/  / Diesel żyje i ma się dobrze

Diesel żyje i ma się dobrze

null
null

Zbigniew Pilewski, Robert Bosch Sp. z o.o., Product Manager, specjalista ds. części diesla: „Spokojnie możemy założyć jego dalszy rozwój w ciągu następnych 20 lat. Głównymi kierunkami ewolucji technologicznej silnika dieslowskiego będą: zwiększenie liczby faz wtrysku, zwiększenie ciśnienia wtrysku, obniżenie pojemności skokowej i zwiększanie mocy oraz optymalizacja procesu spalania.”

Wiadomości biznesowe są integralnym elementem Strefy Biznesu, płatnej części serwisu samar.pl skierowanej do profesjonalistów. W celu uzyskania pełnego dostępu do tej części serwisu prosimy o kontakt pod adresem email licencja@samar.pl lub poprzez formularz kontaktowy.
Dariusz Balcerzyk, IBRM SAMAR: Przez wiele lat silniki diesla uważane były za jednostki napędowe mało dynamiczne, kopcące i zdatne jedynie do pracy w ciężarówkach. Czy taki obraz silnika wysokoprężnego nadal jest prawdziwy?

Zbigniew Pilewski, Robert Bosch Sp. z o.o., Product Manager, specjalista ds. części diesla: ‘Wolny, dymiący, mało dynamiczny’ - to opinia, która pokutowała na temat diesli do lat 80-tych, czyli do czasu popularyzacji tych jednostek w samochodach osobowych.  Jednak gdy do diesli wprowadzono turbo doładowanie stały się one bardziej dynamiczne. Większa moc, większy moment obrotowy, doładowanie, wszystko to pozwoliło na zwiększenie osiągów i zmniejszenie zużycia paliwa. Mankamenty związane z użytkowaniem diesla zostały zniwelowane.

Czy jednak diesel nie jest już tylko archaiczną ścieżką rozwoju motoryzacji? Ścieżką, która dochodzi już swego kresu?

Oczywiście, że nie. Obecnie zarówno pod względem ekologii, jak i zużycia paliwa diesel nadal jest atrakcyjny. Takie tendencje w projektowaniu nowoczesnych diesli, jak: ‘downsizing’, czyli zmniejszanie pojemności silnika, czy ‘downspeeding’, to jest obniżanie jego prędkości obrotowej, powodują, że z coraz mniejszych jednostek uzyskujemy coraz większe moce i momenty napędowe. Silnik o pojemności 2 litrów miał kiedyś moc 90 KM, a dzisiaj już 150 KM. Silnik o pojemności 1,5 litra potrafi mieć obecnie 120 KM.

‘Downsizing’ jest szczególnie istotny w przypadku samochodów, które są użytkowane w mieście. Mniejszy silnik, ale o większej mocy, zachowuje dynamikę jednostki o dużej pojemności, ale zużywa mniej paliwa, szczególnie podczas pracy na biegu jałowym, czyli na przykład w korkach.

W samochodach osobowych dominuje system common-rail i jego kolejne generacje, stosowane jest coraz większe ciśnienie wtrysku. Te elementy, wspólnie z doładowaniem, pozwalają uzyskać coraz lepsze osiągi. To wszystko ‘pcha’ diesla do przodu.

I dzięki temu może on konkurować z napędem elektrycznym?

Doba aut elektrycznych nadchodzi, ale jak wskazują analizy rynku w perspektywie 15 lat tych samochodów będzie nie więcej niż 10% wszystkich pojazdów. Należy przy tym pamiętać, że by napędzić energią elektryczną 20% samochodów dziś użytkowanych, trzeba by zbudować o jedną czwartą więcej elektrowni, niż jest ich obecnie. A dziś dużą część energii elektrycznej na świecie wytwarza się z paliw kopalnych, których spalanie generuje dwutlenek węgla wprowadzany do atmosfery, podobnie jak spaliny wytwarzane przez silnik spalinowy. Co więcej, prądu, w przeciwieństwie do tradycyjnego paliwa, nie można magazynować. Trzeba go zużywać na bieżąco, co jest pewnym ograniczeniem.

Poza tym samo przesyłanie energii wciąż generuje duże straty.
Dodatkowo należy wziąć pod uwagę fakt, że produkcja wystarczająco wydajnych akumulatorów jest bardzo kosztowna, ponieważ wymaga zastosowania rzadkich pierwiastków chemicznych, których wydobycie i przetworzenie jest bardzo energochłonne.

