Varijante benzinskih agregata: HEMI, SVC i Hybrid

Ovaj tekst cu zapoceti subjektivnim stavovima i vrlo pristrasno. Naime, ovih dana (meseci, godina…) na komercijalnom automobilskom tržištu prosto vladaju dizel agregati. Na brzaka su se poslednjih godina smenjivale razlicite generacije dizelaša sa direktnim ubrizgavanjem goriva, da bi se danas došlo do gotovo savršenog sistema common-rail-a. On u domen dizel motora uvodi cak i izrazite sportske karakteristike. A to dizel, složicete se, nikada nije imao. Medjutim, sva predvidjanja eminentnih strucnjaka iz oblasti se gotovo u potpunosti slažu da ce popularnost dizela dostici svoju kulminaciju tokom ove i sledece godine. Nakon toga, pre svega zbog sve vecih troškova izrade i njene komplikovanosti, doci ce do pada prodaje i same potražnje. A tada ce svi shvatiti zašto Otto-ov princip unutrašnjeg sagorevanja živi i traje vec više od jednog citavog veka sa konstantnom popularnošcu i zastupljenošcu. Motori sa takvom tradicijom su se na tržištu javljali u velikom broju tehnoloških izvedbi, a mi smo do sada pricali o dve možda i najpoznatije. U pitanju su agregati klasicne koncepcije sa cetiri takta, koji danas cine preko 90% svih benzinskih motora u automobilima širom sveta, kao i zanimljive Wankel-rotirajuce mašine. Dokazivajuci velicinu benzinaca, danas ce biti reci o još tri zanimljiva koncepta koji su doživeli, ili ce tek doživeti svetsku slavu. Sigurno ste culi za barem neki od njih – HEMI, SVC (>Saab Variable Compression<) i Hybrid sistemi.

hemi4Pocinjemo sa motorom cija je koncepcija danas, u okviru spomenuta tri sistema, svakako najpoznatija. Prava legenda i cista ekskluziva – naziv >HEMI< je oduvek bio rezervisan za najsnažnije motore jednog odredjenog ranga automobila. Najcešce sportskog ranga… Preskup za izradu, ali u potpunosti specifican u vožnji. Velika potrošnja benzina, ali fenomenalan zvuk koji Vas uvek tera da ponovo pritisnete papucicu gasa. Upravo zahvaljujuci ovom agregatu su americki sportski automobili dobili onaj naziv >muscle< (mišici, mišicav, engl. prim. prev.). Iako je HEMI benzinski agregat prvi put konstruisan u Evropi pre više od 100 godina, svoju prvu pravu primenu je našao na teritoriji SAD-a, pocetkom pedesetih godina prošlog veka. Tada je nastala prva generacija ovih agregata, ciji je najpoznatiji predstavnik bio model >331 HEMI<. Ljudi su tada u njegovih 180 konjskih snaga gledali kao danas u Bugatti Veyron-ovih 1001 KS. Imao je osam cilindara, dok je broj 331 oznacavao zapreminu u kubnim incama (5,4 litara). Ipak, ubedljivo najpoznatiji HEMI agregat ikada proizveden pripada drugoj generaciji. U pitanju je model oznake >426<, iz 1964. godine, sa kojim su te iste godine osvojena prva tri mesta poznate >Daytona 500< trke! Serijska varijanta je pokretala bezbroj razlicitih >muscle car< modela i sa svojih 7 litara zapremine i 425 KS je donela pravu revoluciju medju sportskim mašinama. Sa tehnicke strane, HEMI motor je vrlo slican današnjem standardnom agregatu. I on poseduje cilindre, klipove, radilicu, bregastu, ventile. Istorija je pisana samo na osnovu jedne male prepravke u okviru glave ovog motora. HEMI nije hemi222skracenica neke oznake, vec je izvedenica od engleske reci >hemisphere<. Ova rec se odnosi na oblik kompresione komore koja se formira od strane, pre svega, glave motora, zatim unutrašnjih zidova cilindara i gornje površine klipa. Ukratko receno, upravo ova specificna komora lucnog oblika (kao što možete videti i na slici) je bila od presudnog znacaja i ona je je bila glavni razlog vrtoglavog rasta performansi tadašnjih agregata. Dakle, sve vezano za HEMI se vrti oko izraženih