Didesnė automobilio variklio galia - tai bene daugelio benzingalvių svajonė. Nemaža dalis jų būtent tai įtraukia į automobilio modifikavimo planų sąrašą. Vieni apsiriboja tik nauja oro įsiurbimo ar išmetimo sistema, kiti lenda į variklio vidų ir keičia jo vidurius. Žinoma, kuomet yra atlikti visi darbai - nesvarbu kokio sudėtingumo, norisi sužinoti kiek gi papildomų „arklių“ atsirado variklyje. Kaip tą padaryti?
Vieni skaičiuoja iš akies, pasitikėdami įvairių variklio tiuningo kompanijų techniniais duomenimis, pateiktais apie instaliuotą detalę. Pavyzdžiui, vienas gamintojas deklaruoja, kad jo sportinis oro filtras prideda 3 AG, o sportinė išmetimo sistema papildomai sukuria 14 AG. Tačiau tai tik teorija, juk norisi turėti tikslų skaičių. Be to, senesni automobiliai dar prieš atliekant variklio galios kėlimo procedūras jau gali būti praradę dalį galingumo.
Idealiausias būdas visa tai išsiaiškinti - išmatuoti automobilio variklio galią ant specialaus dinamometrinio galios matavimo stendo. Tačiau net ir išmatavus variklio galią ant Dyno stendo, ji vis tiek ne visuomet bus tiksli, kadangi vienas stendas tam pačiam automobiliui gali parodyti geresnį galios vienetų skaičių, o kitas stendas - prastesnį. Ties gautais rezultatais ir prasideda visas įdomumas. Daugiau galios - skamba geriau, bet realybė įdomesnė. Taigi, kuriuo tikėti?
Kas lemia tikslų galios matavimą?
Tai faktoriai, kurie turi būti tikslūs. Tačiau gana dažnai šie parametrai prieš atliekant variklio galios matavimą ant stendo gali būti suvedami tiesiog „iš lempos“ arba paliekami pagal nutylėjimą (pagal default'ą), žinant kokie jie turi būti stendui veikiant idealiomis sąlygomis. Yra svarbi ne tik visa aplinkos būsena (temperatūra, drėgnumas, slėgis), bet svarbus rodiklis yra ir volų rotacinė masė - pasipriešinimo masė. Automobilio variklis, kurio galia matuojama ant stendo, sukdamas automobilio ratus priešinasi stendo volams. Jeigu tas pats automobilis priešintųsi didesniam volų sukuriamam svoriui, negu jis privalo būti konkrečiam automobiliui, tai jo variklio galia būtų išmatuota didesnė, negu yra iš tikrųjų. Žinant kokie aplinkos parametrai pakels rezultatus ir privers klientą pasijusti laimingu, galima juos tiesiog įvesti į kompiuterį rankiniu būdu. Tokiu atveju bus netiksliai išmatuota automobilio variklio galia, kurios apskaičiavimas priklauso nuo išvardintų parametrų. Esmė tame, kad matuojama variklio galia turi būti vienoda nepaisant to, ar oro temperatūra yra 2 laipsniai šalčio, ar 15 laipsnių šilumos, ar drėgmė yra 10, ar 50 procentų, ar slėgis aukštas, ar žemas. Anksčiau paminėtas volų rotacinės masės rodiklis taip pat yra labai svarbus - klientas turi kaip ir kitus taip ir šiuos duomenis matyti ant atspausdinto rezultatų lapo. Daugumai pigių stendų gamintojų yra per brangu nustatyti šį rodiklį, todėl jo korekcijos leidžiamos programos operatoriui.
Didžioji dauguma mūsų šalyje naudojamų galios matavimo stendų neturi hidrometeorologinių stotelių, fiksuojančių aplinkos duomenis, jie yra savadarbiai arba be kokybės sertifikatų, o tai reiškia, kad su jais nepavyks pasiekti tikslumo. Klientui rezultatų lape bus pateikta tik variklio galia ir kreivės, atsižvelgiant į aplinkos temperatūrą ir atliktas korekcijas pagal DIN standartą, bet rodikliai, pagal kuriuos šie skaičiavimai buvo atlikti labai dažnai nebus paviešinti.
Tarptautiniai standartai ir pripažinti gamintojai
Europoje yra žinomi „SuperFlow“, „Piper“, „Maha“, „V-tech“, „DynoDynamics“, „Dynojet“ dinamometrinių stendų bei kitos įrangos automobilių testavimams ar kontrolei gamintojai. Vokietijoje „Maha“ variklių galios matavimo stendą naudoja tokie tiuningo specialistai kaip „Hamann“, „MTM“, „ABT“ ar „PP Performance“. Be to, šiuo stendu pasitiki tokie automobilių gamintojai kaip „Mercedes-Benz, „BMW“, „Volkswagen“, „Audi“, „Škoda“, „Seat“, „Porsche“. „Maha“ kompanija savo veiklą yra pradėjusi dar 1968 metais, o dabar yra plačiai žinoma ne tik Europoje, bet ir visame pasaulyje, o jos produkcija naudojama įvairiuose pasaulio regionuose: Kinijoje, JAV, Australijoje, Pietų Afrikos Respublikoje, Prancūzijoje, Turkijoje, Didžiojoje Britanijoje ir t.t. Kompanijos gaminius - įvairius įrenginius - naudoja ir Vokietijos (TUV, DEKRA) bei Didžiosios Britanijos (MOT) techninių apžiūrų centrai (stabdžių stendai, žibintų stendai, važiuoklės tikrinimo stendai, emisijos tikrinimo įranga ir t.t.). Taigi tai yra puikiai žinomas ir pripažintas gamintojas visame pasaulyje, todėl ir jo gaminami variklio galios matavimo stendai nekelia jokių abejonių.
