Konec neke dobe

Kakšna so dejstva? Evropska komisija je sprejela osnutek zakonodaje, po kateri naj bi do leta 2035 povsem prepovedali prodajo novih vozil, ki imajo motor z notranjim zgorevanjem, ob tem pa je predvidela tudi zaostritev pri zmanjševanju izpustov ogljikovega dioksida.

Bencinski in dizelski motorji (še) ostajajo v igri

Za popolno usmeritev v nov pogonski energent so se zelo zgodaj odločili v koncernu Volkswagen. Upravni odbor je sprejel strategijo, po kateri bodo med letoma 2033 in 2035 koncernske znamke v Evropi opustile motorje z notranjim zgorevanjem. Toda do takrat bodo še naprej skrbele za izboljšave bencinskih in dizelskih motorjev, poleg tega pa bodo negativne učinke njihovega delovanja na okolje blažile tudi s hibridnimi tehnologijami.

Celovit prehod na električne avtomobile se bo v ZDA in na Kitajskem zgodil nekoliko pozneje kot v Evropi, medtem ko bo na manj razvitih trgih zakasnitev precej večja. V teh delih sveta je namreč zakonodaja, ki omejuje izpuste v cestnem prometu, nekoliko manj rigorozna, slabša je tudi dostopnost polnilne infrastrukture, na nekaterih manj naseljenih območjih pa ta sploh ne obstaja. Tudi zato bo delež avtomobilov, ki imajo motor z notranjim zgorevanjem, na teh trgih do konca desetletja (in tudi pozneje) še precej velik.

Po Audijevih napovedih bo leta 2025 med 60 in 70 odstotki prodanih avtomobilov še vedno poganjal motor z notranjim zgorevanjem. Ta ocena temelji na kombinaciji povpraševanja kupcev, splošne sprejemljivosti nove tehnologije in zakonskih zahtev. Pri tem je pomembno, da proizvajalci kupcem avtomobilov omogočijo prvovrstno vozniško izkušnjo, hkrati pa zagotovijo skladnost motorjev z veljavno zakonodajo o izpustih. Pred inženirji, ki so odgovorni za razvoj motorjev, sta torej dva pomembna izziva: izboljšati termični izkoristek bencinskih motorjev (najboljši, čeprav redki, so danes pri 41 odstotkih) in dizelskih pogonskih strojev (okoli 45 odstotkov, teoretično pa bi šlo do 50 oziroma 55 odstotkov) ter hkrati zmanjšati škodljive izpuste ogljikovega dioksida in drugih izpušnih plinov.

Boljše zmogljivosti, manjši izpusti

Ker so omejitve vrednosti izpustov vse strožje, pri znamkah koncerna Volkswagen uvajajo inovativne tehnološke sisteme za nadzor in poznejšo obdelavo izpušnih plinov, poleg tega pa najnovejši bencinski in dizelski motorji delujejo s pomočjo dodatnega katalitičnega čiščenja izpušnih plinov in filtrov za trdne delce. Za naknadno obdelavo izpustov so v Volkswagnu razvili sistem dvojnega vbrizga goriva twin dosing. S to metodo se lahko več kot 90 odstotkov dušikovih oksidov iz dizelskih motorjev razgradi tudi pri visokih temperaturah in v širokem obsegu delovanja. Pri tej tehnologiji se v izpušni sistem tekočina AdBlue dozira skozi dva ločena modula na mestih z različno temperaturo. Izpušne vrednosti so tako brez težav pod mejo emisijskega standarda Euro 6d ISC-FCM AP, ki velja od 1. januarja 2021. Z novim sistemom hlajenja polnilnega zraka pa se funkcija nadzora izpustov v motorju tudi hitreje aktivira.

K manjšim vrednostim škodljivih snovi v izpušnih plinih prispeva tudi izboljšanje zgorevanja, na primer s povečanjem pritiska pri vbrizgavanju goriva. Učinkoviti postopki hlajenja pomagajo ohranjati visoko zmogljivost ob skromnejši porabi goriva in majhnih izpustih. Z novimi materiali, na primer z bati iz kaljenega jekla namesto iz aluminija, se lahko zmanjšajo toplotne izgube. Nadaljnji razvoj bo posvečen optimizaciji izkoristka bencinskih in dizelskih motorjev, ki je le pri najboljših pogonskih strojih okoli 40 odstotkov. Prostora za napredek je torej še precej, tako z uvajanjem novih materialov kot tudi z izboljševanjem tehnologije za vbrizgavanje in zgorevanje pogonskega goriva.

Manjši izpusti, varčnejša poraba

Poleg izboljšav postopka zgorevanja in naknadne obdelave izpustov znamke koncerna Volkswagen motorje z notranjim zgorevanjem postopoma nadomeščajo z blagim hibridnim sistemom. Ta oblika delne elektrifikacije omeji izpuste ogljikovega dioksida in zmanjša porabo goriva, v povezavi s kompresorjem na električni pogon in zagonskim alternatorjem pa hkrati tudi izboljša odzivnost, predvsem pri nižjih vrtljajih. Blagohibridna tehnologija ima tudi več prednosti pred drugimi posegi v motor z notranjim zgorevanjem, ki lahko izboljšajo njegovo učinkovitost. Predvsem je cenejša, preprostejša, mogoče jo je vključiti tudi v klasične motorje, zmanjšuje izgube pri zaviranju (regeneracija), z elektriko pomaga drugim sistemom, z višjo napetostjo (48 voltov) pa omogoča vgradnjo dodatnih večjih porabnikov (e-kompresor, e-stabilizator …).

Po načrtih bo večina koncernskih modelov, ki imajo motor z notranjim zgorevanjem, razen vstopnih, delno elektrificiranih do leta 2025, in sicer bodisi kot priključni hibridi ali z blagim hibridnim sistemom. Kombinacija motorja z notranjim zgorevanjem in elektromotorja ima dve pomembni prednosti, saj elektrika pomaga bencinskemu motorju, ko je njegov izkoristek najslabši, torej predvsem pri mestnih vožnjah, hkrati pa prispeva k zmanjšanju izpustov.

Zaradi vse strožje zakonodaje se bodo v prihodnjih letih povečali predvsem stroški zmanjševanja izpustov, ki jih bodo proizvajalci uravnotežili na različne načine. Prvi je krčenje ponudbe motorjev z notranjim zgorevanjem, ki se v zadnjih letih kaže v občutno manjšem številu različic pogonskih strojev in menjalnikov.

Z zasnovo modelov na skupnih platformah je motorno osnovo mogoče spreminjati z dodatnimi sestavnimi deli ali z enakimi deli iz različno robustnih materialov, s čimer je na voljo širši izbor zmogljivosti. To omogoča tudi uporabo največjega števila skupnih sestavnih delov. V nekaterih primerih so razvijalci dosegli od 70- do 80-odstotni delež skupnih sestavnih delov v treh zmogljivostnih kategorijah, temu primerni pa so tudi prihranki pri stroških proizvodnje. Tu velja omeniti bencinski motor z oznako EA888, ki ga uporabljajo vse koncernske znamke in bo v prihodnjih letih (do leta 2025) vgrajen v kar trinajst milijonov vozil različnih modelov.