performansi ovakvog agregata, tako da je njegova primena uglavnom bila na velikim motorima sa velikim brojem cilindara. Zbog vece zapremine kompresione komore, razumljiva je i znacajno veca potrošnja benzina. Medjutim, u odnosu na tadašnje agregate sa ravnom glavom, HEMI je bio daleko efikasniji, i to u nekoliko aspekata. Prvo, toplotna izolacija je omogucavala konstantno visoku temperaturu unutar motora, što je najviše uticalo na veliki autput HEMI agregata izražen u kilovatima, ili konjskim snagama. Drugo, velicina ventila (i usisnog i izduvnog) je bila veoma velika i omogucavala je bolji protok smeše benzina i vazduha kroz sistem ubrizgavanja ka cilindrima. To je uticalo negativno na potrošnju, ali izuzetno dobro na odziv motora pri pritisku papucice gasa. Za razliku od tadašnjih agregata, ovi ventili su bili postavljeni iznad kompresione komore, a ne kao do tada u samom bloku motora, gotovo paralelno sa samim cilindrima. Trece, svecica na najvišem vrhu gornjeg dela spomenute komore doprinosi vrlo preciznim paljenjem smeše i sagorevanjem velike vecine sadržaja unutar komore. Ponovo je rezultat visoka efikasnost, kao i specifican >brundajuci< zvuk – svecica u jednom trenutku zapali veoma veliku kolicinu sadržaja unutar relativno velike kompresione komore. hemi1Ovakav tip agregata je doprineo i izraženoj težnji Amerikanaca za velikim mašinama – HEMI je svoju primenu nalazio samo u motorima sa šest ili više cilindara, odnosno 4 i više litara radne zapremine. Izuzetci su motori koji su se ugradjivali u mali broj vozila koja nisu poticala sa prostora SAD-a. Mitsubishi je pocetkom sedamdesetih godina prošlog veka poceo sa ugradnjom agregata sa hemisfericnom komorom u svoj prvi model Lancer-a. Slican je našao primenu i kasnije u Hyundai-jevom Poniju, a njihova osnovna specificnost je bila mala velicina. Najmanji ovakav HEMI je imao tek 1,2 litra zapremine. Pored ova dva proizvodjaca, možda najpoznatiji primer primene ovakvog koncepta motora jeste štutgartski Porsche. Ni manje ni više – HEMI koncept je našao primenu u prvim modelima njihovog najpoznatijeg modela 911. Chrysler, koji je inace i komercijalizovao HEMI pre tih nekih pedesetak godina, se danas pobrinuo da HEMI ne bude samo deo prošlosti. Od 2003. godine HEMI motori su ponovo u upotrebi, sa gotovo neizmenjenom koncepcijom. Naravno, nema više karburatora, okruglih filtera za vazduh, a kontrola rada je u potpunosti u rukama kompjutera. Ipak, nije se gotovo ništa izgubilo od poznatih specificnosti. I dalje je prisutan taj fenomenalan zvuk, snaga je veca nego kod ostalih (americkih!) ekvivalentnih, benzinskih agregata i potrošnja je gotovo nenormalna! Danas cak i mi, Evropljani, imamo priliku da kupimo i vozimo automobil koji poseduju HEMI sistem. Kao i u SAD-u, i evropski Chrysler 300C i Jeep Grand Cherokee su opremljeni sa 5,7-litarskim V8 HEMI-jem, koji proizvodi maksimalnih 340 KS snage. Ovaj motor nije uvršten u DaimlerChrysler-ovu ponudu iz razloga što bi doneo nešto inovativno i efikasnije od svega što danas vozimo. On je tu da barem malo vrati tu nekadašnju tradiciju i duh, pa se tako i citav marketing ovih modela svodi na simpatije potencijalnih kupaca prema ovom nekadašnjem tehnološkom fenomenu. On danas ne cini vecinu automobilske ponude zbog mana koje su ga oduvek pratile. Problem sa velikom potrošnjom smo vec nekoliko puta spominjali, a pored toga ovakva koncepcija prakticno ne dozvoljava primenu više od dva ventila po jednom cilindru i teško je primenjiva na manjim agregatima. Ipak, HEMI i dan danas ostaje jedno malo remek-delo inženjerstva i svoje pozitivne specificnosti ce uvek nositi sa sobom.