Modernią vokišką „Maha“ kompanijos aparatūrą bei įrangą Lietuvoje naudoja techninių apžiūrų centrai. „Maha“ variklių galios matavimo stendą turi Vilniaus Gedimino technikos universitetas (VGTU). „Maha“ dinamometrinį stendą turi ir Kaune įsikūrusios variklių galios tobulinimo dirbtuvės „Startline“. Čia naudojamas itin modernus ir rimtas „Maha LPS 3000 PKW 4x4“ dinamometrinis stendas gali matuoti variklio galingumą tiek dvejais ratais, tiek visais keturiais ratais varomiems automobiliams. Jis turi naujausią programinę įrangą, o hidrometeorologinė stotelė, stebinti aplinką yra šio stendo sudedamoji dalis.
Tikslumas ir patikimumas
Įmonės atstovas teigia, kad nemaža dalis klientų pas juos išsimatavę variklio galią - pasimeta, kadangi rezultatas būna prastesnis, nei anksčiau kitoje vietoje atlikto matavimo rezultatai. Tačiau tokia jau ta tiesa, nes „Maha“ stendas itin tiksliai suskaičiuoja visus „arklius“ ir niutonus. Taigi net ir visiškai naują automobilį, ką tik įsigytą iš įgaliotojo atstovo, drąsiai galima varyti į šias dirbtuves Kaune, pamatuoti jo galią ir įsitikinti, ar automobilio gamintojas ją yra nurodęs teisingai. Ir jeigu rezultatas bus ne toks, koks yra deklaruojamas, klientas turi teisę reikalauti to, už ką moka. Taigi norint sužinoti tikslią variklio galią tikrai nereikės vykti į Vokietiją - artimiausia vieta, kur galima tai padaryti, yra „Startline“ dirbtuvės Kaune. Čia bus itin tiksliai pamatuota bet kokio automobilio variklio galia, o rezultatų suvestinėje bus ne tik kreivės, kilovatų ir niutonmetrų skaičius, bet ir visi tikslūs aplinkos duomenys, būtent pagal kuriuos tiksliai buvo atlikti variklio galios matavimai. Viskas aiškiai ir be jokių paslapčių išdėstyta ant balto popieriaus lapo. Kažkokioms korekcijoms ar sukčiavimams vietos čia visiškai nebelieka. Kiek „arklių“ automobilis turi, tiek ir yra parodoma. Be to, verta paminėti, kad į variklį įsiurbiamo oro temperatūros duomenis „Maha“ galios matavimo stende esantis daviklis per OBD jungtį ima iš pačio automobilio kompiuterio. Esant tokiam sertifikuotam galios matavimo stendui Lietuvoje, visuomet galima tvirtai įsitikinti, kiek papildomos galios pridėjo viena ar kita automobilio variklio modifikacija ar kompiuterio programavimas.
Galios matavimo vienetai ir standartai
Kodėl superkamo automobilio variklio galingumas dabar dažnai išreiškiamas ne arklio jėgomis, bet šiandien dar ne visai įprastais kilovatais? Mūsų ir daugelyje kitų šalių dabar yra priimta Tarptautinė matavimų sistema SI, kurioje galingumui matuoti jau nebėra „arklio jėgos”. Beje, šio termino atsiradimo istorija labai sena. XVIII amžiuje garsus škotų mechanikas Džeimsas Vatas pritaikė savo išrastą garo mašiną siurbti iš anglies šachtos vandenį. Vato panaudotas terminas labai prigijo ir buvo plačiai vartojamas keletą amžių. Net kosminių laivų raketų galia būdavo išreiškiama arklio jėgomis. Tačiau nors ir labai įprastas šis vienetas, teks išsiversti be jo. Šiandien arklio jėga tokia archajiška, kai varstas ar pūdas. Tai net klaidingas terminas: matuojame variklio galią, o kalbame apie jėgas. Pasirodo, kad matavimo vienetas buvo arklio jėga, arklio galios kaip tik ir neatitiko. „Arklio jėga” beveik du kartus galingesnė už vidutinį arklį. Bet yra dar ir daugiau painiavos. Ant to paties variklio, matuojamo arklio jėgomis, veleno įrengtas ir generatorius, kurio galia matuojama vatais. Kaip visa tai suvienodinti. Labai paprastai - matuoti variklio galią kilovatais. Taip ir daroma SI sistemoje. kadangi kilovatas yra lygus 1,36 AG, tai ir variklio galios reikšmės taps beveik pusantro karto mažesnėmis. SI sistema turi naują vienetą ir variklio sukimo momentui žymėti. Vietoje anksčiau įprasto jėgos kilogrammetro (kgf.m) dabar sukimo momentas matuojamas niutonmetrais (N.m).
