Kui avada kahekümne aasta taguse auto kapott ja võrrelda seda tänapäevasega, on erinevus ilmselge. Turbokompressorid, otsesissepritse, klapifaaside muutmise süsteemid, tahmafiltrid, katalüsaatorid, heitgaaside retsirkulatsioonisüsteemid, starter-generaatorid, kõik see on mootori konstruktsiooni märgatavalt keerukamaks muutnud.

Paljudel tekib loogiline küsimus: kas seda kõike oli tõesti vaja, või tegid tootjad autod lihtsalt keerukamaks? Vastus on palju huvitavam, kui esmapilgul tundub.

Keskkonnanõuded muutsid mängureegleid

Aastakümneid oli mootori peamine ülesanne tagada piisav võimsus ja vastuvõetav kütusekulu. Täna sellest enam ei piisa: kaasaegne mootor peab samaaegselt vastama rangetele keskkonnanormidele, kulutama vähem kütust, eraldama vähem kahjulikke aineid, töötama vaiksemalt ja säilitama juhi mugavuse.

Normide karmistumise ulatust näitavad konkreetsed arvud. Euro 5 norm (2009-2011) lubas diiselmootoritel eraldada lämmastikoksiide (NOx) tasemel 180 mg/km. Euro 6 norm (2014-2015) vähendas selle näitaja 80 mg/km-ni, mis on 56% väiksem sama mootoritüübi kohta. Samal ajal kehtestati otsesissepritsega bensiinimootoritele esimest korda eraldi osakeste arvu (PN) piirmäär, mida vanemates normides ei olnud.

Just nende nõuete kombinatsioon, mitte tootjate soov kõike keerukamaks muuta, on enamiku kaasaegsete tehnoloogiate tekkimise põhjus.

Rohkem võimsust väiksema mahuga

Veel kakskümmend aastat tagasi peeti 2,5-3,0-liitrist mootorit tavaliseks. Täna saadakse sarnast võimsust sageli 1,5-2,0-liitriselt mootorilt. See on saanud võimalikuks tänu turbolaadimisele, otsesissepritsele, kõrgemale sissepritserõhule ja täpsele elektroonilisele põlemisprotsessi juhtimisele.

Vanade ja uute süsteemide sissepritserõhu erinevus näitab nende muutuste ulatust. Klassikalised sisselasketorusse sissepritse süsteemid (MPI) töötasid rõhul umbes 3-4 baari. Kaasaegsed otsesissepritsesüsteemid (GDI), mis viivad kütuse otse põlemiskambrisse, töötavad 200 baari juures, uusim süsteemide põlvkond ulatub 350 baarini, arendustega 500 baari suunas. Selline rõhutõus võimaldab kütusel pihustuda palju peenemateks tilkadeks, mis parandab põlemist ja vähendab tahkete osakeste heitkoguseid.

Erivõimsuse kasv on aga suurendanud mootori termilist ja mehaanilist koormust, mis on otseselt mõjutanud mootoriõlile esitatavaid nõudeid.

Elektroonika muutus sama oluliseks kui mehaanika

Kaasaegset mootorit juhib kümneid elektroonilisi süsteeme. Juhtplokk analüüsib pidevalt paljude andurite näite ning kohandab reaalajas kütuse etteannet, süütenurka, laadimisrõhku, klapifaaside tööd ja paljusid teisi parameetreid. Selline täpsus võimaldab samaaegselt vähendada kütusekulu, vähendada heitkoguseid ja tõsta mootori tõhusust.

Miks tekkisid EGR, DPF ja katalüsaatorid

Paljud autoomanikud tajuvad neid süsteeme lisaprobleemide allikana. Kuid nende ülesanne on hoopis teistsugune: need kõik on loodud kahjulike heitkoguste vähendamiseks, ja ilma nendeta oleks tänapäeva keskkonnanõuete täitmine võimatu.

Tahmafilter (DPF) püüab tahmaosakesi oma pooridesse, kuid kogunenud tahm takistab aja jooksul heitgaaside voolu. Selle tahma põletamiseks on vaja temperatuuri üle umbes 550°C, mida tavalises linnasõidus tihti ei saavutata. Seetõttu käivitab mootori juhtimissüsteem perioodiliselt aktiivse regeneratsiooni: see pihustab lisakütust, et tõsta heitgaaside temperatuur kunstlikult vajalikule tasemele ja põletada kogunenud tahm ära.

Samal ajal on konstruktsiooni keerukamaks muutumine paratamatult suurendanud hooldust ja diagnostikat vajavate komponentide arvu.

