שטח 4X4

סוגי מערכות הנעה: בנזין / דיזל / היברידי / פלאג אין / חשמלי / מימן

מהמצאת המנוע על ידי אוטו עד ימינו ואולי קצת מהעתיד (הקרוב) פירוט כלל סוגי ההנעות השונות בכלי הרכב הנמכרים כיום - מנועי בנזין, דיזל, היברידי לסוגיו, פלאג-אין, הנעה חשמלית וגם הנעה על מימן...

מאת: Ofer Ogash

16/10/24

העתיד כבר כאן! טנדר טסלה סייברטרק CYBERTRUCK כבר נמכר לצרכנים

מנועי דלק פוסילי Fossilis

דלק מאובנים או בלועזית דלק פוסילי - Fossilis, הוא דלק שנשאב מהאדמה ושנוצר מהתאבנות של אורגניזמים בסביבה לחוצה (בשכבות של האדמה), טמפרטורה גבוהה ומחוסרת חמצן. סוגי דלק המאובנים הם נפט, פחם וגז טבעי וכולם מכילים כמות גדולה של פחמן.

מהנפט שנשאב מהאדמה יודעים לזקק סוגים שונים של דלקים ומוצרי נפט - בנזין, סולר, דלק סילונים, שמנים וגם אספלט לסלילת כבישים הם המפורסמים והשימושיים שבהם.

במהלך השימוש והפקת האנרגיה מהנפט ומוצריו, המנוע שורף את הדלק ותופעת הלוואי היא שלאוויר העולם נפלטים מזהמים כמו אפר, פיח וגזי חממה. הפיח והאפר מתפזרים באוויר ומזיקים לבריאות האדם ואילו גזי החממה עולים לאטמוספירה ותורמים לתהליך ההתחממות עולמית. תופעות אלה הובילו במאה ה-21 להחלטות לצמצום השימוש בדלק מאובנים בשל נושאים של בריאות ואיכות הסביבה.

מהמנועים הראשונים בעולם: מרצדס - מראשית העולם המוטורי ועד לשיא הקדמה

מנוע בנזין Gasoline

מנוע הבנזין הם המנועים הנפוצים ביותר כיום באופנועים ומכוניות והם עושים שימוש בדלק שמזוקק מנפט ומעושר לאוקטן 95 או 98 ובעולם שלישי יכול גם באוקטן 80 (וככול שהאוקטן נמוך הדלק מצית עצמו לבד בטמפרטורה נמוכה יותר ולכן גם פחות יעיל ויותר מזהם).
ליבו של מנוע הבנזין הוא הבוכנה (או הבוכנות) שנעה בתוך צילנדר (בית הבוכנה) שבתוכו מתבצעת פעולה של בעירה פנימית של הדלק. המנועים השימושים כיום בכלי הרכב הם מנועי 4 פעימות ובאופנועים קטנים אפשר גם למצוא מנועי 2 פעימות יעילים יותר אך מזהמים.
4 פעימות בזכות רצף הפעולות שמבצע המנוע: יניקה של תערבות אוויר ומעט בנזין לתוך הצילינדר, דחיסה של התערובת באמצעות הבוכנה, עבודה (כוח) - ניצוץ חשמלי (באמצעות פלאג) שמצית את התערובת שנשרפת במהירות, הטמפרטורה והלחץ של הגזים הנוצרים בשריפה דוחף את הבוכנה והיא מסובבת את המנוע ויוצרת את פעימת הכוח. ולבסוף פליטה של שאריות הגזים השרופים דרך שסתומי הפליטה אל האגזוז ואוויר העולם.
2 פעימות מייעל את הרצף כך שיניקה ודחיסה ביחד ועבודה (כוח) ופליטה גם יחד - מנוע 2 פעימות מייצר יותר כוח באופן יחסי אך גם מזהם יותר.

מנוע בנזין V12 של פרארי - חלום!

