Jak ještě snížit emise? Pomůžou hybridy, budoucnost mají i spalovací motory

23.10.18 / REPXPERT

Je možné ještě dále zvyšovat účinnost motoru, snížit emise v reálných podmínkách jízdy a zároveň dodržet stále přísnější zákonné limity? Experti společnosti Schaeffler jsou přesvědčení, že ano, a přicházejí hned s několika řešeními.

Vedle takzvaného systému rotujícího vypínání válců a nové generace valivých ložisek pro motory a převodovky, která pracují s mimořádně nízkým třením, pomůže také hybridizace aut. Budoucnost má zejména doplňkové hnací ústrojí pro spalovací motory doplněné 'mild' 48-voltovým trakčním systémem. Komponenty a systémy, vyvinuté společností Schaeffler, umožňují výrazné snížení CO2 a dalších emisí díky dokonalejší strategii jízdy včetně rekuperace, plachtění a posilování.

Na začátek je třeba připomenout, že za přibližně 70 % emisí CO2 může spalování fosilních paliv, z toho čtvrtinu vyprodukuje doprava. Pokud chtějí jednotlivé státy splnit ambiciózní cíle z pařížských dohod v oblasti klimatických změn, bude potřeba uvést do praxe nové technologie pohonu aut. Elektroauta pomůžou, ale nedá se spoléhat jen na ně. Podle odhadů společnosti Schaeffler bude i v roce 2030 jen necelých 30 % nových vozů jezdit čistě na elektřinu. Další třetinu nových vozů budou i nadále tvořit auta se spalovacím motorem. Největší skupinou (40 %) nových aut pak budou auta s hybridním pohonem, ve kterých bude převodovka a spalovací motor hrát stále klíčovou roli.

Bez rekuperace to nepůjde

Silnou pozici budou mít podle expertů Schaeffler tzv. mild hybridní vozy, které pracují s palubním elektrickým subsystémem s napětím 48 voltů. V roce 2030 ročně opustí automobilky asi 20 milionů aut s takzvanou jednotkou P0, ve které je elektromotor spojen řemenem s klikovou hřídelí spalovacího motoru. Tento typ startéru a generátoru spojeného řemenem umožňuje rekuperovat velkou část kinetické energie při brždění. Pro její skladování stačí malý a relativně levný lithium-iontový akumulátor.

Rekuperovaná energie se hodí při restartu motoru v režimu Start-Stop, při „plachtění“ a také pro přídavnou akceleraci. Společnost Schaeffler vyvinula nová řešení pro napínáky řemenů, které usnadní dynamické změny provozních režimů a chystá také aktivní elektricky ovládaný napínák řemenu.

S napětím 48V se mechanici v budoucnu budou setkávat stále častěji i na jiných místech hybridních hnacích ústrojí. Umožní to vyšší elektrický výkon (přes 20kW) a také vyšší celkovou účinnost a nižší emise. Umístění elektromotoru s napětím 48V s hybridním modulem P1 na klikové hřídeli umožňuje bezpřevodové spojení přizpůsobené otáčkám spalovacího motoru. S hybridním modulem P2 s napětím 48V namontovaným mezi spalovacím motorem a převodovkou jsou rekuperace a jízdní strategie šetřící palivo ještě účinnější. A co příčně umístěná hnací ústrojí přední nápravy, ve kterých je jen málo místa? Experti Schaeffler pro tyto případy vyvinuli variantu s osově paralelním uspořádáním připojeným přes řemen nebo řetěz ke vstupní hřídeli převodovky. Tento systém umožňuje kromě rekuperace brzdné energie také výhradně elektrický pohon při nízkých rychlostech jízdy, jako je tomu například v dopravních zácpách nebo parkování. Hybridní modul s napětím 48V od společnosti Schaeffler pomáhá při zrychlování a zajišťuje úsporu paliva při takzvaném plachtění, kdy auto jede s vypnutým spalovacím motorem. Integrovaná a automatická spojka zajišťuje vysokou úroveň komfortu při restartu motoru vozidla tím, že pomáhá motoru roztočit se na vyšší otáčky bezprostředně po startu. Modul P2 společnosti Schaeffler navíc umožňuje využití hybridního pohonu u manuálních převodovek.

Rotující vypínání válců sníží spotřebu

Velký potenciál pro další úspory paliva ale není vyčerpán ani u nehybridních spalovacích motorů. Jedno z řešení Schaeffler jsou přepínatelná zdvihátka ventilů pro deaktivaci válců ve tříválcových motorech, montovaná v sériově vyráběných vozidlech Ford. Společnost také testuje rotačně odpojované válce. V tomto konceptu se vypínané válce průběžně střídají: po každých čtyřech taktech v normálním provozu se válec vypíná na další čtyři takty. Testy ukazují, že takové řešení může být ještě účinnější.

Součástí snahy o nižší emise je i zvyšování účinnosti převodovek. Pro tlumení torzních vibrací v hnacím ústrojí se například osvědčil odstředivý kyvadlový tlumič. Společnost Schaeffler ale vyvinula nová spojená kyvadla, ve kterých se tlumiče vzájemně podporují pomocí pružin umístěných v obvodovém směru. Důležitou součástí převodovek budou v budoucnu také ložiska s mimořádně nízkým třením, která se nazývají 'Angular roller units“ (ARU). Jsou podobná kuželíkovým ložiskům a kombinují vysokou nosnost s dlouhou životností.

A tím výčet inovací zdaleka nekončí. Pokud vás zajímají novinky z oblasti Automotive a Automotive Aftermarket, sledujte nás přímo tady nebo na Facebooku!