Hírek
Legók és hibridek a fogyasztáscsökkentésért
- Közzétette: CarNet Invest
- Hírek
Hajtásrendszerek: hibrid-hibrid, de nem ugyanaz
Sokféle megoldást fed a hibrid ernyőnév. A környezetszennyezés visszafogásával közös bennük a cél, de az egyes megoldások technikájában nagyok a különbségek. Cikkünkben modern kis- és nagyfeszültségű hibridrendszereket mutatunk be európai és japán márkáinktól.
Hibrid: lehetne áramkör vagy kukorica is, de ezt a szót a legtöbben talán a Toyota benzines-elektromos hajtásrendszerű autóiról ismerik. 1997 óta a Toyota több mint 27 millió autót adott el villamosított hajtáslánccal. Maroknyi akkumulátoros és üzemanyagcellás villanyautón kívül ezek teljes hibridek.
Időközben a hibrid ernyőnév alatt annyiféle műszaki megoldást foglalunk össze, hogy érdemesnek tartottuk a CarNet autómárkáinál megtalálhatók közül bemutatni néhányat. Kifejlesztésük egységes célja a környezet védelme és az üzemanyag-költségek csökkentése.
Időközben a hibrid ernyőnév alatt annyiféle műszaki megoldást foglalunk össze, hogy érdemesnek tartottuk a CarNet autómárkáinál megtalálhatók közül bemutatni néhányat. Kifejlesztésük egységes célja a környezet védelme és az üzemanyag-költségek csökkentése.
Önálló utakon a Mazda
Elvében nem, megvalósításában és komponenseiben merőben egyedi a Mazda MX-30 teljes hibrid hajtásrendszere. Ez ugyanis egy Wankel-motorral megvalósított soros hibrid hajtás, amit érdemes megismerni.
Környezetvédelmi okokból a Mazda viszonylag kis kapacitású, 35,5 kilowattórás akkumulátorral valósította meg első elektromos autóját. A 200 km-es WLTP-hatótávú MX-30 kifejlesztésekor gondoltak azonban egy benzinmotoros hatótávnövelős verzióra is, amely feleakkora, bruttó 17,8 kilowattórás akkumulátort kapott. A Mazda MX-30 R-EV 85 km-es elektromos hatótávja lefedi a napi teendőket, de hosszabb utakon a benzines áramfejlesztő még 595 kilométer megtételét teszi lehetővé két tankolás között, amikor nem szeretnénk megállni újratölteni az akkumulátort.
Környezetvédelmi okokból a Mazda viszonylag kis kapacitású, 35,5 kilowattórás akkumulátorral valósította meg első elektromos autóját. A 200 km-es WLTP-hatótávú MX-30 kifejlesztésekor gondoltak azonban egy benzinmotoros hatótávnövelős verzióra is, amely feleakkora, bruttó 17,8 kilowattórás akkumulátort kapott. A Mazda MX-30 R-EV 85 km-es elektromos hatótávja lefedi a napi teendőket, de hosszabb utakon a benzines áramfejlesztő még 595 kilométer megtételét teszi lehetővé két tankolás között, amikor nem szeretnénk megállni újratölteni az akkumulátort.
Legtöbbször a valódi hibrid és a konnektoról tölthető akkus full hibrid autók is párhuzamos hibridek, ami azt jelenti, hogy az elektromos és a belső égésű motorjuk együtt és külön-külön is hajthatja őket. Itt azonban kizárólag a 170 lóerős és 260 Nm nyomatékú villanymotor hajtja az autót. A finom járású, egyenletesen pörgő Wankel-erőforrás nem áll mechanikus összeköttetésben a kerekekkel, kizárólag áramot termel. Ebben a Mazda technikája a Nissan E-Power, az alábbi linken megtekinthető: https://carnet.hu/nissan/hirek-2/nissan-e-power hibridrendszerével rokon, ahol szintén kizárólag áramfejlesztőként működik a belső égésű motor. (A Honda e:HEV hibridjeiben a benzines közvetlenül, fogaskerékkapcsolattal is képes hajtani az autót a városinál nagyobb sebességnél.) Az új fejlesztésű Wankel-motor forgótárcsája erősebb éltömítéseket kap a hosszú élettartam érdekében.
