Feltűnően széles a kínálat ma hibrid autókból, de a felirat sokszor egészen mást takar, mint gondolnánk. Amikor már azt hisszük, tudjuk, hogyan működik a bonyolultnak hitt rendszer, jön egy újabb gyártó, és bemutat egy teljesen más működési elvet. A lényeg persze ugyanaz, de ha már ennyire piszkálják az agyunkat a műszaki részletek, érdemes foglalkozni a legújabb technikával.
Ebben a műfajban egyértelműen a Toyota az uralkodó. Úttörőként először vitték sorozatgyártásba a hibrid hajtástechnikát, így szinte elkerülhetetlen, hogy mindent hozzájuk hasonlítsunk. A Toyota 1997 óta finomítja és fejleszti hibridjeit. Az elv nagyon hasonló maradt, a legfrissebb rendszer azonban ma már egészen más használhatóságot ad, nem mellesleg a teljesítménye is az első generáció többszöröse.
Megkérdőjelezhetetlenül rendkívül hatékony az öntöltő full hibrid hajtásrendszer, a Toyota modelljei az alacsony fogyasztás bajnokai. A rendszert még csak nem is kell titokban lemásolni és kimagyarázni, miután a Toyota készen kínálja hozzá a terveket – egyelőre úgy tűnik, hogy ezzel a lehetőséggel csak a Ford élt tömeggyártókként. A legtöbb gyártó inkább saját kútfőből dolgozik, és érkeznek olyan megoldások, amik felvehetik a versenyt a legújabb Toyota hibridekkel. Ilyen például a Hondáé, de a piacon több szereplő is megpróbálkozik saját rendszerrel, egészen másként.
Mitől etalon a Toyota hibridje?
A kezdetektől a hatékonyság és a környezetszennyezés visszafogása irányította a fejlesztéseket, vagyis az alacsony fogyasztás, és még véletlenül sem pazarló teljesítmény. Mára a technika és a piaci igények fejlődésével a Corollában bemutatott ötödik generációs rendszer már 140 és 196 lóerős teljesítménnyel érhető el, ami így gyengének sem nevezhető. A hajtásrendszer jóval kisebb és könnyebb alkatrészekből áll össze, még a negyedik generációs hajtáshoz képest is 20%-kal tudtak csökkenteni a komponensek méretén és súlyán.
A Toyota legfontosabb trükkje mindig a benzinmotorban volt keresendő. Az Atkinson-ciklusban működő szívómotor termikus hatásfokát egészen 41%-ig sikerült már fejleszteniük, ezzel a hagyományos értelemben vett hibridekben használt motorok között a leghatékonyabbat készítik – nem áramfejlesztőről beszélünk, de arról is lesz szó később.
Hatékonysága mellett a fenntarthatósága is ígéretes, mert ebben a rendszerben nincs nagy nyomású üzemanyag-befecskendezés, turbó, kettős tömegű lendkerék, de még kuplung sem, ami elromolhatna, magyarán a legtöbb drága alkatrésztől mentes. Általános karbantartást igényel csak és a villanymotor visszatermelésével elért lassulás miatt a fékek is legalább dupla annyi kilométert bírnak, mint egy átlagos személyautóban.
Ez persze nem jelenti azt, hogy a Toyota hibridjét ne kellene rendszeresen szervizbe vinni, ugyanúgy olajat kell cserélni időközönként a benzinmotorban és az akkumulátor cellái sem mind örök életűek, de a hibrid használata így is jelentősen kisebb fenntartási költségekkel jár, mint egy sima benzinesé, ami vevőknek mindenképp pozitívum.
Mi az az Atkinson-ciklus?
A négyütemű Otto-motorok nem a hatékonyságukról híresek, ellenben ezzel a technikával érhető el a legtöbb fordulatszám-tartományban a legnagyobb erő leadása. Az Atkinson az Otto-motorok, vagyis a hagyományos benzines motorok működésének egyik fajtája. Míg a hagyományos Otto-motort a mérnökök a teljesítmény leadására optimalizálják, az Atkinson körfolyamatút az alacsony fogyasztásra és a lehető legkevesebb elpazarolt energiára (minél jobb termikus hatásfokra).
Működési elvükben azonos motorokról beszélünk, ugyanakkor az Atkinson-ciklus négy ütem helyett ötöt használ. A szív, sűrít, gyújt, kipufog már nem jönne ki Sub Bass számában, mert a szív és a sűrít közé ékelődik egy visszaszívás is. Vagyis az ütemek az Atkinson ciklusban: szív, visszaszív, sűrít, gyújt, kipufog. A szívószelep egy pillanattal tovább marad nyitva, mint a négyütemű Otto-motorokban. Ezzel érhető el a szükséges sűrítési arány a hengerekben, a fogyasztás alacsonyabb, ahogy a teljesítmény is, de elektromos motorral kiegészítve nagyon hatékony rendszert ad ki, ezért is használják a hibrid autókban.
