EYE on MARKET vol.2

PRZEMYSŁ MOTORYZACYJNY

Ewolucja w dziedzinie efektywności zużycia paliw i obróbki skrawaniem

PRZEMYSŁ MOTORYZACYJNY

Photo provided by: Mitsubishi Motors Corporation

Współcześnie niemal co szósta osoba na świecie posiada samochód

Samochody wyposażone w silnik spalinowy pojawiły się po raz pierwszy w Niemczech około 150 lat temu. W 2013 roku na całym świecie było przeszło 1,1 miliarda samochodów, co oznacza, że spośród około 7,2 miliarda mieszkańców naszej planety samochód posiada  jedna na 6,2 osób. W roku 2014 na świecie wyprodukowano 
89,75 miliona aut, a na ogromnych rynkach amerykańskim i chińskim produkcja nadal rośnie.

Współcześnie niemal co szósta osoba na świecie posiada samochód
Ilość wyprodukowanych pojazdów w 2013 r. wg krajów.
Źródło: Khassen Y., Wikipedia. Międzynarodowa Organizacja Producentów Pojazdów Samochodowych (OICA). Dane od Japońskiego Stowarzyszenia Producentów Samochodów.

Problemy ekologiczne wywołane lawinowym wzrostem popytu

Rozwój motoryzacji na całym świecie przerósł wszelkie pierwotne niewyobrażenia i spowodował kolejne problemy związane ze stanem środowiska naturalnego. W latach 60-tych ubiegłego wieku w Kalifornii i Japonii przyjęto pierwsze przepisy dotyczące ograniczenia emisji spalin. Spowodowało to rozwój różnych technologii ochrony środowiska mających na celu spełnienie tych wymogów.  Obecnie od producentów oczekuje się nie tylko podejmowania ciągłych działań na rzecz eliminowania szkodliwych substancji ze spalin aby zapobiec zanieczyszczeniu powietrza, ale także ograniczenia do minimum emisji dwutlenku węgla, który odpowiada w głównej mierze za powstawanie efektu cieplarnianego. Nowoczesne działania zapobiegające zanieczyszczeniom spowodowały także zmniejszenie zużycia paliw z korzyścią dla klientów.

Źródło: wykres przedstawia zmiany wskaźników ekonomiki zużycia paliwa w poszczególnych krajach wg Międzynarodowej Rady ds. Czystego Transportu. Po zastosowaniu odpowiedniej korekty za pomocą prostego wyliczenia uwzględniającego sposób pomiaru zużycia paliwa po uwzględnieniu środków deregulacyjnych oraz różnic typów pojazdów, wskaźnik ten dla UE wynosi 21,1 km/l (wartość nominalna za rok 2021 roku została obliczona przez Ministerstwo Gospodarki, Handlu i Przemysłu - METI), a dla USA wynosi on 16,5 km/l (wartość nominalna za rok 2020 obliczona przez METI). Dane za lata 2010-2015 dla Japonii zostały dodane przez japońskie METI (są to wartości nominalne, gdyż sposób pomiaru jest inny niż w 2015 r.).

Ewolucja w dziedzinie efektywności zużycia paliw i obróbki skrawaniem

Źródło: wykres przedstawia zmiany wskaźników ekonomiki zużycia paliwa w poszczególnych krajach wg Międzynarodowej Rady ds. Czystego Transportu. Po zastosowaniu odpowiedniej korekty za pomocą prostego wyliczenia uwzględniającego sposób pomiaru zużycia paliwa po uwzględnieniu środków deregulacyjnych oraz różnic typów pojazdów, wskaźnik ten dla UE wynosi 21,1 km/l (wartość nominalna za rok 2021 roku została obliczona przez Ministerstwo Gospodarki, Handlu i Przemysłu - METI), a dla USA wynosi on 16,5 km/l (wartość nominalna za rok 2020 obliczona przez METI). Dane za lata 2010-2015 dla Japonii zostały dodane przez japońskie METI (są to wartości nominalne, gdyż sposób pomiaru jest inny niż w 2015 r.).

Narodziny pojazdów elektrycznych

Na rynek zaczęły też wchodzić pojazdy elektryczne, które nie zużywają benzyny. Należą do nich samochody wymagające ładowania, samochody wyposażone w ogniwa paliwowe generujące energię elektryczną w pojeździe (wykorzystujące wodór i tlen do wytwarzania energii elektrycznej i wydalające powstałą w tym procesie wodę) oraz samochody wyposażone oprócz ogniwa paliwowego w silnik spalinowy pełniący rolę generatora. Silnik służący do wytwarzania energii elektrycznej jest również nazywany układem zwiększania zasięgu pojazdu. Wiele tego rodzaju silników jest już dostępnych na rynku albo znajduje się w fazie prototypu, np. silniki tłokowe, silniki obrotowe czy turbiny. Należą one do najbardziej praktycznych systemów pozwalających na rozpowszechnianie się pojazdów elektrycznych, gdyż korzystają z istniejącej infrastruktury paliwowej, chociaż są przeznaczone do wytwarzania energii elektrycznej. Niektóre pojazdy wyposażone w układ zwiększania zasięgu mają wskaźnik ekonomiki zużycia paliwa nawet na poziomie powyżej 60 km/l*.

