Tisková informace Všeobecné informace Koncepce pro snížení emisí a spotřeby paliva pro zážehové motory budoucnosti Duben 2001 Dr. Rolf Leonhard, vedoucí vývoje řízení benzínových motorů Robert Bosch GmbH. Přednáška na 55. mezinárodním kolokviu motoristického tisku Boxberg, duben 2001 Na celém světě pracují výrobci automobilů a jejich dodavatelé na tom, jak učinit automobil ekologicky nezávadným. Při tom jsou na trhy Evropy a USA kladena ta nejpřísnější měřítka. I když je obecný cíl ekologické nezávadnosti v obou těchto regionech stejný, jsou cesty k jeho dosažení rozdílné. V Evropě stojí v popředí této snahy vlastní závazek průmyslové sféry ke snižování spotřeby paliva, měřený podle množství emisí kysličníku uhličitého (CO2). Administrativa USA se soustřeďuje na snižování škodlivých emisí. Zásadní platnost těchto cílů je stejná jak pro zážehové, tak i pro vznětové motory. Firma Bosch svými vstřikovacími systémy v rozhodující míře přispěla k pokroku v oblasti konstrukce motorů. Jednalo se například o první přímé vstřikování benzínu pro osobní automobily v roce 1952, první elektronické vstřikovací systémy v roce 1967, lambda sondu jako základ účinné kontroly výfukových plynů v roce 1976 nebo přímé vstřikování benzínu s vrstveným rozložením směsi ve spalovacím prostoru v roce 2000. I když vznětový motor díky své nízké spotřebě a charakteristice točivého momentu získává v současné době stále vyšší podíl na trzích a vodíkový palivový článek se svými \"nulovými\" emisemi se zdá být ideálním pohonem, skrývá v sobě zážehový motor stále ještě velký potenciál dalšího vývoje, kterého Bosch hodlá využít při dalších inovacích. Proto zůstane zážehový motor ještě dlouho nejdůležitějším pohonem automobilu. O konkurenční schopnosti každého druhu pohonu rozhoduje několik kritérií. Robert Bosch odbytová s.r.o Pod Višňovkou 1661/35 140 00 Praha 4 E-mail pavel.roman@cz.bosch.com Phone +420 261 300 595 Fax +420 261 300 512 Corporate Communications Vedoucí: Pavel Roman www.bosch.cz/press
Dosažení minimálních emisních hodnot, v USA měřené podle limitních hodnot \"Sulev\" (Super Ultra Low Emission Vehicle) a v Evropě určované podle limitů EU V, jejichž definování je v současné době ve své závěrečné fázi; Snižování spotřeby energie, měřené množstvím emisí CO2 podle - závazku Acea do roku 2008 140 gramů CO2 na 1 km, - cíle Acea do roku 2012 120 gramů CO2 na 1 km; přičemž požadavky Evropského parlamentu jdou ještě dále: - do roku 2005 120 gramů CO2 na l km, - do roku 2010 90 gramů CO2 na 1 km; Požitek z jízdy hodnocený s ohledem na pohodlí a zrychlení; Rozvinutá struktura zásobování palivem z pohledu zákazníka; Nízké náklady. Cesta vývoje ke snižování emisí Nová výzva pro trh USA se jmenuje Sulev. Tyto limitní hodnoty 0,010 gramu NMOG (Non Methan Oxigen Gas) na 1 míli a 0,02 gramu kysličníků dusíku (NOX)na 1 míli požadují v porovnání s předpisy platnými od roku 1994 snížení emise uhlovodíků (HC) o více než 75 procent a emisí kysličníků dusíku (NOX) dokonce o 90 procent. Současně musí být hodnotami Sulev dodrženy velmi nízké emise vznikající odpařováním paliva. Záruka dodržení těchto hodnot pro důležité emisní složky byla zákonem stanovena na 150 000 mil nebo 15 let provozu. Hodnoty Sulev uznávají americké zákony jako ekvivalent požadavku vozidel s nulovými emisemi (Zero Emission Vehicles - ZEV). Techničtí specialisté firmy Bosch připravili celý balík opatření pro dodržení hodnot Sulev. Hrubá hodnota emisí, tj. výfukových plynů před jejich úpravou pomocí katalyzátoru, klesá především díky optimalizaci startu motoru a vysokootáčkového