Bosch Powertrain: Co nás bude pohánět v budoucnosti

, 1 júla 2013, 9:30

Přednáška k 61. mezinárodnímu kolokviu pro motoristický tisk v Boxbergu v červnu 2013 – Rolf Bulander, člen představenstva zodpovědný za oblast Bosch Gasoline Systems,a Markus Heyn, člen představenstva zodpovědný za oblast Bosch Diesel Systems.

Vážené dámy a pánové,
Evropská unie stanovila náročné limity flotilových emisí CO2 pro rok 2020. Oficiální návrh Komise EU zní následovně: 95 g CO2 na kilometr. Již za dva roky – tedy v roce 2015 – budou smět flotily vozidel vypouštět průměrně jen 130 g CO2 na kilometr. I když ostatní hospodářské prostory, jako jsou USA a Čína, schválily rovněž pravidla pro snižování emisí CO2, zůstává cíl EU pro rok 2020 nejnižší hranicí. Naše automobilová technika Bosch přispěje rozhodujícím způsobem k tomu, aby byla vozidla všech tříd připravena na budoucnost. Další snižování spotřeby paliva je možné, ovšem částečně se značnými dodatečnými náklady.

Mnoho cest: spalovací motor, elektrifikace, pohon na zemní plyn
Zda budou zákazníci v budoucnosti řídit automobil se spalovacím motorem, nebo s dodatečně elektrifikovaným pohonem, to závisí do značné míry na druhu vozidla. U malých vozů považujeme za postačující další zdokonalení samotné konstrukce spalovacího motoru. Účinnější spalování, turbodmychadlo a downsizing spojí nízké náklady s vysokou hospodárností.

Rovněž v oblasti pohonů pro vozy střední třídy pracuje Bosch na technice pro ještě čistější a hospodárnější motory, které přesto zůstanou cenově dostupné. V této oblasti spatřujeme ještě potenciál, protože jsme schopni nabídnout zdokonalené a nové komponenty motorů, které umožní další optimalizaci spalovacího procesu. Kromě toho pracujeme na nových systémech, které zvýší účinnost rekuperace kinetické energie a umožní lehkou elektrifikaci hnacího řetězce. Technika pohonu ve vyšší třídě bude vyžadovat pro dosažení cílů v oblasti emisí CO2 mnohem více změn. Bosch vyvíjí účinné hybridní soustavy typu plug-in, které umožní ujet čistě elektricky vzdálenost až 60 kilometrů. Díky tomu bude možné snižovat emise CO2 i u vozidel SUV.

Tyto systémy zvýší náklady, na druhou stranu však zvýší užitnou hodnotu. Hybridní soustava typu plug-in dodá totiž prémiovému segmentu ještě více na atraktivitě. Automobil s tímto pohonem jede v elektrickém režimu téměř nehlučně, zachovává si však dojezd konvenčního vozu se spalovacím motorem. Navíc nabízí ještě více dynamiky díky točivému momentu přídavného elektrického pohonu.

Kromě elektrifikace hnacího řetězce vidí Bosch ve všech automobilových segmentech možnosti k využití hospodárných pohonů na zemní plyn. Při spalování zemního plynu lze ušetřit 25 procent emisí CO2 v porovnání se spalováním benzinu. Naše systémy nabízejí navíc vysokou užitnou hodnotu pro zákazníka a lze je realizovat s nízkými dodatečnými náklady. Pro další růst tohoto trhu musí být ovšem ještě výrazně rozšířena infrastruktura.

Účinnost od downsizingu až po turbodmychadlo
Nyní podrobněji vysvětlím, čeho můžeme ještě dosáhnout s našimi komponenty ve třídě malých vozů. Vyjdeme-li z nejhospodárnějších vozidel tohoto segmentu v roce 2012, spatřuje Bosch ještě potenciál pro úspory ve výši až 20 procent.

