Inginerii din China vor să implementeze motoare diesel cu rol de range extender pe baza ingineriei europene, deoarece asta ar fi mai eficient în vehiculele mari

China a tot evoluat cu paşi giganţi în tehnologia modelelor sale electrice, pe de o parte, dar şi cele plug-in hibride de cealaltă parte. Foarte mulţi producători chinezi au adoptat o formulă în care motorul cu combustie are rol de range extender efectiv, şi foarte rar intervine direct în propulsie, sau deloc, pentru că aşa ar fi mai eficient. Bateriile sunt mari, permiţând o autonomie electrică mare, iar motoarele cu combustie din aceste modele au tot stabilit noi şi noi recorduri de randament termic. Chiar în octombrie scriam despre motorul ce atinsese eficienţă termică record de 48%, dar scriam că şi calea de a atinge acest randament îi va scurta durata de viaţă, din cauza rate de compresie uriaşe, de 26:1, a unei rate mari de recirculare EGR şi altor soluţii constructive discutabile. Chinezii aplică aceste soluţii în dorinţa de a atinge un randament cât mai mare de transformare a benzinei în forţă mecanică şi ulterior în electricitate, mizând şi pe faptul că într-un asemenea automobil, dacă durata lui de viaţă ar fi de 150-200 km, atunci motorul cu benzină va opera pentru maxim vreo 50-70 mii km, iar de mult ori şi mai puţin. Ei bine, iată că de curând inginerii chinezi de la Yuchai au anunţat că demarează implementarea motoarelor diesel în rol de range extender, pe baza ingineriei europene, deoarece asta ar fi mai eficient în vehiculele mari.

Foto: Noul motor diesel cu rol de generator electric şi range extender, dezvăluit de Yuchai

Deci, aici nu vorbim despre autoturisme mici deocamdată, ci despre camioane mai mici şi mai mari, dubiţe, furgonete, dar şi camioane miniere uriaşe. Inginerii chinezi au ajuns la concluzia că un motor diesel va fi mai eficient în a produce electricitate decât unul pe benzină, datorită aprinderii prin compresie şi inginerie intrinseci a acestuia. Sună ca o redescoperire a bicicletei, nu? În mare parte, e exact asta, dar există şi elemente foarte curioase în toată istoria.

Aşadar, la un motor pe benzină, eficienţa termică mai realistă ar fi de 40-42% în cazurile optimiste, iar 48% o fi posibil pentru unele autoturisme, însă la camioane fiabilitatea îndoielnică n-ar fi acceptabilă. Într-un litru de benzină, se conţin circa 8,9-9,0 kWh de energie. Cu un randament de 40-42%, acel motor va transforma 1 litru de benzină în 3,56-3,78 kWh de forţă mecanică. Apoi, acea forţă mecanică e conectată de obicei printr-un ax sau o cutie de viteze cu un generator electric, care are de obicei 95-97% randament în convertirea forţei mecanice în electricitate, iar asta înseamnă că cei 3,56-3,78 kWh de forţă mecanică se transformă în 3,4-3,67 kWh de electricitate, produsă dintr-un litru de benzină.

La motoarele diesel, eficienţa termică e mai mare, iar într-un litru de diesel de conţine de obicei 10,00-10,25 kWh de energie. Motoarele diesel pot avea o eficienţă termică între 40% şi 50% în cazul celor mai performante (unele chiar depăşind uşor cifra de 50%). Asta ar însemna că din 10-10,25 kWh de energie dintr-un litru se pot obţine 4-5,1 kWh de forţă mecanică şi 4,0-5,0 electricitate. Doar că aceste lucruri sunt arhicunoscute, de multe decenii încoace, tocmai de asta cam toate generatoarele mari sunt diesel.

Tot din acelaşi motiv, chiar şi în aplicările unde transmiterea directă a forţei mecanice era anevoioasă, a fost aplicat principiul de transmisie diesel electrică, unde motorul diesel propulsează un generator în timp real şi electricitatea produsă e transmisă electromotoarelor poziţionate aproape de punţi. E un principiu folosit şi la camioane electrice mari, şi la nave adeseori, şi la locomotive, chiar şi cele din anii 1950, iar unde se dorea randament şi mai mare de producţie, se foloseau motoare diesel în doi timpi, doar că acestea erau mai poluante din cauza uleiului ars în combustie.

Ei bine, ce fac chinezii de fapt şi unde e inovaţia? Ceea ce fac e să folosească în esenţă acelaşi principiu de producţie a electricităţii pe baza unui motor diesel, doar că mai folosesc şi o nouă construcţie mai directă, unde generatorul e montat coaxial cu arborele cotit. Asta sporeşte randamentul de transmitere a forţei mecanice spre generator, astfel încât chinezii au anunţat că noua formă va produce 4,8 kWh per litru de motorină consumată. Nu e la limita sus, ca şi motorul naval Wartsila cu randament maxim, dar e un randament mult mai bun faţă de motoarele pe benzină sau cele diesel cu generator montat auxiliar, pe care chinezii le foloseau până acum. Şi mai interesant e de unde vine această tehnologie.

Foto: Formulă clasică, motor diesel (albastru), cu generator electric separat (verde)

Yuchai nu e un producător de camioane sau vehicule, ci de motoare şi sisteme de propulsie, pe care le livrează către o mulţime de alţi producător. E o companie chineză de stat, în esenţă, dar are o companie fiică, numită MTU Yuchai Power, fondată în 2017 împreună cu compania germană MTU, companie care a fost achiziţionată de Rolls-Royce şi a devenit o divizie a renumitei companii Rolls-Royce, producătoare de motoare de avioane, reactoare şi multe alte produse industriale.

Respectiv, principiul pe care acum chinezii îl anunţă ca inovaţie, de montare directă a generatorului ca un corp integru cu arborele cotit, pe aceeaşi axă şi cu propulsie directă, e deja aplicat de mult timp în generatoarele mari MTU Rolls-Royce. Chinezii n-au făcut decât să mai ajusteze pe ici, pe colo, dar întrucât compania de deţinută împreună cu europenii, tot inginerii europeni au fost cei care au supervizat toate aceste adaptări pentru noua formulă cu emblema Yuchai, care va fi livrată producătorilor chinezi de vehicule plug-in hibride sau diesel electrice.

Foto: Motor V20 diesel Rolls-Royce, cu amplasare similară a generatorului

Mai mult ca atât, şi unii producători auto precum BAIC şi Dongfeng şi-au manifestat deja dorinţa de a implementa noua formulă plug-in hibridă diesel de la Yuchai, întâi pe modelele lor destinate flotelor comerciale şi apoi, eventual, poate şi pe autoturisme.

Pare o evoluţie foarte bizară, în care chinezii au făcut un cerc de explorări tehnologice cu motoare pe benzină, aplicate pe sisteme PHEV, dar acolo unde cifrele sunt mai mari şi randamentul contează şi mai mult şi e inseparabil de durabilitate, chinezii au ajuns în acelaşi punct al constatării că motoarele diesel pot fi mai eficiente în randament. Au redescoperit bicicleta, într-o mare măsură, iar germanii şi britanii de la MTU şi Rolls-Royce au fost bucuroşi să se împartă cu tehnologie lor către compania fiică pe care o deţin împreună cu chinezii.