Autó Triplex Kft.

Új motorok és hajtásláncok a Toyotától

A Toyota olyan a vadonatúj, globális padlólemezére épülő motorokat és hajtásláncokat (sebességváltók és hybrid rendszerek) fejleszt, amelyek sima járásukkal és reszponzív működésükkel valódi vezetési élményt nyújtanak, miközben az üzemanyag-fogyasztást és a CO₂-kibocsátást is drasztikusan csökkentik.

Egy autó képességeit alapvetően meghatározza a teljesítménye és károsanyag-kibocsátása. A világ vezető autógyártója által megfogalmazott “Közvetlenül reagáló és sima járású” fejlesztési koncepció célja “átformálni a Toyoták vezetési élményét”. A vállalat célkitűzése, hogy a Japánban, az USA-ban, Európában és Kínában évente eladott autók 60 százalékában 2021-re már az új hajtásláncok működjenek, 15 százalékkal vagy annál is nagyobb mértékben* csökkentve a CO₂-kibocsátást. A Toyota a lehető legmagasabb szintű vezetési élmény és környezetvédelmi teljesítmény érdekében, a Toyota Új Globális Platform (TNGA) autószerkezeti reformra építve – amelynek célja az egyre jobb autók megalkotása – új motorokat és sebességváltókat fejlesztett ki, és tovább tökéletesítette hybrid rendszereit. A vállalat azt tervezi, hogy új hajtásláncait 2017-től kezdve gyors ütemben honosítja meg egyre több modelljében. A TNGA bevezetésével a Toyota alapjaiban formálta át autónak felépítését: az új struktúra által biztosított alacsonyabb motorháztető, mélyebb tömegközéppont és egyéb innovációk jelentősen javítják a járművek menetteljesítményét. A rugózási kényelem, a kanyarstabilitás és fékteljesítmény fokozása érdekében a mérnökök teljes egészében újragondolták a padlólemez kialakítását, és a negyedik generációs Prius 2015-ös bemutatása óta a vállalat elkezdte széles körben alkalmazni az így megalkotott új padlólemezeket. Ezzel együtt megkezdődött az új hajtásláncok kifejlesztése is, amelyek nagymértékben javítják az autók vezetési élményét és környezeti teljesítményét.

A Toyota újonnan kifejlesztett hajtáslánc-elemei kis tömegűek, kompakt méretűek, és hozzájárulnak az alacsony tömegközéppont kialakításához. A mérnökök a teljesítmény kérdésének alapvető újraértelmezésével gyorsabb égésű motorokat és hatékonyabb, többfokozatú váltóműveket alkottak. Mindemellett az új szerkezetek szabványosításával és moduláris, egységes kialakításával sikeresen teremtették meg a jövő “jól megépített” autónak alapjait.

Természetesen alapvető szempont volt az új hajtásláncok magas szintű környezetvédelmi teljesítménye, ugyanakkor az is fontos volt, hogy a “Közvetlenül reagáló és sima járású” fejlesztési koncepció alapján olyan teljesítményt kínáljanak, ami képes “átformálni a Toyoták vezetési élményét”. A Toyota számára az autóépítés kiinduló pontja a “vezetés öröme” – vagyis hogy az autós élvezze a volán mögött töltött időt. A Toyota célja, hogy olyan modelleket alkosson, amelyek megfelelnek az autósok kívánalmainak, egyúttal pedig rendkívül kis fogyasztásúak, és több más szempontból is kímélik a környezetet. A ma bemutatott új hajtásláncok közel 10 százalékkal** nagyobb teljesítményt és mintegy 20 százalékkal** alacsonyabb üzemanyag-fogyasztás kínálnak. Az új hajtásláncok és az újszerű karosszéria-megoldások (például az aerodinamikai fejlesztések vagy a tömegcsökkentés) párosításával megnyílik az út a még nagyobb teljesítmény és a még kedvezőbb üzemanyag-fogyasztás felé.