Nejpokrokovější vznětové motory mají v současnosti emise CO2 pouhých 81 g na kilometr. S naším širokým produktovým portfoliem pro vznětové motory dosáhneme rekordně nízkých hodnot emisí CO2 díky nejúčinnějšímu spalování. Nejvyspělejší zážehový motor dosahuje v současnosti emisí 99 g CO2 na kilometr. Vzhledem k tomuto velmi dobrému výchozímu základu vycházíme z toho, že pro dosažení cílů EU budou postačovat řešení zaměřená na optimalizaci konstrukce samotného spalovacího motoru.

Některá z těchto řešení bych vám rád představil. Zvláštní pozornost zaměřujeme přitom na zážehové motory, u nichž jsou nezbytné další pokroky. Naznačím zde tři možnosti, jak dosáhnout požadovaných emisí CO2 u malých vozů s pohonem na benzin.   
    – Za prvé:nákladově efektivní automatizace mechanické převodovky. Tím využijeme potenciál pro snížení o cca pět až šest procent.
    – Za druhé: turbodmychadlo ve třídě malých vozů umožní zmenšit motor a slibuje úsporu ve výši sedmi až osmi procent. V kombinaci s moderním přímým vstřikováním benzinu dosáhneme dokonce 15% snížení spotřeby v porovnání s nepřímým vstřikováním do sacího potrubí. Turbodmychadlo navíc zvýší točivý moment, a nabídne tak optimální výkonovou charakteristiku. Účinnost motoru se zvyšuje, protože pracuje při vyšším zatížení a s menšími ztrátami sání.
    – Za třetí: Optimalizace spalování prostřednictvím zvýšení kompresního poměru v kombinaci s recirkulací ochlazovaných výfukových plynů. Toto účinné opatření by snížilo emise CO2 přibližně o jednu desetinu.

Uvedené možnosti budeme kombinovat s dále optimalizovanou technikou přímého vstřikování benzinu. Vycházíme z toho, že malé vozy se zážehovým motorem budou mít v budoucnosti hodnotu emisí nižší než 85 g/km. Budeme dále vyvíjet také systémy pro vznětové motory v segmentu malých vozidel – například spalování bude ještě účinnější díky nárůstu vstřikovacích tlaků, nebo se široce uplatní nízkotlaká recirkulace výfukových plynů. Vznětové motory s vysokým točivým momentem budou důsledně zdokonalovány dalšími produkty společnosti Bosch z hlediska tření a výměny plynů ve válcích. Kromě toho vzrostou specifické výkony. Hodnoty emisí vznětových motorů se budou pohybovat dokonce výrazně pod hranicí 85 g CO2 na kilometr.

Hydraulický hybrid: alternativní pohon s dobrým dojezdem
Další možnost pro zvýšení hospodárnosti ve třídě malých vozů představuje první hydraulický hybridní pohon pro osobní vozy na světě, na němž pracují společnosti Bosch a PSA. Základem je klasický spalovací motor doplněný hydraulickými prvky a příslušným zásobníkem tlaku naplněným dusíkem. Tento hybridní systém může podporovat zážehové a vznětové agregáty v oblastech, v nichž nepracují efektivně. Tedy například při akceleraci nebo v popojíždějící dopravě. Své silné stránky uplatní zejména ve městě, kde tento systém dokáže snížit spotřebu paliva o 45 procent. V kombinovaném jízdním cyklu pak o 30 procent.

Tak velkého snížení spotřeby paliva dosahujeme velmi účinným zpětným získáváním kinetické energie, která by byla jinak ztracena bez užitku. Odborně se tomu říká rekuperace. Kinetická energie, která musí být při zpomalování snížena, je přeměněna na hydraulickou energii a uložena do zásobníku tlaku.

Rozhodující je přitom to, že tento alternativní pohon nevyžaduje žádnou sadu akumulátorů. Díky tomu klesla hmotnost systému na necelých 100 kg. To znamená, že hydraulický hybrid lze realizovat ekonomicky a především variabilně. Kromě použití ve vozech do města vidíme možnosti jeho uplatnění i v ostatních segmentech – včetně lehkých užitkových vozů.

