Vyšší výkon, nižší spotřeba

Vydáno 23.2.2017 automotive

Motory coby srdce osobního automobilu v současnosti čelí největšímu tlaku na inovace. Do sériové výroby vstupují nové typy paliv a do budoucna se očekává výraznější rozšíření elektromobility.

 

Lehký, dynamický, zatížitelný, s malým třením, odolný proti opotřebení s nepatrnými tolerancemi při nezměněné životnosti – to jsou hlavní požadavky kladené na moderní motory. V širším pohledu dramaticky rostou nároky na vyšší životnost a zároveň nízkou spotřebu motorů. Zvláště druhý aspekt bude při vývoji motorů hrát v následujících letech klíčovou roli.

Mnohé světové metropole plánují zavedení restrikcí pro automobily, které vypouštějí více emisí. Pokles zájmu o dieselové motory v důsledku aféry dieselgate do budoucna nejspíš umocní skutečnost, že města jako Paříž, Londýn či Mexico City plánují zákaz těchto motorů. Podobná nařízení se ovšem mají dotknout i benzinových jednotek. Čína přišla s kvótami pro elektrická vozidla a Norsko jedná o možnosti zavedení všeobecného zákazu spalovacích motorů už od roku 2025. Podle spoluautora E-mobility Indexu Q1/2017 Thomase Schlicka z automobilového kompetenčního centra Roland Berger musí proto vlády i nadále investovat do technologického mixu, od financování výzkumu až po dotace na rozvoj infrastruktury nabíjecích zařízení a podporu prodeje dotováním zákazníků. Tlak vlád se projeví u výrobců motorů a jejich komponent.

 


V širším pohledu dramaticky rostou nároky na vyšší životnost a zároveň nízkou spotřebu motorů.


 

Stále vyšší požadavky na části motoru

I když naznačený vývoj okamžitě nedopadne na výrobce motorů a jejich součástí, už nyní zaznívají jasné požadavky, které se týkají nižší spotřeby, klesajícího dopadu provozu agregátů na životní prostředí při současně rostoucím výkonu. Agregáty musí dosáhnout hned několika – často protichůdných – požadavků: vyšší výkon, vyšší zatížení konstrukčních dílů pomocí vyšších tlaků při zážehu a vyšší tepelné zatížení, redukované spotřeby oleje a nižší blow-by hodnoty (při měření průběhu tlaků).

Na příkladu pístů si můžeme ukázat, jaké to má praktické dopady. „Technických řešení u pístů z hliníkových slitin je hned několik: vylepšené slitiny pro udržení vysokých teplot, lokální optimalizace materiálu v podobě jemné struktury v obzvláště zatěžovaných zónách například přetavováním hrany komůrky nebo zlepšení mechanických vlastností první drážky pomocí anodace nebo nosičů kroužků z šedé litiny,“ vyjmenovává Udo Helwig, předseda představenstva společnosti KS Kolbenschmidt Czech Republic, a. s. Dále uvádí snížení teploty konstrukčních prvků na dně pístu pomocí chladicího kanálu (kavita ve dně pístu, která je ostřikována motorovým olejem), speciální design pro benzinové písty (zvětšení povrchu pro lepší odvod tepla a redukci hmotnosti), použití bronzových pouzder v čepním otvoru pro zvýšení lokální pevnosti nebo povrstvení kluzným lakem pro snížení tření a opotřebení. „Pokud tato opatření nejsou dostačující, dochází k výměně hliníkové slitiny za vysoce pevné ocelové slitiny, v současné době především u dieselových pístů,“ vysvětluje Udo Helwig.

I když je píst využíván pro spalovací motory s celou paletou paliv jako benzin, nafta, plyn či vodík, reaguje i tento základní konstrukční prvek na vývoj agregátů. „Detaily se samozřejmě liší v závislosti na druhu motorového paliva. Nafta má například účinky na tvar spalovacího prostoru s odpovídajícími vlivy na samotné lití a opracování,“ podotýká Udo Helwig.

Inovace se dotýkají i částí vozů, které bezprostředně navazují na motory. Například firma Witzenmann Opava, spol. s r.o., vyrábí dilatační díly nebo vlnovce sběrného potrubí spalin nejrůznějšího provedení. Jejich cílem je eliminace vibrací a zlepšení tepelné roztažnosti. Flexibilní recirkulace spalin přispívají ke značnému snížení emisí škodlivin, neboť je snížena tvorba oxidu dusíku při spalování. Víceplášťové vlnovce musí prokázat vysokou pevnost v tlaku a současně značnou pohyblivost. Tyto vlnovce se používají jako těsnění vřetene ventilů s provozními tlaky až 400 barů.

V cirkulaci oleje, benzínu a v chladicím okruhu jsou výhody flexibilních kovových potrubí v jejich absolutní plynotěsnosti, difúzní těsnosti, životnosti a teplotní stabilitě. To je hlavním kritériem, zvláště když jsou zabudovány v blízkosti kolen potrubí, turbodmychadel nebo výfukového systému.

 


Do roku 2025 chce Norsko zavést všeobecný zákaz spalovacích motorů.


 

Klimatická dohoda akceleruje vývoj

Zdá se, že vývoj a budoucnost motorů nezadržitelně směřuje k elektrickému a alternativnímu pohonu. Nakonec z tohoto důvodu aktuálně zesiluje trend zmenšeného a hybridního pohonu. V souvislosti s globální klimatickou dohodou a jednotlivými národními úpravami (v České republice například Národní akční plán čisté mobility) lze předpokládat, že v následujících letech ještě zesílí tlak na nižší spotřebu a redukci oxidů uhlíku a dusíku.

Nový přístup bude vyžadovat také nové pohledy výrobců agregátů. I tak zřejmě bude nadále trvat tlak na cenu. „Konkurence dodavatelů na trhu konstrukčních prvků pro tyto nové pohony je napjatá, výhodu mají ti rychlejší a flexibilnější,“ doplňuje čistě obchodní pohled Udo Helwig.