מנוע הבנזין עדיין בוער
בעוד כולם מדברים על מכונית המימן העתידית או אפילו על המכונית החשמלית, שיהיו יעילות ולא מזהמות - לא נמצא תחליף למנוע הבנזין שהגיע לגיל מופלג. עד שנזכה לנהוג במכוניות הדור הבא, כבר כיום יש כמה המצאות שמשפרות משמעותית את ביצועי המנוע הוותיק
מיליארדי מנועי בעירה פנימית מסוגים שונים פועלים כיום בעולם, והמשותף לכולם הוא יעילותם הנמוכה עד כדי גיחוך וזיהום האוויר הרב שהם יוצרים, שנחשב לקטסטרופה סביבתית.
בין אם ההנעה היא על בסיס בנזין, סולר, גז או מתנול, כמות העבודה שהמנועים מייצרים לעולם לא עולה על 30% מן האנרגיה שהם שורפים, וברוב המקרים הנתון המציאותי קרוב יותר ל-20%.
מאז סוף שנות ה-80 של המאה הקודמת, בזכות תקנות ממשלתיות בכמה מדינות, נאלצו יצרני הרכב לצמצם במידה רבה את פליטת המזהמים ולשפר במידה מסוימת את נצילות המנועים, תוך שיפור תצרוכת הדלק.
כדי לעשות זאת נדרש ניהול מדויק יותר של המנוע, שכרוך בתוספות אלקטרוניות יקרות שמגדילות את עלויות התחזוקה ופוגעות באמינות.
בשורה רעה יותר היא שהיכולת הטכנולוגית לשיפור מנועי הבעירה הפנימית קרובה לכדי מיצוי, ופריצת הדרך המתבקשת הבאה תהיה סוג הנעה אחר - כלומר, מנוע שונה מהמקובל כיום.
עד אז, וכל עוד מנוע הבעירה הפנימית משרת אותנו, בחרנו להציג בפניכם 7 מהפיתוחים שיסייעו בקרוב לצמצם את זיהום האוויר ואת צריכת הדלק, ולו במעט האפשרי.
כלל אצבע בהנדסת מנועים הוא שככל שהנפח גדול יותר כך הוא צורך יותר דלק. אלא שמנועים בנפחים קטנים לא מסוגלים לספק את מהירות הנסיעה המקובלת, ומתקשים בהאצת המסה של מכוניות מודרניות.
הגדשת מנועים - כלומר דחיסה של אוויר לתוך הצילינדרים עם הדלק, מגדילה את נצילות המנוע. הטריק הזה מוכר כבר מתחילת המאה שעברה, מהתקופה שקדמה למלחמת העולם השנייה .
יצרני רכב אמריקאים משתמשים במגדשי
בשונה מהאמריקאים, האירופאים - בעיקר קבוצת פולקסוואגן וקבוצת פיאט ובקרוב גם פיז'ו, סיטרואן ואחרים - מוכנים להסתפק במנועים קטני נפח ומוגדשים בלחץ גבוה יחסית.
כשהמגמה בסופו של דבר תגיע גם אל היצרנים היפנים והקוריאנים, מנועים מוגדשי טורבו בנפח 1.2-1.4 ליטר יהיו נפוצים מאוד גם בישראל.
שיפור בתצרוכת דלק וצמצום זיהום נמדדים בקפידה. כל אחוז קובע וכל אחוז נחשב. תיבות הילוכים ידניות, לא כל שכן תיבות אוטומטיות, גורמות לאובדן של בין אחוזים בודדים ל-15% מהאנרגיה - אם בגלל הפעלה לא נכונה של הנהג בתיבות הידניות ואם בגלל המבנה בתיבות האוטומטיות.
לכן, המגמה היא ליצור תיבות רובוטיות - תיבות הילוכים ידניות שבתוכן רובוט שמופקד על העברת הילוכים.
הרובוט, שאותו מפעיל מחשב המנהל את המנוע, מעביר את ההילוכים בתזמון המתאים ביותר, וכך מצמצם את בזבוז האנרגיה. התיבה בעלת הפוטנציאל הגדול ביותר היא מסוג "מצמד כפול".
בתוך תיבה כזו נמצאים שני חצאים של תיבת הילוכים. בכל חצי נמצאים כמחצית מכלל ההילוכים (למשל ראשון, שלישי וחמישי), ולכל מחצית תיבה יש מצמד (קלאץ') משלה , שמאפשר לרובוט לשלב את ההילוך הבא מבלי להכניס אותו לפעולה. התיבה מאפשרת העברת הילוכים מהירה יותר מהעברה ידנית, ומצמצמת את אי-הנוחות בהעברה.
אחרי קבוצת פולקסוואגן, שרכשה ראשוניות על הפטנט למספר שנים, מצטרפות למגמה קבוצות ב.מ.וו, פורד, וולבו ופורשה, ובהמשך יצטרפו רוב או כל יצרני הרכב האחרים. התיבה עושה את דרכה גם לעולם הדו-גלגלי, ותוצע בשנה הבאה בדגם החדש של הונדה VFR 1200.
לצורך כך נדרשים מצבר ומתנע חזקים, או כמו בהונדה - מערכת היברידית שבנויה בצמוד לגל הארכובה של המנוע.
