Jaka będzie przyszłość motoryzacji?

Dzieje motoryzacji zaczęły się w XVIII wieku. Pierwszy pojazd mechaniczny miał napęd parowy. Lata wytężonych prac sprawiły, że w 1907 roku została uruchomiona seryjna produkcja pierwszego samochodu (Ford T). To od tego właśnie auta rozpoczęła się piękna era wysokooktanowego paliwa, potężnych silników V8 i wyścigu o coraz lepsze osiągi.

Niestety, wszystko, co piękne, kiedyś się kończy. Przez ogólnoświatowy rozwój, pojawiający się smog i rosnące zapotrzebowanie na ropę naftową złoża stopniowo zaczęły się wyczerpywać, a zanieczyszczone powietrze stawało się coraz bardziej szkodliwe dla człowieka. To wpłynęło na ceny paliw, które zaczęły gwałtownie rosnąć. Starsze osoby z łezką w oku wspominają ceny nieprzekraczające 3 zł za litr benzyny bezołowiowej i jeszcze tańszy olej napędowy.

Niestety, to tylko wspomnienie. Teraz jeśli na stacji paliw koszt litra paliwa zbliża się do 5, a nie do 6 zł, wywołuje to ogólną radość. Dla wielu miłośników motoryzacji mających potężną benzynę bądź przymierzających się do jej zakupu, taki stan rzeczy jest trudny do zaakceptowania. Często kierując się głosem rozsądku, wybierają ekonomiczniejsze rozwiązania.

Downsizing

Ostatnie lata pokazują, jak silną presję na motoryzację wywiera ekologia. Konieczność ograniczania emisji substancji szkodliwych spowodowała, że na rynku jest coraz więcej małolitrażowych silników. Wszystko byłoby pięknie, gdyby nie to, że są one coraz bardziej wysilone i przez to ich żywotność jest znacznie obniżona. Obecnie przyjmuje się, że auto bez generalnego remontu przejedzie do 150 tys. km. Problem polega na tym, że na jednym biegunie jest konieczność spełnienia restrykcyjnych norm emisji substancji szkodliwych, a na drugim oczekiwania klienta.

Nowy silnik Opla po downsizingu o objętości skokowej 1.0 litra

Większość przyszłych nabywców nowego samochodu chce niskiego zużycia paliwa i osiągów pokroju samochodów sportowych. W związku z tym jednostki napędowe są coraz bardziej wyżyłowane. Jak wiadomo, im większe obciążenie podczas pracy silnika, tym większe zużycie paliwa. Rozwiązaniem jest zwiększanie doładowania. Ale im wyższe ciśnienie spalania, tym wyższa temperatura procesu, a co za tym idzie — wzrost emisji tlenków azotu.

Dlatego z jednej strony pracuje się nad udoskonalaniem procesu spalania, a z drugiej wyciska ostatnie soki z osprzętu jednostki napędowej. Dzięki optymalizacji konstrukcji i obniżaniu liczby cylindrów osiąga się wyższą sprawność, ale jednocześnie pojawiają się problemy z odprowadzaniem nadmiaru ciepła. Jest to kłopot, ponieważ konstrukcje po downsizingu mają mniejszą komorę spalania, a przez to panują tam zdecydowanie wyższe temperatury. Ma to duże znaczenie, w szczególności przy wysilonych silnikach wysokoprężnych, w których dochodzi do pęknięć głowicy. Kolejnym problemem są zwiększone siły działające na tłok i korbowody. To trend, który dopiero się rozwija, i trudno powiedzieć, czy istnieje światełko w tunelu dla tego typu rozwiązań. Już teraz pojawiają się kłopoty z wypalonymi tłokami czy nietrwałymi wtryskiwaczami.

Gazowe królestwo

Wśród państw Unii Europejskiej w Polsce jest najwięcej samochodów zasilanych LPG. Coraz więcej kierowców decyduje się na takie rozwiązanie w pogoni za obniżaniem kosztów. Nie ma co ukrywać, że oszczędności są i będą. Kosztem tego jest jednak utrudniona eksploatacja.

Włącznik właczający/wyłaczający zasilanie LPG

Zobacz również: Goodyear - konferencja

W starszych samochodach zasilanych LPG najczęściej spotykane objawy awarii to nierówna praca silnika na biegu jałowym (falowanie prędkości obrotowej), osłabienie dynamiki czy gaśnięcie silnika po odpuszczeniu pedału przyspieszania. Naprawa tych układów była łatwiejsza i mniej skomplikowana.
Problemy pojawiają się w nowoczesnych silnikach, z bardziej skomplikowanymi układami diagnostyki. W związku z tym układ LPG trudniej skalibrować z całą konstrukcją. Często potrzeba dobrego mechanika, a nie zawsze łatwo takiego znaleźć.

