tik šalininkų, bet ir priešininkų. Svarius argumentus pateikia abi pusės. Kai kuriais parametrais šios dvi jėgainės nesulyginamos, todėl ilgą laiką tarpusavyje nekonkuravo. Didžioji kova prasidėjo kartu su pirmųjų japoniškų dyzelių invazija į Senąjį žemyną aštuntame praėjusio amžiaus dešimtmetyje, naftos krizės metu.
Alternatyvų paieškos
Prieš kelis dešimtmečius niekas nebūtų patikėjęs, kad „dyzelizacijai” pasiduos netgi tokios „mėlyno kraujo” kompanijos kaip BMW, „Jaguar”, „Mercedes-Benz” ar SAAB. Tai didžioji dyzelio pergalė. Nūnai sutikti šią jėgainę kokiame nors 7-osios klasės BMW ar 6-osios klasės „Mercedes-Benz” sedane – savaime suprantamas dalykas.
Dyzelinių variklių populiarumą dar labiau didina nuolat kylančios naftos kainos. O kur dar faktas, kad dyzelinio variklio naudingumo koeficientas didesnis nei benzininio analogo.
Ar benzininiams jėgos agregatams jau galima tarti „atia”? Anaiptol. Automobilių su šiais varikliais populiarumą pastaruoju metu padidino susilyginusios benzino ir dyzelino kainos.
Juo labiau kad konstruktoriai intensyviai ieško būdų variklių „apetitui” sumažinti. Antai „Mitsubishi” atgaivino primirštą idėją – tiesioginį benzino įpurškimą. Privalumai akivaizdūs: detonacinis degimas vyksta prie didesnių slėgių, nesudėtinga gauti sluoksniuotą degųjį mišinį. Ties uždegimo žvake jis riebesnis, todėl uždegamas lengvai, tuo tarpu toliau nuo jos degusis mišinys gali būti labai liesas. Ramiai riedant miesto gatvėmis GDI variklis dirba ekonomiškiau už tradicinę jėgainę. Tačiau šiuose varikliuose purkštuvai įtaisyti tiesiog degimo kameroje. Juos veikia didelis slėgis, todėl jų ilgaamžiškumas tiesiogiai priklauso nuo degalų ir pačių purkštuvų kokybės. Analogiškos bėdos yra ir dyzeliniuose varikliuose su tiesioginiu degalų įpurškimu. Tad šiame etape galima skelbti lygiąsias.
Gerokai modernesnė alternatyva benzininiams varikliams – hibridinės technologijos, pagrįstos sinergijos efektu, t. y. skirtingų komponentų suderintu veikimu. Šios srities pionieriai – „Honda” ir „Toyota”. Šios kompanijos automobilius su hibridine pavara serijiniu būdu gamina jau beveik dešimtmetį. „Toyota Hybrid Synergy Drive” modeliai apima beveik visus segmentus – nuo vidutinės klasės („Toyota Prius II”) iki „parketinių” visureigių nišos („Lexus RX400h”). Šios kompanijos viešųjų ryšių pagalba anapus Atlanto išprovokuotas ištisas hibridinių automobilių bumas. Norintieji įsigyti naują „Prius” kantriai laukia eilėse, tuo tarpu net dvejų metų senumo automobiliai parduodami už naujo kainą. Šių technologijų esminis trūkumas – kaina. Pavyzdžiui, už vidutinės klasės „Toyota Prius II” tenka sumokėti 96 tūkst. Lt, kai tuo tarpu klasės lyderis, naujasis „VW Passat” su 1,9 TDI varikliu kainuoja 80 tūkst. Lt. Kurlink krypsta lietuviškos simpatijos, atspėti nesunku.
Pliusai ir minusai
Kuo patrauklios abi jėgainės? Benzininiame variklyje judančias dalis veikia mažesni slėgiai, dinaminės apkrovos. Tokios jėgainės judančios dalys gali būti lengvesnės, o variklio sūkių dažnis – didesnis. Dyzeliniame variklyje viskas atvirkščiai. Degalai jame užsiliepsnoja savaime, dėl to judančias dalis veikia didesnis slėgis. Todėl dyzeliniai varikliai ne itin mėgsta didelius sūkius.
Prie nedidelio sūkių dažnio dyzelinis variklis išvysto didesnį sukimo momentą. Benzininiam, ypač daugiavožtuviniam, varikliui šiame diapazone jo kaip tik stinga. Pastarasis variklis įgauna „tikrąjį kvėpavimą” tachometro rodyklei pasiekus keturių penkių tūkstančių ribą, kuomet dyzeliniam varikliui suveikia sūkių ribotuvas.
Dyzeliniame variklyje nėra sudėtingos uždegimo sistemos, tačiau yra ne mažiau sudėtinga ir remonto atžvilgiu brangi maitinimo sistema. Be to, kiekvieną kartą griežtėjant ekologiniams reikalavimams, palaipsniui didinamas įpurškimo slėgis. Maitinimo sistemos komponentai tampa preciziškesni ir brangesni. Didžiausias šiandienos dyzelinių variklių konstruktorių siaubas – kaip sumažinti azoto oksidų (NOX) ir suodžių kiekį išmetamuose deginiuose. Beje, NOX problema aktuali ir benzininiams jėgos agregatams su tiesioginiu degalų įpurškimu. Tikras galvos skausmas tie „Euro IV” ekologiniai reikalavimai!