Új 2,5 literes, közvetlen befecskendezéses, soros négyhengeres benzinmotor

t2 t1

A belsőégésű erőforrások új sorozatának a Toyota a “Dynamic Force Engines” nevet adta. Az új motorokban rejlő lehetőségek tökéletes kiaknázása érdekében a mérnökök a TNGA alkalmazásával teljes egészében átgondolták és megújították a blokkok felépítését, a lehető legmagasabb szintre emelve menetteljesítményüket és környezeti teljesítményüket. A munka azonban nem ért véget ezzel; a Toyota szakemberei jelenleg is dolgoznak az új, még fejlettebb motorok megalkotásán. Az új erőforrások gyors égésű technológiával és változó szelepvezérléssel működnek. Termikus hatásfokukkal együtt teljesítményük is javult, mivel energiaveszteségüket olyan megoldások mérséklik, mint az új kipufogó- és hűtőrendszer, illetve a mechanikus részegységek tökéletesített mozgása. Az új 2,5 literes motor a világ egyik legkedvezőbb termikus hatásfokával*** működik: a benzinmotoros autókban 40 százalékos, a hybridekben pedig 41 százalékos értékkel. Ez az új, teljes egészében újratervezett és nagy mértékben továbbfejlesztett egység számos új technológiát alkalmaz; jó példa erre a vezérlési rendszer, amely rendkívül gyors gázreakciókat, valamint minden fordulatszám-tartományban bőséges forgatónyomatékot biztosít.

Új 8 fokozatú és 10 fokozatú automata sebességváltók (Direct Shift-8AT és Direct Shift-10AT)

tt1 tt2

A Toyota két új automata sebességváltót is kifejlesztett: a 8 fokozatú Direct Shift-8AT és a 10 fokozatú Direct Shift-10AT egységeket. Mindkét szerkezetben több megoldás is csökkenti az energiaveszteséget és javítja az erőátvitel hatékonyságát. A fogaskerekek fogazatának felszínét egy új technológiával munkálták meg, ami csökkenti a súrlódást, és a tengelykapcsolóban egymáshoz súrlódó anyagok konfigurációjának tökéletesítésével sikerült mintegy 50 százalékkal mérsékelni a tengelykapcsoló nyomatékveszteségét (a hagyományos 6 fokozatú váltóművekhez képest). E megoldások és egyéb tökéletesítések révén sikerült elérni a világ egyik legjobb erőátviteli hatékonyságát***. Az új automata sebességváltók kompaktabb kialakításúak és kisebb tömegűek, mint a hasonló, hagyományos váltóművek, ami ugyancsak hozzájárul a jármű csekélyebb üzemanyag-fogyasztásához. Ugyanakkor alacsonyabb tömegközéppontjuk javítja az autó egyenesfutását és kanyarstabilitását. A szélesebb fokozatkiosztás és az új fejlesztésű, nagy teljesítményű, kompakt nyomatékátalakító szélesebb tartományban biztosít közvetlen hajtást. Az eredmény: gyors és zökkenőmentes reakció a gázparancsra, hogy a vezető közvetlenebbnek, “élőbbnek” érezze az autó viselkedését. A Direct Shift-10AT sebességváltóban kettővel több fokozat van, mint a 8 fokozatú Direct Shift-8AT egységben, így az egyes sebességfokozatok optimálisabban használhatók ki, különösen az alacsonytól közepesig terjedő fordulatszám-tartományokban. Ennek köszönhetően a simán és zökkenőmentesen kapcsoló váltómű a világ leggyorsabban*** működő sebességváltói közé tartozik, s olyan dinamikát és menetkomfortot biztosít, ami méltó egy prémium hátsókerékhajtású járműhöz. Néhány megoldás olyan mértékben javítja az autó teljesítményét a mindennapos használat során (a városi autózás során ugyanúgy, mint autópálya-menetben), hogy azt a vezető már határozottan megérzi. Ilyen például a sima és azonnali reakció a gázparancsra, ami egy előzés során késedelem nélküli, lendületes gyorsítást eredményez.

