Volkswagen v prihodnje z novo generacijo bencinskih motorjev

Na 37. simpoziju o motorjih na Dunaju je Volkswagen predstavil novo in občutno bolj gospodarno generacijo motorjev TSI z nazivom EA211 TSI evo. Prvi predstavnik je 1,5-litrski štirivaljnik, ki bo v razvijal moči 96 in 110 kilovatov, na voljo pa bo v zadnji četrtini letošnjega leta.

Volkswagen v prihodnje z novo generacijo bencinskih motorjev (foto: Volkswagen) Volkswagen
30. 4. 2016

Da bi ugodili vse večjim zahtevam po čistosti izpušnih plinov, zaradi katerih so se znašli v zagati, so pri Volkswagnu v novo motorno generacijo vgradili vrsto tehničnih inovacij. 96-kilovatni 1,5-litrski motor se tako denimo ponaša z 10-odstotkov večjo učinkovitostjo v primerjavi z dosedanjim 92-kilovatnim motorjem 1,4 TSI, enako pa je tudi pri močnejšem motorju in vseh morebitnih poznejših izvedbah, ki jih bodo razširili na štirivaljnike in trivaljnike s prostorninami od 1,0 do 1,5 litra ter s turbinskim polnilnikom ali brez. Njihove moči bodo segale od 44 do 130 kilovatov, navor pa od 95 do 300 njutonmetrov, v avtomobile pa naj bi jih vgrajevali samostojno ali v hibridnih pogonskih sklopih.

K temu pripomorejo Millerjev izgorevalni ciklus z visokim kompresijskim razmerjem 12,5:1, turbinski polnilnik s prilagodljivo geometrijo turbine z električnim upravljanjem naklona lopatic turbine, sistem neposrednega vbrizgavanja goriva v valje s polnilnim tlakom 350 barov, izpopolnjeno toplotno upravljanje, izključevanje posameznih valjev in poseben nanos na stenah valjev APS, ki zmanjšuje trenje med valji in batnimi obročki. Preoblikovana je tudi motorna glava.

Ključni je predvsem Millerjev izgorevalni ciklus, ki v kombinaciji z visokim kompresijskim razmerjem motorju omogoča večjo gospodarnost in predvsem boljšo toplotno učinkovitost, zagotovili pa so ga s hidravličnim upravljanjem odmične gredi sesalnih ventilov. Pri Millerjevem ciklu je namreč sesalni ventil odprt dalj časa, kot bi bil pri Ottovem ciklu, in iz sesalnega sega tudi v kompresijski takt. S tem se v delovanje motorja diskretno uvede "peti takt", med katerim bat del vsesanega zraka vrne v sesalni vod. Ker je kompresijski takt na tak način za dobrih 70 odstotkov krajši kot pri Ottovem ciklu, je manjša tudi temperatura izgorevalne zmesi, kar pripomore k boljšemu izgorevanju in zmanjšani tvorbi nezaželenih plinov. Motor tudi laže premaga spremembo smeri bata, kar pripomore tudi k manjšim izgubam moči.

Krajši kompresijski takt bi sicer lahko povzročil tudi izgubo moči, a se ta nadomesti s hitrejšo aktivacijo turbinskega polnilnika, ki lahko zaradi manjšega protitlaka zavrti veliko hitreje in nazadnje ob nižji temperaturi zagotovi celo večji tlak v izgorevalni komori in s tem več moči in učinkovitosti. K temu pripomore tudi s prilagodljivo geometrijo lopatic, ki je bila doslej rezervirana predvsem za dizelske motorje, Volkswagnen pa je drugi proizvajalec, ki jo je vgradil na bencinski motor. Pred njim je to storil le Porsche na 2-litrskem motorju iz 917 Boxsterja. Turbinski polnilnik s prilagodljivo geometrijo lopati namreč lahko zelo hitro zagotovi ustrezno visok tlak vstopnega zraka s tem pa tudi tvorbo navora, ki največjih 200 njutonmetrov doseže že pri 1300 vrtljajih na minuto. K učinkovitosti motorja sicer pripomore tudi izboljšan sistem hlajenja vstopnega zraka, ki zagotavlja, da je ta le za dobrih 15 stopinj toplejši od zraka, ki v sistem prihaja iz okolja.

Pomemben je tudi nanos APS oziroma "atmospheric plazma spray"na stenah valjev. Gre pa za nanos finega prahu, ki v kombinaciji z optimiziranim brušenjem na površini valjev zagotovi majhne žepke maziv, ki olajšajo drsenje batnih obročkov in zmanjšajo izgube zaradi trenja in obrabo.

Omeniti velja še preoblikovano motorno glavo, ki omogoča boljše temperaturno upravljanje, ter izboljšan sistem vbrizgavanja goriva, ki deluje pri tlaku 350 barov in omogoča predvsem zmanjšanje izpustov trdnih delcev. Injektorji s 6-milimetrskim premerom konice omogočajo boljšo integracijo v preoblikovane izgorevalne komore in se med delovanjem manj segrejejo. K boljšemu delovanju motorja sicer pripomorejo tudi oljna črpalka s prilagodjivim delovanjem, polimerni nanos na ležaju ročične gredi in olje z nizko viskoznostjo.