Európa ereje: A kompresszió visszavág

Mi történt? – kérdezi olvasónk. Válasz: az Autótechnika szerkesztősége jövőkutató üzemmódjában az Európai Unió Horizon kutatási adatbázisában találta magát. Minket érdeklő tárgyszavakkal keresgélve, amit találtunk megmutatjuk kedves olvasóinknak is! Nézzük mi van a HORIZONton!

A Horizon Europe (korábban Horizon 2020) az EU legnagyobb „össztudományos” kutatási-innovációs programja, mely 7 éves ciklusokban az Európai Bizottság által meghatározott irányelvek és azokból megállapított arányok alapján finanszírozza azon közös problémák kutatását, melyek határokon átívelően történő megoldása várhatóan hatékonyabb, és többszereplős pályázati konzorciumok jönnek létre rájuk. 

A még jelenleg tartó 2021–2027 közötti ciklus 95,5 milliárd eurós költséggel, három pillérre (kiváló tudomány, globális kihívások, versenyképes ipar) épülve, klíma- és digitális átállást célozva fut. Stratégiai útitervei (2021–2024, 2025–2027) zöld átmenetet, biodiverzitást és partnerségeket (pl. nyersanyagok, hidrogén) hangsúlyozzák, a teljes büdzsé 35%-át klímacélokra fordítva. Belső égésű motorok (ICE) vonatkozásában a HORIZON támogatja a zéró-kibocsátású tüzelőanyagok (e-fuel, bioüzemanyag) kutatását, hatékonyságnövelést (pl. VCR, részecskeszűrők) és hibridizációt, összhangban a 2035 utáni CO2-szabályokkal, ahol tiszta ICE-motorok továbbra is engedélyezhetők. A következő – 2028-2035 közötti – ciklusban a HORIZON várható költségvetése 175 milliárd eurót tesz majd ki.

Esetünkben a HORIZON befogadta pályázatok lehetővé teszik, hogy a belső égésű motor nem eltűnik, hanem mélyreható átalakuláson megy keresztül: elveszíti önálló szerepét, és egy komplex, integrált energiaátalakító rendszer részévé válik. A fejlesztések fókusza már nem a „motor”, hanem a teljes hajtáslánc – sőt, a teljes mobilitási ökoszisztéma optimalizációja.

A vizsgált projektek többsége nem elszigetelt kutatás, hanem jellemzően 10–30 szereplős konzorciumokban zajlik, amelyekben vezető OEM-ek, Tier1 beszállítók és egyetemi kutatóhelyek dolgoznak együtt.

 Az európai kutatási irányokat meghatározó ERTRAC útiterv szerint 2030-ban az új személygépjárművek legalább 60%-a még mindig tartalmazni fog belső égésű motort, akár tisztán, akár hibrid konfigurációban. A nehézgépjárművek esetében ez az arány még tartósabban fennmarad, elsősorban az energiasűrűségi követelmények miatt. A jövő tüzelőanyagai között egyre nagyobb szerepet kapnak a szintetikus e-tüzelőanyagok, a fejlett biotüzelőanyagok és a földgáz/LNG-alapú megoldások, amelyek lehetővé teszik a karbonsemleges működést a meglévő infrastruktúra kihasználásával. Ez a megközelítés nem technológiaváltást, hanem technológiai evolúciót jelent.

A Horizonból finanszírozást nyert projektek egyik legfontosabb tanulsága, hogy a motorfejlesztés klasszikus, egységközpontú szemlélete helyett egy rétegzett, komponensszintű optimalizációs paradigma vált dominánssá. Ahelyett, hogy a motort, mint zárt rendszert fejlesztenék, külön vizsgálják és optimalizálják az égésfolyamatot, a kompressziót, az emissziót, valamint a termikus és energetikai menedzsmentet, majd ezeket egy integrált rendszerben hangolják össze. A 2016-ban 1 év alatt lezajlott PEMREDTECH projekt például a közvetlen befecskendezésű benzinmotorok finom részecskekibocsátását célozta, amely a modern downsizing stratégiák egyik kevéssé kommunikált mellékhatása. A fejlesztés során létrejött prototípus már OEM-validáció felé tart, ami azt jelzi, hogy a GDI-motorok emissziós problémái ipari szinten kezelhetővé válhatnak.