מנוע דיזל Diesel

מנועי דיזל משמשים לרוב משאיות, רכבי שטח ועבודה, באירופה מקובלים גם ברכבי כביש ושימושיים גם בגנרטורים שעובדים ברצף ובסל"ד קבוע.
הדלק המשמש את מנוע הדיזל הינו סולר Gas Oil - סוג של תזקיק נפט, איכותי פחות ושומני יותר. פעולת מנוע הדיזל פולטת פחות פחמן דן-חמצני ממנוע בנזין אך מצד שני הפליטה מכילה יותר גופרית שמזהמת מאוד את האוויר.
במנוע דיזל הסולר מוזרק לצילנדר כדי להצית ולשרוף את האוויר שנדחס ומתחמם במנוע ע"י הבוכנה (אין צורך בניצוץ חשמלי במנוע דיזל). מנוע דיזל הוא לרוב 4 פעימות וגם כאן הגזים דוחפים את הבוכנה (כוח) והתנועה הקווית הופכת למעגלית ע"י גל הארכובה.
כיום מוצעים מנועי דיזל יעילים, שקטים ושעומדים בתקנות זיהום האוויר האירופאיות המחמירות.

מנוע דיזל תעשייתי של קטרפילר

מנוע היברידי MHEV

מנוע היברידי משמע מנוע משולב! כלומר שילוב של מנוע בנזין (או דיזל) עם מנוע חשמלי.
המערכת הבסיסית ביותר היא הנפוצה כיום היא מערכת Mild Hybrid 48V כלומר מערכת היברדית קלה הכוללת מנוע חשמלי וסוללת Lithium-ion Polymer 48V המאריכה את תזמון כיבוי המנוע בעזרת מנוע חשמלי קטן (MHSG) המחובר לגל הארכובה ויכול להניע את הרכב בתחילת התנועה מ"רמזור לרמזור" - שימושי בעיקר בתנועה עירונית צפופה ומביא לחסכון של פליטת מזהמים בזכות "התנועה החשמלית" הקצרה.
המערכות ההיברדית המתקדמות יותר כוללת מנועים חשמליים וסוללות גדולות יותר שעובדות במתח גבוה יותר (לדוגמה 300V) ויחד מאפשרות לרכב טווח תנועה גדול יותר באמצעות החשמל.
במערכות היברדיות בסיסיות הטעינה של הסוללה מתבצעת באמצעות המנוע דלק של הרכב ולפעמים גם בשילוב מטענים הנמצאים על מערכת הבלימה, העוזרים להאטה של הרכב ובתמורה מייצרים אנרגיה חשמלית לטעינה של הסוללה.

רכב היברידי שימושי ויעיל לנסיעות עירוניות ובין-עירוניות קצרות בזכות היעילות האנרגטית של מנוע חשמלי בתנועה עם הרבה עצירות והאצות.
בנסיעה בין עירונית השפעת המנוע החשמלי קטנה והיתרון של שילוב המנועים כמעט ולא קיים בנסיעות ארוכות (ההיפך - הוא מוסיף משקל של מנוע וסוללות לרכב).
עלות הקנייה של רכב היברדי לרוב גבוהה מאשר קניית רכב בנזין רגיל ועלות הסוללה מאוד יקרה במידה ויש צורך להחליפה כך שברכב היברדי ישן הסוללה כמעט ולא מתפקדת ורק צורכת אנרגיה (של דלק) בגלל משקלה העודף.

מנוע Mild Hybrid 48V של אאודי (המנוע החשמלי הנוסף נראה כמו אלטרנטור)

מנוע היברידי פלאג-אין PHEV

מנוע היברידי בתצורת פלאג-אין PHEV הינו מערכת מתקדמת יותר בשילוב של מנוע חשמלי וסוללה גדולה משולב עם מנוע בנזין (או דיזל). הסוללה נטענת תוך כדי נסיעה, ובנוסף ניתן להטענה בחיבור לעמדת טעינה.
PLUG-IN HYBRID ELECTRIC VEHICLE

לרוב רכבי PHEV משתמשים ברצפה (שלדת רכב) המתאימה לרכב חשמלי - בחלק הקדמי מנוע בנזין (או דיזל), במרכז סוללת חשמל גדולה ומאחור מנוע חשמלי.