Dyzeliniams varikliams nebūdingas toks žalingas reiškinys kaip detonacija, kuomet mišinio degimas prilygsta sprogimui. Tai atveria plačias turbokompresorių pritaikymo galimybes. Neatsitiktinai visi modernūs dyzeliniai varikliai turi turbokompresorinį pripūtimą bei tarpinį oro aušinimą. Mašina galima važiuoti ir taupiau, ir azartiškiau.
Dyzeliniai varikliai kaprizingesni žiemą. Tai ypač jaučia „silpnesnius” akumuliatorius turintys vairuotojai. Šalininkai tuojau pat atsikirs – taip, variklis paleidžiamas sunkiau, tačiau tradicinės, anksčiau naudotos maitinimo sistemos ne tokios reiklios dyzelino kokybei. Senutėlių „Mercedes-Benz W123” varikliai nesipriešindami degina degalus, kurie skirti šilumvežiams. Ir nieko. Tuo tarpu benzininiai varikliai, ypač daugiau forsuotos japoniškos jėgainės, kaprizingesni. Mažesnio oktaninio skaičiaus benzinas gali sugadinti maitinimo sistemos elementus.
Modernios dyzelinės jėgainės nesipriešina biologinės kilmės degalams – rapso metilo esteriui (RMS). Pastarasis faktas labai iškalbingas, ypač žinant, kad naftos resursai pasaulyje senka. Degalus gaminti iš atsinaujinančių šaltinių labai patrauklu. Biologinės kilmės dyzelino naudojimas nedidina šiltnamio efekto.
To paties litražo dyzeliniai varikliai yra masyvesni už benzininius. Atsižvelgiant į veikimo principą ir į mažesnį sūkių dažnį, dyzeliniai varikliai labiau vibruoja, atvėsus orui dirba triukšmingiau. Naujoje mašinoje tai pajusti sunku, tačiau net ir joje po kiek laiko „pasiduoda” elastingos (kartais hidraulinės) variklio pakabos pagalvės, todėl vibracijos persiduoda vairui, pavarų perjungimo svirčiai ir net kėbului.
Lyginant su benzininiais, dyzeliniai varikliai turi gerokai mažiau darbo tūrio variacijų. Priimta, kad „mažojo”, keturių cilindrų dyzelinio variklio darbo tūris turi būti apie 1,9-2,0 litrus, pavyzdžiui: „Fiat” 1,9 JTD, „General Motors” 1,9 DTJ/H ir 1,9 CDTI, „Volkswagen” 1,9 TDI jėgainės arba BMW 2,0 d, „Ford” 2,0 TDCi, „Mercedes Benz” 2,0 CDI, „Peugeot – Citreoen” 2,0 HDi varikliai.
Būdamas lakesnis už dyzeliną benzinas pavojingesnis gaisro atveju. Su dujiniais degalais ne ką lengviau. Nekokybiškai sumontavus įrangą ir atsiradus net menkiausiam dujų nuotėkiui, kyla sprogimo pavojus.
Konstrukciniai eksperimentai
Įdomu, kad prieš maždaug porą dešimtmečių lengvieji dyzeliniai varikliai buvo ne kas kita, kaip… tie patys benzininiai jėgos agregatai tik su modifikuotais alkūniniu, skirstymo mechanizmais, pakeistomis cilindrų galvutėmis. Ten, kur reikia, korpusinės variklio detalės buvo sustiprintos, o maitinimo sistemos elementai buvo tiesiog uždedami ant modifikuotos jėgainės. Išėjo pigi, taupi, tačiau triukšminga ir didelių sūkių nemėgstanti konstrukcija.
Atidžiau pažvelgę į šiuolaikinius benzininius ir dyzelinius variklius panašumų rasime ne ką mažiau. Ypač maitinimo sistemose, tačiau ne pačiuose mazguose, o jiems patikėtose funkcijose. Pavyzdžiui, daugiataškės degalų įpurškimo sistemos, labai panašios į didelio slėgio dyzelinių variklių įpurškimo sistemas „common rail”. Tiek benzininiai, tiek dyzeliniai varikliai gali būti su tiesioginiu degalų įpurškimu, t. y. tiesiog degimo kameroje įtaisytu purkštuvu. Panaši idėja, panašios ir problemos: didesnis NOX kiekis išmetamuose deginiuose, dėl didesnio įpurškimo slėgio griežtesni reikalavimai degalų kokybei ir pan.
Gal toptelėjo į galvą mintis apie benzininio ir dyzelinio variklio hibridą? Pasirodo toks egzistuoja. Ir net puikiausiai dirba. Tik štai bėda, iki serijinės gamybos teks palaukti, o gali nutikti ir taip, kad jos nesulauksime visai. Autoverslo galingiesiems aktyviai propaguojant hibridinių (benzininių-elektrinių) jėgainių idėją, intensyviai ieškant būdų, kaip saugiai panaudoti vandenilį, šis projektas gali būti pamirštas.
Dainius Šišlavas