Didžiausias pasaulyje variklių gamintojas ,,Honda” nusprendė naudotis vienu, pastoviu metodu vertinant tiek automobilių, tiek motociklų variklių galią. Metodas grindžiamas ne bruto, o neto galia. Būtent dėl šios priežasties pranešame, kad ,,Honda” yra pirmasis variklių gamintojas, kuris vertina visus variklius neto-kW (neto-arklio galia) pagrindu, pagal Automobilių inžinierių sąjungos (SAE) testavimo metodą J 1349. Pradedant nuo 2007-ųjų metų modelių, visos ,,Honda” naudojamų variklių kW (AG) specifikacijos apskaičiuojamos pagal neto galios SAE J 349 normą. Šie neto paskaičiavimai reiškia variklių galios matavimo metodo pasikeitimą ir todėl ėmė keistis pavieniai variklių modelių, paskelbtų 2006 metais, kW(AG) vertės. Neto-kW (neto-AG) skaičiuojama atsižvelgiant į tai, ar ant variklio yra sumontuotas oro valytuvas ir slopintuvas. Bruto galia skaičiuojama neatsižvelgiant į šią įrangą. ,,Honda“ nusprendė priimti SAE neto galios skaičiavimus dėl naudotojų patogumo. Suvienodindami savo variklių galios skaičiavimo metodus pagal visame pasaulyje atitinkančią SAE J 1349 normą, užtikriname savo įvairių variklio modelių duomenų tęstinumą visose rinkose, nepriklausomai nuo gamintojo šalies ar pardavimo vietos. ,,Honda“ visada dirbo vardan to, kad verslo partneriams ir klientams galėtų pasiūlyti pačius kokybiškiausius, patikimiausius ir ekonomiškiausius bendro naudojimo variklius, kuriuos galima pagaminti. Nepaisant to, kad buvo pereita prie SAE J 1349 normos, mūsų bendro naudojimo varikliams nebuvo padaryta jokių techninių pakeitimų. Lentelėje nurodyta galia yra variklio efektyviosios galios neto vertė, išbandyta su atitinkamo variklio modelio pavyzdiniu varikliu ir išmatuota pagal SAE J 1349 normą nurodytu apsisukimų greičiu. Masinės gamybos variklių atveju, ši vertė gali būti kitokia.
Galia matuojama pagal daugybę normų: CUNA, DIN, ECE, EG, GOST, ISO. Savaime suprantama, skaitinė galios reikšmė priklauso nuo normos apibrėžtų matavimo sąlygų. Todėl, pavyzdžiui, pagal CUNA išmatuota galia 5-10 proc. didesnė už DIN dydį. O SAE normos nuo DIN skiriasi nors ir nedaug, tačiau į mažesnę pusę. Vakarietiškų traktorių variklių galią galima aptikti išmatuotą pagal 10 skirtingų normų: SAE J 1955 3.1, SAE J 1349 4.2.4, ISO TR14396, ECE R24 (ECE R24.03), DIN 70020, EEC 80/1289, EC 8-0/1269, 97/68/EC (EG 97/68), OECD, BS AU 141a: 1971. Tiesa, jų yra ir daugiau. Pavyzdžiui, Same Deutz-Fahr traktorių grupėje galia papildomai nurodoma pagal 2000/25/EC normą. Tačiau dažniausiai galia pateikiama pagal ECE R24, 97/68/EC (EG 97/68), DIN 70020 ir ISO TR14396 normas. Atsižvelgiant į tai, skirtingų gamintojų pateiktų galios skaitinių reikšmių lyginti tiesiogiai negalima.
Sukimo momentas ir galia: ką jie reiškia?
Dažnai skaitydami naujienas apie automobilius ar rinkdamiesi naują transporto priemonę matome dvi pagrindines charakteristikas - sukimo momentą ir galią. Visgi, galia skelbimuose, straipsniuose yra išskiriama labiau ir yra tarsi svarbesnė kiekvieno automobilio istorijoje. Kita vertus, mažai kas nežino, jog ir sukimo momentas yra kritiškai svarbus automobilio dinamikai. Tai ką šie rodikliai iš tikrųjų reiškia ir kaip juos suprasti mechaniką tik paviršutiniškai suprantantiems žmonėms?
Sukimo momentas ir galia yra tai, ką išvysto variklis, kuomet nuspaudžiate akseleratorių. Potencinė degalų energija vidaus degimo variklyje verčiama kinetine energija, kuri yra reikalinga važiavimui. Taigi, iš tikrųjų turime net kelis terminus, kuriuos reikia žinoti. Juos pateiksime labai suprimityvintai - šis straipsnis nėra skirtas mechaniką ir fiziką labai gerai išmanantiems žmonėms. Energija galima vadinti kūno galimybes atlikti darbą arba išskirti šilumą. Šiuo atveju energijos varikliui suteikia degalai arba baterijos.
Darbas apibrėžiamas kaip kūną veikiančios jėgos modulio ir kūno poslinkio sandauga. Darbas gali būti matuojamas niutonmetrais.
Sukimo momentas - rotacinė variklio alkūninio veleno jėga. Kuo didesnį sukimo momentą išvysto variklis, tuo daugiau darbo jis gali nuveikti. Sukimo momentas yra vektorinis, turi kryptį ir yra matuojamas niutonmetrais. Niutonas - jėgos vienetas, o metras, aišku, - atstumo.
Galia - kaip greitai darbas yra atliekamas (fizikams toks paaiškinimas tikriausiai nepatiktų). Jamesas Wattas, kurio vardu ir pavadintas galios matavimo vienetas, nurodė, kad 1 arklio galios pakanka 33 tūkstančiams svarų pakelti į vienos pėdos aukštį per vieną minutę.