A személygépjárművek területén az ezévben - 2026.január - lezárult EAGLE projekt demonstrálta, hogy a benzinmotorok hatásfoka 45% fölé emelhető ultra-szegény keverékes égéssel, hidrogénrásegítéssel és innovatív égéstér-szigetelési megoldásokkal. Ezzel párhuzamosan a változó kompresszióviszonyú rendszerek – mint a 782767-es projekt eredményei – további 5–10%-os fogyasztás- és CO₂-csökkentést tesznek lehetővé. A projektben igazi nagy nevek vettek részt, mint: IFP Energies nouvelles (koordinátor), Renault S.A.S., Continental Automotive GmbH, Continental Automotive France S.A.S., FEV Europa GmbH, Università degli Studi di Napoli Federico II, Universitat Politècnica de València, Saint-Gobain Recherche, másokkal együtt összesen 13-15 résztvevő. Ugyanakkor a technológia továbbra is komoly mérnöki kompromisszumokat igényel a mechanikai komplexitás és a megbízhatóság terén, ami jól mutatja, hogy az elméleti optimum és a sorozatgyártás között jelentős szakadék húzódik.

A nehézgépjárművek világában a 37 résztvevős LONGRUN projekt hozott rendszerszintű áttörést. A fejlesztők között megtaláljuk a FEV Europe GmbH, DAF Trucks N.V., Volvo Group (Volvo Lastvagnar AB), FPT Industrial / IVECO, IRIZAR S. Coop, Continental, Garrett Motion, VDL Bus & Coach, Saint-Gobain, Eaton OEM-eket, tehát a felhozatal itt is parádés. A Swumble™ égési koncepció és az elektromos tengellyel kombinált hibrid hajtáslánc révén akár 50%-os csúcshatékonyságot és mintegy 10%-os tüzelőanyag-megtakarítást értek el, miközben a NOx- és CO-kibocsátás 30%-kal csökkent.

Ez már nem pusztán motorfejlesztés, hanem a teljes hajtáslánc – égés, villamos rásegítés és vezérlés – összehangolt optimalizációja. A 2014 óta tartó HDGAS projekt ehhez kapcsolódva az LNG-alapú hajtásláncokkal kínál alternatívát, amely a dízelhez képest további CO₂-csökkentési potenciált hordoz, 25 résztvevővel, olyan nagy nevekkel, mint AVL List GmbH, Daimler, IVECO, Volvo Group, MAN Truck & Bus (Volkswagen Group), Bosch, BorgWarner, FPT Powertrain Technologies, Ricardo.

A hibridizáció mára nem átmeneti megoldás, hanem a jövő alaparchitektúrája. A belső égésű motor egyre inkább elveszíti autonómiáját, és egy integrált energiarendszer részévé válik, ahol az elektromos hajtás és az intelligens vezérlés kulcsszerepet játszik. A „Dedicated Hybrid Powertrain” koncepció szerint a motor, a villanygép és a hajtáslánc egyetlen optimalizált egységet alkot. A 14 résztvevős ORCA projekt moduláris architektúrája már lehetővé teszi, hogy a nehézgépjárművek 10–30 km-t tisztán elektromos üzemben tegyenek meg, ami kulcsfontosságú a városi zéró emissziós zónák szempontjából. És akik jegyzik ezt az innovációt: TNO, IVECO, Fiat Chrysler Automobiles (CRF / Stellantis), Volvo Group, Bosch, Valeo, JSR Micro, Fraunhofer, VUB.

A technológiai evolúció egyik legérdekesebb aspektusa a tudástranszfer iránya. A svéd DAFO által gondozott LI-IONFIRE projekt például azt mutatja meg, hogy a belső égésű motoroknál felhalmozott hőmenedzsment és hibadetektálási tapasztalatok közvetlenül alkalmazhatók az elektromos járművek akkumulátorbiztonságában. A thermal runaway jelenség korai felismerése és kezelése kritikus kérdés az elektromos mobilitásban, és jól példázza, hogy az ICE-technológia nem elavul, hanem új funkciókat kap.