A Toyota Hybrid System II (THS-II) továbbfejlesztése

ths

A Prius negyedik generációjából ismert, a méretcsökkentést, tömegcsökkentést és veszteségcsökkentést szolgáló technológiák alkalmazásával a Toyota sikeresen fejlesztette tovább hybrid rendszerét a 2,5 literes motorokhoz, megalkotva az új, nagy teljesítményű többfázisú THS II rendszert hátsókerékhajtású autóihoz. A 2,5 literes motorokkal párosított THS II méretcsökkentő, tömegcsökkentő és veszteségcsökkentő technológiáit hatásosan egészíti ki az új TNGA-alapú benzinmotor kitűnő termikus hatásfoka és nagy ereje, így a hajtáslánc mind a teljesítmény, mint az üzemanyag-fogyasztás tekintetében látványos javulást eredményez. A többfázisú THS II rendszerrel a hybrid autók vadonatúj karaktert kaptak, hiszen minden forgalmi helyzetben élvezetesebb és közvetlenebb vezetési élményt kínálnak. Az új hybrid hajtás a magasabb sebességtartományokban is hatékonyabban működik; a benzinmotor nagy sebességnél sem jár állandóan, ami tovább javítja az autó üzemanyag-fogyasztását. A Toyota a hálózatról tölthető hybridek (PHV-k) hajtását is tovább tökéletesítette. Egy új, kettős üzemmódú hajtási rendszer bevezetésével az elektromotor, ami eddig csak generátorként működött, immár közvetlenül is besegíthet a jármű hajtásába, különösen EV üzemmódban növelve meg ezzel a hajtóerőt. A rendszer további fejlesztései közt szerepel a nagy kapacitású lítium-ion akkumulátor is, ami jelentős mértékben, 60 kilométerre vagy akár még ennél is többre**** növeli a hatótávolságot EV üzemmódban.

Az új hajtásláncok bevezetése

A TNGA-alapú tervezés bevezetésével hatékonyabbá vált az új hajtáslánc-egységek alaptechnológiáinak fejlesztése, emellett pedig a minőség is javult, így lehetővé vált a kedvező árú, mégis kiváló minőségű termékek bevezetése. Ennek köszönhetően a Toyota egyre jobb autókat készíthet, és egyre több környezetkímélő, alacsony üzemanyag-fogyasztású modell kínálhat vásárlóinak. A 2021 végéig hátralévő öt év során a Toyota kilenc motor 17 változatát tervezi bemutatni – köztük a ma ismertetett 2,5 literes erőforrást – valamint négy sebességváltó 10 variánsát, köztük sokfokozatú automata váltóműveket és egy újfajta fokozatmentes egységet; emellett pedig a vállalat hat hybrid rendszer 10 változatának piaci bevezetését is tervezi. A TNGA-alapú moduláris termékfejlesztés eredményeképpen a Toyota rövid időn belül számos új hajtáslánc-egységet mutat majd be és alkalmaz különböző autóiban, amelyek közül az első új modell 2017-ben érkezik. A vállalat célkitűzése, hogy a Japánban, az USA-ban, Európában és Kínában évente eladott Toyoták és Lexusok 60 százalékában 2021 végére már az új hajtásláncok működjenek. A Toyota előrejelzései szerint a 2021-es évben az említett piacokon értékesített Toyoták és Lexusok CO₂-kibocsátása már 15 százalékkal vagy annál is nagyobb mértékben alacsonyabb lesz – és ez a számítás egyedül az új hajtásláncok alacsonyabb üzemanyag-fogyasztási eredményein alapul.

A hajtáslánc-részleg fejlesztési struktúrájának áttekintése és megerősítése

A Toyota arra készül, hogy alaposan áttekinti, elemzi és megerősíti hajtáslánc-részlegének fejlesztési struktúráját. A piacot jelenleg a hagyományos, belsőégésű motorral hajtott járművek uralják, és bár a hybridek és PHV-k népszerűsége látványosan nő, ezekben az autókban is belsőégésű motorok működnek. Az ilyen motorok és a hozzájuk tartozó sebességváltók létjogosultsága még a közeli jövőben is bizonyos, ám a Toyota emellett egyre nagyobb hangsúlyt fektet az elektromos hajtás és a hybrid technológiák, vagyis az elektromotorok, az akkumulátorok és a teljesítményvezérlő egységek (PCU-k) fejlesztésére.