Taigi, sukimo momentas yra reikalingas šiam svoriui pakelti apskritai, o galia - pakelti greitai. Aukštą sukimo momentą ir labai mažai galios turintis kūnas (mūsų atveju, variklis) gali pakelti didžiulius svorius, tačiau tai darytų labai lėtai. Tuo tarpu daug galios, bet žemą sukimo momentą turintis kūnas didelio svorio pakelti apskritai negalėtų arba tai darydamas labai persitemptų, kol būtų pasiektas tam tikras greitis. Išjudinti svorį yra sunkiau nei palaikyti jo judėjimą, todėl tam pirmam judesiui reikia didesnio sukimo momento, greičio vystymui - galios.
Bet fiziką į šalį. Egzistuoja ir daugybė pusiau tikslių paaiškinimų, kurie vaizdžiai iliustruoja ką reiškia galia, o ką - sukimo momentas. Dažnai teigiama, kad kada sunku, viską nudirba sukimo momentas. Tai yra, iš vietos greičiau pajudės tas automobilis, kuris turi aukštesnį sukimo momentą. Taip pat aukštas sukimo momentas yra reikalingas tempiant priekabas ar bėgėjantis iki itin aukšto greičio, kuomet oro pasipriešinimas pasidaro labai stiprus.
Įsivaizduokite, kad trys galiūnai ruošiasi tempti labai sunkius akmenis. Pirmasis turi labai aukštą sukimo momentą ir nedaug galios, antrasis - daug galios, bet žemą sukimo momentą, trečias - aukštą sukimo momentą ir daug galios. Pirmasis galėtų patempti sunkesnius akmenis nei antrasis, bet tai darytų lėtai. Antrasis temptų lengvesnį akmenį, bet vos tik išjudintų svorį jis šautų į priekį - tą patį svorį paėmęs pirmasis pralaimėtų antrajam, nes greičiui reikia galios. Galiausiai nugalėtų trečiasis, nes jis galėtų tempti sunkius svorius ir tai daryti greitai.
Dėl labai akivaizdžių priežasčių aukštą sukimo momentą turi traktoriai ir vilkikai. Pavyzdžiui, Volvo FH vilkikas su D16G varikliu išvysto 2650 Nm sukimo momentą ir 540 AG. Aukštas sukimo momentas leidžia vilkikui tempti sunkius krovinius. Palyginimui, 540 AG išvystė ir 2010-ųjų Ford Mustang GT500, tačiau šis automobilis turėjo tik 691 Nm sukimo momentą. Pajudinti tokį automobilį iš vietos yra mažesnis darbas nei vilkiką, todėl to sukimo momento yra per akis.
Kitas pavyzdys - Mazda RX-8. Rotorinis 1,3 litrų variklis išvystė 186-225 AG, tačiau sukimo momentas išliko gana žemas - apie 216 Nm. Tai vis tiek buvo smagus sportinis automobilis su neeiliniu charakteriu, tačiau daug noro staiga šauti iš vietos jis tikrai nerodė.
Taip pat svarbu paminėti, kad vidaus degimo variklių galia ir sukimo momentas nėra pastovūs dydžiai. Jie svyruoja priklausomai nuo apsukų. Minėtas RX-8 maksimalų sukimo momentą išvystė tik prie 7600 apsisukimų per minutę, todėl reikėjo stipriai paspausti, kol automobilis tikrai pradėjo traukti.
Galiausiai, dažnai sakoma, kad galia nurodo kaip greitai atsitrenksite į sieną, o sukimo momentas - kaip toli tą sieną su savimi nusitempsite. Tai, aišku, nėra labai tikslu, bet prisiminkite - kai labai sunku (dėl svorio, judėjimo iš vietos ar augančio oro pasipriešinimo) reikalingas aukštas sukimo momentas. Renkantis sportinį automobilį reikės atkreipti dėmesį į abu šiuos dydžius bei gerai suvokti, kokio charakterio automobilio jums reikia - tokio, kurio variklis tingiai suktųsi, bet leistų automobiliui įspūdingai šauti iš vietos, ar tokio, kuris mėgtų aukštus sūkius ir nuolatinį darbą ant ribos.