Tento pohon zároveň kombinuje mnoho předností, které již řidiči znají z elektromobilů. Krátké vzdálenosti dokáže překonávat zcela bez emisí a díky podpoře akcelerace nabízí větší potěšení z jízdy. Spalovací motor je při akceleraci podporován současným uvolňováním energie ze zásobníku tlaku. Hnací řetězec kromě toho umožňuje zvyšovat zatížení spalovacího motoru, aby mohl pracovat v oblasti s největší účinností. A s dojezdem si nemusí nikdo dělat žádné starosti, protože zde máme alternativní pohon, který akční rádius automobilu dokonce výrazně zvyšuje – jednoduše snížením spotřeby paliva.

Boost Recuperation System a eClutch: pojítko se světem hybridů
Podobné cíle sledujeme i při elektrifikaci pohonů. Ta začíná s další standardizací systémů start-stop, jimiž bude v roce 2017 vybaveno v západní Evropě více než 70 procent všech nových vozů. Chceme však kráčet také novými cestami. Názorně to ukazuje náš rekuperační systém s podporou akcelerace BRS (Boost Recuperation System), který pracuje s napětím 48 voltů a rozšiřuje funkčnost systému start-stop, čímž vyplňuje dnes stále ještě velkou propast mezi světem hybridních systémů.

BRS zažijete v cenově velmi konkurenční třídě kompaktních vozů. Musí být tedy cenově dostupný a zároveň hospodárný. To zaručujeme cílenou optimalizací komponentů. Používáme elektrické díly, které podporují spalovací motor výkonem 10 kW. Akumulátor s kapacitou 0,25 kWh je dostatečně „štíhlý“. Avšak prostřednictvím dílčí palubní sítě s napětím 48 V sázíme na maximální zpětné získávání energie rekuperací při brzdění. Po pěti brzděních je lithium-iontový akumulátor plně nabitý.

Tato energie může být používána k napájení elektrických spotřebičů v palubní síti a k dynamické podpoře spalovacího motoru při rozjezdu a akceleraci. V souvislosti s BRS musím zmínit také eClutch, elektricky ovládanou spojku. V tomto případě není automatizována převodovka, nýbrž jen spojka. Motor tak může být odpojován od ostatních částí hnacího řetězce, není-li k pohonu zapotřebí žádné energie. Řidiči díky tomu ušetří palivo a ještě si budou užívat většího komfortu, protože v zácpě je možné rozjíždět se na první a druhý převodový stupeň bez ovládání spojky. V nízkých rychlostech má řidič díky spojce eClutch k dispozici pohodlí téměř na úrovni samočinné převodovky. Elektronicky řízená spojka může kromě toho nechat běžet motor na volnoběh, pokud řidič nepřidává plyn. To umožňuje realizovat hospodárnou jízdu setrvačností s funkcí start/stop.

Způsob fungování je jednoduchý. Náš systém rozpozná, že řidič při jízdě ze svahu nezrychluje, rozepne spojku, a zabrání tak klasickému brzdění motorem. Rychlost zůstává díky klesání konstantní. Tohoto efektu mohou řidiči částečně dosáhnout již dnes manuálně, pokud při jízdě z kopce sešlápnou pedál spojky. V budoucnosti bude systém vykonávat tuto funkci automaticky. Technicky je to náročné, ale přínosné: spotřeba paliva tím klesne o sedm procent.

Plně hybridní systém: až o 25 procent nižší spotřeba
Pan Bohr dal ve své podnětné přednášce jasně najevo, že takové základní hybridní systémy se stanou součástí individuální mobility budoucnosti. Pro rok 2020 počítáme s tím, že 12,1 milionu vozidel bude mít elektrifikovaný hnací řetězec. Právě s ohledem na tento scénář vývoje mobility bych vám chtěl ukázat, jakou techniku Bosch nabízí již pro aktuální generaci hybridních vozidel. Už dnes zvyšujeme výrobu, a snižujeme tak náklady. Aktuální plně hybridní systémy Bosch mohou řidičům snížit spotřebu v kombinovaném cyklu EU o 15 až 25 procent. V závislosti na velikosti akumulátoru plně hybridního systému Bosch mohou řidiči překonávat krátké vzdálenosti čistě elektricky – a tím zcela bez emisí a hluku motoru. Skvělým příkladem je hybridní systém se vznětovým motorem, který realizovaly společnosti PSA a Bosch. V tomto systému je pokrokový vznětový motor doplněn účinnými elektrickými komponenty.

