Το κυνήγι του χαμένου CO2
H κούρσα για τη μείωση της εκπομπής διοξειδίου του άνθρακα μοιάζει να έχει γίνει αυτοσκοπός της αυτοκινητοβιομηχανίας τα τελευταία χρόνια. Μικροί και μεγάλοι κατασκευαστές, τεράστιας χωρητικότητας κινητήρες ή λιλιπούτεια σύνολα για αυτοκίνητα πόλης, όλα βελτιστοποιούνται πια, με στόχο τη μεγαλύτερη αποδοτικότητα. Διότι η καύση ορυκτών καυσίμων είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με την έκλυση CO2 στην ατμόσφαιρα.Το αγοραστικό κοινό βομβαρδίζεται πλέον καθημερινά με νέες ονομασίες και λογότυπα που εφευρίσκονται, ώστε να περιγραφούν με τον πιο σαφή τρόπο οι... οικολογικές ανησυχίες της αυτοκινητοβιομηχανίας. Blue Efficiency, EfficientDynamics, Ecoflex, Econetic, Optimal Drive είναι ορισμένα μόνο από τα λογότυπα που μπήκαν εσχάτως στη ζωή μας. Στην ουσία, πρόκειται για ένα σύνολο τεχνολογικών μέτρων που σκοπό έχουν την αύξηση του βαθμού απόδοσης των κινητήρων, η οποία πρακτικά μεταφράζεται σε μείωση της κατανάλωσης καυσίμου. Και αυτό γιατί καίγοντας 1 λίτρο βενζίνης σε κινητήρα εσωτερικής καύσης παράγονται περίπου 2,34 κιλά CO2, ενώ καίγοντας 1 λίτρο ντίζελ 2,68 κιλά, γεγονός που προκύπτει από την περιεκτικότητα των καυσίμων σε άνθρακα. Η μείωση του CO2 είναι ουσιαστικά μείωση της κατανάλωσης.
Το πακέτο των τεχνολογιών που σήμερα μπορεί να καταστήσει έναν κινητήρα λιγότερο ενεργοβόρο περιλαμβάνει υπερτροφοδότηση, μεταβλητό χρονισμό και βύθιση βαλβίδων, άμεσο ψεκασμό, σύστημα Start-Stop, κιβώτιο ταχυτήτων χαμηλών απωλειών και μακριών σχέσεων. Σχεδιαστικά, το downsizing είναι η αγαπημένη λέξη των κατασκευαστών τα τελευταία χρόνια και υποδηλώνει την εξέλιξη κινητήρων χαμηλότερων χωρητικοτήτων, οι οποίοι με τις εν λόγω τεχνολογικές βοήθειες μπορούν να επιτύχουν αντίστοιχες αποδόσεις με μεγαλύτερα σύνολα (με ανάλογο κέρδος σε κατανάλωση καυσίμου). Από την άλλη, βέβαια, όταν η χωρητικότητα οφείλει -για οποιονδήποτε λόγο- να παραμείνει αμετάβλητη, το downsizing μπορεί να κινηθεί μόνο προς την κατεύθυνση της μείωσης των κυλίνδρων. Ιδέα καθόλου περίεργη, καθώς λιγότεροι κύλινδροι συνεπάγονται λιγότερα κινούμενα μέρη, άρα και μικρότερες τριβές, ενώ, παράλληλα, η μεγαλύτερη χωρητικότητα κάθε κυλίνδρου μεταφράζεται σε μεγαλύτερη θερμική απόδοση.
Αυτός είναι και ένας από τους λόγους που η Fiat αποφάσισε να προχωρήσει τo downsizing ένα βήμα παραπέρα, παρουσιάζοντας πέρυσι τον πρώτο υπερτροφοδοτούμενο 2κύλινδρο σε σειρά κινητήρα για αυτοκινητική χρήση, τον ΤwinAir. Μικρός σε βάρος και μέγεθος (οπότε κατάλληλος και για μελλοντικές ενδεχόμενες υβριδικές υλοποιήσεις), σε τριβές καθώς επίσης σε συντήρηση και κόστος - όλα αυτά συγκρινόμενος ακόμα και με τα 3κύλινδρα σύνολα που αρκετοί ανταγωνιστές χρησιμοποιούν. Η τελευταία παράμετρος είναι καθοριστικής σημασίας για μικρά αυτοκίνητα των κατηγοριών A και Β -όπου και θα χρησιμοποιηθεί- και, ειρήσθω εν παρόδω, είναι ο λόγος που οι ντιζελοκινητήρες τείνουν να εκλείψουν από αυτές. Οι αγοραστές, ειδικά των φθηνών αυτοκινήτων, αποδεικνύονται απρόθυμοι να επιβαρυνθούν με το επιπλέον κόστος με το οποίο είναι συνυφασμένοι (που στο μέλλον αναμένεται να αυξηθεί ακόμα περισσότερο), λόγω της επιβεβλημένης και πολυδάπανης συμμόρφωσής τους με τις προδιαγραφές εκπομπής ρύπων Εuro 6 και, κυρίως, όσον αφορά την εκπομπή NOx. Τέλος, ας μην ξεχνάμε πως την εποχή που το Μάρκετινγκ είναι εξίσου σημαντικό με τις τεχνολογικές εξελίξεις, η Fiat, ούσα η πρώτη που παρουσιάζει ένα 2κύλινδρο κινητήρα, μπορεί να αποκομίσει παράλληλα οφέλη, εξαργυρώνοντας κατάλληλα την πρωτιά της σε επίπεδο επικοινωνίας.