Variklio galios matavimo stendas / Šiaulių valstybinė kolegija
Kiekvienas vairuotojas turbūt mėgsta kartkartėmis spustelėti automobilio greičio pedalą ir su vėjeliu pralėkti. Kuo variklio galia bus didesnė, tuo smagiau bus važiuoti. Variklio galingumas, be abejonės, yra vienas svarbiausių kriterijų renkantis automobilį. Galia dažniausiai nurodoma dviem dydžiais, kilovatais (kW) ir arklio galiomis (AJ). Jei žinomas variklio galingumas kilovatais, apskaičiuoti, kiek tai bus arklio galių, nėra sudėtinga, nes 1 kW lygus 1,36 AG. Variklis apibūdinamas esant didžiausiam galimam kuro tiekimui. Pasiekus reikiamą sūkių dažnį, variklis stabdymo stendo apkraunamas didžiausiu galimu sukimo momentu, jis per visą matavimo laiką išlaikomas pastovus. Matuoti dažniausiai pradedama nuo 1000 min.-1 iki didžiausio sūkių dažnio 2100-2400 min.-1, matuojama atitinkamais intervalais, dažniausiai kas 100 min.-1. Automobilio dinamikoje svarbu ir sukimo momentas. Jis yra vienintelis galios parametras, kurį vairuotojas gali jausti. Jei automobilio greitis ir dinaminės savybės jūsų netenkina, tai galima pakoreguoti. Variklio galią galima padidinti trimis pagrindiniais būdais. Dar vienas iš būdų - „chiptuningas“. „Chip“ - mikroschema, „tiuning“ - derinti, pertvarkyti. O šiuo metu modifikacijas galima atlikti naudojant tik specialią programinę įrangą ir prietaisus. Variklio galios didinimo pobūdis priklauso nuo variklio tipo: turbodyzelinio, turbobenzininio ir atmosferinio (variklis be turbinos). Programuojant variklį, neviršijant gamintojų paliktų rezervų, mikroschemos pertvarkymas variklio eksploatacijos ilgaamžiškumui neturi jokios įtakos. Žinoma, galima galią padidinti daugiau nei 50 proc., bet tada, norint išvengti variklio gedimų, padidėjusio dūmijimo, reikia pakeisti tam tikrus automobilio mazgus.
Lietuvos keliais važinėja daugiau kaip milijonas transporto priemonių. Į jas vienu metu laisvai gali susėsti ir iškeliauti po Europą visi Lietuvos gyventojai. Tačiau mažai kas iš sėdinčiųjų už vairo pagalvoja, kiek daug per daugelį šimtmečių padėta triūso, padaryta bandymų, sukurta mokslinių teorijų, kol automobilis pasiekė dabartinį patikimai tobulą mokslinį-techninį lygį. Ratas atsirado prieš 6000 metų, vėjo varomas automobilis - prieš 400 metų, garo mašinos varomas prancūzų konstruktoriaus N.Ž.Kiunjo automobilis - prieš 230 metų, idealaus variklio teoriją prancūzų profesorius S.Karno sukūrė prieš 177 metus, o pagal ją vokiečių išradėjai N.Otas, K.Bencas, G.Daimleris, V.Maibachas ir R.Dyzelis paskutiniais XIX a. dešimtmečiais sukūrė veikiančius šiluminius vidaus degimo variklius ir jiems pritaikytus dviračius, ttriračius ir keturračius automobilius. Paskutiniaisiais XIX a. metais S.Peterburgo inžinierius G.Trinkleris patobulino R.Dyzelio variklį dyzelino įpurškimui vietoj oro kompresoriaus įrengęs didelio slėgio kuro siurblį. Pirmoji S.Karno vidaus degimo variklių 1824 m. teorija nnusakė svarbiausią teiginį, kad variklis gali veikti tik esant aukštos temperatūros degimo procesui ir žemos temperatūros šaltiniams (duslintuvui, radiatoriui), todėl naudingumo koeficientas niekada negali būti lygus vienetui. Įvertinus variklio nuostolius dėl siurblių, ventiliatoriaus naudojimo, trinties transmisijoje galutinis automobilio naudingumo koeficientas tėra apie 33 procentus. Taigi įpylus į baką 100 litrų benzino, tik 33 litrai suka ratus, kiti išsisklaido į aplinką kaip teršalai ir šilumos nuostoliai. Todėl per paskutinį XX a. dešimtmetį visų mokslininkų pastangos buvo sutelktos naudingumui padidinti ir išmetamų į atmosferą teršalų kiekiui sumažinti. Nors dabartinis 33 proc. naudingumo koeficientas yra ne toks mažas palyginti su pirmą kartą 1860 m. išbandytu garo mašinos pavidalo vidaus degimo varikliu, kai vietoj garo įleidžiant ir uždegant gamtines dujas bandytojui prancūzui Ž.E.Lenuarui dėl nne vietoje pastatytos mišinio uždegimo žvakės viduryje cilindro, o ne gale, pavyko pasiekti tik 0,4 proc. naudingumo koeficientą. Vyresnio amžiaus vairuotojai prisimena XX a. vidurio automobilį “Pobieda” su 2 litrų 50 AG varikliu, sunaudojančiu iki 15 litrų benzino 100 km, o 2000 m. aplink pasaulį keliavęs serijinis automobilis VW Lupo su 1,1 litro 61 AG varikliu sunaudodavo vidutiniškai 2,5 litro dyzelino 100 km, t.y. per pastaruosius 50 mmetų mokslo laimėjimai padėjo sumažinti kuro sunaudojimą daugiau kaip 5 kartus esant panašiai variklio galiai. Nereikia pamiršti, kad atitinkamai sumažėja ir degimui reikalingas oro kiekis bei į atmosferą išmetamų teršalų. Didžiuliai mokslo laimėjimai elektronikos, medžiagotyros, prietaisų pramonės srityse tuoj pat buvo pritaikyti automobiliuose. Tai ir elektroninio įpurškimo ESM valdomos sistemos, ir elektromagnetiniai