Pojawia się wiele różnych rodzajów pojazdów elektrycznych (na zdjęciu pokazano samochód i-MiEV produkcji Mitsubishi Motors)

Różne technologie opracowywane z myślą o ochronie środowiska

Podstawowe podzespoły samochodu i-MiEV (schemat konstrukcji systemu)

●Akumulator napędowy i inne podzespoły napędu elektrycznego umieszczono pod podłogą.

  • Oferuje tyle samo miejsca w środku i taką samą przestrzeń bagażową co model wyjściowy.
  • Dla zapewnienia bezpieczeństwa przestrzeń pasażerska jest oddzielona od przewodów wysokiego napięcia.
  • Niżej położony środek ciężkości karoserii sprzyja lepszej sterowności.

●Kompaktowy wysoko wydajny silnik jest odpowiednio dostosowany i zamontowany z tyłu auta 
    (napęd na tylne koła jak w modelu wyjściowym).
●Akumulator napędowy o dużej pojemności zapewnia pokonanie odległości, 
    jaką dziennie pokonuje samochód należący do segmentu "kei-car".

* Pomiar oszczędności zużycia w cyklu JC08

KOLUMNA​ Pojazdy hybrydowe

Mechanizm pojazdu hybrydowego plug-in

Pojazd elektryczny typu SGEV (Self-Generating Electric Vehicle), w którym tryb napędowy jest dobierany odpowiednio do sytuacji

Samochód hybrydowy typu plug-in (PHEV) został opracowany niezależnie przez Mitsubishi Motors jako nowy typ pojazdu elektrycznego. Podczas jazdy z niską lub średnią prędkością po terenie zabudowanym, pojad porusza się w trybie EV, w którym wykorzystuje głównie energię pochodzącą z akumulatora napędowego. Kiedy akumulator wyczerpie się lub potrzebne jest duże przyspieszenie, włącza się tryb szeregowy, w którym silnik spalinowy napędza generator wytwarzający energię elektryczną zasilającą silniki elektryczne i ładującą akumulator. Kiedy pojazd porusza się z dużą prędkością, włącza się tryb jazdy równoległej, w którym silnik spalinowy pracujący na wysokich obrotach i dużej mocy bezpośrednio napędza pojazd oraz wspomaga silniki trakcyjne. Ponadto przy hamowaniu silniki elektryczne działają jak generatory, które odzyskują energię i ładują akumulatory napędowe.

Hybrydowy model samochodu Outlander (Mitsubishi Motors)

●System hybrydowy plug-in w samochodach elektrycznych

  • Zainstalowany pod podłogą, w środkowej części pojazdu akumulator napędowy o dużej pojemności zapewnia pokonanie odpowiednio dużej odległości.
  • Zastosowano system dwusilnikowego napędu o nazwie Twin Motor 4WD z silnikami elektrycznymi napędzającymi przednie i tylne koła.
  • Silnik spalinowy do wytwarzania energii i bezpośredniego napędu samochodu zamontowano z przodu. 
  • Przednia przekładnia z mechanizmem różnicowym jest napędzana przez silnik elektryczny lub spalinowy.

Efektywność wykorzystania paliwa i technologie obróbki skrawaniem

Frez czołowy FMAX do wysokowydajnej obróbki wykańczającej

Niezbędnym elementem procesu zwiększania efektywności wykorzystania paliw jest postęp w technologii wytwarzania. Odnosi się to również do branży obróbki metali. Turbosprężarka nie jest nową technologią, ale produkcja efektywnych turbosprężarek stała się możliwa dzięki postępowi w dziedzinie narzędzi skrawających umożliwiających długotrwałą obróbkę materiałów odpornych na działanie spalin o wysokiej temperaturze służących do napędu turbin. Możliwe stało się także obniżenie kosztów produkcji, na przykład poprzez zwiększenie wydajności obróbki bloków silnika i głowic wcześniej wykonywanych z żeliwa, a obecnie głównie z aluminium. W ramach ścisłej współpracy z producentami samochodów zarówno w Japonii, jak i za oceanem, dział narzędzi skrawających Mitsubishi Materials przez całe 80 lat swojego istnienia angażował się w rozwój technologii skrawania.


Do tej pory wprowadzono technologie pozwalające na zwiększenie efektywności wykorzystania paliwa w samochodach, głównie w odniesieniu do silnika. W rzeczywistości jednak technologie mają niezwykle szeroki zakres zastosowań i obejmują układ przenoszenia napędu połączony z silnikiem, układy napędowe i lekkie karoserie, a nawet olej silnikowy, opony o niskich oporach toczenia oraz ulepszenie samego paliwa. Silniki, skrzynie biegów, układy napędowe i karoserie, których elementy są składane i montowane, są wykonuje głównie z metalu. Może kiedyś samochód będzie zbudowany tylko z tworzyw sztucznych i części elektrycznych, ale dzisiaj jest to jeszcze pieśń przyszłości. Dlatego dział narzędzi skrawających Mitsubishi Materials kontynuuje wdrażanie technologii obróbki skrawaniem, przyczyniających się do dalszego rozwoju przemysłu motoryzacyjnego.

Zdjęcie: Mitsubishi Motors Corporation