KLIIMAKAITSE OTSE TEHASEST

Mootori heitmed minevikus, tänapäeval ja tulevikus. Ülevaade heitkoguseid käsitlevatest standarditest, katsemeetoditest ja uutest ajamikontseptsioonidest.

Kunagi oli see lihtne, sest töötava mootoriga sõidukit oli kohe kuulda. Kuid ajad muutuvad. Tänapäeval kulgeb üha rohkem sõidukeid peaaegu hääletult. Ent enamikus neist kasutatakse ikka veel sisepõlemismootorit, n-ö sõiduvahemaa pikendajat. Kuid millised on tuleviku ajamisüsteemid? Ja kuidas saab sisepõlemismootor muutuda veelgi tõhusamaks ja keskkonnasäästlikumaks?

Alustame põhitõdedest ja vaatame, millest heitgaasid koosnevad, ja kui palju on lubatud.

STANDARDITES: SAASTEAINED

Heitgaaside vähendamise uue tehnoloogia arendamise peamine liikumapanev jõud on üha rangemaks muutuvad kliimakaitsenõuded ja kütusehinna tõus. Üldreegel on see, et mida vähem üks sõiduk kütust tarbib, seda vähem heitgaase ka tekitab. Ent kui arvestada heitgaasi koostist, on olukord palju keerulisem. Heitgaasid on jäätmed, mis tekivad kütuse sisemisel põlemisel koos õhuga. Nendes sisalduvate saasteainete vähendamiseks saab kasutada erinevaid järeltöötlussüsteeme. Heitgaasitorustikust väljuvad peamiselt süsinikmonooksiid (CO), lämmastikoksiid (NOx), süsivesinikud (HC), lämmastik (N2), süsinikdioksiid/HC (CO2) ja osakesed (PM), mille maksimaalsed tasemed on kehtestatud hästi teada eurostandardites, mille alusel määratakse ka mootorsõiduki maks.

LÄHIMA TULEVIKU CO2 SIHTTASEMED

Mida rohkem kütust põletatakse, seda rohkem süsinikdioksiidi (CO2) tekib. Kuna CO2 ei ole tervisele otseselt kahjulik, ei ole seda heitestandardites- se kaasatud, kuid seda peetakse kliimamuutuse peamiseks põhjuseks. Globaalse soojenemise peatamiseks tuleb CO2-heitkogust oluliselt vähendada. Selleks kehtestati paljudes riikides, sh USA-s, Hiinas, Jaapanis ja EL-is seadusega ettenähtud piirmäärad, mida eelolevatel aastatel karmistatakse kindlaksmääratud ajakava kohaselt veelgi. EL on üks pioneeridest, olles võtnud eesmärgiks kasvuhoonegaaside heitkoguse vähendamise vähemalt 20% võrra (võrreldes 1990. aasta tasemega) 2020. aastaks, mis tähendab, et alates 2020. aastast on uute sõidukite heitkogus vaid 95 g CO2/km.

ARUTELUDES: NEDC

Euroopas kasutatakse kütusekulu ja heitkoguse määramiseks standardset mõõtmismeetodit,

Allikas: Saksamaa keskkonna-, loodushoiu- ja tuumaohutuse ministeerium nn uut Euroopa sõidutsüklit (New European Driving Cycle, NEDC). Sõiduk sõidab täpselt määratud stsenaariumite kohaselt rullikutega dünamomeetril, et simuleerida linnas ja linnast väljas sõitmist määratud keskkonnatingimustes. Kuid see katsemeetod on saanud üha suurema kriitika osaliseks, sest NEDC keskmine kütusekulu ja tegelik kütusekulu on erinevad.

Sõltumatute autotootjate ühenduste uuringutes seatakse kahtluse alla mõõdetud väärtuste tüüpilisus ja tullakse järeldusele, et need meetodid ei vasta reaalsetele sõidutingimustele. Tagamaks, et nimetatud katsemenetlused peegeldaksid usaldusväärselt reaalsust, on praegu kinnitamisel alternatiivsed kaitsemeetodid kütusekulu ja saasteainete heitkoguse määramiseks.

KOHUSTUS: AUTOTÖÖSTUS

Nõutud kütusekulu ja saasteainete heitkoguse vähendamist saab saavutada ainult autotööstuse suuremahuliste investeeringutega uurimisja arendustegevusse. Autotootjate pikaajalise partneri ja tehniliste uuenduste teerajajana võtab MAHLE vastutuse pakkuda asjakohaseid lahendusi ja keskendub nendele teemadele osana oma käimasolevast arendustegevusest paljude aastate jooksul. Ja seda edukalt, nagu näitavad alljärgnevalt loetletud tooted.