uždegimo sistemų davikliai, ir siurbliai, reguliatoriai, plastmasinės lingės, ir t.t. Mokslas pakeitė net tokias nusistovėjusias sistemas, kaip akumuliatoriai: juose įrengiami ESM valdomi pašildytuvai ir maišytuvai šaltam variklio paleidimui, rengiamasi naudoti kondensatorius, o starterius ir generatorius - montuoti ant smagračių šitaip padidinant sukimo momentą ir apsaugant elektrines grandines nuo drėgmės važiuojant drėgnu keliu. Tokia elektrinė variklio paleidimo sistema įgalina pradėti važiuoti galinga kondensatorių baterija maitinamu iki 10 AG starteriu. Didžiulis mokslinis darbas atliekamas tobulinant degimo procesą cilindre virš stūmoklio. Dar įdomesni mokslo laimėjimai slėginio uždegimo varikliuose (neteisingai vadinamuose dyzeliniuose). Kad būtų gauti kuo mažesni rūko pavidalo dyzelino lašeliai, jie išpurškiami 200 MPa (2000 atmosferų) elektromagnetiniais siurbliais, atidarant kompiuteriu valdomu elektromagnetu kuro purkštuvą dviem etapais: iš pradžių per 0,001 sekundės be triukšmo uždegama 12,5 proc. dyzelino, paskui per kitas 0,007 sekundės į degančią aplinką suleidžiamas ir visiškai sudeginamas likusis kuro kiekis. Dyzelis veikia taupiai, be dūmų ir triukšmo. Iš esmės nauji mokslo laimėjimai bus diegiami automobiliuose ir ypač jų jėgainėse XXI amžiuje. Mažėjančios naftos ir dujų atsargos (užteks 50 metų!) bei didėjantys ekologiniai reikalavimai ir kainos privers daugiausia dėmesio skirti elektromobiliams. Jų visų maitinimui Lietuvoje reikės 10 kartų daugiau elektros energijos nei šiuo metu pagamintų visu galingumu veikiančios (kol kas politikų neuždarytos) atominė ir šiluminės elektrinės. Juk po 10-20 metų 1-2 milijonus Lietuvoje esančių automobilių pervedus į elektros trauką (po 20 kW galios kiekvienam) bus reikalinga elektrinių galia 40 000 000 kW. O iš kur juos paimsi, kai arabai nnaftos jau neturės? Net pakeitus uždaromą IAE trigubai galingesne, susidarytų 2 kartus mažesnė galia negu reikia.
Kaip matyti iš lentelės, šiuo pereinamuoju laikotarpiu didžiausias mokslininkų dėmesys krypsta į vandenilį naudojančius vidaus degimo variklius ir tobulesnius kuro elementus, tiesiogiai chemiškai be degimo gaminančius elektros energiją 60 proc. naudingumu. Vandenilis bus laikomas kuro bakuose esančiose intermetalidų (75 proc. FeTiH ir 25 proc. Mg3NiHx) kapsulėse, sugeriančiose jo iki 1000 kartų didesnį tūrį (mokslas!). Panaudojus moderniausius elektrinius akumuliatorius mieste galima bus visiškai likviduoti taršą, o tarpmiestiniams pasivažinėjimams naudoti hibridinius variklius. Juose, be akumuliatoriaus ir elektros variklio, įrengiamas nedidelis, užmiestyje automatiškai pasileidžiantis, ekonomiškas vidaus degimo varilis. Tokie automobiliai jau keleri metai gaminami Japonijoje, Amerikoje, Prancūzijoje. Vienas iš jų - Toyota Prius buvo demonstruotas 2001 m. rudenį įvykusioje automobilių parodoje Kaune. Lentelėje, be elektrinių akumuliatorių, pateikti mechaniniai akumuliatoriai. Šiuo metu Vilniuje svarstomi prieš kelis šimtus metų atrasto ir Kaune naudoto “Konkės” pavadinimu tramvajaus įrengimo projektai. Reikia vėl susidomėti naujausiais ššios srities mokslo laimėjimais - mechaniniais akumuliatoriais - iš plonų vielų ar folgos susuktais, avarijų atvejais nepavojingais smagračiais. Kaip tokie elektra pakraunami mechaniniai akumuliatoriai gali būti naudojami troleibusuose, automatricose, priemiesčio transporte, gerai matyti iš 1 paveikslėlio. Sustojus stotelėje smagratis įsukamas nuo kintamosios 380 V elektros srovės transformuojamu elektros varikliu, kuris atsijungęs nuo tinklo tampa generatoriumi ir smagračio energiją perduoda ratams veždamas keleivius iki 10 kkm atstumu, pvz., per visą Laisvės prospektą Vilniuje. Esant atstumui tarp stotelių 1-2 km kiekvieną kartą, kol keleiviai išlipa ir įlipa, smagratis papildomai įsukamas ir šitaip gali važiuoti neribotą atstumą. Nereikia brangių nuolatinės srovės pastočių su aptarnaujančiuoju personalu, storo vario ttrolėjų su nutrūkstančiu ir stabdančiu visus troleibusus ryšiu (arba pavogtais laidais). Už jų judantis paprastas transportas su veikiančiais vidaus degimo varikliais kamščių metu daugiau teršia nei troleibusai grynina, o jei sustos siauroje gatvėje 10 tramvajų nutrūkus nuolatinei srovei? Mokslininkai tokiai atgyvenai niekuo nepadės. O girobusas su mechaniniu akumuliatoriumi gali puikiausiai apvažiuoti aplinkine gatve 10 km iki kito turinčio kintamąją elektros srovę stovo. Naudojant mechaninę jėgainę (1c pav.) siūlomoje priekaboje, šiai sugedus pakanka per kelias minutes prikabinti kitą, atsarginę, su įsuktu smagračiu ir važiuoti toliau. Viskas labai paprasta ir viską galima sukonstruoti, pagaminti Lietuvoje buvusioje “Pergalės” ir Tankų remonto gamykloje Kaune.
