Témata
Reklama

Dokonalá příprava směsi znamená nízké emise

Moderní technika přináší do osobních vozidel nejen dynamiku, výborný jízdní komfort a vysoký výkon. Stranou nestojí ani ekonomický a ekologický přínos. Z oficiálních statistik prodejů osobních vozidel je zřejmý stále se zvyšující zájem uživatelů o pohon vznětovým motorem. Již dnes je tak každé druhé prodané vozidlo vybaveno tímto typem spalovacího motoru, přičemž se očekává další růst zájmu.

Přestože se již největší automobilky začínají pomalu předhánět s koncepty poháněnými alternativním způsobem, ať už jde o alternativní paliva, jako je LPG, CNG, a biopaliva přes hybridní technologie až k vodíkovým pohonům palivovými články, klasika zatím zůstává klasikou. Ovšem ani ta nespí a kráčí ráznými kroky kupředu. Jakým směrem se vydal vývoj spalovacích motorů a co dnes nebo za pár let najdeme pod kapotou vozidel využívajících zatím konvenčních technologií?

Reklama
Reklama
Reklama

Common Rail

Moderní vznětové motory s přímým vstřikováním paliva nabízejí dnes díky svému silnému točivému momentu, který je k dispozici v širokém spektru otáček, velkou míru pružnosti i značný požitek z jízdy. Naftové agregáty oproti benzinovým ovšem navíc oslňují výraznou úsporností. Systém vstřikování Common Rail, který vyvinula firma Bosch, úspěch "dieselových technologií" podstatně zvýraznil. Již první generace tohoto systému přinesla v roce 1997 výrazné zklidnění běhu motoru, sníženou spotřebu a nízké emise díky vytváření vysokého tlaku paliva nezávisle na otáčkách motoru a dodávce paliva.

Princip činnosti: Elektromagnetický ventil obdrží od řídicí jednotky elektrický impulz, čímž kotva zvedne kuličku ventilu a otevře výtokovou tlumicí clonu. Palivo vytéká z řídicí komory ventilu a tlumicí clona přítoku brání úplnému vyrovnání tlaku, čímž tlak v komoře řízení ventilu klesne. To způsobí snížení tlaku na řídicí píst, zdvih jehly trysky a otevření vstřikovacích otvorů.

Potřebný vstřikovací tlak 1350 barů zajistilo vysokotlaké čerpadlo s radiálními pístky (CP1). Vstřikovače byly ovládány elektromagnetickými ventily. Od roku 2000 umožňuje druhá generace Common Rail plnit vznětovým motorům zpřísněné požadavky na spotřebu paliva i emise škodlivin, přičemž výkon motorů i nadále roste. Vstřikovací tlak zvýšený na 1600 barů je vytvářen vysokotlakým čerpadlem CP3 s plynule regulovatelným elektromagnetickým ventilem. Nárůst účinnosti systému byl dosažen zvyšováním tlaku jen omezeného množství paliva, které je následně vstříknuto do spalovacího prostoru. Systém Common Rail třetí generace (rok 2003) je již vybavován inovativní Piezo-Inline technikou. Vstřikovací tlak zůstává stejný, tedy 1600 barů, ale díky piezoakčním členům ve vstřikovači bylo dosaženo významného urychlení vstřiku v menších dávkách paliva. Ke splnění snížených limitů škodlivin stačilo následně zvýšit systémový tlak až na 2000 barů, čímž dochází k velmi jemnému rozprášení paliva, tvorbě homogenní směsi a jejímu dokonalejšímu spálení. Aby mohla firma Bosch nabídnout vedle stávajících systémů Common Rail další náročná řešení pro všechny třídy osobních vozidel, vyvinula už čtvrtou generaci systému vstřikování Common Rail.

Na trhu se objeví pravděpodobně v roce 2008. Na tomto stupni vývoje je u osobního vozu poprvé aplikován vstřikovač s hydraulickým posílením. Tento vstřikovač pracuje s převodovým pístem, který zesiluje systémový tlak v zásobníku a umožňuje dosáhnout vstřikovacích tlaků až do 2500 barů. Tato technika otevírá možnost pracovat v řídicím systému s nižším tlakem, který je snadněji ovladatelný, a požadovaný maximální tlak vytvářet až ve vstřikovači. Požadovaný zástavbový prostor vstřikovače čtvrté generace přitom v podstatě odpovídá potřebě tradičního vstřikovače druhé generace. Méně škodlivin při spalování dnes vzniká nejen použitím vyššího tlaku, ale i tím, že palivo není náhle vstříknuto do spalovacího prostoru, nýbrž díky speciálnímu geometrickému dimenzování vstřikovače je vstřikováno s rostoucím tlakem postupně. Tento průběh vstřiku umožňuje šetrnější postup spalování s méně patrnými teplotními špičkami a příslušně redukovanou tvorbou oxidů dusíku. Zlepšuje se tak příprava směsi, a tím se redukuje i vznik pevných částic ve výfukových plynech. Vícenásobný vstřik dnes získává na důležitosti i z důvodu použití filtrů částic, které je nutné v pravidelných intervalech regenerovat. Systémem Common Rail nabízí Bosch optimální a hospodárná řešení pro různé třídy vozidel tak, aby vznik škodlivin u moderních vznětových motorů byl již při spalování minimální.