Wymienione czynniki, oraz krótki zasięg, w pewnym stopniu ograniczają rozwój samochodów elektrycznych. Wiadomo jednak, że mają one bardzo wiele zalet i są zapewne przyszłościowym rozwiązaniem, kiedy dostęp do paliw kopalnych będzie bardziej ograniczony, a więcej energii będziemy pozyskiwać ze źródeł naturalnych, choćby takich jak panele słoneczne.  

Z drugiej strony, jeśli spojrzymy na silnik dieslowski pod kątem dalszego zwiększania oszczędności zużycia paliwa i zmniejszenia emisji szkodliwych składników spalin, to w pewnym sensie zbliżamy się do granicy jego możliwości.  Żeby uzyskać jeszcze lepszy wynik należy zastosować napęd hybrydowy, który pozwoli zmniejszyć pojemności silnika spalinowego przy zachowaniu podobnych osiągów hybrydowego zespołu napędowego w tych zakresach obciążenia, w których potrzeba więcej mocy, z czym mamy już obecnie do czynienia.

Czy to znaczy, że także w przyszłości będziemy jeździć dieslami?

Park samochodów w Europie liczy obecnie około 250 mln pojazdów, z czego około 45%, czyli 120 mln samochodów napędzanych jest silnikami dieslowskimi. Badania wskazują, że liczba aut wyposażonych w jednostki wysokoprężne przyrasta szybciej niż pojazdów z silnikami benzynowymi. W 2015 diesle stanowić będą już 50% parku samochodów w Europie. Co więcej, z największym przyrostem tej grupy samochodów mamy do czynienia wśród samochodów osobowych.

Mniejszy przyrost udziału diesla wśród pojazdów ciężarowych czy dostawczych wynika jednak z prostego faktu, że od dawna preferują one ten rodzaj napędu, więc o nagłych wzrostach nie może być mowy…

Oczywiście, że tak. Należy jednak zwrócić również uwagę na fakt, że w ciągu ostatnich 10 lat liczba aut osobowych z napędem diesla wzrosła o 100%.

Z czego wynika tak duży przyrost?

Badania wskazują na coraz większą mobilność ludzi, która wiąże się z rosnącymi przebiegami aut. Kiedyś średni roczny przebieg wynosił około 15 000 km, teraz przejeżdżamy przeciętnie 20-25 000 km. Samochód zużywa więc odpowiednio więcej paliwa. Diesel jest oszczędniejszy. Jak wykazują dane statystyczne, zakup auta z takim silnikiem, w porównaniu z benzyną jest opłacalny już przy przebiegach 10 000 km rocznie. Przy mniejszych przebiegach, typu 5-10 000 km rocznie, ta opłacalność jest mniejsza.

Dużo jeździmy w warunkach miejskich, a okazuje się, że diesel, który jeździ głównie w mieście, ale na nieco dłuższych trasach jest bardziej ekonomiczny niż benzyna. W samochodach z silnikiem benzynowym mamy na przykład wtrysk bezpośredni FSI, który powinien pracować w mieszance uwarstwionej , dzięki czemu jest bardziej ekonomiczny. Okazuje się jednak, że w warunkach miejskich silniki FSI nie osiągają stanu pracy na mieszance ubogiej tylko pracują na składzie stechiometrycznym. Dopiero na trasie, poza miastem, silnik FSi działa w trybie ubogim i automatycznie zużywa mniej paliwa. Diesel natomiast zawsze pracuje na ubogim paliwie, gdyż zawsze występuje w nim nadmiar powietrza. To powoduje, że zużywa mniej paliwa i jest bardziej oszczędny. Dzięki temu silniki diesla o pojemności 1,6 litra potrafią zużywać 5-6 litrów paliwa, podczas gdy porównywalny silnik benzynowy zużyje 7-8 litrów.

Ale przy miejskiej jeździe właściciel diesla może być narażony na dodatkowe kłopoty wynikające chociażby z faktu obecności filtru cząstek stałych…