režimu. Množství emisí snižuje rovněž rychlé zahřátí katalyzátoru a strategie jeho řízení vycházející z dalšího zlepšení jeho funkce. K tomuto účelu Bosch nabízí kromě sekundárního vzduchového čerpadla pro lepší dodatečné spalování emisí ve výfukovém traktu také planární lambda sondu, která rychle dosahuje své provozní teploty, a umožňuje tak měřit poměr paliva a vzduchu ve velkém rozsahu. Ještě těžším úkolem, než je samotné dosažení nízké hodnoty emisí, je její neustálé sledování během jízdy pomocí palubního diagnostického systému (OBD). Тato diagnostika se technickým specialistům Bosch spolehlivě daří řešit pomocí dokonalejších algoritmů vytvořených na základě modelů, zlepšení lambda sondy a snímačů výfukových plynů. Cesta vývoje ke snižování spotřeby paliva nebo emisí CO2 Page 2 of 5
Od roku 2005 budou na území Evropské unie platit emisní hodnoty EU IV. V nich stanovené limitní hodnoty jsou tak nízké, že i jinak spíše kriticky vystupující Spolkový úřad pro ochranu životního prostředí v Berlíně považuje motory splňující limity EU IV za zařízení, které vzduch čistí: Limity škodlivých emisí těchto motorů jsou částečně ještě nižší, než hodnoty, které se mají ve vzduchu měřit. Norma EU IV již dnes pro moderní zážehové motory nepředstavuje žádnou překážku. V roce 2000 například v Německu splňovalo limity stanovené EU IV, případně s ní srovnatelnou normou D4 více než 65 procent všech nových vozidel se zážehovým motorem. Firma Bosch svým vstřikovacím zařízením DI-Motronic pro zážehové motory, použitém ve vozidle Volkswagen Lupo FSI, určila měřítko pro spotřebu paliva a emise CO2 - - nultá série tohoto vozu přišla na trh v roce 2000. U tohoto automobilu se díky přímému vstřikování benzínu s vrstveným rozložením směsi ve spalovacím prostoru a jiných technických opatření podařilo dosáhnout v porovnání s klasickým vstřikováním benzínu do sacího potrubí snížení spotřeby až o 15 procent tato hodnota bude však v budoucnu ještě překonána. Již tímto prvním krokem k přímému vstřikování benzínu se evropským výrobcům podařilo předstihnout japonské výrobce, kteří měli po několik let v této oblasti náskok. Pro další snížení spotřeby paliva, a tím i emisí CO2, se však musí pracovníci vývoje vyrovnat ještě s dalšími úkoly: Nové vstřikovací trysky Bosch umožňují i u zážehového motoru přechod od klasického spalování na stěnách válce nebo ve vzduchovém prostoru spalovací komory ke spalování v kuželu vstřikovaného paliva, jako je tomu u vznětového motoru. To umožňuje dosáhnout ještě vyšší účinnosti. Problémem je bezpečné zapálení směsi paliva a vzduchu ve všech provozních podmínkách. Vedle modifikovaných vstřikovacích ventilů vyvíjí Bosch také dokonalejší systémy pro zapálení směsi. Bosch dodává druhou generaci vysokotlakého vstřikovacího čerpadla integrovaného v hlavě válců. Pomocí řídící jednotky je možno regulovat množství energie potřebné pro vytvoření tlaku. Pokud jde o další snížení emisí NOX, pracuje Bosch na optimalizaci systému recirkulace výfukových plynů v sacím potrubí. K tomuto účelu odborní specialisté vyvíjejí rychlý, elektricky ovládaný recirkulační ventil. V porovnání s dosavadními verzemi pracuje tento ventil rychleji a lze ho jemněji nastavit, řídící jednotka motoru tak může přesněji dávkovat recirkulované plyny. V neposlední řadě se výrobci katalyzátorů také snaží o rozšíření pracovní oblasti akumulačního katalyzátoru NOX. Page 3 of 5