Sledeci pasus je posvecen benzinskom agregatu cija je prica u potpunosti razlicita u odnosu na prethodni HEMI. Današnja produkcija HEMI-ja je svojevrstan pogled u sjajnu prošlost ovog sistema, dok je SVC (>Saab Variable Compression<) svojevrsan pogled u blisku buducnost automobilske industrije. Zapravo, danas još uvek ne postoji serijski automobil opremljen SVC benzinskim agregatom. U pitanju je jedna briljantna ideja švedskog proizvodjaca automobila, koja se ustvari odnosi na princip koji je vidjen veoma davno, još pre Drugog Svetskog rata. Za razliku od nekadašnjih motora sa varijabilnom kompresijom, koji su najvecu primenu imali u tenkovima i lokomotivama i ciji je najveci cilj bio mogucnost korišcenja goriva razlicitog tipa i kvaliteta, današnji SVC ima još nekoliko važnih ciljeva. Pored povecane rezistentnosti na lošije gorivo, cilj je i maksimalno iskorišcenje mogucnosti agregata (dakle, povecanje snage), smanjenje potrošnje, kao i ogranicavanje nivoa štetnih izduvnih gasova, tako da se ispoštuju cak i buduce vrlo rigorozne norme. Saab je poceo istraživanja na SVC projektu još krajem osamdesetih godina prošlog veka, ali je tek krajem devedesetih, kada su dobili znacajna sredstva od strane General Motors-a, zabeležen konkretan pomak ka stvaranju adekvatnog SVC benzinskog motora. Rezultat svega je verovatno najveci korak u sferi poboljšanja benzinskog agregata, nakon pojave turbo-punjaca i elektronske, kompjuterske kontrole agregata. 2000. godine je na ženevskom salonu automobila prezentiran prvi završeni SVC agregat, sa 1,6 litra radne zapremine i pet cilindara u liniji. Ova konfiguracija je odabrana nakon što su odbaceni jedan dvolitarski i jedan 1,4-litarski motor iz ranijih faza istraživanja. Na prvi pogled ovih 1,6 litara i pet cilindara ne deluju cudno ili barem drugacije u odnosu na današnje benzinske motore. Ali, ovaj agregat je umnogome drugaciji (citaj: bolji!) od svih današnjih njemu slicnih. Iz relativno male zapremine cilindara se, uz pomoc specificnog >supercharger<-a i jedne bitne tehnološke inovacije, izvlaci citavih 225 KS, uz 305 Nm obrtnog momenta! Dakle, to je motor kategorije ispod dve litre koji ima performanse jednog trolitraša. Drugi deo price je potrošnja benzina, koja nikako ne prelazi granice standardnih 1,6-litarskih agregata danas prisutnih na tržištu. I uz sve to, u potpunosti poštuje vrlo stroge (buduce) evropske emisione standarde. Sam naziv ovog koncept-agregata inicira pojam varijabilne kompresije. Kao što verujem vec znate, pojam kompresije se odnosi na odredjeni pritisak i velicinu kompresione komore, koja se formira unutar cilindra kada je klip u >gornjoj mrtvoj tacki<. >Gornja mrtva tacka< klipa jeste maksimalna gornja pozicija prilikom njegovog kretanja kroz taktove, kada formira zatvorenu kompresionu komoru zajedno još sa glavom motora i unutrašnjim zidovima cilindara. Situacija u slucaju SVC-a je umnogome drugacija i u samoj postavci sistema. Prvo, spomenuti 1,6 SVC agregat nema konvencijalnu glavu motora, vec tzv. monoblok. Verovatno ste vec culi za ovaj izraz, poznati su WC monoblokovi koji se sastoje iz spojenog vodokotlica i WC šolje. Isti princip je primenjen i kod Saab-ovog motora – nema odvojene glave motora (vodokotlica), vec je ona pripojena citavom bloku (WC šolji). Ipak, ne radi se o kompozitnoj celini, vec se negde na sredini citavog motora nalazi presek, koji ga deli na njegovu donju i gornju stranu. Kao što možete videti na slici, uz