Nagyságrendileg 130 kg-mal nehezebb az MX-30 R-EV a tisztán elektromosnál. Az akkumulátor jóval kisebb ugyan, de ott a Wankel-motor, a generátor, az 50 liternyi benzin és az üzemanyag-ellátás súlya. Egyenáramon 36 kilowattal tölthető az MX-30 R-EV folyadékhűtésű akkumulátora, a teljes töltés időigénye 25-30 perc. Váltakozó áramról a plug-in Mazda MX-30 akkuja egy fázison maximum 32 amperen tölthető 7,2 kilowattal, három fázison 11 kW a töltési teljesítmény. Fontos, hogy a tisztán elektromos és a benzines hatótávnövelős MX-30 kiegészíti egymást, mindkettő rendelhető a CarNet márkakereskedéseiben, a Mazda Mirai két fővárosi, valamint a Mazda Riegler győri autószalonjában.
Peugeot: komoly hibrid 48 volttal
Csekély elterjedtsége miatt talán kevés olvasónk hallott arról, hogy szériaautóban az első teljes hibrid dízelmotoros hajtásláncot a Peugeot mutatta be az akkori 3008-ban illetve 508-ban, részben elsőkerék-hajtással, részben hátsó villanymotoros összkerékhajtással. A full hibridekben a dízelmotor helyét átvette az 1,6 literes turbós négyhengeres benzines.
Jelenleg a márka autói elérhetők zöld rendszámmal és kétféle teljesítményszintű hibridként, elsőkerék-hajtással 225, 4x4-es hajtáslánccal 300 lóerős rendszerteljesítménnyel, utóbbi esetben elektromos hátsókerék-hajtással megvalósítva az összkerékhajtást. Az alapértelmezésben 109 lóerős villanymotor a nyolcfokozatú automatikus sebességváltó házából hajt.
Jelenleg a márka autói elérhetők zöld rendszámmal és kétféle teljesítményszintű hibridként, elsőkerék-hajtással 225, 4x4-es hajtáslánccal 300 lóerős rendszerteljesítménnyel, utóbbi esetben elektromos hátsókerék-hajtással megvalósítva az összkerékhajtást. Az alapértelmezésben 109 lóerős villanymotor a nyolcfokozatú automatikus sebességváltó házából hajt.
Fejlett teljes hibrid hajtásrendszere mellé a Peugeot nemrég bevezette a Hybrid 136 e-DSC6 hajtásláncokat változó lapátgeometriás turbófeltöltővel.
Ez egy enyhe vagy kisegítő hibridrendszer 48 voltos feszültséggel, 230 Nm nyomatékcsúccsal és 136 lóerővel. Az 1,2 literes benzines turbómotorra épül, amely Miller-ciklusú működéssel csökkenti a fogyasztást.
(A megoldás hasznát a Toyota hibridrendszerénél tárgyaljuk, mert a Miller-ciklus is Atkinson-körfolyamat, csak feltöltött motorokra.)
Ez egy enyhe vagy kisegítő hibridrendszer 48 voltos feszültséggel, 230 Nm nyomatékcsúccsal és 136 lóerővel. Az 1,2 literes benzines turbómotorra épül, amely Miller-ciklusú működéssel csökkenti a fogyasztást.
(A megoldás hasznát a Toyota hibridrendszerénél tárgyaljuk, mert a Miller-ciklus is Atkinson-körfolyamat, csak feltöltött motorokra.)
A soros háromhengeres motort 16 kW (22 lóerő) teljesítményű, 51 Nm nyomatékú villanymotor egészíti ki, amely sok más 48 voltos megoldással ellentétben nem a motorhoz szíjjal kapcsolódó önindító-generátor, hanem az automatikus sebességváltó házába integrált villamos gép.