Vnější rozměry automobilu přitom nehrají roli. Bosch dokáže připravit kompletní koncept pohonu a přizpůsobit ho požadavkům jakéhokoli vozidla, což dokládá rozmanitost našich technických systémů. Nabízíme elektromotory pro plně hybridní vozidla, které pokrývají rozpětí výkonu od 20 do 40 kW. Bosch nabízí lithium-iontové akumulátory s kapacitou 0,8 až 1,5 kWh. S měničem DC/DC nabízíme také vhodné pojítko mezi elektromotorem a akumulátorem. Nemá tedy význam, zda to má být menší elektrifikovaný kompaktní vůz, nebo kombi s plně hybridním pohonem – Bosch nabízí v každém případě vhodné řešení.

Hybridní soustava typu plug-in: budoucnost ve vyšší třídě
Tento náš příslib platí i v oblasti hybridních soustav typu plug-in, u nichž jsme elektrifikaci hnacího řetězce dovedli ještě o další krok dál. Řidiči mohou překonávat vzdálenosti až 60 kilometrů čistě elektricky, a to rychlostí až 120 km/h. Tím lze snížit náklady na energii až o 90 procent – bude-li uživatel důsledně dobíjet vůz ze zásuvky. Ale i zákazníci, kteří nebudou dobíjet akumulátor před každým startem, budou mít z hybridní soustavy typu plug-in prospěch, protože u našich systémů počítáme se snížením spotřeby paliva v kombinovaném cyklu EU minimálně o 50 procent.

Proto zde používáme výkonnější elektrické komponenty. Elektromotory Bosch mají v tomto případě výkon 30 až 80 kW, akumulátor pojme až 12 kWh energie. Možnosti použití sahají od sedanů střední třídy přes elektrifikovaná SUV až po sportovní vozy. Tato škálovatelnost ukazuje, jak důležité budou hybridní soustavy typu plug-in v budoucnosti. S ohledem na cíle v oblasti emisí CO2 pro rok 2020 se totiž segmenty vyšší třídy nevyhnou silné a efektivní elektrifikaci. Řidiči vozidel s hybridním systémem typu plug-in od společnosti Bosch budou jen díky možnosti ujet čistě elektricky až 60 kilometrů připraveni dokonce i na ještě přísnější ekologické zákony.

Elektrická mobilita: Bosch nabízí pohon z jedné ruky
Zákazníci budou mít tuto výhodu samozřejmě i v případě, že se naše technika uplatní v čistém elektromobilu. I zde bych vám chtěl přiblížit konkrétní příklad: Fiat 500e, pro který Bosch připravil kompletní hnací řetězec. Nevyrábíme tedy pouze komponenty, disponujeme také kompetencemi pro jejich propojení do kompletního elektrického pohonu. Podívejme se podrobně na jeho jednotlivé součásti:

