Koncepční Mercedes-Benz využívající poznatky bioniky

S novým koncepčním vozem zkoumá DaimlerChrysler, jak při vývoji automobilu využít značný potenciál bioniky spolu s perspektivní technikou vznětového motoru a novým opatřením v odstraňování škodlivin ve spalinách. Studie „bionic car“ byla poprvé představena na letošním symposiu koncernu DaimlerChrysler konaném ve Washingtonu.

Vůbec poprvé hledali inženýři Mercedes-Benz technologického centra a DaimlerChrysler výzkumu při vývoji automobilové studie vzor v oblasti přírody, který by dodal nejen detaily, ale aby svojí celkovou formou a strukturou odpovídal aerodynamickému, bezpečnému, komfortnímu a pro životní prostředí příznivému automobilu. Tímto vzorem se stala ryba s německým názvem Kofferfisch (Ostracion cubicus), v české terminologii označovaná jako havýš.

Tato ryba žijící v tropických vodách, má přes svůj hranatý, spíš do tvaru kostky formovaný trup vynikající proudové vlastnosti a představuje proto aerodynamický ideál. U modelu vyrobeného věrně podle originálu, naměřili inženýři ze Stuttgartu v aerodynamickém tunelu hodnotu součinitele odporu vzduchu (cx) pouhých 0,06.

Aby se dal tento značný potenciál využít ve vývoji automobilu, vyrobily odborníci koncernu DaimlerChrysler nejprve model automobilu v měřítku 1:4, jehož tvar odpovídal v základních rysech zkoumané rybě. S tímto hliněným modelem byl při proměřování v aerodynamickém tunelu změřen součinitel odporu vzduchu cx 0,095, což je v automobilové technice zcela ojedinělý výsledek. Odpovídá totiž hodnotám, které se dosahují u proudově ideálních těles (cx 0,09).

Poznatky z těchto měření využili technici koncernu pro vývoj studie Mercedes-Benz bionic car, představující plně funkční, jízdy schopný kompaktní vůz s délkou 4,24 metru. Ten je určen pro čtyři cestující včetně zavazadel. S hodnotou součinitele odporu vzduchu cx 0,19 patří koncepční bionic car k proudově nejpříznivějším automobilům této velikosti.

20-ti procentní úspora paliva a až o 80 procent méně oxidů dusíku ve výfuku

Kromě perfektní aerodynamiky a strukturální lehké koncepce stavby vozu odvozené opět od přírodního vzoru, přispívá značným dílem k úspoře paliva a k dalšímu snížení škodlivých emisí ve výfuku moderní vznětový motor s výkonem 103 kW/140 k používající novou technologii SCR (Selective Catalytic Reduction): v jízdním cyklu podle evropské normy má koncepční automobil spotřebu 4,3 l/100 km – to je o 20 procent méně než u srovnatelného modelu ze sériové výroby. Podle severoamerické normy (FTP 75) vůz ujede s jedním gallonem paliva asi 70 mil (mpg, combined), což znamená asi o 30 procent delší vzdálenost než dosahují sériové automobily. Při jízdě udržující stálou rychlost 90 km/h spotřebuje použitý vznětový motor s přímým vstřikem nafty 2,8 l paliva na 100 km – to odpovídá ujetí asi 84 mil s jedním gallonem paliva v severoamerickém testovacím cyklu.

DaimlerChrysler zkouší v současné době techniku SCR po celém světě. S její pomocí a využitím přídavné látky „AdBlue“ je možné emise oxidů dusíku u moderního vznětového motoru s přímým vstřikem snížit až o 80 procent. Cílem prováděných zkoušek je optimalizace spalovacího procesu tak, aby se eliminoval nepříznivý vliv této techniky na spotřebu. Při řešení tohoto problému těží inženýři Mercedesu ze zkušeností svých kolegů z oblasti užitkových vozů, kde je technologie SCR již úspěšně aplikována. DaimlerChrysler hodlá značný potenciál této metody využít také pro vznětové motory osobních automobilů a po ukončení zkoušek se bude snažit techniku SCR nabídnout nejprve v USA.

„AdBlue“ je synteticky vyráběný vodní roztok močoviny, který se podle provozních podmínek motoru vstřikuje v přesně daném množství do výfukového potrubí. Proces, který zde probíhá, přeměňuje nežádoucí oxidy dusíku na vodní páru a neškodný dusík. Nádržka pro tuto provozní kapalinu je u koncepčního vozu umístěna v prohlubni náhradního kola. Její naplnění vystačí pro ujetí vzdálenosti odpovídající intervalu údržby moderního vozu Mercedes poháněného vznětovým motorem. Bionic car je dále vybaven bezúdržbovým filtrem pevných částic.

Vysoká pevnost a nízká hmotnost podle principu růstu aplikovaném v přírodě

Výzkumníky pro její ideální aerodynamiku vybraná ryba se ukázala být vhodná k prostudování i po stránce pevnosti a lehké stavby těla. Její kůže tvořená šestiúhelníkovými destičkami je formovaná tak, aby při co nejmenší hmotnosti zajistila vysokou míru pevnosti a živočicha účinně chránila před poraněním.

Koncernoví pracovníci ve výzkumu tuto bionickou strukturu prozkoumali a její princip pomocí speciálních výpočtových metod aplikovali na studii. Tato struktura vychází ze základů principu růstu kostí. Tak je možné například u vnější strany dveří získat až o 40 procent vyšší tuhost než je dosažitelná běžnou konstrukcí. Při aplikaci tohoto bionického příkladu na celou strukturu vozidla, jeho hmotnost poklesne při nezměněné vyhovující stabilitě a zachované bezpečnosti při nárazu o zhruba jednu třetinu.