A hatfokozatú, kettős kuplungos automatával egybeépített villanymotor tölti a bruttó 898, nettó 432 kilowattórás akkumulátort, amely a bal első ülés alatt kapott helyet és kis kapacitása ellenére folyadékhűtésű. A villamos gép ereje elegendő ahhoz, hogy egyedül mozgassa az e-DSC6 rendszerrel felszerelt autókat, de ettől még a mild hibridek közé tartozik. Ez a rendszer a Citroën C5 Aircrosstól az új Peugeot 5008-ig nagyon sok autóban megjelent vagy elérhetővé válik a Stellantis-konszern márkáinál.
Legózással indult a Renault full hibridje
10 éve egy francia családapa, Nicolas Fremau a gyermekeivel töltötte a karácsonyi szünidőt. Legóból épített sebességváltóval játszottak, amikor a Renault fejlesztőmérnökének bevillant egy találmány: meglátta azt a megfizethető hibrid hajtásrendszert, amivel munkaadója beszállhat a hajtáslánc villamosításába és a teljes hibrid autók gyártásába.
Szellemesen egyszerű konstrukciója költséghatékonyabbnak ígérkezett a Toyota full hibrid rendszerinél, és alkotóelemei illettek a már meglévő belső égésű motoros hajtásláncokhoz. A kicsiben Technic Lego-makettekkel megvalósított erőátvitel csekély súrlódása is energia-megtakarítást ígért.
Szellemesen egyszerű konstrukciója költséghatékonyabbnak ígérkezett a Toyota full hibrid rendszerinél, és alkotóelemei illettek a már meglévő belső égésű motoros hajtásláncokhoz. A kicsiben Technic Lego-makettekkel megvalósított erőátvitel csekély súrlódása is energia-megtakarítást ígért.
Az E-Tech Hybrid alapötlete a hidraulikus tengelykapcsoló elhagyása volt, mert a 36 kW-os vagy 49 lóerős hajtó villanymotor 205 Nm nyomatékával egyedül is képes mozgásba hozni az autót és a tolatást is megoldja.
A fogaskerekek energiát elemésztő szinkronizálása helyett a motorkerékpárokéhoz hasonló, kapcsolókörmös aszinkron váltót alkalmaztak és még egy villanymotort, amely váltáskor mindig a megfelelő fordulatszámra pörgeti a váltó fogaskerekeit, ezzel váltva ki a szinkronizálást.
A fogaskerekek energiát elemésztő szinkronizálása helyett a motorkerékpárokéhoz hasonló, kapcsolókörmös aszinkron váltót alkalmaztak és még egy villanymotort, amely váltáskor mindig a megfelelő fordulatszámra pörgeti a váltó fogaskerekeit, ezzel váltva ki a szinkronizálást.
A nagyobbik villanymotor ott található, ahol az orr-keresztmotoros autókban a kuplung szokott lenni. A kisebb villamos gép önindítóként és generátorként (áramfejlesztőként) is dolgozik. Ez a villanymotor indítja újra a benzinest és termel áramot az akkumulátorba, de besegít a benzinesnek is. A hajtó villanymotor kétfokozatú sebességváltóhoz kapcsolódik, az áttétel váltásával kompaktabb lehetett a villamos gép. A benzines egy négyfokozatú váltóba hajt be, amely szintén automatizált. Az okos vezérléssel a két villamos gép és a benzines motor aktiválásával és leállításával 15 hajtásmódot valósított meg ez a rendszer a tisztán elektromostól a tisztán benzinmotorosig. Az E-Tech Full Hybrid modellek benzines motorja a városi forgalomban töltött idő – tehát nem a megtett távolság – 80 százalékában állhat, ami 40 százalékos üzemanyag-megtakarítást jelenthet a gyár mérései szerint.