Plečiantis pasaulinei automobilių pramonei (metinė gamyba siekia 40 milijonų), padidėjo rinkos konkurencija ir daugelio originalių mokslo laimėjimų nnebuvo galima įgyvendinti. Atsirado gamybą supaprastinantys ir atpiginantys, tačiau nepatogūs ir brangūs vairuotojams technologiniai sprendimai, įmantrūs išorinio dizaino atributai bei elektroniniai efektai. Tai ypač būdinga naujai atsirandančioms ir greit bankrutuojančioms firmoms, kurios stengiasi pateisinti savo produkciją didelėmis išlaidomis reklamai. Tai akivaizdu stebint subjektyvius metų automobilio rinkimus. Jų gaminami automobiliai kasmet keičia išorę, variklio konstrukcijas ir, žinoma, negali būti ilgaamžiai. Tokiais pavyzdžiais galima llaikyti technologijai naudingą, bet valdymui pavojingą skersinį variklio pastatymą priekyje su priekiniais varančiaisiais ratais ir “saugos sistemas” su nuo mažiausio prisilietimo subyrančiais brangiais plastmasiniais buferiais, ir aptakias užpakalines kėbulo dalis, kai keleiviams ne tik sunku įlipti, bet ir sėdint galvą reikia pataikyti į viršuje padarytą įdubimą (pvz., naujajame Audi-6). Rimtos firmos dažniausiai išvengia šių brangių reklaminių triukų, naudojasi mokslo laimėjimais, todėl jų automobiliai net po kelerių metų eksploatacijos išlaiko savo vertę, o po 30-40 metų jų kaina padidėja dešimteriopai. Mokslo laimėjimų įtaka transporto technologijų plėtrai nesustos niekada. Be transporto neįmanoma jokia civilizacija, jokios katastrofų, taip pat ir karų likvidavimo priemonės, neįmanoma nei aviacija, nei susisiekimas jūromis. Pasaulyje kasmet didėja energijos poreikiai, tačiau kuro ir kiti energijos šaltiniai vis senka, todėl būtina racionaliai bei taupiai naudoti turimas atsargas, taip pat ieškoti galimybių naujiems energijos ištekliams panaudoti. Keičiantis techninėms ir ekonominėms sąlygoms transporto energetikoje, pamažu didės gamtinių dujų, sunkiųjų naftų ir bitumų, anglių, degiųjų klinčių, biomasės ir kitų netradicinių žaliavų šaltinių vaidmuo vidaus ddegimo variklių degalų gamyboje. Manoma, kad daugiausia naftos produktų pasaulyje bus sunaudojama 2005 metais. Paskui naftos produktų naudojimas ims staigiai mažėti, nes padidės alternatyviųjų degalų naudojimas. Pagrindinis energijos išteklių taupymo mūsų šalies transporte tikslas - žymiai sumažinti naftos produktų sunaudojimą, nes kone visa nafta importuojama. Perspektyvus automobilių transporte skystųjų naftos produktų sąnaudų mažinimo būdas yra alternatyviųjų degalų naudojimas vidaus degimo varikliuose. Alternatyvieji degalai - tai ne iš tradicinių išteklių gaunami skystieji ir dujiniai degalai. 1. Naftiniai degalai su nenaftinės kilmės priedais. Šie priedai - tai deguonies turintys junginiai: spiritai ir esteriai, vandens bei degalų emulsijos. 2. Sintetiniai (dirbtiniai) skystieji degalai savo savybėmis artimi tradiciniams naftos degalams. Jie gaunami perdirbant skystąją, dujinę arba kietąją žaliavą. 3. Nenaftiniai degalai, kurie fizinėmis ir cheminėmis eksploatacinėmis savybėmis, o kartais ir agregatine būsena visiškai skiriasi nuo tradicinių degalų. Kadangi Lietuva beveik visiškai priklauso nuo naftos importo, taupant jos sąnaudas, tikslinga naftinės kilmės degalus pakeisti kitais, iš vietinių atsinaujinančių išteklių išgaunamais degalais. Vilniaus Gedimino technikos universitete Automobilių transporto katedroje pagal Panevėžio spirito gamyklos akcinės bendrovės “SEMA” užsakymą buvo atlikti spirito gamybos atliekų pritaikymo vidaus degimo variklių degalams teoriniai ir eksperimentiniai (laboratoriniai) tyrimai. Buvo išnagrinėti spiritinių degalų (alkoholių) panaudojimo vidaus degimo varikliuose trūkumai ir pranašumai palyginti su degalais, pagamintais iš naftos. Etilo ir metilo spiritų tūrio vienetas energijos išskiria daugiau už kitų rūšių alternatyviuosius degalus. Kadangi spiritiniai degalai yra didelio oktaninio skaičiaus, tikslingiau juos naudoti kibirkštinio uždegimo varikliuose. Naudojant spiritinius degalus galima padidinti oro ir degalų mišinio slėgį prieš uždegimą, oro ir degalų santykį bei liepsnos plitimo greitį. Dėl to gerėja variklių efektyvumas. Norint kkuo geriau išnaudoti antidetonacines spiritų savybes ir pritaikyti variklį grynam spiritui, reikia