21 януари 2010 г.

В момента дебатът за превозните средства на бъдещето се върти главно около екологичните аспекти. Правилата, регулиращи емисиите, стават все по-строги във всички части на света. Въпреки че Европа е водеща в тази област, подобен напредък може да се наблюдава и в Азия и Америка, макар и придружен от леко забавяне. Този аспект е особено очевиден, когато става въпрос за изискванията за намаляване на емисиите на CO2. Европейският съюз е установил много ясни спецификации в това отношение: например за 2015 г. емисиите на CO2 от европейския автомобилен парк не трябва да надвишават 120 g CO2 на км. Настоящият среден показател за всички превозни средства, продадени в Европа през 2008 г., е между 150 и 160 г/км. Когато смятаме, че само едно поколение превозни средства ни разделя от 2015 г., мащабът на това предизвикателство е съвсем очевиден. От друга страна, увеличението на цените на горивата в средносрочен и дългосрочен план оказва допълнителен натиск и генерира икономическа мотивация.

благодарение

Така че производителите и доставчиците на автомобили работят усилено, за да усъвършенстват дизайна на двигателя с вътрешно горене, като същевременно разработват нови задвижващи технологии като горивни клетки и електрически автомобили. Според изчисленията на няколко експерти обаче тези технологии няма да присъстват на пазара в забележителна степен до 2020 г.

По този начин двигателят с вътрешно горене засега ще остане в основата на бъдещото развитие. Но има много възможности за намаляване на емисиите и разхода на гориво. Фигура 1 представя някои от тези мерки, които се оценяват за потенциала им да намалят емисиите на CO2. Специфичните разходи за постигане на икономия от 1 грам CO2 на км са важен аспект. Най-скъпият подход е пълният хибрид, със специфични разходи над 100 евро на грам CO2 на километър. Най-евтината алтернатива, струваща само 26 евро, включва намаляване на теглото на превозното средство, последвано от директно впръскване, намален работен обем и променливо време на клапаните.

Тази оценка предполага, че намаляването на теглото с 1 кг води до допълнителни свързани разходи от 2 евро. Ако преценим, че при използването на пластмаси в много случаи няма допълнителни разходи, привлекателността на намаленото тегло е още по-голяма. Очевидно е, че спестяването на тегло, постигнато само чрез използване на пластмаси, няма да бъде достатъчно, за да отговори на предизвикателството, породено от изискванията за намаляване на емисиите. Това обаче е важен първоначален принос, въз основа на който могат да се приложат други необходими мерки, като намаляване на изместването и директно впръскване. По-долу има няколко алтернативи за намаляване на теглото в отделението на двигателя. Но първо ще анализираме въздействието на по-голямото използване на компресор върху използването на пластмаси.

Намаляване на обема чрез усилване на двигателя

В областта на автомобилното инженерство „намаляване“ е терминът, използван за обозначаване на повишаване на ефективността благодарение на намаляването на обема на двигателя. Това може да бъде постигнато, например, чрез турбокомпресор на двигателя, т.е.: чрез въвеждане на допълнителен въздух за преместване на работната точка на двигателя в по-икономично положение, като същевременно се постигат същите характеристики на двигателя. Броят на двигателите с турбокомпресор ще се увеличи значително през следващите няколко години (фигура 2). Това засяга особено бензиновите двигатели, тъй като днес дизеловите двигатели често са вече оборудвани с турбокомпресори (или турбокомпресори). В този контекст е важно да се вземат предвид турбокомпресорната верига и условията, засягащи всеки двигател (фигура 3). Особено трудна е зоната между турбокомпресора и охладителя на входящия въздух („интеркулер“). При дизеловите двигатели се наблюдават непрекъснати температури до 200 ° C. В момента най-често използваните материали в тази област са стоманата и устойчивите на висока температура еластици.

Благодарение на наличието на устойчиви на висока температура полиамиди и материали на основата на PA 66, които имат значително подобрена термична стабилност (като Ultramid A3W2G6 и Ultramid A3W2G10 от Basf), използването на пластмаси в тази област ще забележи значително увеличение в бъдеще. Компонентите, които ще се възползват от увеличеното използване, включват особено тръбопроводите за входящ въздух и разпределителната камера на охладителя за входящия въздух. Фигура 4 показва охладител за входящ въздух, произведен от Behr в Щутгарт (Германия) от Ultramid A3W2G10 и използван в Ford Transit 1/8 l TDCi. В случай на турбо бензинови двигатели, температурните изисквания в тази област са значително по-малко взискателни, тъй като полиамидите (PA) 6 и 66 могат да се използват с нормална стабилизация. Точно поради тази причина днес стоманата почти не се използва в тази област.

Спестяване на тегло с маслена тава

Моторни стойки

Окачванията на двигателя предлагат още една възможност за намаляване на теглото в отделението на двигателя. През 2006 г. стартира серийното производство на първите компоненти, произведени с Ultramid A3WG10 CR в ContiTech Vibration Control в Хановер, Германия, за Opel Vectra и Saab 9.3 [4]. В сравнение с подобни алуминиеви компоненти, те са с около 30% по-леки. Надграждайки успеха на този пробив, ContiTech Vibration Control започна да произвежда второ поколение от тези компоненти в края на 2008 г., този път за Opel Insignia. Благодарение на подкрепата, предоставена от Basf при разработването на тези части, дизайнът на частите беше допълнително подобрен и, заедно с оптимизация на процеса по време на производството на Ultramid опори и еластомерни компоненти, 50% икономия на тегло (фигури 7 и 8 ). Използването на тези компоненти е насочено и към превозни средства, различни от Opel Insignia, базирани на средните платформи на GM.

Перспективи