A 2020-ban bemutatott teljes hibrid hajtásrendszerben kezdetben az 1,6 literes, 90 lóerős szívó négyhengeres szolgált benzines motorként az E-Tech Full Hybrid Clio, Captur, Mégane vagy épp Dacia Jogger orrában, 140-145 lóerős rendszerteljesítménnyel. Az E-Tech hibrid második generációja az új, 1,2 literes, 130 lóerős benzines turbómotorral és az 50 kW vagy 68 lóerő teljesítményű hajtó villanymotorral 198 lóerős hajtásrendszert alkot. A generációváltással a hibridrendszer lítiumion-akkumulátorának feszültsége 230-ról 400 voltra, kapacitása 1,2-ről 2 kilowattórára emelkedett. Az Austral, az Espace és a Rafale hozta magával az új hibridgenerációt, amely hátsó hajtó villanymotorral kiegészítve négykerék-hajtást is lehetővé tesz. A 300 lóerős modell konnektorról tölthető akkuval lesz elérhető, a 22 kWh energiatartalom körülbelül 100 km-es tisztán elektromos hatótávot tesz lehetővé.
Suzuki: teljes hibrid saját fejlesztésből is
Mára nagyon fejlett kínálatot épített ki a Suzuki különféle hibrid hajtásrendszerekből. A Swift és az Ignis 12 voltos enyhe hibridje műszakilag a 48 voltos Vitara és S-Cross hibridrendszerével vethető össze. Itt a benzines motor nem tölti közvetlenül a hibridrendszer lítiumion-akkumulátorát, csak az integrált önindító-generátor. Az ISG avagy Integrated Starter Generator egy erősített generátor, amely szíjhajtással újraindítja a meleg benzines motort is az automatikus üresjárati kikapcsolást követően, a hidegindítást viszont külön önindító végzi.
Van ezen felül a Toyotával közös teljes hibrid hajtásrendszer a Swace-ben illetve a konnektorról is tölthető akkumulátorral, valamint a hátsó kerekeket hajtó villanymotorral kiegészített, szintén full hibrid megoldás a 306 lóerős Acrosshoz. Ez tekinthető házon belül a legfejlettebben villamosított benzines-elektromos hibridhajtásnak.
De a Suzuki egy másik teljes hibrid hajtásrendszert is kínál, méghozzá a Vitarához az 1,5 literes benzines szívómotorral. Ezúttal a márka saját fejlesztésű, az autóiparban egyedinek tekinthető megoldását tekintjük át. A 140 voltos feszültségű hibrid Európában csak a Vitarához választható, külön értéke, hogy az Allgrip összkerékhajtással is társítható.
De a Suzuki egy másik teljes hibrid hajtásrendszert is kínál, méghozzá a Vitarához az 1,5 literes benzines szívómotorral. Ezúttal a márka saját fejlesztésű, az autóiparban egyedinek tekinthető megoldását tekintjük át. A 140 voltos feszültségű hibrid Európában csak a Vitarához választható, külön értéke, hogy az Allgrip összkerékhajtással is társítható.
Akárcsak a Toyota autóiban, a benzines motor egy turbófeltöltő nélküli, atmoszférikus Otto-motor. A K15C kódjelű szívómotor a Jimny motorjának rokona, teljesítménye 102 lóerő. A finom járású négyhengeres gép hosszú távú megbízhatóságát a szívócső-befecskendezés is javítja, mert a szívócsőbe porlasztott benzin tisztán tartja a szelepeket, elkerülve a motorhibával és súlyos szervizkiadásokkal fenyegető szelepkokszosodást.
138 Nm nyomatékával a négyhengeres az autó fő hajtóereje, de a villanymotor a maga 60 Nm-es nyomatékmaximumával és 24,5 kilowattos teljesítményével önmagában is képes mozgatni a teljes hibrid Vitarát.
138 Nm nyomatékával a négyhengeres az autó fő hajtóereje, de a villanymotor a maga 60 Nm-es nyomatékmaximumával és 24,5 kilowattos teljesítményével önmagában is képes mozgatni a teljes hibrid Vitarát.
A kétféle motor a 6AGS jelű hatfokozatú, automatikus sebességváltóként működő, robotizáltnak is hívott váltón át hajtja az első kerekeket vagy mind a négyet, a hivatalos WLTP mérési ciklus szerint 100 kilométerenként 5,327-6,053 literes vegyes átlagfogyasztással. Bár a robotizált váltó szerkezetileg egy manuális sebességváltó, még sincs kuplungpedál, a tengelykapcsolót és a hat sebességfokozat kapcsolását is aktuátorok működtetik.
