En el Salón Internacional
del Automóvil (IAA) de Frankfurt, Schaeffler presenta sus soluciones para
vehículos de cero emisiones y bajas emisiones. De este modo, contribuye a
reducir significativamente la contaminación del aire en zonas urbanas y así
como las emisiones de gases de efecto invernadero generadas por el transporte
por carretera. Una oferta que cubre las necesidades reales de la industria, ya
que sus tecnologías listas para entrar en producción no sólo están dirigidas a
la movilidad 100% eléctrica, sino que son capaces de reducir significativamente
las emisiones de los motores de combustión interna.
Los gobiernos de todo el mundo están endureciendo la legislación de
control de emisiones con un objetivo claro: mejorar la calidad del aire en
zonas urbanas. Por poner un ejemplo, la Unión Europea está exigiendo, desde el
1 de septiembre de 2017, que las pruebas de emisiones en condiciones se lleven
a cabo en condiciones reales de conducción (RDE), y no simplemente en bancos de
ensayo. China, por su parte, está pensando en establecer cuotas fijas para
vehículos eléctricos con cero emisiones locales. “Las tecnologías necesarias
para satisfacer estos nuevos requisitos ya están disponibles”, afirma el Prof.
Peter Gutzmer, Director Tecnológico de Schaeffler. “Ya tenemos varios pedidos
de producción de nuestros sistemas de accionamiento eléctrico, gracias a que se
trata de soluciones muy compactas y potentes”. Al mismo tiempo, Gutzmer señala
la necesidad de diseñar los futuros motores de combustión interna con el para
lograr una eficiencia aún mayor y menores emisiones.
De cara al futuro,
Schaeffler prevé que los sistemas de propulsión eléctricos para vehículos
aumentarán su presencia en los próximos años de manera significativa. Según sus
estimaciones, hacia 2030, hasta el 30 por ciento de todos los vehículos recién
fabricados podrían usar sistemas de tracción totalmente eléctricos, de acuerdo
con un escenario propuesto recientemente. En dicho caso, solo el 30 por ciento
estaría equipado exclusivamente con un motor de combustión interna, y el 40 por
ciento restante tendría una transmisión híbrida. “Incluso en este escenario
extremo, dos de cada tres vehículos nuevos todavía tendrían un motor de
combustión interna a bordo”, según Gutzmer. “Por lo tanto, tenemos que hacer
todo lo que esté a nuestro alcance para seguir reduciendo las emisiones de los
motores de combustión interna”.
El módulo de gestión
térmica: una solución inteligente
“Reducir las emisiones
después de un arranque en frío es especialmente importante. Cuando el aceite
del motor y el líquido de transmisión todavía están fríos al comienzo de un
viaje, la fricción en estas unidades aumenta considerablemente”, explica el
Prof. Peter Pleus, Director General de Automoción en Schaeffler, “y, como
resultado, también se incrementan el consumo de combustible así como las
emisiones perjudiciales”. El módulo de gestión térmica de segunda generación
presentado por Schaeffler en la feria del automóvil IAA y que ahora se estrena
en la producción en serie ofrece una solución a este problema. Este módulo
controla los circuitos de refrigeración del motor, la transmisión y unidades de
accionamiento eléctrico adicionales y, si procede, los de la batería. Al inicio
de la fase de calentamiento, todos los circuitos de refrigeración pueden
apagarse por completo para permitir un calentamiento acelerado de los distintos
sistemas. Los circuitos gestionados por el módulo pueden controlarse
sistemáticamente, dependiendo de las condiciones operativas y los requisitos de
calor en el habitáculo del vehículo. Los actuadores usados en el módulo de
gestión térmica también influyen en la funcionalidad y vida útil del motor.
Schaeffler ha desarrollado un kit modular a este respecto a medida de los
respectivos requisitos de los constructores. Las mediciones han mostrado que la
utilización de un módulo de gestión térmica permite lograr un mayor ahorro de
combustible de hasta el tres por ciento incluso en el ensayo del nuevo ciclo de
conducción europeo (NEDC), y aún más después de un arranque en frío con bajas
temperaturas exteriores.
Ajuste electrohidraúlico de
válvulas
“La distribución dinámica de
las válvulas del motor es otra variable influyente importante”, afirma el Prof.
