Ja atvērt divdesmit gadus vecas automašīnas motora pārsegu un salīdzināt to ar mūsdienu automašīnu, atšķirība būs acīmredzama. Turbokompresori, tiešā degvielas iesmidzināšana, fāzu maiņas sistēmas, sodrēju filtri, katalītiskie neitralizatori, izplūdes gāzu recirkulācijas sistēmas, starteris-ģeneratori - tas viss ievērojami sarežģījis dzinēja konstrukciju.

Daudziem rodas likumsakarīgs jautājums: vai tas viss tiešām bija nepieciešams, vai ražotāji vienkārši padarīja automašīnas sarežģītākas? Atbilde ir daudz interesantāka, nekā šķiet.

Ekoloģija mainīja spēles noteikumus

Gadu desmitiem galvenais dzinēja uzdevums bija nodrošināt pietiekamu jaudu un pieņemamu degvielas patēriņu. Šodien ar to vairs nepietiek: mūsdienu dzinējam vienlaikus jāatbilst stingrām ekoloģiskajām normām, jāpatērē mazāk degvielas, jāizdala mazāk kaitīgo vielu, jādarbojas klusāk un jāsaglabā komforts vadītājam.

Normu stingrināšanas mērogu redzams konkrētos skaitļos. Norma Euro-5 (2009.-2011. gads) diezeļdzinējiem pieļāva slāpekļa oksīdu (NOx) izplūdi 180 mg/km apmērā. Norma Euro-6 (2014.-2015. gads) samazināja šo rādītāju līdz 80 mg/km - samazinājums par 56% tam pašam dzinēja tipam. Vienlaikus benzīna dzinējiem ar tiešo iesmidzināšanu pirmo reizi tika ieviesta atsevišķa norma daļiņu skaitam (PN), kāda vecākajās normās nepastāvēja.

Tieši šo prasību apvienojums, nevis ražotāju vēlme visu sarežģīt, kļuva par iemeslu lielākās daļas mūsdienu tehnoloģiju parādīšanās.

Vairāk jaudas pie mazāka tilpuma

Vēl pirms divdesmit gadiem dzinējs ar tilpumu 2,5-3,0 litri tika uzskatīts par parastu. Šodien līdzīgu jaudu bieži iegūst no dzinēja ar tilpumu 1,5-2,0 litri. Tas kļuvis iespējams, pateicoties turbopūtei, tiešajai degvielas iesmidzināšanai, augstākam iesmidzināšanas spiedienam un precīzai elektroniskai degšanas procesa vadībai.

Iesmidzināšanas spiediena atšķirība starp vecajām un jaunajām sistēmām parāda šo izmaiņu mērogu. Klasiskās iesmidzināšanas sistēmas ieplūdes kolektorā (MPI) darbojās pie spiediena aptuveni 3-4 bāri. Mūsdienu tiešās iesmidzināšanas sistēmas (GDI), kas padod degvielu tieši sadegšanas kamerā, darbojas pie 200 bāru spiediena, bet jaunākās sistēmu paaudzes sasniedz 350 bārus, ar izstrādēm virzienā uz 500 bāriem. Šāds spiediena palielinājums ļauj degvielai izsmidzināties daudz sīkākos pilienos, kas uzlabo sadegšanu un samazina cieto daļiņu izmešus.

Tomēr īpatnējās jaudas pieaugums izraisīja temperatūras un mehānisko slodžu pieaugumu dzinējam, kas tieši ietekmēja prasības motoreļļai.

Elektronika kļuva tikpat svarīga kā mehānika

Mūsdienu dzinēju vada desmitiem elektronisko sistēmu. Vadības bloks pastāvīgi analizē daudzu sensoru rādījumus un reālā laikā koriģē degvielas padevi, aizdedzes apsteidzes leņķi, turbopūtes spiedienu, fāzu maiņas darbu un daudzus citus parametrus. Šāda precizitāte ļauj vienlaikus samazināt degvielas patēriņu, samazināt izmešus un paaugstināt dzinēja efektivitāti.

Kāpēc parādījās EGR, DPF un katalītiskie neitralizatori

Daudzi automašīnu īpašnieki uztver šīs sistēmas kā papildu problēmu avotu. Tomēr to uzdevums ir pavisam cits - visas tās parādījās, lai samazinātu kaitīgo vielu izmešus, un bez tām mūsdienu ekoloģiskās prasības izpildīt nebūtu iespējams.

Sodrēju filtrs (DPF) uztver sodrēju daļiņas savās porās, taču uzkrātie sodrēji laika gaitā bloķē izplūdes gāzu plūsmu. Lai sadedzinātu šos sodrējus, nepieciešama temperatūra virs aptuveni 550°C, kas parastā pilsētas braukšanā bieži netiek sasniegta. Tāpēc dzinēja vadības sistēma periodiski iedarbina aktīvu reģenerāciju: iesmidzina papildu degvielu, lai mākslīgi paceltu izplūdes gāzu temperatūru līdz nepieciešamajam līmenim un izdedzinātu uzkrātos sodrējus.

Tajā pašā laikā konstrukcijas sarežģīšana neizbēgami palielinājusi apkopi un diagnostiku prasošo komponentu skaitu.

