Nova edição de um clássico

Porque foi escolhido um conceito modular? Tal se deve aos limites mais rigorosos para as emissões de CO2 estabelecidos pelos legisladores, com os quais as montadoras terão de cumprir nos próximos 10 anos. Como atualmente apenas as emissões geradas pelo próprio veículo são levadas em consideração – e não, por exemplo, as emissões geradas na produção do veículo – quase todas as montadoras estão tentando aumentar seu volume de vendas para veículos elétricos a bateria. Contudo, os veículos elétricos não são adequados para todos os clientes ou aplicações. "Portanto, estamos partindo do princípio que cerca de 70% dos carros novos em 2030 ainda terão um motor de combustão interna", explicou Von Schuckmann. Com o objetivo de reduzir o consumo de combustível e, por sua vez, as emissões nesses veículos, na próxima década muitos tipos diferentes de hibridização serão popularizados.

Este motor elétrico é fabricado em um processo inovador pela divisão E-Mobility da ZF. A performance de um motor elétrico depende do "fator de enchimento de cobre" do rotor, ou seja, a proporção de material condutor para o volume total. Para maximizar essa proporção, os engenheiros da ZF não estão mais utilizando enrolamentos de fio de cobre para as variantes de alto desempenho, empregando agora barras de cobre que são inseridas e soldadas em conjunto.

Outra nova caraterística é o local em que a eletrônica de potência está alojada.

Em todas as séries de veículos híbridos, anteriormente ela estava instalada em uma caixa separada em algum lugar do veículo, pois o espaço no compartimento do motor era escasso. Como resultado, era comum encontrar cabos com muitos metros de comprimento que percorriam o veículo desde a eletrônica de potência até a caixa de câmbio. Isso não é mais necessário com a nova caixa de câmbio, pois toda a eletrônica de potência está integrada à carcaça da caixa de câmbio. Isso provou ser um enorme desafio para a equipe de desenvolvedores liderada pelo Dr. Michael Ebenhoch. "Por um lado, tivemos que liberar espaço na carcaça e, por outro, tivemos que projetar a eletrônica de potência do menor tamanho possível", explicou o chefe de desenvolvimento da divisão Car Powertrain Technology. Todavia, a redução da escala da eletrônica de potência estabeleceu limites.

Embora o próprio semicondutor de potência não seja muito grande, ele comuta correntes elevadas. Como parte desse processo, os semicondutores geram muitos quilowatts de saída térmica, que precisam ser descarregados. Em vez de a eletrônica de potência ser resfriada pelo óleo da caixa de câmbio, ela é conectada ao circuito do fluido de refrigeração no sistema de ar condicionado do veículo. Durante suas tentativas de encontrar espaço suficiente para a eletrônica de potência na carcaça da caixa de câmbio, a equipe de engenheiros de Ebenhoch analisou todos os componentes nos atuadores hidráulicos envolvidos no processo de troca de marchas. As válvulas eletromagnéticas de troca direta agora realizam esse trabalho. Ao contrário dos atuadores de pressão elétricos usados anteriormente, essas válvulas eletromagnéticas de troca direta não requerem pistões e buchas adicionais. Ao substituir esses atuadores, o espaço de instalação necessário para a unidade de controle mecatrônica passou de 3,1 litros para 1,8 litros.

Todos os demais componentes do novo kit de construção da caixa de câmbio também foram projetados de maneira inteligente para operação híbrida. Isto é especialmente evidente no circuito de óleo. Anteriormente eram utilizadas duas bombas de óleo: uma de palhetas altamente eficiente, acionada diretamente pelo motor de combustão, e uma segunda bomba elétrica – ou armazenador de pulsos – para a condução no modo elétrico. A nova caixa de câmbio automática de 8 marchas vem equipada com uma única bomba de divisão de potência. Quando o motor de combustão é desligado, a bomba é acionada por um pequeno motor elétrico.

À primeira vista, nenhuma alteração foi feita na mecânica da caixa de câmbio da quarta geração: dois freios e três embreagens continuam comutando os quatro grupos planetários. "No entanto, verificamos todos os detalhes e, em especial, reduzimos consideravelmente a perda por atrito”, explicou Ebenhoch. E todo esse trabalho árduo foi recompensado: só a otimização da mecânica em si permitiu reduzir em um grama a quantidade de emissões de CO2 por cada quilômetro em que o motor de combustão interna está sendo utilizado.

O trabalho na quarta geração da caixa de câmbio automática de 8 marchas está já em um estágio muito avançado. A BMW e a Fiat Chrysler já decidiram usar esta caixa de câmbio em seus veículos. Os primeiros testes de estrada dos veículos serão realizados ainda este ano e a planta onde será fabricada a caixa de câmbio da ZF em Saarbrücken já está se preparando para a industrialização.