Hybrydy zaczynają działać!

Wiadomości / Raporty

Autor: Jerzy Dyszy

Liczba odwiedzin: 10651

Ostatnio wiele mówi się o rozwoju motoryzacji „elektrycznej”, czyli napędzanej prądem magazynowanym w akumulatorach. Tymczasem najnowsze samochody hybrydowe działają znacznie lepiej od elektrycznych

Choć pojazdy czysto elektryczne działają dość sprawnie w warunkach miejskich (przy niewielkich dziennych przebiegach i nieFot: Zdjęcia producentów oddalając się od źródeł elektryczności dla nocnego ładowania), oraz mają bez wątpienia zaletę zerowej emisji zanieczyszczeń, nie widać na razie ani technicznych, ani finansowych przesłanek, by w pełni zastąpiły samochody zasilane produktami ropopochodnymi. Problemami są po pierwsze cena, a po drugie niewydolność współczesnych akumulatorów, które mogą zgromadzić na pokładzie auta zaledwie kilka procent energii, jaką z łatwością magazynujemy tankując paliwo na stacji benzynowej.

Potwierdza to ogłoszenie Samochodem Roku 2012 Chevroleta Volt/Opla Ampera. Auta te po latach badań i przymiarek wprowadzono do produkcji jako pierwsze, naprawdę wszechstronne pojazdy elektryczne, ale w rzeczywistości są przecież elektryczno–spalinowymi hybrydami, czyli dowodem na to, że sam napęd elektryczny w motoryzacji jeszcze sobie nie radzi. A więc zgodnie z przewidywaniami analityków, rozwiązaniem technicznym „na dzisiaj”, zapewniającym najskuteczniejsze zmniejszenie zużycia paliwa i w efekcie ograniczenie emisji spalin, są napędy hybrydowe.

Dlaczego akurat samochód hybrydowy, czyli korzystający z dwóch silników: cieplnego – tłokowego i elektrycznego, ma być bardziej ekonomiczny od klasycznego? Dzieje się tak dzięki połączeniu zalet obu napędów, co eliminuje, przy okazji, ich wady.
Po pierwsze silnik elektryczny może realizować funkcję odzyskiwania energii, dzięki napędzaniu od kół podczas hamowania, co pozwala ładować akumulatory „za darmo”. Ta energia służy potem do wspomagania przyspieszania lub do jazdy z użyciem samego silnika elektrycznego.

Druga przyczyna wynika z możliwości poprawienia charakterystyki sprawności silnika tłokowego w funkcji obrotów i obciążenia. Z największą sprawnością pracuje on w wąskim zakresie obrotów, w okolicach maksymalnego momentu i przy dość mocnym (w ok. 70 – 80%) obciążeniu. Przy delikatnej jeździe brakuje obciążenia i wtedy generator prądu ładujący akumulatory może je zwiększać, aby wytworzoną i zmagazynowaną energię wykorzystać do napędu auta później, gdy silnik spalinowFot: Zdjęcia producentówy będzie wyłączony.

Kolejna zaleta hybryd to lepsza charakterystyka takiego napędu dla jazdy w ruchu drogowym. Silniki elektryczne generują maksymalny moment napędowy od zerowych obrotów wału, a także nie wymagają utrzymywania obrotów biegu jałowego. Zatem przy odpowiedniej konstrukcji, spalinowo-elektryczny samochód może ruszać z miejsca bez użycia sprzęgła, a niekiedy zbędna mu jest nawet skrzynia biegów, co zmniejsza straty i masę auta.

Jeszcze lepsze są hybrydy plug-in (Volt/Ampera, jedna z wersji Priusa), gdzie duży zestaw akumulatorów ułatwia skuteczne odzyskiwanie energii podczas hamowania. Silnik/generator elektryczny może w krótkich okresach hamowania „umieścić” znaczną część odzyskanej energii w akumulatorach, co nie byłoby możliwe w typowej hybrydzie z małym akumulatorem, który niezależnie od typu, jest w stanie przyjmować tylko określony ładunek elektryczny w jednostce czasu. Mimo to Volt/Ampera ma jedną, bardzo dużą wadę. Jego złożona budowa (komponenty zarówno specjalizowanej hybrydy jak i auta elektycznego) znacząco zwiększa cenę.
Fot: Zdjęcia producentów
Centrum rozwoju hybryd wydają się być Japonia i USA, a producenci z naszego kontynentu przez wiele lat przyglądali się poczynaniom tamtejszych firm twierdząc, że te same efekty (do 15% ograniczenia zużycia paliwa) uzyskać można doskonaląc klasyczne silniki tłokowe. Dopiero kilka lat temu koncerny z Europy postanowiły pokazać, że „my też potrafimy”, łącząc systemy hybrydowe i specyficzne dla naszego kontynentu technologie silników wysokoprężnych. Dlaczego nie zrobili tego Japończycy? Oni swoje hybrydy tworzyli dla siebie i dla USA, a tam diesle nie są w modzie. Ponadto praca silnika wysokoprężnego z bardzo częstym jego wyłączaniem i uruchamianiem, powoduje drgania i hałas, z czym inżynierowie Toyoty i Hondy nie chcieli walczyć.