pomoc nekoliko osovina, zupcanika i malih klipova, citav gornji deo monobloka se može pomerasti, odnosno menjati nagib (maks. 4 stepena). Zašto se to dešava? Upravo ova funkcija je kljuc citavog koncepta. Promenom nagiba gornjeg dela, menjaju se i pozicije koje odredjuju velicinu kompresione komore – smanjuju ukupan kompresioni odnos, koji tako može varirati od 8:1 do 14:1 (obratite pažnju na crveno obojenu komoru na slici sa poprecnim presekom). Veci kompresioni odnosi su karakteristika visoko-efikasnih agregata i tada se citav motor mnogo efikasnije iskorišcava. Sa druge strane, manji kompresioni odnosi u velikoj meri uticu na malu potrošnju i rezistentnost agregata na lošije gorivo. Citavom ovom procedurom barata specificni elektronski aktuator, pod kontrolom glavnog kompjutera vozila, i brine se da automobil u svakom režimu vožnje ima adekvatno podešen nagib monobloka. Pored toga, bitna je i uloga super-punjaca (>supercharger<), koji je upotrebljen umesto klasicnog turbo-punjaca jer može obezbediti mnogo veci pritisak sistema. On se koristi upravo zbog mogucnosti trenutne promene kompresionog odnosa pomeranjem monobloka – svi današnji serijski agregati sa punjacima imaju fiksnu vrednost kompresionog odnosa, koja je fabricki podešena na optimum mogucnosti motora (potrošnja, snaga, kvalitet goriva itd.). Takva fiksna vrednost ogranicava mogucnosti agregata i zato se u praksi koriste efikasni, ali dosta slabiji turbo-punjaci. Super-punjaci su karakteristicni uglavnom za velike, trkacke mašine i ne nalaze primenu na manjim motorima. Konkretan primer bi mogao biti izmedju ovog Saab-ovog SVC modela i Porsche-ovog 911 Turbo. >Supercharger< na Saab-u ima maksimalnih 2,8 bara pritiska, dok je kod Poršeovog turbo-punjaca ta vrednost negde oko 2 bara. Usled ovakvih vrednosti zaista možemo ocekivati neverovatne performanse automobila sa SVC agregatom, a sve uz minimalnu potrošnju benzina! Naravno, osnovna mana citavog ovog koncepta je još uvek njegova složenost i cena koštanja, pa je iz tih razloga on još uvek na nivou koncepta. Na ženevskom salonu automobila 2000. godine je bilo potvrdjeno da ce GM investirati u finalizaciju ovog projekta. Tada su najavili rok od nekih maksimum pet godina, to jest primenu SVC motora u novim modelima Saab 9-3, odnosno 9-5. Pet godina je prošlo, ali se ni novi Saab-ovi još uvek nisu pojavili na tržištu. Nadajmo se da ce Švedjani naci rešenje za sve probleme na koje su u eksperimentalnom delu projekta naišli, jer se radi o fenomenalnoj ideji koja ce sigurno zadati veliki (možda i završni?) udarac svim današnjim snažnim dizel agregatima…

Na kraju, poslednji pasus je ostavljen za možda i najinteresantnije i najpopularnije rešenje od sva tri o kojima je bilo reci u ovom tekstu. Hibridni sistemi su jednostavno naprecac osvojili citav svet. Pionir u ovoj oblasti je svakako japanska Toyota, koja se danas može pohvaliti sa preko 500.000 proizvedenih hibridnih vozila! Naravno, vecinu tih vozila cini poznati model Prius, koji se u dve generacije (NHW10 i NHW20) proizvodi još od 1997. godine. Prva generacija se, doduše, prodavala iskljucivo u Japanu, dok je aktuelni Prius druge generacije (od 2003. godine) zastupljen na citavom svetskom tržištu. Koncept hibridnih automobila je postao toliko popularan pre svega zahvaljujuci osnovnom cilju ovakvih modela – niska potrošnja i minimalne emisije štetnih gasova. Osnovu citavog hibrid-sistema cine tri elementa. Prvi i još uvek najvažniji