padidinti variklio suspaudimo laipsnį iki 12-14. Pagrindinis alkoholių trūkumas - didelė garavimo šiluma ir mažas sočiųjų garų slėgis, apsunkinantis variklio paleidimą. Etanolio šios eksploatacinės savybės yra geresnės nei mmetanolio. Kad variklio paleidimas palengvėtų, į spiritus įmaišoma 6-8 proc. Naudojant alkoholius kaip variklio degalus, sumažėja kenksmingų medžiagų kiekis išmetamuose deginiuose. Dėl žemesnės degimo temperatūros variklio cilindre susidaro iki 10 proc. Kadangi alkoholiuose yra degimo procese dalyvaujančio deguonies, vyksta tobulesnė degimo reakcija ir susidaro mažiau negalutinio degimo deginių - anglies monoksido CO ir angliavandenilių CH. Tačiau išmetamuosiuose deginiuose padidėja aldehidų kiekis, ir jis didėja didėjant spirito koncentracijai mišinyje. Nuo grynų spiritų smarkiau šyla variklių cilindro ir stūmoklio grupės detalės, nes ant cilindro sienelių patenka nemažai neišgaravusių degalų, kurie nuplauna nuo sienelių alyvą, ir ant besitrinančių paviršių ssusidaro spirito ir alyvos emulsija. Kadangi etanolio oktaninis skaičius yra ddidelis (108), t.y. 10-25 vienetais didesnis už benzino oktaninį skaičių, todėl mažo oktaninio skaičiaus benziną (pvz., A-76) maišant su etanoliu galima gauti didelio oktaninio skaičiaus degalus. Tačiau atlikus eksperimentinius tyrimus paaiškėjo, kad didėjant etanolio tūrio daliai mišinyje su benzinu, mišinio oktaninis skaičius didėja ne pagal tiesinę priklausomybę. Variklio bandymai parodė, kad karbiuratorinis variklis be specialių konstrukcijos pakeitimų, varomas benzino ir spiritiniais mišiniais, veikia stabiliai, kai etanolio kiekis mišinyje ne didesnis kaip 14 procentų. 1.Įmaišius į benziną 14 proc. tūrio etanolio, variklio lyginamosios degalų sąnaudos be padidėja apie 6 proc., o įmaišius 25 proc. 2. Variklio, varomo benzino ir etanolio mišiniais, vidutinis indikatorinis slėgis padidėja 4 proc., o efektyvusis naudingumo koeficientas padidėja 5 proc. palyginti su benzinu. 3. Naudojant spiritinius priedus degaluose būtų galima išspręsti žemdirbių išaugintos produkcijos supirkimo problemą, atgaivinti merdinčias spirito gamyklas, kurios veikia maždaug tik 20 proc. pajėgumu, sukurti papildomų darbo vietų, sumažinti naftos importo poreikius bei aplinkos teršimą. Tam turi būti sukurta teisinė bazė bei numatytas ekonominis skatinimas naudoti spiritinius degalus. Modeliams naudojami vidaus degimo varikliai skiriasi veikimo principu (2- arba 4-ciklų), cilindro darbiniu tūriu ir uždegimo sistema (savaimine arba kibirkštine). Savaiminei uždegimo sistemai naudojamas kuro mišinys iš alyvos, metanolio ir nitrometano (dvitakčiai varikliai kartais kurui naudoja žibalo, eterio ir alyvos mišinį) . Modelių varikliai su kibirkštine uždegimo sistema veikia benzino ir alyvos mišinio pagrindu. Vidus degimo varikliui užvesti naudojami mechaniniai arba elektriniai paleidėjai. Varikliai papildomai naudoja kaitinimo arba kibirkštines žvakes, kuriomis užvedimo momentu įkaitinamas arba ...
Elektros varikliai yra plačiai naudojami pramoninėje gamyboje ir kasdieniame gyvenime, o jų eksploatacinės savybės ir pritaikomumas yra glaudžiai susiję su jiems būdingais parametrais. 1. Greitis: greitis lemia jo pritaikymą, nes skirtingoms apkrovoms reikia skirtingų greičių, kad būtų pasiektas geriausias darbo efektas. 2. Galia: galia parodo apkrovos dydį, kurią jis gali nešti, ir kuo didesnė galia, tuo didesnį darbą gali atlikti variklis. 3. Srovė: yra tiesioginis ryšys tarp srovės ir galios, tai yra elektros energijos kiekis, kurį variklis sunaudoja veikimo metu. 4. Sukimo momentas: Sukimo momentas yra variklio išėjimo sukimo momentas, kuris turi įtakos variklio paleidimo ir greitėjimo procesui, taip pat variklio gebėjimui nešti apkrovas. 5. Efektyvumas: variklio efektyvumas reiškia jo išėjimo galios ir įvesties energijos santykį, kuris tiesiogiai įtakoja energijos suvartojimą ir variklio darbo efektyvumą. Suprasdami būdingus variklių parametrus, galime geriau pasirinkti savo reikmėms tinkamus variklius, pagerinti gamybos efektyvumą, taupyti išlaidas. Jei turite kitų klausimų apie variklio veikimą, susisiekite su mumis bet kuriuo metu.
tags: #kodel #automobilio #variklio #galingumas #matuojamas #ag