כמו רכב היברידי, גם ברכב PHEV מתאפשרת נסיעה משולבת על ידי מנוע בנזין וחשמלי.
רכב PHEV בעל סוללה גדולה יותר מברכב היברידי רגיל, ומאפשר נסיעה רצופה וארוכה של כ-50 ק"מ ויותר על בסיס החשמל בלבד.

לרכב PHEV יכולת טעינה לסוללה מעמדת טעינה (כמו רכב חשמלי) ובשביל לנצל אותו כראוי הוא מצריך עמדת טעינה בבית או חנייה ליד עמדה ציבורית.

עלות הקנייה של רכב PHEV גבוהה יותר (גם מנוע בנזין וגם חשמל). היעילות שלו נמוכה לאחר שהסוללה נגמרת (לאחר כ-50 ק"מ בממוצע), מה שמביא לצריכת דלק גבוהה יותר, בשל משקל הסוללה. עלות הסוללה יקרה במידה וצריך להחליף אותה בסיום האחריות (5-8 שנים בממוצע לאחריות).

לדוגמה ברכב משפחתי רגיל - מיצובישי אקליפס קרוס PHEV עם סוללת ליתיום-יון קומפקטית בקיבולת של 13.8 קילוואט/שעה הפועלת במתח גבוה של 300V ובעזרת מערכת ניהול אנרגיה חכמה למיצובישי טווח נסיעה של 45 ק"מ במצב נהיגה חשמלי.

רכב היברידי PHEV יתאים למי שהנסיעות שלו משלבות בעיקר נסיעות עירוניות, נסיעות בפקקים ונסיעות בין עירוניות קצרות ויש לו אפשרות להטעין את הרכב כל 50 ק"מ. רכב PHEV פחות מתאים למי שנוסע נסיעות ארוכות בכבישים מהירים.

לכתבה: מה מסתתר מאחורי הצירופים BEV, FHEV, PHEV, MHEV, FCEV

מרכב חשמלי ומנועי PHEV חשמל ובנזין של מיצובישי

מנוע חשמלי EV

רכב המנוע על ידי חשמל אינו רק רכב שבו החליפו את מנוע הבנזין או הדיזל במנוע חשמלי אלא פלטפורמה (שלדה) חדשה לגמרי המותאמת לחשמל ויודעת להכיל בבסיסה סוללות חשמל המהוות לרוב את רצפת הרכב ומשכך לרוב מקבל גם עיצוב ופרטי עיצוב ייחודיים (כמו ידיות שקועות ונשלפות לדלתות).

ההנעה החשמלית מאפשר להניע ישירות את הגלגלים אם באמצעות מנוע אחד לשני הגלגלים על אותו הסרן (ציר) או שני מנועים להנעה כפולה 4X4 או אף 4 מנועים - אחד לכל גלגל, ובהתאם לכך להעביר ולחלק את הכוח בהתאם לתנאי האחיזה.

היתרון של החשמל הוא הזמינות של המומנט - הכוח של המנוע המגיע כבר מסל"ד אפס (תכל'ס קצת מעל האפס...) ונשמר לאורך כל טווח המהירות של המנוע החשמלי, השקט וחוסר זיהום האוויר המקומי (יש לדעת כי אנו מעבירים את הזיהום הסביבתי לאתרי הכרייה של חלקי פנים הסוללה, לאתרי הייצור של הרכב החשמלי והסוללות שמאוד מזהמים וכמובן לאתר הייצור - תחנות הכוח, שם מייצרים את החשמל לטעינה של הרכב).