jeste benzinski agregat, koji je kod Tojote Prius VVT-i sa 1,5 litara radne zapremine. On je redukovan na samo 76 KS, iz prostog razloga što je u sistemu prisutan i drugi, elektricni agregat. Njegovih 67 KS u velikoj meri dopunjuju snagu benzinca, pa tako možemo racunati da Prius ukupno raspolaže sa nekih realnih 110 KS. Treci i najbitniji element hibridnog sistema jeste specificni HSD (>Hybrid Synergy Drive<) elektronski sistem, koji prakticno povezuje oba agregata u jednu funkcionalnu celinu. Oni, zahvaljujuci HSD-u, mogu raditi zajedno u isto vreme, simultano; a takodje, može biti aktivan samo elektricni motor. HSD njihovu aktivnost odredjuje automatski, a vozac može samo pratiti citav proces putem velikog LCD monitora na sredini komandne table. Postoji i mogucnost da se Prius vozi iskljucivo na elektricni pogon, putem pritiska na odredjeni taster, ali ce se u slucaju povecane opterecenosti baterija automatski ukljuciti i benzinski agregat. Citav sistem je putem HSD-a podešen na najoptimalniju mogucu vožnju, sa što manje utrošenog goriva, ali i sa što više iskorišcene energije. Toyota Prius ne mora da se dodatno, eksterno dopunjuje elektricnom energijom, vec se ona pribavlja radom benzinskog agregata, ali cak i oslobodjenom kinetickom energijom prilikom kocenja! To u krajnjoj liniji cak doprinosi i smanjenju trošenja kocionih plocica… Prius takodje ima veoma nizak koeficijent otpora vazduha (0,26), a i redukovana je ukupna težina vozila primenom aluminijumskih delova karoserije. Sve je to zarad ekonomicnosti i veoma bitnog ekološkog faktora. Medjutim, nisu zanemarene ni performanse. Zahvaljujuci znacajno poboljšanoj bateriji, koja kod Prius-a druge generacije poseduje 28 modula sa po 6 celija (ukupno 168 celija), omoguceno je maksimalnih 500 volti, što je doprinelo znacajnom poboljšanju performansi u odnosu na prethodnika. Sa neverovatnih 400 Nm elektricnog motora u svakom trenutku (!) maksimalna brzina jeste slabašnih 170 km/h, ali je ubrzanje od 0-100 km/h zato negde oko 10 sekundi, što je vrlo dobar podatak. Zapravo, ovde je Prius najcudniji – ima vrlo cudna ubrzanja, koja se svode na pojacan rad elektricnog agregata. Dakle, stisnete papucicu gasa i ubrzavate, bez ikakve dodatne buke ili brujanja motora. Još bolje je kad sistem radi u režimu samo sa elektricnim agregatom. Tada je benzinski motor potpuno iskljucen i gotovo da nema nikakvog zvuka ispod haube! Pored toga, tada ne trošite gorivo i ne zagadjujete okolinu. Uzimajuci sve u obzir, ukupna potrošnja benzina je negde oko 4,3 litra na 100 predjenih kilometara, što je podatak koji nema nijedan današnji benzinac. Zbog izuzetne popularnosti modela Prius, Toyota je na evropsko tržište lansirala još jedan serijski hibrid – luksuzni Lexus RX400h. Medjutim, ovaj model ima relativno veliki i snažan agregat sa šest cilindara u V-rasporedu i 3,5 litara radne zapremine, tako da u njegovom slucaju specificne osobine Prius-a nisu u potpunosti izražene… Iako pored ovog jednog benzinskog ima cak dva elektricna agregata, oni nisu dovoljni da bi se postigli rezultati na nivou Tojote Prius, jer su elektromotori isuviše slabi u odnosu na benzinca. Ipak, vrlo je pohvalno što je Toyota krenula u ovom pravcu. Najvece priznanje za ovu ideju je stiglo u vidu objedinjene nagrade za automobil godine u SAD-u za 2004. i Evropi za 2005. godinu. Do sada to nije nikome pošlo za rukom…

Izvor: Speed industry

PROSLEDITE ČLANAK PRIJATELJIMA ILI POSLOVNIM PARTNERIMA.