Check engine a LPG

Zaświecenie się żółtej ikony "check engine" oznacza niewłaściwy skład spalin lub awarię któregoś z podzespołów odpowiedzialnych za układ zasilania i emisji. Decyzja o zamontowaniu instalacji LPG musi być przemyślana. Jej założenie jest bowiem ingerencją w konstrukcję silnika, a konkretnie w układ zasilania. Paliwo gazowe ma inne parametry spalania, przez co zmienia się skład spalin. Coraz bardziej precyzyjne układy diagnostyki badają te parametry. W związku z tym jeżeli nie zostanie w odpowiedni sposób zmodyfikowane oprogramowanie sterownika silnika, to co chwila będą występować problemy związane z przetwarzaniem danych przekazywanych do komputera. Inne przyczyny awarii to na przykład zużyty bądź uszkodzony emulator wtryskiwaczy, sonda lambda, wtryskiwacze gazu czy rozregulowany i niewydajny parownik.

Ikona check engine

Falujące obroty biegu jałowego

Częstą przyczyną występowania efektu falowania obrotów na biegu jałowym (nawet w zakresie 200–300 obr./min) jest wynikiem zabrudzeń przepustnicy, silnika krokowego czy złej regulacji instalacji LPG. Gdy wystąpi taki objaw, najlepiej przeprowadzić regulację i czyszczenie układu. Powinno to rozwiązać problem.

Kłopotliwy rozruch silnika

Powodem kłopotów z rozruchem silnika jest brak paliwa w zbiorniku. Mówimy oczywiście o zwykłej benzynie. Większość miłośników gazowców utrzymuje rezerwę w głównym zbiorniku. Odbija się to na pompie paliwa, która potrafi odmówić posłuszeństwa. To oczywiście niejedyny problem, może na przykład dochodzić do wypadania zapłonu albo w układzie paliwowym może odkładać się woda.

Inne awarie

Innymi spotykanymi objawami awarii są spadek mocy czy wzrost zużycia paliwa. Nie zawsze takie objawy muszą być związane z samą instalacją LPG, jest to jednak prawdopodobne. Dzieje się tak, gdy dochodzi do wypalania zaworów w głowicy (spadek kompresji) lub gdy są zużyte wtryskiwacze gazu. Ich wytrzymałość jest szacowana na maks. 100 tys. km (w zależności od modelu).
Innym problemem może być zużyta membrana. Jest ona odpowiedzialna za sterowanie podawaniem dawki gazu. Jeżeli jest ona wyeksploatowana, mieszanka ma nieprawidłowe proporcje, co powoduje spadek mocy i wzrost zużycia paliwa.

Opisane awarie dotyczą aut z silnikami benzynowymi wyposażonymi w instalację LPG. Tego typu rozwiązanie zaczyna powoli trafiać również do wysokoprężnych jednostek napędowych. Główną różnicą jest praca układu, ponieważ w dieslu do komory spalania wtryskiwane są równolegle gaz i paliwo. To technologia, która dopiero raczkuje, więc trudno mówić w tym momencie o awariach.

Citroen C5 zasilany olejem napędowym oraz LPG

Hybryda zamiast diesla?

Niektórzy, tak jak Lexus czy Toyota, postanowili iść w innym kierunku. Otóż w przeciwieństwie do większości europejskich firm odchodzą od silników wysokoprężnych i rozwijają technologię hybrydową. Jest to połączenie silnika spalinowego z elektrycznym. W zależności od rodzaju napędu rozróżnia się układy:
•Szeregowe – silnik spalinowy pracuje cały czas w określonym zakresie prędkości obrotowej, napędzając generator prądu. Wytworzona energia jest przekazywana do silnika elektrycznego, a jej nadmiar gromadzony jest w akumulatorach.
•Równoległe – silnik spalinowy jest mechanicznie połączony z kołami. Gdy potrzebna jest duża moc, silnik elektryczny i spalinowy mogą pracować wspólnie. Podczas hamowania silnik elektryczny jest generatorem. Zalety tego rozwiązania to większa moc i lepsze osiągi.
•Szeregowo-równoległe – kombinacja układu szeregowego z równoległym.

Hybrydowy Lexus GS450h

Niewątpliwe zalety technologii hybrydowej to niższe zużycie paliwa i obniżona emisja substancji szkodliwych. Na przykład Toyota Auris w wersji benzynowej 1,6 l o mocy 130 KM emituje do atmosfery 138 g dwutlenku węgla na kilometr. Jej hybrydowa odmiana emituje zaledwie 91 g.