Pomocí těchto dokonalejších postupů bude možno u zážehovýchmotorů budoucnosti snížit celkovou spotřebu v porovnání s klasickým vstřikováním paliva do sacího potrubí až o 20 procent. Pro menší vozidla o hmotnosti 1350 kilogramů a s motorem o výkonu 90 kw, které dnes reprezentují většin u vozového parku, to znamená snížení emisí CO 2 ze 185 g na 150 g na jeden kilometr. Pomocí dalších opatření na úrovni motoru, jako je zvýšení specifického výkonu přeplňováním, řízení tepelného režimu, variabilní ovládání ventilů a vypínání válců se u zážehových motorů dá dosáhnout hodnoty 130 gramů CO2 na jeden kilometr. Tím by bylo dosaženo ještě lepších hodnot, než požaduje ACEA pro rok 2008, tj. 140 gramů CO2 na jeden kilometr, a téměř dosaženo cíle ACEA pro rok 2012, tj. 120 gramů CO2. Tyto nízké emisní hodnoty CO2 u benzínových motorů bude možno ještě dále snižovat. S optimalizovaným motorem poháněný zemním plynem bude možno dosáhnout emisních hodnot až na 90 gramů na jeden kilometr. Se zážehovými motory s vodíkovým pohonem, jejichž pořízení je ve srovnání s palivovým článkem daleko méně nákladné, bude možno dosáhnout dokonce nulové hodnoty emisí CO2. Více radosti z jízdy s novými zážehovými motory Již samotné přímé vstřikováním benzínu, ale také jeho kombinace s přeplňováním a variabilním ovládáním ventilů, nabízí motorovým vývojářům slibné možnosti pro podstatné zlepšení reakce motoru a charakteristiky točivého momentu - a to vše s nižší spotřebou paliva. Bosch dalšími inovacemi značně přispěje k dosažení tohoto cíle. Zážehový motor bude ještě dlouho cenově výhodnější alternativou Uvedená opatření týkající se motoru skýtají ve srovnání s alternativním řešením, jako je snížení hmotnosti vozidla nebo přechod na elektrický pohon s palivovými články, výrazně lepší poměr ceny a užitné hodnoty. Proto firma Bosch vychází z toho, že se různé modifikace motoru zaměřené na snížení výfukových emisí a spotřeby paliva prosadí na trhu a že postavení zážehového motoru jako nejdůležitějšího hnacího agregátu pro osobní automobily zůstane v dlouhodobé perspektivě zachováno. Důležité kroky ve vývoji zážehového motoru Page 4 of 5
1876 Nikolaus Otto vynalézá čtyřtaktní plynový motor, který byl základem dnešního zážehového motoru. 1902 Robert Bosch vytváří vysokonapěťovým magnetickým zapalováním základ pro vývoj výkonných vysokootáčkových zážehových motorů a položil také základní kámen pro vývoj své firmy v podnik světové úrovně. 1952 Automobil Gutbrot Superior 600 je jako první vozidlo s přímým vstřikováním benzínu zavedeno do sériové výroby. Tím se podařilo u použitého dvoutaktního motoru snížit spotřebu paliva ve srovnání s běžnými motory o 20 procent při současném zvýšení výkonu o 20 procent. 1954 Legendární Mercedes 300 SL s dvoukřídlými dveřmi je vybaven přímým vstřikováním benzínu firmy Bosch. Díky svému mimořádně vysokému výkonu dosáhl tento automobil úspěchů na některých legendárních automobilových závodech. 1967 První elektronické vstřikování benzínu na světě D-Jetronic firmy Bosch - přichází na trh v automobilu Volkwagen 1600 E. 1976 První použití vstřikování benzínu Bosch s lambda sondou pro účinnou kontrolu složení výfukových plynů. 2000 Přímé vstřikování benzínu Bosch DI-Motronic firmy s vrstveným rozložením směsi ve spalovacím prostoru použito u sériového automobilu VW Lupo FSI. Snížením spotřeby paliva o 15 procent a splněním emisních limitů EU IV nasazuje tento výrobek nová měřítka. 2004 V USA bude pro nové osobní automobily požadováno dodržení emisních hodnot Sulev (Super Ultra Low Emission Vehicles). 2008 Evropský svaz automobilového průmyslu chce dobrovolně dosáhnout snížení emisí CO2 u nových osobních automobilů na 140 gramů na kilometr (o 25 procent méně ve srovnání s rokem 1995). Page 5 of 5