רכב חשמלי מחייב עמדת טעינה ביתית, בעבודה או עמדה ציבורית ברחוב או ב"תחנות דלק". האתגר כיום הוא הקטנת זמן הטעינה של הסוללה, במיוחד בתחנות על אם הדרך ("תחנות דלק") וכמובן שיפור היעילות האנרגטית ויכולת האחסון של הסוללה והכל כדי להאריך את הטווח נסיעה מטעינה לטעינה.

החשמל כיום זול לטעינה והמיסוי עד כה נמוך, דבר שכמובן משתנה עם הזמן כי המדינה לא מוכנה לוותר על הכנוסתיה לאורך זמן, למרות הרצון לעודד תחבורה מתקדמת, "ירוקה" וחסכונית.
נראה היה כי העולם ובעיקר אירופה יעברו לתנועה ברכבים חשמליים אך החזון פחות מתממש גם לאור חוסר הרצון הצרכני ובעיקר כי הממשלות חוששות לפעילות המפעלים והכלכלה שלהם שכן סין היא היצרן הגדול בעולם לסוללות ולרכבים חשמליים, מכול סוג ומותג, ומאיימת בכך על כלכלות המערב.
ישראל מתחזקת בתחום הרכב החשמלי - מותגים ודגמים רבים נמכרים כאן בהצלחה גדולה (יותר או פחות, תלוי גם ביבואן וביצרן) - קישור לתגית רכב חשמלי תבהיר את עניין ההיצע הרב בתחום.

כתבה מפורטת על רכב חשמלי ועמדות טעינה

מרכב ומערכת חשמלי מלאה של טויוטה וסובארו

מנועי מימן - תאי דלק FCEV

מערכת ההנעה החשמלית של תאי דלק מימן (FCEV) מספקת ביצועים חלקים, חזקים וכמעט שקטים לחלוטין, ללא פליטות בכלל מלבד מים מזוקקים הנשפכים על הכביש. ברכב לו הנעת מימן המנוע הינו חשמלי והמימן טוען את הסוללות של הרכב באמצעות מימן שממלאים ב"תחנות דלק" שיש להן גם עמדה לטעינה של מימן (כרגע בישראל יש רק תחנה אחת שכזו ליד נשר, למרגלות הכרמל).
המימן יוצר אנרגיה חשמלית בתהליך כימי של ריאקציה עם חמצן בתוך תא דלק ללא פליטות מזהמים, למעט אדי מים.

קישור לכתבה על משאית המימן הראשונה (וכרגע היחידה) בישראל

מיכלי המימן במשאית של יונדאי הממוקמים בגב תא הנהג של המשאית

"להפוך בנזין לרעש" וגם "לתת בגז ולעשות שלום"

לסיכום - כנראה שהעתיד בסוגי ההנעה החדשים - כלומר מנוע חשמלי שמקבל את האנרגיה מסוללה שנטענת בעמדת טעינה או על ידי מימן או באמצעים עתידניים שטרם חשבו עליהם, כמו כור גרעיני אישי או אבקת חשמל או אף גלולת חשמל - צחוקים, צחוקים... אבל אולי זה באמת יהיה העתיד ??? (בהתחלה במדינות המערב ובהמשך בכול העולם).
אבל אנחנו לעולם נאהב את גרגור הדיזל הבלתי נלאה וגם את שאגת הבנזין שמרימה את רף האדרנלין (למרות שמנוע חשמל מאיץ מהר יותר) וכמו שאנו נוהגים לאחל לכלל חברינו ואוהבינו בארץ ובעולם שתהפכו בנזין לרעש (למוזיקה ערבת אוזניים) ובכלל האסטרטגיה העולמית שלנו המוכחת בכל המסעות בעולם, לרבות במדינות ערב (קישור ליומני המסעות בעולם) שאומרת ומיישמת תנו בגז ותעשו שלום! ואת הקדמה וההנעות המתקדמות נשאיר לרכב המשפחתי ולתנועה השגרתית.