Peter Pleus. El motivo es que gran parte de las emisiones totales se genera en
las fases de aceleración. Los diseñadores de motores pueden contrarrestar esto
de forma eficaz mediante el ajuste a corto plazo de los tiempos de apertura y
cierre de las válvulas de admisión a través de las cuales el aire y el gas de
salida recirculado fluyen en el cilindro. Para permitir un ajuste rápido
incluso en modos de conducción dinámica, Schaeffler ha desarrollado un
regulador eléctrico del árbol de levas y lo ha introducido con éxito en la
producción en serie. “Al usar la tecnología electromecánica, ahora es posible
ajustar el árbol de levas a una velocidad angular del cigüeñal de entre 600 y
800 grados por segundo”, explica el Prof. Pleus. “Y este ajuste incluso es
posible en la dirección opuesta a la rotación del motor”. Los sistemas
hidráulicos que se han usado ampliamente hasta ahora son más lentos en un
factor de dos a diez, dependiendo de la velocidad y la temperatura del motor.
Mayor variabilidad, menor
consumo y menos emisiones: estas son las ventajas que proporcionan también los
sistemas que cierran uno o más cilindros en condiciones de conducción con poca
carga. El resultado es que los cilindros que permanecen activos funcionan en un
rango de carga más eficiente. El taqué de válvulas conmutable hidráulicamente
desarrollado por Schaeffler permite desactivar los distintos cilindros. En
2018, se fabricará el primer motor de tres cilindros con dicho sistema de
Schaeffler. Un volante bimasa con un amortiguador de péndulo integrado (otro
producto desarrollado por Schaeffler) evita los efectos negativos del
funcionamiento temporal de dos cilindros en el rendimiento de NVH (acústica, vibración
y dureza).
48 voltios, un camino
accesible a la elecrificación
La electrificación de las
plataformas convencionales ofrece un considerable potencial de mejora, gracias
a que el sistema de 48 voltios una solución con un coste relativamente bajo. En
los vehículos de producción actuales, este sistema, en lugar de un generador de
arranque, está conectado al cigüeñal del motor de combustión interna mediante
una correa. Para generaciones futuras de vehículos, Schaeffler también ofrece
la integración del motor eléctrico de 48 voltios en la unidad motor-transmisión
y en el eje. Siempre y cuando se utilicen un motor eléctrico con la potencia de
salida necesaria y una batería con capacidad suficiente, soluciones como esta
incluso permiten la conducción activa en punto muerto o “sailing” a mayores
velocidades, manteniendo el vehículo su velocidad a pesar de que el motor de
combustión interna se apague. Además de permitir lograr reducciones
considerables en el consumo de combustible, la energía generada en las fases de
desaceleración puede recuperarse de forma más efectiva. Por ejemplo, la
potencia eléctrica obtenida puede utilizarse para hacer funcionar un
convertidor catalítico calentable eléctricamente y de este modo conseguir
niveles de emisiones muy por debajo de los actuales límites legales.
El concepto de híbrido
enchufable
Una transmisión híbrida
enchufable permite conseguir incluso un mayor ahorro de consumo de combustible,
así como una conducción con cero emisiones locales en distancias más largas.
Durante más de diez años, Schaeffler ha estado trabajando en el elemento central
de dicha transmisión, el módulo híbrido de alto voltaje. Ya en 2010, Schaeffler
suministró los componentes principales para dicho sistema de propulsión. Ahora,
está a punto de iniciarse la producción de la siguiente generación del módulo
híbrido, que permitirá transferir pares muy elevados de hasta 800 Nm. Una
bifurcación patentada del flujo de potencia en el módulo permite transferir
dichos pares elevados. Además, el módulo híbrido puede combinarse con el
convertidor en transmisiones automáticas, de modo que incluso los vehículos con
una gran masa, como las combinaciones de vehículo-remolque usadas habituamente
en el mercado norteamericano, pueden arrancar con comodidad desde cero.
Especialmente adecuados para
los vehículos eléctricos con baterías son los sistemas de tracción integrados
en el eje o incluso en las ruedas. Mientras que el motor eléctrico del cubo de
la rueda todavía es un tema en predesarrollo, la producción en serie del eje
eléctrico de Schaeffler es inminente. En la actualidad, los ingenieros del
proveedor están trabajando en cuatro proyectos de producción en paralelo.
“En este momento, nadie
puede predecir dentro de cuándo los vehículos eléctricos estarán ampliamente
aceptados en el mercado”, afirma el Director Tecnológico Gutzmer. “No obstante,
está claro que toda la industria de la aumotoción está en marcha hacia la
movilidad con cero emisiones. Nuestra intención es ayudar a esta tendencia con
tecnologías listas para la producción.”
En el Salón Internacional
del Automóvil (IAA) de Frankfurt, Schaeffler presenta soluciones listas para la
producción que permiten una conducción baja en emisiones y de cero emisiones.
De este modo, ayuda a reducir significativamente la contaminación del aire en
zonas urbanas y las emisiones de gases de efecto invernadero generadas por el
transporte por carretera.
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