Ak premýšľate, ako sa saudskoarabská ropná spoločnosť Aramco dostala k vývoju spaľovacích motorov, odpoveď je pomerne jednoduchá. Stačí si spomenúť, že má 10-percentný podiel vo firme Horse Powertrain, v ktorej drží podiel Renault a Geely a nerobí nič iné, než že vyvíja rôzne typy klasických agregátov, ktoré používa okrem iného aj Mercedes.
V úvode spomínaná jednotka DHE (Dedicated Hybrid Engine) je zhodou okolností dielom americkej divízie, respektíve detroitského výskumného a vývojového centra Aramco Americas, ktoré spojilo svoje sily a kapacity s francúzskym Pipo Moteurs. Výsledkom je pomerne neobvyklý pohon navrhnutý a koncipovaný od počiatku pre hybridné autá a nie ako adaptácia známeho spaľovacieho motora tak, aby spolupracoval s elektromotorom.
1.6 OHV!
Konštruktéri museli v zadaní počítať s niekoľkými nutnými podmienkami, ako napríklad so zjednodušenou výrobou, nižšími nákladmi a čo najnižším počtom použitých komponentov bez toho, aby to ohrozilo životnosť, spoľahlivosť či požadované parametre.
Základom systému je trojvalcový benzínový motor s objemom 1,6 litra, ktorý je preplňovaný elektricky poháňaným turbodúchadlom, alebo teda skôr elektrickým kompresorom, keďže nikde nie je zmienka o tom, že by táto technika zároveň využívala energiu výfukových plynov.
Pri snahe postaviť čo najkompaktnejšiu konštrukciu technici použili jediný vačkový hriadeľ, navyše uložený v bloku, ktorý prenáša pohyb na ventily prostredníctvom tyčiek s vahadlami. Povedomé? Samozrejme, hovoríme o rozvodoch OHV, navyše s len dvomi ventilmi na valec a márne by ste v hlave tejto jednotky hľadali variabilné časovanie či variabilný zdvih.
Prečo by v novom hybride mala lepšie fungovať stará známa a prekonaná technika ako komplikovanejšie súčasné agregáty?
Nayan Engineer z Aramco Americas. A nie, jeho priezvysko nie je vtip!
„Ide o osvedčený mechanizmus, funguje bez problémov a umožnil nám udržať kompaktné rozmery,“ vysvetľuje Nayan Engineer z Aramco Americas (to nie je vtip, ten pán existuje a jeho priezvisko je skutočne v preklade Inžinier).
Navyše sa počítalo s tým, že trojvalec bude pracovať v úzkom ideálnom rozsahu otáčok na rozdiel od konvenčných motorov, ktoré potrebujú násobne širšie pracovné spektrum. „Vo väčšine motorov máte dva nasávacie a dva výfukové ventily na valec, čo znamená, že potrebujete dva vačkové hriadele. My sme použili jeden a po jednom ventile, čo okamžite znížilo náklady, zložitosť i rozmery.“
Keď nepotrebujete vysoké otáčky
Malé rozmery boli dôležité aj preto, že konštruktéri potrebovali dlhý zdvih piestu kvôli vyššej tepelnej účinnosti a efektivite, menším stratám, väčšiemu krútiacemu momentu a neprekážalo im, že motor nebude schopný pracovať vo vysokých otáčkach. Ak by ale k predĺženému zdvihu (101 mm k vŕtaniu 82 mm) pridali klasické DOHC, pohonná jednotka by bola vyššia, ako potrebovali.
Vysokú efektivitu i spoľahlivosť podporuje tiež kombinované vstrekovanie, priame do valcov a nepriame do nasávania a kvôli zníženiu trenia využíva kľukový hriadeľ, vačka i ojnice valivé ložiská!
Chystané zlepšenia a variabilita
Pre DHE je už teraz v pláne zvýšenie kompresného pomeru z 13:1 na 15:1, zapaľovanie v predkomôrke podobné technológii Maserati Twin Combustion, ktorá pracuje v šesťvalci Nettuno a kvôli ďalšiemu zníženiu emisií sa hovorí o možnom spaľovaní vodíka. V každom prípade už súčasná jednotka má pomerne vysokú tepelnú účinnosť na úrovni 41 až 42 percent, o čo sa postarala okrem iného aj technika oneskorené zatvárania nasávacích ventilov v snahe predĺžiť pracovný cyklus v porovnaní s kompresiou.
Všetky pomocné komponenty pracujú elektricky, na vyžiadanie, takže z motora nie je priamo (mechanicky) odoberaný žiadny výkon. Trojvalec aktuálne prechádza intenzívnym testovaním a jeho ohromnou výhodou je tiež modularita. Koncepcia tohto spaľovacie motora bola navrhnutá tak, aby mohla konkrétna automobilka využívať dvojvalec s objemom 1,1 litra, 2,1-litrový štvorvalec alebo dokonca 3,2-litrový šesťvalec s usporiadaním do V. Okrem toho každá jednotka môže mať atmosférické či nútené plnenie.
Hlavná pointa
Samotný trojvalec v každom prípade asi nikoho neohromí, super-hybrid z neho robí až nasledujúca elektrifikácia. Tá v tomto prípade spočíva v inštalácii elektromotora na každý koniec kľukového hriadeľa, nie však priamo, ale prostredníctvom generátorov a redukčných planétových prevodoviek. Vozidlo dokáže jazdiť aj s vypnutým spaľovacím agregátom, pričom z elektromotorov sa cez reduktory prevádza výkon priamo na homokinetické kĺby spojené s kolesami.
Toto riešenie autorom dovolilo vypustiť klasickú prevodovku, diferenciál a trojvalec má spoločné mazanie s planétovými prevodmi! Aké to má všetko výhody?
Chytí sa niekto?
Len samotný trojvalec má vďaka zjednodušenej hlave dramaticky znížený počet komponentov na 175 kusov. Valivé ložiská namiesto klzných ložísk samozrejme nebudú lacnejšie, ale Aramco hovorí, že podľa ich výpočtov by DHE mohlo byť o 23 až 25 percent lacnejšie v porovnaní s konvenčnými porovnateľnými hybridmi a zároveň s tým priniesť až 35-percentú úsporu paliva!
Momentálne koncept DHE prechádza patentovým riadením a Aramco dodáva, že v tejto chvíli začína ponúkať novinku potenciálnym zákazníkom.
Odpovedalo 10 ľudí
zdroj: Aramco, Pipo Moteurs