Kāpēc mūsdienu dzinēji izvirza augstākas prasības motoreļļai

Augstas temperatūras, palielināts spiediens cilindros, turbopūte, izplūdes gāzu toksicitātes samazināšanas sistēmas un palielināti apkopes intervāli ievērojami paaugstinājuši prasības motoreļļām. Mūsdienu eļļai jāsamazina berze un jāaizsargā dzinēja detaļas, kā arī jāsaglabā stabilitāte krietni smagākos ekspluatācijas apstākļos, nekā tas bija nepieciešams vēl pirms dažām desmitgadēm.

Tieši tāpēc parādījās jaunas specifikācijas, pielaides un mazviskozas eļļas, par kurām stāstījām iepriekšējos rakstos: viskozitātes samazinājums un HTHS parametrs ir tieši saistīti ar īpatnējās jaudas pieaugumu un degvielas ekonomijas prasībām, bet tādas kategorijas kā API SN Plus un SP parādījās kā tieša atbilde uz zemas ātruma priekšaizdegšanās (LSPI) problēmu, kas raksturīga tieši turbēto dzinēju ar tiešo iesmidzināšanu.

Vai mūsdienu dzinēji kļuvuši sliktāki?

Šis ir viens no visvairāk apspriestajiem jautājumiem, un uz to nav viennozīmīgas atbildes. Mūsdienu dzinēji nodrošina lielāku jaudu, mazāku degvielas patēriņu, ievērojami zemākus izmešus un labāku komforta līmeni. Vienlaikus tie kļuvuši sarežģītāki konstruktīvi un jutīgāki pret apkopes kvalitāti. Tāpēc salīdzināt mūsdienu un vecos dzinējus tikai pēc resursa vai uzticamības būtu nepareizi: katra paaudze tika izstrādāta atbilstoši sava laika prasībām, un šīs prasības principiāli atšķīrās.

Izplatīti maldīgi priekšstati

Ražotāji sarežģīja dzinējus tikai peļņas dēļ no rezerves daļām.

Nē. Lielākā daļa jauno sistēmu, ieskaitot DPF, EGR un katalītiskos neitralizatorus, ieviestas kā tieša sekas konkrētām izmešu normām, nevis kā ražotāja patstāvīgs inženiertehnisks risinājums.

Sodrēju filtrs ir tikai problēmu avots bez reālas labuma.

Nē. DPF reāli uztver cietas daļiņas, kuras citādi pilnībā nonāktu atmosfērā. Problēmas ar filtru visbiežāk saistītas ar ekspluatācijas veidu (īsi braucieni pie zemiem apgriezieniem), nevis ar pašu tehnoloģiju.

Vecie dzinēji bija nepārprotami uzticamāki nekā mūsdienu.

Ne gluži. Vecie dzinēji bija konstruktīvi vienkāršāki, taču prasības tiem, ieskaitot izmešu normas un degvielas ekonomiju, arī bija ievērojami zemākas. Tiešs "uzticamības" salīdzinājums, neņemot vērā prasību atšķirību, ir nekorekts.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kāpēc mazāka tilpuma dzinēji dod tādu pašu jaudu kā vecie lielāka tilpuma dzinēji?

Pateicoties turbopūtei, ievērojami augstākam degvielas iesmidzināšanas spiedienam un precīzai elektroniskai degšanas procesa vadībai, kas kopā kompensē mazāko darba tilpumu.

Kāpēc sodrēju filtrs dažreiz pieprasa piespiedu reģenerāciju servisā?

Ja automašīna ilgstoši ekspluatēta apstākļos, kur izplūdes gāzes nekad nesasniedza dabiskai aktīvai reģenerācijai nepieciešamo temperatūru, var būt uzkrājies vairāk sodrēju, nekā sistēma spēj patstāvīgi izdedzināt, un būs nepieciešama piespiedu procedūra.

Vai turbopūte un paaugstinātas prasības eļļai ir savstarpēji saistītas?

Jā, tieši: paaugstinātas temperatūras un slodzes eļļai turbēto dzinēju ar tiešo iesmidzināšanu ir viens no iemesliem, kāpēc parādījās atsevišķas pielaižu kategorijas, kas aizsargā pret specifisku zemas ātruma priekšaizdegšanās (LSPI) problēmu.

Vai var vispār izvairīties no sarežģītām sistēmām, piemēram, EGR un DPF, iegādājoties vienkāršāku automašīnu?

Nē, ja runa ir par jaunu automašīnu, jo šīs sistēmas nepieciešamas saskaņā ar spēkā esošajām ekoloģiskajām normām, lai iegūtu atļauju pārdošanai, un nav ražotāja izvēles iespēja.

Secinājums

Mūsdienu dzinēji kļuvuši sarežģītāki ne nejauši. Ekoloģisko prasību pieaugums, vēlme samazināt degvielas patēriņu, palielināt jaudu un uzlabot komfortu piespieda inženierus meklēt jaunus tehniskus risinājumus. Katra jauna sistēma parādījās kā atbilde uz konkrētu inženiertehnisku vai normatīvu uzdevumu, vai tā būtu slāpekļa oksīdu izmešu norma, vai nepieciešamība saglabāt jaudu pie mazāka darba tilpuma. Tieši tāpēc mūsdienu dzinējs ir sarežģīts mehānisko, elektronisko un ekoloģisko tehnoloģiju komplekss, kas darbojas kopīgi.