CO2: EU predpisuje, tehniki pri proizvajalcih se potijo

Primerjava med zgorevanjem v bencinskem motorju (levo) in homogenim zgorevanjem.

Evropska komisija bo v kratkem predstavila stanje in predvidene posledice glede napredka za zmanjšanje izpustov v novih vozilih, ki se prodajajo v Evropi oziroma v državah Evropske skupnosti. Hkrati bo postalo izdelovalcem vozil bolj jasno, koliko bodo morali še vložiti v razvoj, da bodo lahko zadostili zahtevam predpisov.

Ker je stanje glede izpustov do leta 2021 že določeno (povprečje izpustov CO₂ naj bi bilo 95 g/km), pa je nadaljnje omejevanje še stvar dogovorov. Nekateri izdelovalci vozil že ugovarjajo, da potrebujejo več časa in da so predlagane omenitve 68 do 78 g/km težko ali celo nedosegljive do leta 2025, zato bi bilo bolj primerno to mejo prestaviti do leta 2030. Prav tako izdelovalci ugotavljajo, da bi krajši roki ob trenutnem gospodarskem položaju preobremenili proračune, ker menijo, da v navedenih letih še ne bo toliko električnih in hibridnih vozil, ki bi omogočali zmanjšati povprečne vrednosti izpustov.

Območje, kjer se dosega homogeno zgorevanje oziroma kontroliran samovžig zmesi.

Zmanjševanje izpustov CO₂ oziroma porabe goriva pomeni, da bodo morali izdelovalci vložiti precej sredstev v razvoj, da bi izboljšali izkoristek motorja z notranjim zgorevanjem, saj je že davno konec obdobja, ko se je dalo z razmeroma preprostimi ukrepi izboljšati proces. Tehnične rešitve, ki bi pomagale zmanjšati porabo goriva, so zahtevne in drage in z vsako nadaljnjo stopnjo razvoja relativno manj učinkovite. Poleg tega bodo predpisi vplivali še na vsaj dva ukrepa, ki bosta obremenila izdelovalce, in sicer določitev realnih pogojev za določanje porabe goriva in preverjanje emisije vzorca vozil v izpuhu pri 150.000 prevoženih kilometrih. Gre torej za odpravo neskladja med rezultati, dobljenimi v laboratoriju, in tistimi, ki jih vozniki dosegajo na cesti, v drugem primeru pa se skuša zagotoviti čim manjše odstopanje emisij plinov pri novih in starih vozilih.

Primerjava načinov zgorevanja (z leve): difuzijsko zgorevanje, kinetično zgorevanje in homogeno zgorevanje (HCCI).

Glede na dosegljive informacije je ta trenutek učinkovit ukrep za znižanje porabe goriva pri dizelskih motorjih dvig tlaka in strategija vbrizgavanja, krajši odzivni časi krmilja, novi materiali, zmanjšanje trenja v motorju in homogeno zgorevanje s pomočjo predčasnega vbrizga ali hkratno uporabo dveh goriv (bencin, dizelsko gorivo).

Pri bencinskem motorju so ukrepi za znižanje porabe podobni, torej krajši odzivni časi krmiljenja procesa, vžigalni sistem z večjo energijo iskre, nadtlačno polnjenje, zmanjšanje notranjega trenja, neposredno vbrizgavanje in homogeno zgorevanje, kjer nastopi problem klenkanja.

Motor s homogenim zgorevanjem.

Tehnologija, v katero polagajo upe pri motorjih z notranjim zgorevanjem, je homogeno zgorevanje ali kot tudi imenujemo kontroliran samovžig, pri katerem so si že mnogi polomili zobe. Problem pri homogenem zgorevanju je zagotoviti homogeno zmes in nato kontroliran samovžig te zmesi, to je hkratni vžig zmesi po celotnem zgorevalnem prostoru – homogeno zgorevanje. To je mogoče doseči, vendar v razmeroma ozkem področju delovanja motorja, ki ni vedno dosegljivo glede na sestavo in temperaturo zmesi. S homogenim zgorevanjem bi dosegli višje izkoristke posebej pri bencinskih motorjih, obenem pa še zelo nizke emisije dušikovih oksidov in seveda nižjo porabo goriva podobno ali enako kot pri dizelskem motorju.

Izdelovalci vozil lahko zmanjšajo povprečno emisijo vozil s pomočjo uvajanja hibridnih in električnih vozil v svoj prodajni program. Vendar je tudi znano, da imajo, razen Toyote pri hibridih in Tesle pri električnem vozilu, ostali izdelovalci negativne bilance pri prodaji teh vozil.

Zgorevalni prostor, v katerem poteka homogeno zgorevanje.

Nedvomno je bližnja prihodnost še vedno vezana na motor z notranjim zgorevanjem in z dodajanjem vedno večjega deleža predvsem hibridov in določenega deleža električnega pogona. Zavedati se moramo, da če ne bo preskoka v razvoju baterij in gorivnih celic ter širjenja infrastrukture, bomo še dolgo poslušali ropot motorjev, verjetno z vedno manjšim številom valjev in z dodatnim pogonom, ki bo pomagal zmanjševati onesnaževanje.

Aci Bizjan

Slike: SAE, GM, Engine Technology Magazine