Αν υπάρχει κάποιο a priori ντεσαβαντάζ ενός 2κύλινδρου κινητήρα έναντι όλων των υπόλοιπων διατάξεων, είναι η παρουσία ελεύθερων (μη εξισορροπημένων) δυνάμεων πρώτης τάξης που προκαλούνται από τις περιστρεφόμενες μάζες του στροφαλοφόρου και τις κινούμενες των υπόλοιπων μηχανικών μερών (έμβολα, διωστήρες κτλ.). Ελεύθερες δυνάμεις ή ροπές προκαλούνται σε σχεδόν όλους τους κινητήρες (μόνο στον 6κύλινδρο σε σειρά και στο 12κύλινδρο V υπό γωνία 60º εξισορροπούνται πλήρως δυνάμεις και ροπές), αντιμετωπίζονται σε άλλες περιπτώσεις εύκολα, σε άλλες δυσκολότερα (με μεγαλύτερο κόστος) και έχουν μικρές ή μεγάλες επιπτώσεις στον τομέα θορύβου, κραδασμών και τραχύτητας λειτουργίας του κινητήρα και του αυτοκινήτου, που στη διεθνή αυτοκινητοβιομηχανία είναι γνωστός ως NVH (Noise Vibration Harness). Γι’ αυτόν το λόγο, ο ΤwinAir διαθέτει άξονα εξισορρόπησης περιστρεφόμενο με φορά αντίθετη του στροφαλοφόρου, που αυξάνει μεν ως επιπλέον κινούμενο τμήμα την κατανάλωση, προσδίδει όμως ομαλότητα λειτουργίας στον κινητήρα, ενώ κοστίζει -κατά τους Ιταλούς μηχανικούς- φθηνότερα από τα «αντίμετρα» που απαιτούνται για έναν 3κύλινδρο. Εδώ, βέβαια, αξίζει να αναφέρουμε πως τις ελεύθερες ροπές πρώτης τάξης του νέου τους 3κύλινδρου η Hyundai-Kia τις αντιμετώπισε με ενδελεχή μείωση των κινούμενων μαζών και τη σχεδίαση ενός στιβαρού μπλοκ...
Η ονομασία TwinAir παραπέμπει άμεσα στους 2 κυλίνδρους, αλλά και στη χρησιμοποίηση του συστήματος MultiAir, που διεξοδικά έχουμε αναλύσει σε προηγούμενο τεύχος. Επιγραμματικά, πρόκειται για ένα σύστημα ελέγχου της ροής του αέρα χωρίς πεταλούδα που βασίζεται στην προσθήκη ενός υδραυλικού θαλάμου με λάδι μεταξύ του (μονού) εκκεντροφόρου και των βαλβίδων εισαγωγής, ο οποίος ελέγχει το χρονισμό τους βάσει φορτίου και στροφών λειτουργίας του κινητήρα, επιτρέποντας πρόωρο κλείσιμο ή καθυστερημένο άνοιγμα των βαλβίδων εισαγωγής ή και τα δύο μαζί στην ίδια φάση εισαγωγής, που η Fiat απoκαλεί «Multilift mode». Πέραν της εξάλειψης των απωλειών άντλησης (που μεταφράζεται σε 10% μικρότερη κατανάλωση και ανάλογα οφέλη στην εκπομπή ρύπων), το σύστημα επιτυγχάνει 15% βελτίωση της ροπής στις χαμηλές στροφές και 10% αύξηση της μέγιστης ισχύος. Στην πράξη, ο κινητήρας είναι περίπου 30% οικονομικότερος σε σχέση με τον 4κύλινδρο ατμοσφαιρικό 1.400άρη και 15% συγκρινόμενος με το 1.200άρη 4κύλνδρο, από τον οποίο προσφέρει όμως και 25% βελτίωση επιδόσεων, ενώ είναι και 10,5 εκ. μικρότερος σε μήκος.
Με τα 437,5 κ.εκ. ανά κύλινδρο, η χωρητικότητα βρίσκεται σαφώς πάνω από το ελάχιστο όριο βέλτιστης θερμικής απόδοσης (300 κ.εκ.), υπερκαλύπτει τον απαιτούμενο χώρο για την ενσωμάτωση του MultiAir, αφήνοντας υπόνοιες ακόμα και για μελλοντική χρήση άμεσου ψεκασμού. Όντως, οι λαλίστατοι μηχανικοί εξέλιξης της ιταλικής εταιρείας επιβεβαίωσαν πως η δεύτερη γενιά ΜultiΑir θα διαθέτει άμεσο ψεκασμό, μεγαλύτερο εύρος έλεγχου των βαλβίδων αλλά και βελτιωμένη υπετροφοδότηση. Πριν, όμως, γίνει αυτό, περιμένουμε τρεις ακόμα εκδόσεις του TwinΑir (με την πρώτη γενιά του συστήματος Multilift): μία με φυσικό αέριο 80 ίππων (θα παρουσιαστεί σύντομα), μία ατμοσφαιρική 65 ίππων στο νέο Panda (τέλος του 2011) και μία με μεγαλύτερο υπερτροφοδότη ισχύος 105 ίππων (2012)._ N. K.