Systém čerpadlo-tryska

Druhá generace přímého vstřikování benzinu

I přes stále se zvyšující zájem v oblasti vznětových motorů benzinové agregáty nestojí stranou a jejich vývoj, především v oblasti řízení, je za posledních dvacet let více než zřejmý. Nové motory s přímým vstřikováním benzinu DI-Motronic a turbokompresorem jsou mezi sportovně založenými řidiči značným lákadlem. Druhá generace přímého vstřikování benzinu firmy Bosch nastavuje nová měřítka pro výkon zážehového motoru a charakteristiku jeho točivého momentu. Podstatnými technickými charakteristickými znaky této další generace DI-Motronic jsou nové piezoelektrické vysokotlaké vstřikovací ventily s víceotvorovými tryskami, vylepšené jednoválcové vysokotlaké čerpadlo dosahující vstřikovací tlak až 200 barů místo doposud obvyklých 120 barů a samozřejmě optimalizované řízení motoru. Výroba piezoinjektorů HDEV 4, které se skládají z více než 40 dílů, byla spuštěna v Bambergu počátkem roku 2006. Partnerem i zadavatelem vývoje byla společnost DaimlerChrysler a celý systém i s novým injektorem je použit v novém modelu Mercedes CLS. Injektor je umístěn uprostřed spalovacího prostoru a vstřikuje svisle směrem dolů.

V ideálním případě má paprsek tvar kužele a nesmí přímo smáčet zapalovací svíčky umístěné po stranách. Palivo se v první fázi nejprve dostane do oblasti kolem svíčky, kde se prudce odpařuje a prohořívá s minimálními tepelnými ztrátami. Jiskra přitom směs zapaluje na vnějším víru kužele. Stabilita kuželového tvaru a zajištění stále stejného úhlu vstřikování při měnícím se tlaku ve spalovacím prostoru byla dosažena pomocí nové A trysky a přímého spínání v piezoinjektoru, který umožňuje ve velmi krátkých časových intervalech stabilní a velmi přesné vícebodové vstřikování (v průběhu 1,1 ms následují tři vstřiky). Díky přizpůsobeným časům překrytí ventilů jsou zbytkové plyny účinně vyplachovány ze spalovacího prostoru a je tak do něho přiváděno větší množství čerstvého vzduchu. Při odpovídající funkci softwaru a aplikaci v oblasti optimalizace plnění a řízení spalování to vede k výrazně vyššímu točivému momentu při nižších otáčkách. Při plném zatížení je tak k dispozici až o 50 % více točivého momentu v oblasti otáček pod 2000 min-1. Tím je dosaženo úrovně výkonu, která byla doposud obvyklá pouze u objemově silnějších zážehových motorů.Přednosti oproti přímému vstřikování benzinu první generace jsou zcela zřejmé: snížení spotřeby o 10 %, velký potenciál pro další snižování emisí, zaručená startovatelnost i při velmi nízkých teplotách, rychlá reakce motoru a průběh točivého momentu.

Alternativní pohon zemním plynem

Bosch je ovšem velmi aktivní i na poli alternativních paliv. V poslední době se vývojové aktivity zaměřily na kompletní systém řízení motoru určený pro vozidla využívající pohonu zemním plynem (CNG), resp. jeho kombinaci s benzinem. Ve srovnání s benzinovým motorem vzniká při spalování zemního plynu o 25 % méně oxidu uhličitého, spaliny neobsahují žádné pevné částice a navíc jsou bez zápachu. Systém řízení motoru pro zemní plyn byl do sériové výroby zaveden v letošním roce.

K systému určenému pro dvoupalivový provoz na zemní plyn a benzin patří jednotka řízení motoru, komponenty pro dodávku paliva i vytvoření směsi a potřebné snímače. Dvoupalivový systém firmy Bosch umožňuje během jízdy libovolný přechod mezi benzinovým provozem a provozem na zemní plyn, aniž by došlo k přerušení výkonu spalovacího motoru. Základem systému je dvoupalivová řídicí jednotka NG-Motronic, vycházející ze systému řízení motoru pro vstřikování benzinu. Integrace obou palivových systémů do jedné řídicí jednotky šetří náklady a snižuje náročnost kabeláže ve voze a motorovém prostoru.Speciálně pro požadavky dávkování zemního plynu vyvinula firma Bosch vstřikovač zemního plynu NGI 2 (Natural Gas Injector).