A digitalizáció tovább erősíti ezt az átalakulást. Az Európai Mobilitási Adattér (EMDS) lehetővé teszi a járműadatok megosztását és a hajtásláncok prediktív szabályozását. A járművek így nem csupán reagálnak a környezeti feltételekre, hanem előre optimalizálják működésüket a forgalmi és útvonalviszonyok alapján, maximalizálva az energiahatékonyságot.

A technológiai átalakulás stratégiai értelmezéséhez SWOT (erősség-gyengeség elemzés) keretben is vizsgálva a belső égésű motor helyzetét erősségként jelenik meg a technológiai érettség és az európai gyártók felhalmozott know how-ja, a folyékony tüzelőanyagok kiemelkedő energiasűrűsége valamint a „már” meglévő infrastruktúra. Ugyanakkor a gyengeségek között továbbra is ott van a környezeti lábnyom, a komplex hőmenedzsment és az olyan fejlett megoldások, mint a VCR (Variable Compression Ratio – változó kompresszióviszony) mechanikai bonyolultsága. A lehetőségek oldalán a hibridizáció, az alternatív tüzelőanyagok és az ultra-szegény keverékes égés jelennek meg, kiegészülve a digitalizáció által nyújtott prediktív vezérlési lehetőségekkel. A veszélyek közé tartozik a szigorodó szabályozási környezet, a globális piaci eltolódások és az akkumulátortechnológia gyors fejlődése.

Az előrehaladás irányát megtalálni hivatott Ansoff-elemzés alapján a technológia fejlődése több irányban zajlik párhuzamosan. Az optimalizációs stratégiai irányban a meglévő motorok hatékonyságának javítása és az emisszió csökkentése folytatódik. A termékfejlesztés stratégiai irányában megjelennek a dedikált hibrid hajtásláncok és az ultra-tiszta égési folyamatok. A harmadik – piacfejlesztés - irányban az európai gyártók a új (fejlődő) régiókban hasznosítják technológiai előnyüket, miközben a tudástranszfer új alkalmazási területeket nyit meg, például az elektromos járművek biztonságában. A negyedik diverzifikációs stratégiai irány pedig már túlmutat a járműgyártáson: a gyártók egyre inkább adatvezérelt szolgáltatókká válnak, integrált energiamenedzsment rendszereket kínálva.

A felhasználó számára ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy a következő években nem egyetlen „győztes technológiával” találkozik, hanem egy egyre összetettebb hajtáslánc-portfólióval: hatékonyabb és tisztább belső égésű motorokkal, hibrid rendszerekkel, valamint olyan járművekkel, amelyek működését egyre inkább szoftveres és adatvezérelt megoldások optimalizálják. A használati élmény szempontjából ez alacsonyabb fogyasztást, jobb emissziós teljesítményt, ugyanakkor nagyobb rendszerkomplexitást és potenciálisan magasabb fenntartási igényt jelent.

A szakmabeliek számára ennél mélyebb következmények adódnak. A klasszikus „motorfejlesztés” önmagában már nem elegendő: a hangsúly a rendszerszintű integrációra, az energia- és hőmenedzsmentre, valamint a szoftveres vezérlésre helyeződik át. A mérnöki kompetenciák átalakulnak, és egyre inkább interdiszciplinárissá válnak, ahogy már most is a gépészeti, villamos és informatikai tudás összeolvad. Ezzel párhuzamosan a járműgyártók szerepe is változik, hiszen a termék helyett egyre inkább szolgáltatást és energiarendszert kínálnak. Az iparág tehát nem egyszerű technológiaváltás előtt áll, hanem egy olyan strukturális átrendeződés előtt, ahol a versenyelőnyt már nem egyetlen komponens, hanem a teljes rendszer optimalizációja és az adatok feletti kontroll határozza meg.

Összességében az olvasó – legyen felhasználó vagy szakember – egy sokszereplős, technológiailag diverzifikált jövőre számíthat, ahol a belső égésű motor nem eltűnik, hanem új szerepben, egy komplex energiarendszer részeként működik tovább.

Forrás: Founding  Tenders, ec.europa.eu, CORDIS