To jest pewien problem w samochodach jeżdżących w warunkach miejskich, gdy jednorazowy przebieg trasy nie przekracza 15-20 km. Rzeczywiście może wówczas dojść do zabrudzenia filtra, ponieważ nie ma odpowiednich warunków do przeprowadzenia procesu oczyszczania. Proces ten wymaga rozgrzanego silnika i przejechania pewnego odcinka w ustalonych warunkach obciążenia. Jednak z czasem zoptymalizowano proces „naturalnego” oczyszczania filtra w stosunku do pierwszych wersji sprzed 5-7 lat a i silniki, dzięki lepszym wtryskiwaczom i wyższemu ciśnieniu wtrysku, emitują mniej sadzy. Wprowadzono również ulepszone procedury serwisowe oczyszczania filtra uruchamiane przy użyciu testera diagnostycznego na przykład KTS firmy Bosch. Dużym problemem dotyczącym układu DPF jest natomiast zła jakość paliwa. Jazda na oleju opałowym, czy biopaliwach bardzo przyspiesza zabrudzenie filtra. Należy też stosować odpowiednie oleje do silników z filtrami cząstek stałych, o mniejszej tendencji do tworzenia sadzy, tak zwane oleje niskopopiołowe. Czasami na opakowaniu oleju jest informacja, iż jest on odpowiedni do systemów z układem DPF. Niekiedy mniej wykwalifikowane, nieposiadające dokumentacji serwisy wymieniając olej nie zwracają uwagi czy w danym aucie powinien być olej do systemów z DPF, a takie dane można na przykład znaleźć w dokumentacji firmy Bosch ESI Tronic.

Posiadanie auta z silnikiem diesla wiąże się z większym wydatkiem przy zakupie, a także z wyższymi kosztami serwisowymi…

To częściowo prawda. Różnica kosztu zakupu, choć już nie tak duża jak dawniej, wiąże się z drogim oprzyrządowaniem: pompą, wtryskiwaczami, szyną paliwową, turbosprężarką i filtrem cząstek stałych. Różnica jest szczególnie widoczna, gdy porównamy silnik dieslowski z niedoładowanym silnikiem z pośrednim wtryskiem benzyny. Jeśli natomiast porównamy go z silnikiem z wtryskiem bezpośrednim, który też ma kosztowną aparaturę: wtryskiwacze, pompę wysokiego ciśnienia, kilka katalizatorów, czujniki NOX, turbosprężarkę, to różnica nie jest już tak duża.

Podobnie z serwisem, którego koszt jest nieco wyższy, choć nie aż tak bardzo. Wynika on m.in. z faktu, że niektóre części wymienia się częściej niż w przypadku silnika benzynowego, np. filtr paliwa w benzynie - co 100 tys. km, a w dieslu - co 15-20 tys. km., nieco droższy jest też olej silnikowy.

Technologia common-rail dominuje w silnikach dieslowskich już od 15 lat. Jak bardzo zmieniła się w tym okresie?

Pierwsza generacja systemu common-rail zadebiutowała w 1997 roku. System miał wtedy ciśnienie 1 350 bar, zwykłe wtryskiwacze bez kodowania i klasyfikacji. Silniki common-rail po raz pierwszy zastosowane zostały w autach osobowych przez grupę Fiata oraz przez Mercedesa i w ciągu następnych siedmiu lat stały się popularnym rozwiązaniem. Na przełomie 2001/2002 weszła druga generacja, która miała już 1 600 bar, wtryskiwacze z klasyfikacjami, które realizują więcej faz wtrysku, na przykład dwie dawki pilotażowe, szybciej podają paliwo. Następnym przełomowym punktem w historii common-rail’a  było wprowadzenie w 2004 roku trzeciej generacji systemu z piezoelektrycznymi wtryskiwaczami i ciśnieniem 1 600 bar. Wtryskiwacz piezoelektryczny pozwala na bardzo elastyczną i cichą pracę silnika. Kolejne elementy postępu to wprowadzenie na przełomie lat 2004 i 2005 filtru cząstek stałych (2004/2005 rok) i stosowanie różnego rodzaju pomp, z których najnowocześniejsze umożliwiają uzyskanie  ciśnienia 1 800 lub 2 000 atmosfer.

Czyli pogłoski o śmierci diesla są mocno przesadzone?

Oczywiście, że tak. Spokojnie możemy założyć jego dalszy rozwój w ciągu następnych 20 lat. Głównymi kierunkami ewolucji technologicznej silnika dieslowskiego będą: zwiększenie liczby faz wtrysku, zwiększenie ciśnienia wtrysku i optymalizacja procesu spalania. Będzie on również z powodzeniem stosowany w napędach hybrydowych. I na tym gruncie firma Bosch odnosi duże sukcesy i ma jeszcze wiele do zrobienia.

Dziękuję za rozmowę.
comments powered by Disqus
 
Reklama

Szukasz konkretnego artykułu? Wpisz szukane słowo lub frazę.

Szukaj
Wyszukiwanie zaawansowane