name | autoweek.cz

Plastové části motoru - cesta k lehčím automobilům

20.08.2015 | Vladimír Rybecký | Trendy

Požadavky na větší efektivitu motorů vedly k nástupu lehčích automobilů. Zatím ale bylo možné snížit pouze hmotnost karoserie a podvozku. Projekční skupina Fraunhofer institutu ve snaze dosáhnout většího snížení hmotnosti rozvíjí způsoby, jak vyrobit i bloky motorů s využitím plastů.

Představa lehčích motorů, které by odváděly stejnou práci jako jejich těžší příbuzní, se objevuje již od zavedení prvních hliníkových bloků válců v 60. letech 20. století. Další krok v podobě plastů se na rýsovacích prknech objevuje od 80. let, ale plastové části, které by odolaly teplu a zatížení způsobených motorem, se mohly vyrábět pouze v malém množství a s velkými náklady.

Přístup Fraunhoferovy projekční skupiny k novým pohonným systémům (NAS) spočíval ve vytvoření experimentálního motoru s využitím plastu zesíleného vlákny, jenž nahradí hliník při tvarování formou vstřikování.

„Pro konstrukci pouzdra válce pro jednoválcový výzkumný motor jsme použili vlákny vyztužený kompozitní materiál. Pouzdro válce má hmotnost o 20 % menší než odpovídající hliníková komponenta a výrobní náklady jsou stejné,“ říká Lars-Fredrik Berg, vedoucí projektu a manažer výzkumné oblasti Lightweight Powertrain Design při NAS.

Fraunhofer uvádí, že použití plastů umožní výrobu lehčích vozidel, ale poskytne i další výhody v podobě nižší spotřeby paliva, menší hlučnosti a menšího množství tepla vyzařovaného z motoru. K dosažení těchto předností je však nutné překonat problémy s teplem a vibracemi.

„Nejprve jsme se soustředili na konstrukci motoru a určili místa vystavená velkému tepelnému a mechanickému zatížení,“ říká Berg. „Tam používáme kovové výplně k posílení odolnosti vůči opotřebení.“

Jiné problémy projektu spočívaly ve správném spojování plastu a jeho roztažnosti jako v případě kovu, přepracování konstrukce dílů motoru, aby teplo nepůsobilo na plast, a vytvoření plastu natolik tvrdého i tuhého a přesto schopného vydržet kontakt s olejem, benzinem, etylglykolem a vodními chladivy.

Projekt se v současnosti ustálil z 55 % na fenolické pryskyřici vyztužené skleněnými vlákny a ze 45 % na pryskyřici, která při tvarování vystřikováním využívá granulované teplem tvrditelné plasty. Skleněná vlákna jsou již smíchána s tekutou pryskyřicí, která se vstřikuje a tuhne ve formě. Obtížné bylo vyřešit detaily postupu, aby se dosáhlo co nejlepšího výsledku a současně se zrušila řada operací konečné úpravy, které jsou nutné v případě kovových dílů. Uhlíkové kompozity rovněž fungují a jsou lehčí, jsou však mnohem dražší.

Prototyp motoru byl představen na veletrhu v Hannoveru a Fraunhofer už pracuje na víceválcové verzi.