Díky specifickému materiálu se speciální povrchovou úpravou je vhodný zejména pro použití plynu bez přítomnosti oleje. Vnější tvar NGI 2 odpovídá obvyklým benzinovým vstřikovačům. Do budoucna se s provozem na zemní plyn otevírají další možnosti. Vysoká antidetonační odolnost zemního plynu jej předurčuje pro použití ve spalovacích motorech s přeplňováním. Z toho vyplývají další potenciály vývoje pro úsporné koncepty, na jejichž základě lze vyvíjet výkonově srovnatelné motory menšího zdvihového objemu s vyšší účinností. Jedinou nevýhodou tak zůstávají velké a těžké nádrže snižující užitečné zatížení vozidla a zatím nízká dojezdová vzdálenost.

-rbcz-

Bosch

www.bosch.cz

Reklama
Vydání #10
Kód článku: 61039
Datum: 11. 10. 2006
Rubrika: Odborná příloha / Automobilový průmysl
Autor:
Firmy
Související články
Vozový park pod kontrolou díky moderním technologiím

Mít na starost firemní flotilu není snadné, ale když se nebudete vyhýbat moderním technologiím, ušetříte spoustu peněz, času i stresu.

CIMT a Čína v roce 2025

Předpokládám, že výstava CIMT je čtenářům MM Průmyslového spektra důvěrně známa. Vždyť o ní bylo napsáno v tištěné i elektronické podobě mnohé a mnohokrát. Avšak nikdy se nejednalo o kontext největší výstavy věnované obráběcím strojům na světě. Takový totiž byl letošní ročník. Tento text doplňuje a zároveň zakončuje sérii reportážních vstupů přímo z místa výstavy, které byly publikovány na redakčním webu.

Revoluce udržitelnosti: Uzavřené smyčky v kovoprůmyslu

Navzdory sebevětšímu úsilí o maximální efektivitu zůstává produkce odpadu v průmyslu kovovýroby nedílným doprovodným faktorem. Recyklace třísek, emulzí a olejů je proto, zvláště pro malé a střední podniky, moudrým krokem do budoucna - šetří peníze i planetu, zefektivňuje ekonomickou stránku provozu a přispívá k dobrému jménu v očích potenciálních zákazníků.

Související články
Firmy přehodnocují koncentraci na americký trh

Podle Milana Kulhánka, partnera v oddělení poradenských služeb Deloitte Česká republika a lídra pro oblast automobilového průmyslu a dodavatelských řetězců, je receptem na úspěch tuzemského průmyslu kombinace digitalizace, automatizace, diverzifikace trhů a hledání výroby s vyšší přidanou hodnotou. V tom všem hraje zásadní roli jak úroveň vzdělávání, tak samozřejmě i koncepce strategie České republiky, která by měla jasně definovat, kam vlastně směřujeme a jak toho chceme dosáhnout. A s tím vším velmi úzce souvisí otázka energií a jejich cena. A pokud to vše sečteme a podtrhneme, dostáváme výsledek v podobě cenové nekonkurenceschopnosti a nejistoty českých výrobců na zahraničních trzích, aktuálně na trhu americkém.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
MM Glosa: Euroatlantická civilizační nadřazenost?!

Zakázali jsme si spalovací motory a teď zíráme na to, jak nám evropský trh zaplavují čínská auta, navíc včetně budování infrastruktury výměnných bateriových stanic. Čemu se divíme? Snad jsme si nemysleli, že Číňané zůstanou po další století ve středověkých podmínkách zabořeni po pás ve vodě při sázení rýže? I naší zásluhou se naučili vyrábět prémiová auta stejně jako veškerou high-tech produkci, kterou tam dříve vyspělé ekonomiky dovážely, či v lepším případě vyráběly.

Inovace bez implementace je halucinace

S transformačním manažerem Liborem Witasskem jsme se při rozhovoru setkali v jeho opavské výrobní firmě Strojcar, kterou mj. používá jako laboratoř svých inovačních počinů, jež následně v roli manažerského konzultanta a interim manažera navrhuje globálním firmám na cestě jejich transformace. Hovořili jsme o naší strukturálně nemocné ekonomice s převahou výroby s nízkou přidanou hodnotou, o příležitostech, které nám přináší Green Deal, o stavu německé ekonomiky, a samozřejmě o budoucnosti českého průmyslu.