Toyota Auris oraz Toyota Auris Hybrid

Negatywną stroną jest przede wszystkim cena. Cena podstawowej wersji Aurisa z tradycyjnym benzynowym silnikiem wynosi 66 400 z, a hybrydowy odpowiednik kosztuje 84 900 zł. Jak widać, różnica jest znaczna. Kolejną niedogodnością jest w wielu przypadkach mniejsza objętość bagażnika, wynikająca z obecności baterii.
Jakkolwiek by patrzeć, jest to jeden z kierunków, które mogą się sprawdzić. Na polskich drogach widać coraz więcej aut hybrydowych. Może zamiast gazowania samochodów lepiej kupić elektryczno-spalinowy odpowiednik.

Trendy – friendly

W ostatnich samochody elektryczne zyskały na popularności. Doczekaliśmy się nawet pierwszego tego typu auta w klasie premium (BMW i3). Ich reklamowanie jako „zero emission” jest trochę naciągane.

BMW i3

Przede wszystkim takie pojęcie ma sens, jeżeli bierzemy pod uwagę tylko eksploatację samochodu, a nie cały cykl jego istnienia. Gdyby się zastanowić, do wyprodukowania i zasilania takiego auta potrzebna jest energia. To wiąże się z emisją substancji szkodliwych, w szczególności jeżeli prąd konieczny do jego ładowania jest pozyskiwany z elektrowni węglowych (np. Polska). W Wielkiej Brytanii, w której produkowany jest na przykład Nissan Leaf (najpopularniejszy samochód elektryczny), większość kraju jest zasilana z elektrowni atomowych.
Dla przykładu elektrownia węglowa o mocy 1000 MWe uwalnia do atmosfery 6,5 miliona ton dwutlenku węgla na rok, a jej atomowy odpowiednik eliminuje około 2,4 gitaton dwutlenku węgla rocznie. Ograniczenie emisji jest na tyle znaczące, że w samej Unii Europejskiej elektrownie jądrowe pozwalają na ograniczenie 700 milionów ton dwutlenku węgla. Jest to równowartość emisji tego składnika spalin emitowanego przez wszystkie pojazdy krajów członkowskich.

Wróćmy jednak do samochodów na prąd. Mają one swoje zalety, na przykład praktycznie płaski przebieg momentu obrotowego, a co za tym idzie — dobre osiągi, małą awaryjność czy de facto brak emisji z samego pojazdu, ale nie są wolne od wad. Główną, nurtującą zapewne większość inżynierów jest zasięg pojazdu. Maksymalny dystans do przejechania w lecie to około 200 km (dane dla Nissana Leafa), przy wykorzystaniu zasad ecodrivingu. W okresie zimowym, kiedy zmuszeni jesteśmy do używania ogrzewania, zasięg spada do maks. 100–120 km.

Nissan Leaf

Dość duże rozmiary baterii, przeważnie litowo-jonowych, litowo-polimerowych bądź polimerowo-jonowych, nie pozwalają na zgromadzenie większej ilości energii. W związku z tym zasięg pojazdów elektrycznych jest ograniczony. Nie byłoby z tym problemu, gdyby infrastruktura stacji ładowania była rozwinięta na tyle, byśmy mogli swobodnie podróżować między miastami. Niestety, tutaj pojawia się kolejny kłopot, czyli czas ładowania. Jeśli ładujemy samochód z gniazdka domowego, trwa to od 6 do 12 godzin. Na stacjach szybkiego ładowania z założenia w 30 minut powinniśmy osiągnąć 80 procent naładowania. Innym pomysłem, który narodził się w Stanach, jest modułowa wymiana baterii. Polega on na tym, że na stację wyposażoną w podnośnik podjeżdżałoby auto, wyjmowano by rozładowane baterie i zastępowano by je nowymi, naładowanymi. Taka usługa miałaby kosztować około 60–80 dol., czyli 200–250 zł. Aby ten pomysł mógł zostać zrealizowany, konieczne byłoby ujednolicenie akumulatorów w samochodach elektrycznych, a na to producenci niekoniecznie się zgodzą.

Przygotowanie do wyjęcia baterii - Nissan Leaf

Samochód elektryczny nadaje się do jazdy głównie w mieście, ponieważ dystanse między miastami przewyższają możliwości większości aut zasilanych z gniazdka. Być może są one przyszłością, ale z pewnością do ich sprawnego funkcjonowania potrzebna jest dobrze rozwinięta infrastruktura.