Suurima võimaliku säästupotentsiaali saavutamiseks ühendavad tootjad mootorisisesed ja -välised uusimad tehnoloogilised lahendused.

1. Meetmed mootori sees

» põlemisk ambri optimeerimine, kasutades komponendi uut geomeetriat (nt MAHLE välja töötatud anum-tüüpi või oomega-kujulised õõnsused kolvi kroonil kütuse-õhusegu optimeerimiseks);

» komponendi mõõtude vähendamine või õigesse mõõtu viimine;

» sissepritsesurvete suurendamine;

» sisselaskekanali reguleerimine, näiteks MAHLE nukkvõlli Torqueboost CamInCam® abil;

» sissepritseparameetrite optimeerimine;

» mitmeklapitehnoloogia – näiteks MAHLE viimase põlvkonna kergete klappidega;

» turbo surve reguleerimine tavapärase reguleerimise asemel, milleks kasutatakse MAHLE elektroonilisi käitureid.

Viimastel aastatel on mootori sisemus teinud läbi suure arengu, mis jätkub. Seda tõestab selgelt ka bensiinimootorites toimuv sissepritse: autotootjad on eemaldunud kütuse pritsimisest sisselasketorustikku ja hakanud eelistama suure sissepritsesurvega otsesissepritset.

2. Meetmed väljaspool mootorit (heitgaasi järeltöötlussüsteemid):

» oksüdatsioon, NOx kogumine ja SCRi katalüütilised muundurid;

» välised madal- ja kõrgsurve heitgaaside ringlussüsteemid;

» kübemefilter;

» ühendid (katalüütiliste muundurite kombinatsioon);

» k atalüütiline põleti;

Sisepõlemismootori tavaline jõuülekanne

Jõuülekanne elektrilise hübriidajamiga Elektriauto (akutoitel)

Jõuülekanne elektrilise hübriidajamiga pikendatud sõiduulatusega

Vähendatud töömahuga jõuülekanne

Kütuseelementidega sõiduk

» nutik ate sulgesüsteemide süstemaatiline integreerimine.

TEOKSIL JA TULEKUL: UUED AJAMISÜSTEEMID

Elektriline ei pruugi olla sama mis elektriline: enamik praegu turul saadaolevatest elektrimootoriga sõiduautodest on hübriidautod, mis on liikumise tekitamiseks varustatud vähemalt kahe energiamuunduriga ja kahe sõidukisse paigaldatud energiasalvestussüsteemiga ÜRO määratluse kohaselt. Enamikul juhtudel kasutatakse energia salvestamiseks akut, kütuse-/gaasipaaki või kineetilise energia salvestussüsteemi. Sageli kasutatavad energiamuundurid on elektrimootor ning bensiini- ja diiselmootor.

Üha rohkem autotootjad pakuvad sõidukeid, millel ei ole mehaanilist ühendust mootori ja veorataste vahel. Liikumise tekitavad akutoitel töötavad elektrimootorid. Pikemate vahemaade läbimiseks on sõidukitele paigaldatud lisaks ka sisepõlemismootor, mis laeb akusid, kui need peaksid tühjaks saama. MAHLE kasutas seda kontseptsiooni ka mudelis Audi A1, kus see on heakskiitmise ootel. Teisalt on suur säästupotentsiaal mootori põlemiskambri väikeses mahus (selle vähendamises). Teisalt on võimalik saavutada optimaalne energiatõhusus sisestatavast kütusest, sest kuna mootor lülitatakse sisse ainult laadimiseks ja/või turbofunktsiooniks, kasutatakse seda ainult selle kõige tõhusamates valdkondades, olenemata gaasipedaali asendist või liikumiskiirusest.

TARBESÕIDUKITE AJAMISÜSTEEMID –ÜLEVAADE

Eksperdid ei ole veel jõudnud ühisele seisukohale, missugune uus kontseptsioon või heitgaasi järeltöötlussüsteem hakkab turul lõpuks domineerima. Ent vaatamata sellele on üsna selge, et lähitulevikus ei loobuta sisepõlemismootoritest täielikult. Olenemata sellest, kuidas autod tulevikus muutuvad, annab MAHLE koos oma uudsete lahendustega oma panuse. Olgu selleks siis uued tehnoloogilised lahendused mootoris ja filtrisüsteemis või soojuse haldamine, mille uuenduslikku potentsiaali on võimalik nüüd tõhusamalt ära kasutada tänu MAHLE ja Behri vahelisele koostööle.