A kerekítve 33 lóerős villamos gép a benzinessel közösen hajtva hatékonyan csökkenti a négyhengeres terhelését és fogyasztását, valamint áramot termel vissza gázelvételkor és lassításkor. A fejlett hibridrendszer arra is képes, hogy a benzines motorral töltse a csomagtérpadló alatt lévő, 140 voltos feszültségű lítiumion-akkumulátort. Ezt az elektromos energiát aztán felhasználhatjuk az autó gyorsítására vagy gurítására a Suzuki saját soros-párhuzamos hibrid hajtásrendszerében.
Ötödik generációs hibridnél tart a Toyota
Ennek a szakterületnek a Toyota a nagymestere, a japán autókban az ötödik generációs hibrid hajtás dolgozik. A Toyota kezdettől fogva valódi hibridekben gondolkodott, olyan hajtásrendszerben, amelynek elektromos komponensei a benzines motor nélkül is képesek gyorsítani az autót, nem csupán városban fenntartani az elért sebességet. A Toyota az első nagy szériás hibrid autó, a Prius I 1997-es bemutatása óta megtartotta az akkumulátor léghűtését az utastéri levegővel, de a nagyfeszültségű nikkel-fémhidrid telepeket időközben lítiumion-akkuk váltották fel a hibrid hajtásrendszer energiatárolójaként.
Közös a Toyota autóiban a három- vagy négyhengeres belső égésű szívómotor, amely Atkinson-ciklusban működik, tehát a szívóütem rövidebb bennük a munkaütemnél. A munkaütem megnyújtásával javul a motor hatásfoka, mert a belső égésű dízel- vagy benzines motor úgy hasznosítja legjobban az energiát a hajtóanyagból, ha a hengerekből távozó kipufogógázok hőmérséklete és nyomása minél kisebb, tehát nagyobb sikerült nagyobb munkát végeztetni velük. Ettől is tud 40 százalék fölé menni a hibrid Toyoták benzines motorjának hatásfoka.
Mivel a sebességváltó ellenállása igen jelentős energiaveszteség, a Toyota kezdettől fogva kerülte a hagyományos sebességváltó használatát. Nincs fokozatmentes vagy CVT automatikus váltó sem, van viszont fokozatmentes hibrid erőátvitel.
A bolygóműves megoldás kifinomult működése, frappánsan egyszerű felépítése és legendás megbízhatósága régóta nem kérdés. A Toyota teljes hibrid hajtásrendszereiben két villamos gép van. Az egyik a kerekeket a bolygóműbe behajtva forgató villamos gép, a másik a benzinest újraindító villanymotor.
A bolygóműves megoldás kifinomult működése, frappánsan egyszerű felépítése és legendás megbízhatósága régóta nem kérdés. A Toyota teljes hibrid hajtásrendszereiben két villamos gép van. Az egyik a kerekeket a bolygóműbe behajtva forgató villamos gép, a másik a benzinest újraindító villanymotor.
Ez a helyzet két hajtott kerékkel, de a rendszernek van négykerék-hajtásos verziója! Ennél a hátsó kerekeket kisebb teljesítményű villanymotor forgatja, ami terepjáráshoz kevés, havas aszfaltutakon, jeges kaptatókon viszont jó szolgálatot tesz.
A legújabb verzió a továbbfejlesztett Yaris és a szintén modellfrissítéssel megújuló Yaris Cross orrában dolgozik, immár kétféle teljesítményszinttel. Az eddig is elérhető 116 lóerőst kiegészíti a 130 lóerős full hibrid, amelyben nagyobb lett az akkut töltő és a benzines motort indító villamos gép, nőtt továbbá a hajtó villanymotor, a háromfázisú szinkron villamos gép teljesítménye. A nyomatékmaximum 141-ről 185 Nm-re ugrott. Az új generációs Yaris hibridek is rendelhetők a Toyota Carnet M5 pesti és tatabányai márkakereskedéseiben.