W rezultacie europejscy producenci, a dokładniej niemieccy, bo koncern PSA przyjął inne rozwiązanie, mając już pełen przegląd dokonań dalekowschodnich koncernów, wybrali znacznie prostszy od stosowanego przez Toyotę, ale także bardziej efektywny układ konstrukcyjny. Zespół napędowy pozornie zupełnie nie różni się tu od klasycznego. Dopiero wprawne oko odkryje, że między zwykłym silnikiem tłokowym, a równie zwykłą skrzynią biegów, znajduje się wąska wstawka – płaski silnik elektryczny. Nie była to zresztą nowość. Taki układ (w sensie technicznym równoległy, bo oba silniki mogą napędzać samochód pracując razem) od lat stosowała także Honda. Jednak dopiero w Europie pojawiła się nowa, dziecinnie prosta koncepcja: sprzęgło umieszczono pomiędzy oboma silnikami, a nie pomiędzy silnikiem elektrycznym a skrzynią biegów. Tak zrobiło najpierw Porsche wraz z VW, potem koncepcję powtórzyło Infiniti, a obecnie ów układ pojawia się w Mercedesie.

Co dała zmiana położenia sprzęgła? Fizyczne odłączanie silnika spalinowego od elektrycznego umożliwia wprowadzenie ważnej funkcji – jazdy z użyciem wyłącznie silnika elektrycznego, bez pokonywania oporów silnika tłokowego. W ten sposób hybryda może być także pojazdem czysto elektrycznym, o osiągach i sprawności zależnej tylko od wielkości baterii akumulatorów, no i oczywiście od mocy samego silnika elektrycznego. Dzięki temu prostemu pomysłowi, choć nadal najwięcej hybryd produkuje się w Japonii, to najlepsze powstają w Europie.
Fot: Zdjęcia producentów
Chevrolet Volt / Opel Ampera
Volt/Ampera z koncernu General Motors jest typowym przykładem tzw. hybrydy szeregowej (choć w jednym z trybów pracy ma on także funkcję hybrydy równoległej). Amerykańscy konstruktorzy  zastosowali w tym aucie także ideę hybrydy plug-in, czyli coś w rodzaju skrzyżowania auta elektrycznego ładowanego z gniazdka, z autem hybrydowym, wykorzystującym do produkcji elektryczności „na pokładzie” silnik spalinowy i generator prądu. Ten w sumie bardzo skomplikowany i drogi układ ma kilka technicznych zalet: Jeżeli jest czas na pełne naładowanie akumulatorów z sieci, auto może ekonomicznie i cicho pokonać do kilkudziesięciu kilometrów nie korzystając z silnika spalinowego. Z kolei gdy wyczerpuje się elektryczność, silnik spalinowy i generator wydatnie zwiększają zasięg pojazdu.

Toyota / LexusFot: Zdjęcia producentów
W Toyocie postawiono na hybrydy już ponad 20 lat temu, a sprzedaż pierwszej wersji  Priusa rozpoczęto w 1997 r. Do dziś wyprodukowano pod markami Toyota i Lexus ponad trzy miliony aut zbudowanych na bazie specyficznej hybrydowej technologii Synergy Drive. Hybrydowa ofensywa może nie przyniosła firmie sukcesu finansowego, ale z pewnością marketingowy. Gdy mówimy „ekologiczny samochód hybrydowy” to automatycznie myślimy „Toyota Prius” – i o to chodziło. Co ciekawe, od strony technicznej ta szeregowo-równoległa hybryda z silnikiem tłokowym, silnikiem elektrycznym i generatorem prądu połączonymi przekładnią planetarną ale bez żadnej skrzyni biegów, działa bardzo sprawnie i płynnie. Jednak nie jest nastawiona na  bardzo niskie zużycie paliwa, a raczej na małą emisję zanieczyszczeń.

Platformę Hybrid Synergy Drive zastosowano w pojazdach Plug-in Hybrid Vehicle (akumulatory ładowane z sieci energetycznej) i w autach elektrycznych z ogniwami paliwowymi. Samochód plug-in na krótkich dystansach działa jak pojazd elektryczny, zaś na długich – jak hybrydowy. Większa pojemność akumulatorów niż w zwykłej hybrydzie, zapewnia większy zasięg w trybie elektrycznym. Ich naładowanie trwa stosunkowo krótko – maksymalnie kilka godzin. Po wyczerpaniu prądu można dalej jeździć w zwykłym trybie hybrydowym, jednak w mieście zasięg 20 km. często zupełnie wystarcza.