Fiat 500e disponuje výkonem 80 kW díky elektromotoru SMG 180/120 vyvinutém společností Bosch. Synchronní elektromotor s permanentním magnetem představuje svaly hnacího řetězce, neboť již od okamžiku rozjezdu nabízí točivý moment 196 N.m. Centrálním rozhraním mezi elektromotorem a akumulátorem je výkonová elektronika Bosch INVCON 2.3. Tento modul je mozkem hnacího řetězce, který přeměňuje stejnosměrný proud, uložený jako energie v akumulátoru, na střídavý proud pro elektromotor, a obráceně. Čím účinněji pracuje výkonová elektronika, tím delší je elektrický dojezd. V případě modelu Fiat 500e vybaveného sadou akumulátorů Bosch činí dojezd přibližně 140 kilometrů. Trakční akumulátor je sestaven z prizmatických článků a má celkovou kapacitu 24 kWh. Kompletní nabití trvá necelé čtyři hodiny. Fiat 500e je v mnoha ohledech ukázkovým projektem elektrické mobility v režii společnosti Bosch. Je na něm patrné, čeho jsme jako dodavatel schopni v této oblasti dosáhnout a co umíme vyvinout. A máme radost, že můžeme říci, že Bosch dodává elektrický pohon z jedné ruky. Tím je, myslím, jasné, že budeme elektrickou mobilitu intenzivně vyvíjet i v budoucnosti.

Pohon na zemní plyn: alternativa alternativního pohonu
Podívejme se však na závěr ještě do současnosti a blízké budoucnosti. Bosch totiž nabízí ještě jeden alternativní pohon, který bude stále více skutečnou alternativou. Mám na mysli pohon na zemní plyn. Dosud se používal především v městských autobusech a lehkých užitkových vozech. Ale v budoucnosti uvidíme pohony na zemní plyn ve stále větší míře také v osobních a užitkových vozech – i ve spojení se vznětovým motorem. Řidičům se totiž může CNG vyplatit již od ujetí 7.000 kilometrů za rok – tedy prakticky každému. Hlavním důvodem je až o 50 procent nižší cena zemního plynu v porovnání s benzinem. Již dnes dokážeme s pohonem na zemní plyn snížit emise CO2 o 25 procent v porovnání s motorem na benzin – v případě metanu vyrobeného v zařízeních na produkci bioplynu by snížení bylo dokonce ještě výrazně větší. Z našeho pohledu je tedy zemní plyn na celém světě dobře dostupnou a ekologickou alternativou.

Bosch proto nabízí také pokrokové systémy. Naše technika pro zemní plyn se již dnes nalézá v sériově vyráběných vozidlech koncernu Volkswagen, GM, Fiat nebo Tata. Mimo jiné dodáváme nejmenší a nejlehčí vstřikovač CNG a nejrychlejší senzory teploty na světě. Geniálním na naší technice je to, že při jízdě o ní nic nevíte. Současná vozidla na zemní plyn nabízejí stejný výkon, ať spalují zemní plyn, nebo benzin. Dokonce i přechod ze zemního plynu na benzin je nezaznamenatelný.

Jízda se systémem CNG od společnosti Bosch přináší příjemné efekty na plnicí stanici, kde zákazník ušetří další peníze v porovnání s jinými řešeními pro zemní plyn. Náš systém Bosch spouští motor i za chladného počasí v režimu CNG, a umožňuje tak maximální využívání levného zemního plynu. Systémy jiných poskytovatelů zahřívají v tomto případě motor během prvních kilometrů jízdy konvenčně spalováním drahého benzinu. S naší technikou jezdí zákazníci prakticky vždy na levný zemní plyn.
Obraťme však nyní pozornost od technických detailů zpátky k celkovému přehledu. Naše pokrokové pohony na zemní plyn představují techniku pro přechod k zelené mobilitě.

Již dnes si můžete koupit vozidlo s pohonem na zemní plyn od společnosti Bosch a mít hospodárný a zároveň ekologický automobil. Souběžně s tím zdokonalujeme podle stejných hledisek i konvenční spalovací motory. A nezapomeňme ani na to, že Bosch pracuje na tom, aby byly elektrické pohony cenově dostupné pro každého.

Stejně jako dnes budeme tedy i v budoucnosti dodávat techniku pro individuální mobilitu. Podle našeho motta: Stvořeno pro život.

Tisková zpráva Robert Bosch odbytová

Komentáre

Komentár musí byť dlhší ako 5 znakov!

Potvrďte pravidlá!

Ešte nikto nekomentoval tento článok. Buďte prvý!