Aproximadamente el 70 por ciento de las emisiones globales de CO2 se debe a la combustión de combustibles fósiles, y el sector del transporte supone casi un cuarto de dicho porcentaje. Por lo tanto, para alcanzar los ambiciosos objetivos climáticos de París, en el futuro serán necesarias nuevas tecnologías en la propulsión de los vehículos. Sin embargo, no basta con limitarse al desarrollo de propulsiones eléctricas muy eficientes. Y es que, según cálculos de Schaeffler, en el año 2030 casi el 30 por ciento de los turismos que se fabriquen funcionarán con una propulsión completamente eléctrica. Pero al mismo tiempo, otro 40 por ciento de todos los vehículos nuevos estará equipado con una propulsión híbrida, en la que el motor de combustión y la caja de cambios son componentes clave. Asimismo, dentro de más de diez años, otro 30 por ciento del mercado mundial aun estará constituido por vehículos propulsados únicamente por un motor de combustión.
La solucción de los 48 voltios
A tenor de estas cifras, Schaeffler espera un crecimiento del mercado especialmente fuerte para los vehículos híbridos suaves, que funcionan con una red parcial a bordo de 48 voltios. En el año 2030, solo para las llamadas propulsiones P0, en las que el motor eléctrico está unido al cigüeñal del motor de combustión mediante una correa, se estima una producción anual de aproximadamente 20 millones de unidades. Con dicho alternador accionado por correa, resulta posible recuperar una gran parte de la energía cinética que se pierde al frenar. Una pequeña y por lo tanto económica batería de iones de litio sirve como depósito. La energía recuperada puede utilizarse para volver a arrancar el motor en el funcionamiento "start-stop" o la circulación inercial (Sailng), pero también para proporcionar una aceleración adicional (Booster). Con el fin de permitir el cambio dinámico entre los distintos tipos de funcionamiento, Schaeffler ha desarrollado nuevas soluciones para el tensor de correa. De este modo, la empresa presenta en el simposio por primera vez un tensor activo que se acciona de forma eléctrica.
Tensor de correa electromecánico: Con el fin de permitir un cambio dinámico entre los distintos tipos de funcionamiento del motor, Schaeffler ha desarrollado nuevas soluciones para el tensor de correa. De este modo, la empresa presentó en el simposio por primera vez un tensor activo que se acciona de forma eléctrica.
En los próximos años, las soluciones de 48 voltios también tendrán una gran difusión en otras posiciones de la propulsión hibridada. El objetivo en este caso es aumentar la potencia eléctrica a más de 20 kW y mejorar aún más la eficiencia global y el comportamiento de la propulsión en materia de emisiones. La disposición del motor eléctrico de 48 voltios en el cigüeñal como módulo híbrido P1 permite un acoplamiento sin transmisión a las revoluciones del motor de combustión. Aún más eficientes son la recuperación y las estrategias de conducción que ahorran combustible con un módulo híbrido P2 sobre una base de 48 voltios, que en este caso se instala entre el motor de combustión y la caja de cambios. Para propulsiones frontales transversales, en las que hay disponible poco espacio de construcción axial, Schaeffler ha desarrollado una variante paralela al eje que actúa sobre el árbol de entrada de la caja de cambios mediante correa o cadena. El sistema permite, además de recuperar la energía de frenado, conducir de forma eléctrica a velocidades bajas, como en un atasco o al aparcar y maniobrar. Además, el módulo híbrido de 48 voltios de Schaeffler apoya la aceleración y la conducción en modo "sailing", es decir, dejando deslizar el vehículo cuando el motor de combustión está apagado y desacoplado de la transmisión, ahorrando así combustible. El elevado confort al volver a ponerse en marcha tras las paradas queda garantizado gracias a un embrague automatizado integrado, que apoya al motor inmediatamente después de arrancar aumentando las revoluciones. Los módulos P2 de Schaeffler permiten además hibridar de manera rentable las cajas de cambios manuales, abriendo el camino a esta tecnología a los segmentos más populares del mercado.
El potencial del motor de explosión
En el motor de combustión clásico el potencial de eficiencia aun no se ha explotado al máximo. Una importante innovación desarrollada por Schaeffler en este sentido es el sistema de levas oscilantes conmutables que permite la desconexión de cilindros en motores de tres cilindros, que en el futuro se utilizarán en vehículos de serie de Ford. Además, Schaeffler ha probado un motor de prueba con una desconexión de cilindros continua. En este innovador concepto, el cilindro apagado cambia continuamente. Después de cuatro tiempos en el funcionamiento normal respectivamente, el cilindro se apaga durante otros cuatro tiempos. El prototipo se equipó con el sistema de accionamiento de válvulas completamente variable UniAir en el lado de entrada y con elementos conmutables del accionamiento de válvulas en el lado de salida, lo que además permite reducir las pérdidas por cambio de carga. El resultado presentado por primera vez en el Simposio Schaeffler es el siguiente: con una desconexión de cilindros continua, el consumo de combustible específico a bajas revoluciones y cargas del motor puede reducirse de nuevo aproximadamente en dos puntos porcentuales con respecto a una desconexión estática según el ciclo, sin influir negativamente en el comportamiento en materia de emisiones.
El regulador electromecánico del árbol de levas: Con sistemas eléctricos de regulador del árbol de levas, pueden conseguirse mayores velocidades de regulación que con sistemas hidráulicos. Esto permite una calibración más agresiva de los tiempos de distribución, y por lo tanto una reducción de la influencia negativa en cuanto a emisiones en el encendido y la inyección. Además, gracias a una regulación temprana muy rápida, el motor de combustión puede generar par con mayor rapidez en las fases de aceleración. De este modo, el regulador electromecánico del árbol de levas permite tanto una elevada eficiencia como buenas prestaciones.
Eficiencia de la caja de cambios
En el Simposio Schaeffler, las tecnologías para conseguir una mayor eficiencia en el sistema de la caja de cambios también han desempeñado un papel destacado. De este modo, el péndulo centrífugo ha demostrado su eficacia para amortiguar vibraciones torsionales en la propulsión. Sin embargo, debido a la tendencia de la conducción activa en modo saliling, llega un punto de funcionamiento crítico en el que un péndulo centrífugo clásico ya no es capaz de amortiguar las vibraciones del motor. Para que el conductor no perciba la desconexión y la nueva puesta en marcha del motor de combustión, Schaeffler ha desarrollado un nuevo péndulo en el que los amortiguadores se apoyan entre sí mediante muelles en dirección circunferencial. Además, Schaeffler ha desarrollado un nuevo modelo especialmente de baja fricción para rodamientos de la caja de cambios con el nombre de "Angular Roller Unit" (ARU). Se parece a un rodamiento de rodillos cónicos y combina una alta capacidad de carga y vida útil, pero en cambio puede asimilar fuerzas axiales en dos direcciones y por lo tanto utilizarse como rodamiento fijo-suelto. Esta disposición se caracteriza por una fricción especialmente baja, y de este modo aumenta aún más la eficiencia del propulsor.