Miks kaasaegsed mootorid esitavad mootoriõlile kõrgemaid nõudeid

Kõrged temperatuurid, suurenenud silindrisurve, turbolaadimine, heitgaaside toksilisuse vähendamise süsteemid ja pikendatud hooldusvahemikud on märkimisväärselt tõstnud mootoriõlidele esitatavaid nõudeid. Kaasaegne õli ei pea mitte ainult vähendama hõõrdumist ja kaitsma mootori osi, vaid ka säilitama stabiilsuse palju raskemates töötingimustes, kui see oli nõutav veel mõni aastakümme tagasi.

Just seetõttu tekkisid uued spetsifikatsioonid, heakskiidud ja madala viskoossusega õlid, millest oleme rääkinud eelnevates artiklites: viskoossuse langus ja HTHS parameeter on otseselt seotud erivõimsuse kasvu ja kütusesäästlikkuse nõuetega, samas kui kategooriad nagu API SN Plus ja SP tekkisid otsese vastusena madala kiirusega eelsüütumise (LSPI) probleemile, mis on omane just turboga otsesissepritsemootoritele.

Kas kaasaegsed mootorid on muutunud halvemaks?

See on üks enim arutletud küsimusi ja sellele ei ole üheselt selget vastust. Kaasaegsed mootorid pakuvad suuremat võimsust, väiksemat kütusekulu, märgatavalt madalamaid heitkoguseid ja paremat mugavustaset. Samal ajal on need muutunud konstruktsiooniliselt keerukamaks ja tundlikumaks hoolduse kvaliteedi suhtes. Seetõttu oleks vale võrrelda kaasaegseid ja vanu mootoreid ainult ressursi või töökindluse põhjal: iga põlvkond töötati välja oma ajastu nõuete järgi ning need nõuded olid põhimõtteliselt erinevad.

Levinud väärarusaamad

Tootjad muutsid mootoreid keerukamaks ainult varuosade pealt teenimiseks.

Ei. Enamik uusi süsteeme, sealhulgas DPF, EGR ja katalüsaatorid, võeti kasutusele konkreetsete heitkoguste normide otsese tagajärjena, mitte tootja iseseisva tehnilise otsusena.

Tahmafilter on lihtsalt probleemide allikas ilma reaalse kasuta.

Ei. DPF püüab tegelikult kinni tahkeid osakesi, mis muidu jõuaksid täielikult atmosfääri. Filtriga seotud probleemid on enamasti seotud sõiduviisiga (lühikesed sõidud madalatel pööretel), mitte tehnoloogia enda.

Vanad mootorid olid ühemõtteliselt töökindlamad kui kaasaegsed.

Mitte päris. Vanad mootorid olid konstruktsiooniliselt lihtsamad, kuid ka neile esitatavad nõuded, sealhulgas heitkoguste normid ja kütusesäästlikkus, olid palju madalamad. Otsene "töökindluse" võrdlus, arvestamata seda nõuete erinevust, ei ole korrektne.

Korduma kippuvad küsimused

Miks annavad väiksema mahuga mootorid sama võimsuse kui vanad suurema mahuga mootorid?

Tänu turbolaadimisele, oluliselt kõrgemale kütuse sissepritserõhule ja täpsele elektroonilisele põlemisprotsessi juhtimisele, mis koos kompenseerivad väiksemat töömahtu.

Miks vajab tahmafilter mõnikord teeninduses sundregeneratsiooni?

Kui autoga on pikka aega sõidetud tingimustes, kus heitgaasid ei jõudnud kunagi loomulikuks aktiivseks regeneratsiooniks vajaliku temperatuurini, võib olla kogunenud rohkem tahma, kui süsteem suudab iseseisvalt ära põletada, ning vajalik on sundprotseduur.

Kas turbolaadimine ja kõrgemad õlinõuded on omavahel seotud?

Jah, otseselt: kõrgemad temperatuurid ja koormused õlile turboga otsesissepritsemootorites on üks põhjustest, miks tekkisid eraldi heakskiidukategooriad, mis kaitsevad spetsiifilise madala kiirusega eelsüütumise (LSPI) probleemi eest.

Kas keerukaid süsteeme nagu EGR ja DPF saab üldse vältida, ostes lihtsama auto?

Ei, kui tegemist on uue autoga, kuna need süsteemid on kehtivate keskkonnanormide kohaselt müügiloa saamiseks nõutavad, mitte tootja valikuvõimalus.

Kokkuvõte

Kaasaegsed mootorid ei ole muutunud keerukamaks juhuslikult. Kasvavad keskkonnanõuded, soov vähendada kütusekulu, suurendada võimsust ja parandada mugavust sundisid insenere otsima uusi tehnilisi lahendusi. Iga uus süsteem tekkis vastusena konkreetsele tehnilisele või regulatiivsele väljakutsele, olgu selleks lämmastikoksiidide heitkoguste piirmäär või vajadus säilitada võimsus väiksema töömahu juures. Just seetõttu on kaasaegne mootor keerukas mehaaniliste, elektrooniliste ja keskkonnatehnoloogiate kompleks, mis töötab koos.