Fot: Zdjęcia producentówPorsche 918 Spyder Hybrid
To hybryda plug-in zaprezentowana jako prototyp w 2010 r. Ma karbonową strukturę, centralny silnik benzynowy V8 o mocy ok. 500 KM, skrzynię biegów PDK, dwa silniki elektryczne przy przednich kołach o łącznej mocy ok. 210 kW i trzeci silnik elektryczny przy skrzyni biegów. To on właśnie pozwala przejechać na samych bateriach (Li-Ion, umieszczone za siedzeniami) do 25 km. Przy użyciu wszystkich silników (razem powyżej 700 KM) auto przyspieszy do 100 km/h w 2,9 s. Ograniczona produkcja ma się rozpocząć w 2013 r.

Koncern PSA
Koncern PSA współpracując z firmą Bosch połączył wysokoprężny silnik spalinowy Fot: Zdjęcia producentówz elektrycznym w ten sposób, że ten pierwszy napędza przednie koła i/lub generator, a ten drugi tylko tylne. W ten sposób uzyskano za jednym zamachem dieslowską hybrydę i napęd 4x4.

Citroen DS5 Hybrid4 - technicznie nie różni się od Peugeota 3008 H4, ale ma bardziej wyszukaną stylizację. Oba auta mają solidne osiągi i zużycie paliwa na poziomie 6 l/100 km, ale koszt wersji hybrydowej jest większy o prawie 40 000 zł od standardowej.

Peugeot 3008 Hybrid4 - wraz ze swym bratem z obozu Citroena dysponują wysokoprężnym silnikiem 2.0 HDI/163 KM i napędzającym tylną oś elektrycznym silnikiem  o mocy maksymalnej ok. 27 KM oraz momencie do 200 Nm

Fot: Zdjęcia producentówMercedes E 300 Bluetec HYBRID
Najnowsza hybryda Mercedesa, która trafi do salonów, także w Polsce, jesienią, jest naprawdę oszczędna, także konstrukcyjnie. Korzysta ona z czterocylindrowego silnika wysokoprężnego 2,2 l o mocy 204 KM. Za jego kołem zamachowym umieszczono silnik elektryczny (20 kW, 250 Nm) tak wąski, że cały zespół napędowy z automatyczną skrzynią 7G-Tronic wydłużył się raptem o 6,5 cm. Cierne sprzęgło wielopłytkowe zastępujące przekładnię hydrokinetyczną mieści się wewnątrz silnika elektrycznego i rozdziela obie jednostki napędowe. Dzięki temu samochód może się poruszać z napędem tylko elektrycznym. Mechanizmy zamontowano w seryjnym nadwoziu E-Klasy, a akumulator Li-Ion o pojemności 0,8 kWh upchnięto pod maską. Auto rusza z miejsca zawsze przy użyciu silnika elektrycznego, dopiero po chwili załącza się silnik tłokowy. Proces ten jest płynny, auto zachowuje się jak ze zwykłym automatem, a osiągi ma nieco lepsze niż w standardowej wersji dieslowskiej.

Hybryda zużywa ok. 6,5 l na 100 km, a gdy kierowca jedzie oszczędnie, to nawet poniżej 5 l/100 km. A więc zysk wobec wersji standardowej wynosi ponad 1,5 l/100 km.

Owa „hybrydowość” kosztować ma ok. 3500 euro dopłaty do zwykłej wersji, co może się jednak zwrócić w czasie eksploatacji auta. Dlatego Mercedes liczy, że hybryda stanie się popularna nie tylko wśród ortodoksyjnych ekologów, lecz także w kręgach kierowców, którzy dużo jeżdżą.

Trzy rodzaje napędów hybrydowych:

Fot: Zdjęcia producentów

Hybrydy równoległe

Oba silnik, elektryczny i spalinowy, mogą łącznie lub oddzielnie być źródłem napędu pojazdu.

Przykłady: Mercedes E 300 Bluetec H, Infiniti M35 h, Peugeot 3008 H4

Fot: Zdjęcia producentów

Hybrydy szeregowe

Silnik spalinowy napędza generator, a tam wytworzony prąd służy do napędu pojazdu wyłącznie silnikiem elektrycznym.

Przykłady: Chevrolet Volt / Opel Ampera

Fot: Zdjęcia producentów

Hybrydy szeregowo / równoległe

Te napędy realizują oba schematy działania – równoległy i szeregowy
– w zależności od trybu pracy.

Przykłady: Wszystkie hybrydy Synergy Drive Toyoty i Lexusa

Fot: Zdjęcia producentów

Ogłoszenia motoryzacyjne pochodzą z serwisu Moto.Gratka.pl

Zobacz także

Komentarze

    • Baa (gość)
    • I ani słowa o Tesli...
    • zyggi (gość)
    • a czy Tesla jest hybryda? naprawde czytanie ze zrozumieniem sprawia obywatelom tego kraju taka trudnosc??
    • on (gość)
    • a gdzie te najlepsze BMW nie ma bo w stodole nie można naprawić......?

Dodaj komentarz

MOTOINTEGRATOR Grupa Inter Cars

Znajdź części do swojego samochodu!