השיפור הטכנולוגי כבר מוצע בכמה מכוניות של קבוצת פיז'ו-סיטרואן, הונדה, יונדאי-קיה, ב.מ.וו, ובעתיד הקרוב יוצע על-ידי וולבו ופורד.
היצרנים עדיין נדרשים להתגבר על בעיות הקשורות לעומס על המצבר, בגלל ההתנעות המרובות, ולמהירות ההתנעה מחדש לקראת תחילת נסיעה.
בישראל, ובמדינות חמות, ישנה גם בעיה של מיזוג האוויר - רכיב שצורך הרבה חשמל או מנוע שמונע גם ברמזורים.
בעוד שרוב המערכות הנוכחיות מתניעות מחדש את המנוע בתוך 0.75 שנייה , הדור הבא של המערכות יניע את המנועים תוך 0.4 שנייה בתוך 3 שנים.
מנוע בעירה פנימית משיג יעילות מרבית במהירות סיבוב מסוימת, אבל בגלל אופי הנהיגה נאלץ לעבוד גם במהירויות שבהן הוא פחות יעיל.
אחת השיטות שעתידה לפתור את הבעיה הזו היא ניתוק הקשר בין המנוע לבין הגלגלים, והפיכת המנוע לגנרטור שמספק חשמל בלבד.
הרעיון עומד בבסיס פרויקט "וולט" של ג'נרל מוטורס, שיש המתייחסים אליה גם כ"מכונית חשמלית עם מנוע מאריך טווח נסיעה".
המנוע מייצר חשמל, שחלקו נאגר בסוללה וחלקו מניע מנוע חשמלי שמניע את המכונית. בתערוכת פרנקפורט האחרונה הציגה חברת הנדסת הרכב הבריטית לוטוס מנוע "מאריך טווח" בנפח 1.2 ליטר, בעל 3 צילינדרים, שמספק 35-15 קילו-ואט חשמל.
הרוב המכריע של מנועי הבעירה הפנימית עובדים בשיטת 4 פעימות - בכל עלייה וירידה של בוכנה מבוצעות, לפי הסדר, יניקה, דחיסה, עבודה ופליטה.
חברת ההנדסה הבריטית אילמור, שפיתחה את מנועי הפורמולה 1 לקבוצת מרצדס, הציגה לפני כחודשיים מנוע קונספט המכונה "מנוע חמש פעימות".
לא מדובר בפעולה חמישית של הבוכנה, אלא בצילינדר ובוכנה נוספים שנמצאים במנוע. אל הצילינדר הנוסף מוחדרים גזי הפליטה של הבוכנות הסמוכות, לצורך הבערה נוספת.
אילמור לא שחררה פרטים מפורטים מספיק על ההמצאה, אבל הנתונים של המנוע הניסיוני נשמעים מבטיחים.
מנוע הניסוי, בן 3 צילינדרים ובנפח 700 סמ"ק בלבד, מספק לטענת החברה 132 כ"ס וכ-17 קג"מ של מומנט, וזה עוד לפני שמחב רים אליו מערכות ניהול שסתומים או מגדש טורבו.
תיבת ההילוכים הרציפה היא עוד אחת מאותן הבטחות שריחפו באוויר שנים ארוכות וטרם מומשו. הרעיון התיאורטי פשוט והגיוני.
היות שמנוע הבעירה הפנימית מגיע לנצילות מירבית בסל"ד מסוים (ראו סעיף 4), מדוע שלא ניתן לתיבת ההילוכים לה תאים את המהירויות בעזרת שני גלגלי הינע, שיעבירו זה לזה את כוח המנוע באמצעות שרשרת ממתכת?
בדרך, בין התיאוריה למציאות, יצרני הרכב התקשו לייצר תיבה משביעת רצון, למעט אולי אאודי, שהגיעה הכי קרוב שאפשר.
חברת ג'אטקו היפנית, שמייצרת בין השאר גם תיבות רציפות, הציגה בחודש יולי האחרון תיבה רציפה חדישה עם יחסי העברה בהפרש גדול ב-20% מהמקובל כיום ובמשקל נמוך ב-13% מהתיבה הקלה ביותר שבנמצא.
יחד עם פטנט נוסף, שמובנה בתיבה ומאפשר לה להיות קטנה מבחינה פיזית, מיועדת התיבה הרציפה החדשה להניע מכוניות קטנות מתוצרת יפן, בשלב ראשון מקבוצת ניסאן.
הגדשת מנוע באוויר דחוס (ראו סעיף 1) משפרת את יעילותו, אבל דורשת חיבור פיזי לחלקים נעים במנוע - שפוגם גם ביעילות המגדש והמנוע.
מגדש-על חשמלי, שמופעל ללא חיבור פיזי למנוע, עשוי לפתור את הבעיה וזה מה שהציגה לאחרונה חברת CPT.
המגדש החשמלי לא תלוי במהירות הסיבוב של המנוע, נשלט בקלות על-ידי מחשב ניהול המנוע, ומגדיל ב-50% את הכוח מתחת ל-3,000 סל"ד.
מנוע בנפח 1.2 ליטר , שהוגדש על-ידי מגדש חשמלי, השיג זינוק מהיר ב-7 שניות ממהירות 70 קמ"ש ל-100 קמ"ש ביחס למנוע 1.6 ליטר רגיל.
נא להמתין לטעינת התגובות