Wodorowa przyszłość

Prace nad ogniwami wodorowymi trwają od wielu lat. Po wielu koncepcyjnych propozycjach przyszedł czas na seryjną produkcję spod znaku Hyundaia. Zasada działania polega na przetwarzaniu energii chemicznej wodoru na energię elektromechaniczną. Paliwo przepływające przez anodę jest rozdzielane na protony i elektrony. Przy wykorzystywaniu membrany polimeryczno-elektrolitycznej elektrony zapewniają energię elektrycznej jednostce napędowej. Nadmiary energii gromadzone są w bateriach litowo-polimerowych o łącznej pojemności 24 kW.

Zasada działania samochodu zasilanego ogniwami wodorowymi

W odróżnieniu od aut typu full electric pojazdy fuel cell (takie jak Hyundai ix35 Fuell Cell) są w stanie przejechać do 600 km. Zużycie wynosi 1 kg gazu na 100 km. To znacznie lepszy wynik, który pozwala już na spokojne podróżowanie.

Pewne obawy budzi możliwość rozszczelnienia się zbiornika wodoru podczas wypadku. Aby uniknąć tego typu sytuacji, przeprowadza się szereg badań zderzeniowych. Dla przykładu Hyundai ix35 Fuel Cell został poddany testom najazdowym z prędkością 84 km/h. Podczas tego badania bak się nie rozszczelnił. Takie testy pokazują, że konstrukcja została przemyślana i zapewnia bezpieczeństwo.

Hyundai ix35 Fuel Cell

Historia motoryzacji jeszcze się nie skończyła, to raczej dopiero jej początek. Nie wyobrażamy sobie życia bez samochodów czy autobusów. W końcu jest to główny środek codziennej lokomocji. Warto się przyglądać, w którą stronę pójdzie motoryzacja. Oczywiste jest, że za paręnaście albo parędziesiąt lat samochody, jakie znamy obecnie, będą na wymarciu. Może w związku z tym warto korzystać z chwili i zapamiętać, co oznacza ryk silnika V8 i zapach wysokooktanowego paliwa. Jedyne słowa, które przychodzą mi w tym momencie do głowy, to zasłyszany klasyk: „Śpieszmy się kochać samochody, tak szybko odchodzą”.

Zobacz więcej artykułów z serii: Samochody hybrydowe i elektryczne

Podziel się:

Przeczytaj także:

Także w kategorii Poradniki i mechanika:

Jak ustawić światła w samochodzie - poradnik Łożyska - jakie rodzaje i gdzie występują w samochodzie? Jak działa przepływomierz powietrza - poradnik Jak polerować karoserię? Polerowanie Nissana 350Z System OBD - wprowadzenie [cz.1] Dlaczego warto wymieniać filtr kabinowy - poradnik Jak wymienić filtr powietrza – poradnik Mercedes 190 W201 - jazda youngtimerem [cz. 16]. Praca nad felgami Diesel na gaz? Tak, to możliwe! Jak dobrać wycieraczki? - poradnik Jak wybrać i zamontować hak holowniczy – poradnik Usterki w silniku ZS, które mogą się zdarzyć zimą... Opony z kolcami – budowa, przeznaczenie, gdzie można ich używać Jak holować przyczepę – poradnik Zimowe wyjazdy autem na narty - kompendium wiedzy [poradnik] Jak wybrać łańcuchy śniegowe - poradnik Jak przewozić zwierzęta w samochodzie - poradnik Jak wymienić klocki hamulcowe - poradnik Paliwa zimowe dla silników ZS od strony technicznej Zestaw naprawczy czy koło zapasowe? - poradnik Lakierowanie na mokro - na czym polega? Silnik krokowy - budowa, zasada działania, funkcjonowanie Wyciągarki – budowa, działanie, obsługa Co jest niezbędne do off-roadu?

Popularne w tym tygodniu:

Co to jest jazda defensywna i jak ją stosować w praktyce? Najgorsze silniki Diesla, których nie polecamy w samochodach używanych Skutki nieodśnieżenia auta mogą być bardzo kosztowne Wjazd samochodem do lasu - kiedy można, a kiedy nie wolno? Rodzaje i zasada działania napędów quattro w samochodach Audi Używany samochód z dieslem – kiedy warto kupić? Co i dlaczego psuje się w silnikach Diesla? Czy opłaca się kupić samochód z fabrycznym LPG? Analiza propozycji Hyundaia i Kii Jak można, a jak nie wolno wyprzedzać? Awarie systemu ABS