Snění o možné budoucnosti Tatry

Podnikatelská vize může znamenat i popuštění uzdy fantazie, ale měla by být vždy spojená s pocitem smysluplnosti a užitečnosti. Představy a fantazii však může mít každý, nemusí k tomu být zrovna majitelem podniku. Často si představuji, jak bych řešil nějaké technické problémy, někdy fantazíruji i o tom, jak bych uspořádal určitou organizaci, aby dobře a efektivně plnila svůj účel. Protože jsem strávil hodně času krizovou záchranou Tatry a protože se snažím skloubit manažerské znalosti a zkušenosti s technickými dovednostmi, tak jsem si během covidové karantény v roce 2020 vysnil, jak by továrna Tatra mohla vypadat třeba v roce 2030. Jsou to mé představy, byť vycházejí i z řady diskuzí s různými kolegy nebo dalšími lidmi.

Stavme na pozitivním a fungujícím

Česko patřilo ke konci roku 2023 k zemím, jejichž ekonomika stále nedosáhla předcovidové úrovně. Hospodářský růst bude podle většiny ekonomů i v tomto roce velmi pomalý. Situaci komplikují nepříliš optimistické faktory, jako je nestabilita veřejných financí, výroba postavená na subdodávkách, nedostatečná infrastruktura a další. Když k tomu připočteme vnější geopolitické okolnosti, není situace příliš příznivá. A o tom, jak toto vše ovlivňuje automobilový průmysl a jak se zbavit stigmatu subdodavatelské země, jsme hovořili s Petrem Knapem, odborníkem společnosti EY pro automobilový průmysl.

Je nutné stanovit diagnózu a následně zvolit léčbu

Bohdan Wojnar vždy razil zásadu, že je třeba si všechno řádně odpracovat a každý den zkusit udělat něco navíc. Nikdy se nebránil novým věcem, trpělivě se je učil a s potřebnou dávkou štěstí se pak dostával k zajímavým pracovním příležitostem. Během čtyřiceti profesních let ušel cestu od chemického inženýra, přes dlouhou kariérou ve Volkswagenu Slovakia ve financích a controllingu až po člena představenstva za oblast HR ve Škoda Auto. Toto je dle jeho slov výhodou velkého koncernu, kdy nemusíte zůstat na jednom místě, u jednoho oboru a v jedné zemi. Tyto zkušenosti mu poskytly velký profesní přehled, ze kterého vycházejí témata aktuálního otevíracího rozhovoru MM Průmyslového spektra.

Krize jako cesta k žádoucí změně

Hlavním životním mottem Ing. Vlastislava Břízy, majitele a generálního ředitele společnosti Koh-i-noor, je tvrzení, že kdo je připraven, není zaskočen. Společný rozhovor probíhal v intencích této jeho celoživotní strategie.

MM Podcast: Glosa - Sedmnáctá země spolková na kolečkách

Problémy koncernové automobilky jsou vážnější, než si většina lidí umí představit. Kombinace emisního skandálu DieselGate, změny trhu a návyků spotřebitelů, inflace a neschopnosti na to všechno pružně reagovat je pro VW smrticí koktejl. Může jí dokonce hrozit osud finské Nokie či amerického Kodaku, které před lety nedokázaly zachytit nastupující disruptivní změny a se svým ikonickým byznysem skončily. Jak zásadní problém by podobný osud znamenal pro Německo, potažmo celou subdodavatelskou Evropu, se můžeme jen domýšlet.

Důraz na udržitelnost, digitalizaci a 3D tisk

Japonsko je zemí, kde se rodí nejmodernější technologie a kde se dbá na udržitelný způsob života. Je kolébkou průmyslu a domovem největších průmyslových firem. Každé dva roky mají návštěvníci z celého světa možnost nahlédnout prostřednictvím veletrhu Jimtof (Japan International Machine Tool Fair) pod pokličku nejnovějších inovací v oboru obráběcích strojů a jejich příslušenství. Díky pozvání Japonské asociace výrobců obráběcích strojů JMTBA jsme měli možnost zúčastnit se tohoto veletrhu osobně. V následující reportáži se vám pokusíme zprostředkovat alespoň pár nejzajímavějších témat, která zde zazněla.

Žijeme na dluh dalších generací

Petr Novák aktuálně zastává pozici Director of Automotive Operations ve společnosti JTEKT European Operations. Je zodpovědný za devět výrobních závodů ve Francii, Belgii, ČR, Anglii a Maroku. Obrat této divize čítající 4 000 zaměstnanců představuje 1, 2 miliardy eur.

MM Podcast: Glosa - Made in Germany: Richtig oder falsch?

Proč stále není slyšet o problémech průmyslových firem, do kterých se kvůli souběhu všech krizí dostaly? Obecně, ať se jedná o jedince, či instituci, vždy máme obavy přiznat určité potíže. V momentu, kdy majitel firmy či management pustí do éteru první negativní zprávu, přestane být podnik důvěryhodný pro zákazníky, banky a zaměstnance, jak současné, tak i potenciální. Proto to všichni zatím drží pod pokličkou a vyčkávají do doby, kdy situace již bude neudržitelná či na stav upozorní okolí.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit