Cummins Inc. – Náskok díky technice

Vznětový motor nabyl převahy nad zážehovým již někdy před deseti lety.

Zejména provozní efektivností, je však také příjemnější pro řidiče a méně zatěžuje životní prostředí díky účinnější očistě výfukových plynů. Přesto konstruktéři nacházejí nová a nová řešení detailů, která tuto převahu ještě zvětšují. Nadnárodní průmyslový gigant Cummins Inc. založený v roce 1919, jehož centrála sídlí v USA (Columbus, Indiana) a má dnes na 44 000 zaměstnanců, je největším výrobcem vznětových motorů. Nabízí je v gigantickém sortimentu co do zdvihového objemu 1400 až 91 000 cm³ i výkonového rozpětí 23 až 2570 kW. Jejich hlavní uplatnění směřuje do automobilů, průmyslových aplikací, stavebních a těžebních strojů, lodí, železničních vozidel, vojenské techniky, elektrárenských agregátů, zemědělských strojů, čerpacích zavlažovacích soustav atd. Některé jsou k dispozici v úpravě pro spalování plynných paliv. Koncern vyrábí i součásti motorů pro kompletaci jinými výrobci. Má také v Praze zastoupení pro Česko a Slovensko.

Nejen exhalační limity

Poslední klíčovou inovací motorů bylo dosažení exhalačních limitů normy Euro 6, respektive obdobných amerických či japonských. Cummins při této příležitosti rozvíjel řešení již použitá u agregátů předchozí generace, tedy recirkulaci výfukových plynů (EGR) i selektivní katalytickou redukci (SCR), aplikaci odlučovačů pevných částic (DPF), variabilní geometrii lopatek turbodmychadel (VGT), vyšší „inteligenci“ elektronického řízení vstřikování paliva, ale také různé kombinace těchto prvků. Kromě dosažení zmíněných exhalačních limitů výrobce zdůrazňuje fakt, že nová generace přináší i významné snížení spotřeby paliva a delší servisní intervaly.

Progres v milionové řadě

Značnou pozornost na IAA v Hannoveru poutala samostatně prezentovaná řada ISB (v předchozích verzích vyrobeno více než 10 milionů kusů!), kterou tvoří čtyřválce o objemu 4500 cm³ a šestiválce 6700 cm3 poskytující výkon 110 až 228 kW. V jejich případě byla soustava SCR upravena ve prospěch větší účinnosti, menší spotřeby činidla AdBlue. V systému EGR modernizace zahrnuje jednak účinnější chlazení recirkulujících výfukových plynů, a širší rozpětí variability lopatek turbodmychadla. Novum tvoří integrovaná „palubní“ diagnostika s displejem v přístrojovém panelu, který zobrazuje funkci soustavy.

Využití nových řešení

O stupeň větší agregáty řady ISL pro střední kategorii užitkových vozidel, autobusy a autokary tvoří řadové šestiválce o zdvihovém objemu 8900 cm³ ve výkonovém rozpětí 206 až 280 kW (točivý moment 1200 až 1700 Nm), autobusová varianta je nastavena 243 kW a 1200–1500 Nm. Také v jejich případě konstruktéři zvolili instalace soustavy EGR a současně SCR, elektronicky řízené vstřikování paliva typu XPI s extrémní velikostí vstřikovacího tlaku soustavou čerpadlo/tryska. Velmi účinné katalyzátory Copper Zeolite o podstatně menší hmotnosti než standardní, a efektivně pracující již za nízkých teplot. Novým prvkem jsou také revoluční vložky čističů vzduchu vstupujícího do motoru, které využívají nanotechnologie a zachycující až 98,7 % částic o velikosti 4 mikronů a větších a stejná filtrace je instalována v palivovém okruhu. Výsledkem je významné prodloužení životnosti motorů, která podle výrobce činí až 850 000 km. Spotřeba činidla AdBlue byla redukována na pouhých 3 až 5 % spotřeby nafty.

Plyn i v těžké kavalerii

V Hannoveru debutoval nový progresivní motor ISX 12 G koncipovaný pro pohon těžkých užitkových vozidel i autobusů a spalující plynná paliva (jak CNG, tak LPG) odvozený od konstrukčně identického vznětového. Jedná se o robustní kapalinou chlazený řadový šestiválec o zdvihovém objemu 11 900 cm³ se stochiometrickým spalováním přeplňovaný kapalinou chlazeným turbodmychadlem, elektronicky řízeným zapalováním standardními svíčkami, soustavou EGR, třícestným katalyzátorem, ve výkonovém spektru od 235 do 295 kW a točivým momentem 1600 až 1970 Nm. Jedním z klíčových pozitiv agregátu je hladina emisí hluboko pod limity Euro 6, s nepatrnou nadsázkou nulových. Cummins nyní dokončuje vývoj větší varianty odvozené od konvenčního typu ISX 15 o objemu 15 000 cm³.

Každý gram se počítá

Cummins jako výrobce a dodavatel mnoha konstrukčních prvků, především motorářských, prezentoval celou řadu nových, progresivních řešení buď již zavedených do sériové výroby, nebo pro ni plně připravených. Všechna jsou zaměřena na další snižování spotřeby paliva. Podobně jako konkurence připravil Cummins v duchu soudobého trendu pro pohon užitkových vozidel střední a těžké hmotnostní kategorie (ale také pro městské autobusy) komplexní hybridní soustavy s typovým označením CorePlus Motor Generator. Novum spočívá ve vložení elektrického motorgenerátoru mezi skříně spojky a převodovky. Elektrický agregát v základní verzi poskytuje 90 kW a byl vyvinut v kooperaci se společnostmi Markon, AvK a Stamford, které jsou součástí koncernu Cummins. Přeplňování motorů řeší Cummins úspěšně již celá desetiletí. Nyní zavedl novou generaci osvědčené soustavy s variabilní geometrií rozváděcích lopatek turbodmychadla. Nové VGT má širší a přesněji řízený rozsah nastavení lopatek, hmotnost menší o 2000 gramů, ale i cenu o 20 % nižší. Odvážným inovačním prvkem je nabídka instalace soustavy sloužící k využití odpadní tepelné energie výfukových plynů s typovým označením Waste Heat Turbine Expander.

Je založena na principu Rankinova cyklu, který je teoreticky znám již celá desetiletí, když první funkční jednotku postavili izraelští výzkumníci v roce 1962. Přináší energetický zisk 25 kW při mechanickém přenosu, nebo 5 kWe při elektrickém. To znamená u těžkého užitkového vozidla úsporu až 5 % paliva. Dvoustupňové přeplňování také není ničím novým, ale nová patentovaná konstrukce Holset Rotary Turbine Control, kterou výrobcům motorů nabízí divize Cummins Turbo Technologies (původně britská Holset působící v oboru 60 let), součást skupiny Cummins Components. Je k dispozici v několika velikostech i konkrétních řešeních (například s pevnou, nebo variabilní geometrií lopatek). Její přínos spočívá nejen ve velikosti přeplňovacího tlaku, ale i v tom, že je k dispozici již v nízkých otáčkách, zejména pak umožňuje využití v nejširším spektru otáček či přizpůsobení momentálnímu zatížení motoru.

Převzato z časopisu

Fotogalerie