Megosztani a technológiákat, javítva ezzel a Toyota Csoport együttes képességeit

A Toyota hosszú ideje arra törekszik, hogy “házon belül” kutassa és fejlessze legfontosabb technológiáit és rendszereit. A tudás, a know-how és a tapasztalat felhalmozása tette lehetővé, hogy a Toyota egészen újszerű ötleteket dolgozzon ki. Ez a szemlélet alkotta a Toyota kutatás-fejlesztési folyamatainak gerincét, és öltött testet abban, hogy a vállalat képes volt megtervezni egy praktikus hybrid hajtást, s ennek révén megalkotni a Priust, a világ első sorozatgyártású hybrid autóját; vagy hogy ki tudta fejleszteni és gyors ütemben piacra dobni a Mirai üzemanyagcellás járművet. Ugyanakkor a Toyota felismerte, hogy kizárólag saját forrásaira támaszkodva nehéz lenne a kívánt ütemben fejleszteni és elterjeszteni azokat az elektromos hajtási technológiákat, amelyek a CO₂-kibocsátás további csökkenését eredményezik. A vállalat továbbra is gondosan mérlegeli majd, mi az, amit “házon belül” kell fejlesztenie. Mostantól kezdve azonban igyekszik megosztani technológiáit a Toyota Csoporton belül, és növelni azon területek számát, amelyek fejlesztése közös munkával történik. A hatékonyabb együttműködést szolgálja majd az obeya rendszer bevezetése (projekt-termek, ahol a kitűzött célokat, alapelveket, határidőket, eredményeket és problémákat mindenki láthatja és megoszthatja), valamint az erőforrások csoportosítása és a legfejlettebb technológiák gyors meghonosítása három fontos terület fejlesztése érdekében: ezek közül az első a Toyota Csoport együttes képességeinek megerősítése, a második a fejlesztések felgyorsítása, a harmadik pedig a környezetbarát technológiák választékának bővítése.

Megerősíteni a hybrid technológiák fejlesztési struktúráját, mert e technológiák alapvető fontosságúak az elektromos hajtás tökéletesítésében

Az elektromotorok, akkumulátorok és PCU-k legfontosabb hybrid technológiái alapvető fontosságúak az elektromos hajtású járművek, vagyis a PHV-k, az FCV-k és az EV-k működésében is. Az elektromos hajtás elterjedését jelentős mértékben felgyorsítja a hybrid technológiák fejlesztése, amit a Toyota alaptechnológiaként határoz meg a környezetbarát hajtások fejlesztése tekintetében, ezért a vállalat azt tervezi, hogy növeli az ilyen jellegű kutató-fejlesztő csoportok létszámát. 2017-től a Toyota átszervezi fejlesztési struktúráját, és a következő öt évben mintegy 30 százalékkal – sőt ha szükséges, ennél is nagyobb mértékben – növeli a hybrid technológiák fejlesztésével foglalkozó szakemberek számát. A környezet megóvása érdekében a Toyota azt a célt tűzte ki, hogy 2050-re 90 százalékkal csökkenti új autóinak CO₂-kibocsátását (a 2010-es szinthez képest). A vállalat alapelve az energia-megtakarítás; ez a szemlélet vezérli a Toyotát környezetbarát technológiáinak fejlesztése során, a HV-k és PHV-k egyre szélesebb körű elterjesztésében és az üzemanyag-fogyasztás – és ezzel párhuzamosan a CO₂-kibocsátás – folyamatos csökkentésében. A jövőbe tekintve és a fosszilis üzemanyagok felhasználásának visszaszorítására törekedve a Toyota végső célja nulla károsanyag-kibocsátású járművek megalkotása. E folyamat egyik legújabb lépése a TNGA-alapú autótervezés, mivel e módszerrel gyorsabban terjedhetnek el az olyan járművek, amelyek egyszerre kínálnak kimagasló vezetési élményt és csekély környezeti terhelést.

*A 2015-ben Japánban, az USA-ban, Európában és Kínában értékesített Toyota és Lexus modellek átlagos CO₂-kibocsátásával összehasonlítva.

**Figyelembe véve, hogy mennyi idő alatt gyorsul egy benzinmotoros autó 0-100 km/órás sebességre és hogy mennyi idő alatt gyorsul egy hybrid 40-100 km/órás sebességre.

***2016 novemberében, a Toyota felmérése alapján

****Fejlesztési célérték (a JC08 tesztciklus szerint); a Toyota saját mérése alapján


Címkék

Kapcsolódó tartalmak