A Corolla Crossban és a Corollában mutatkozott be a Toyota hibridjének ötödik generációja, 140 vagy 196 lóerős lehet
A rendszer sokaknak bonyolultnak tűnik, pedig a Toyota soros-párhuzamos hibridje nem egy fluxuskondenzátor. A benzinmotor mellett kettő villanymotor szerepel, az egyik csak a visszatöltésért és a benzines motor újraindításáért felel. A másik a hajtó villanymotor, közte és a belső égésű benzinmotor között fizikai a kapcsolat, amit a Toyota mechanikus, bolygóműves erőátvitellel old meg. Ez lehetővé teszi, hogy a villanymotor a belső égésű motor nélkül is hajthasson, de rajta keresztül váltás, rántás, kopóalkatrész és bármiféle érezhető átmenettől mentesen a benzinmotor is. A kisebb villanymotor tölti vissza az energiát az akkumulátorba a gázelvételkor és fékezéskor.
Mit tud ezzel szemben a Honda?
Első ránézésre nagyon hasonló a Honda 2020-ban bemutatott, e:HEV rendszere, mellyel szinte a Toyotához hasonló hatékonyságú hibrideket hoztak létre. Az 1,5-ös vagy 2,0 literes benzinmotor a Hondánál is Atkinson-ciklusban működik, a hatásfok ezeknél a motoroknál is 40% körüli. A rendszerben továbbá két elektromos motor szerepel, akárcsak a Toyotáéban, de a felépítés más.
Sportos ötajtós formája ellenére az új Civic már egy nagyon hatékony hibrid
A benzinmotorhoz közelebb eső oldalon egy töltésre és a motor indítására szolgáló elektromos motor dolgozik, a kerékhez közelebbi oldalon pedig a hajtásért felelő villanymotor. A két elektromos gép között egy hagyományos tengelykapcsoló tudja oldani és összezárni a hajtást, ezzel a Hondáé is soros-párhuzamos hibridnek tekinthető.
Működési elvében eltér a Toyotáétól, mert a benzinmotor és a hajtó villanymotor nem hajt egyszerre. Egészen 100 kilométer/órás tempóig csak az elektromos motor hajt, bármi is történjen. 100 fölötti egyenletes tempónál átveszi a szerepet a benzinmotor, azokban a tartományokban, ahol hatékonyabban működik a benzines gép, mint az elektromos, például autópályán tartott sebességnél. Nagyobb gyorsításra ilyen tempónál is átkapcsol elektromosra, mivel a teljesítménye annak a legnagyobb, így az fogja elvégezni a feladatot, de városi tempónál csakis elektromosan hajt, a benzinmotor csak áramot fejleszt, még akkor is, amikor a hajtásrendszer a fordulatszám ugrálásával váltásokat imitál gyorsításkor.
Két villanymotor egészíti ki a benzinmotort
Sokkal inkább az elektromos motorra fektette a hangsúlyt a Honda, mindegyik variációban az a legerősebb komponens. Erősebb, mint a benzinmotor, így legnagyobb teljesítményként is a hajtó villanymotorét veszik mérvadónak, kombinált teljesítményt és csúcsnyomatékot meg sem ad a gyártó egyik variáns esetében sem. A hajtás a Jazz óta bizonyít, a kis egyterűben 4 liter alatti tesztátlag is hozható volt tankolás szerint, az új Civic pedig a Teletank körön 5,3 litert, szinte dízeles fogyasztást produkált.
Saját hibrid rendszert fejlesztett a Renault is
Az eddig elhangzottakhoz képest is tudott újat mutatni a Renault. A Clióban debütáló E-Tech rendszer egy újabb példa a párhuzamos hibrid rendszer megoldására. Ebben a megoldásban szintén a benzines motor szerepel fő egységként, többnyire a szívó 1,6-os négyhengeres, az Australban viszont egy teljesen új fejlesztésű, kimondottan az új hajtás számára készült turbós háromhengeres – ez Miller ciklusban működik, ami az Atkinson finomhangolt verziója feltöltött motoroknak.
Mellette egy elektromos motor felelős a hajtásért – rajta keresztül a benzinmotor is hajthat közvetlenül – valamint egy további, kisebb villanymotor a váltó felpörgetéséért. A Renault ugyanis automatizált mechanikus váltót használ a hibridjeiben, mely elektromos üzemben kettő, benzines üzemben négy fokozatot használ. A felpörgetésére azért van szükség, mert nincs kuplung, se szinkrongyűrűk, nélkülük kell megoldani a váltást, ehhez ugyanarra a fordulatszámra pörgeti fel a váltót, amennyivel a motor főtengelye forog.
A Toyotáéhoz és a Hondáéhoz képest viszonylag bonyolult rendszer, mert a váltó olaját nem csak hűteni, de fűteni is kell, méghozzá viszonylag gyorsan – elinduláskor már üzemmelegnek kell lennie. Emellett egyes verzióiban ott a turbó is, mint későbbi kockázat. A motor termikus hatásfoka itt is 41%, vagyis egyelőre a lehető legjobb, amit párhuzamos hibridben el lehet érni, az Austral pedig ezzel 4,7 literes átlagfogyasztást ígér 100 kilométerre.
Hibrid, de villanyautónak hívják. Ez meg hogy lehet?
Több olyan hibridet is találunk a piacon, amiket nem feltétlenül neveznek nevén. Ha például szemügyre vesszük a az új London taxit, vagyis az LEVC-t, amit Magyarországon is forgalmaznak, egészen sokáig nem derül ki róla, hogy valójában nem egy egyszerű villanyautóról beszélünk, bár a gyártó a lehető legtöbb felületen a tisztán elektromos hajtást hangsúlyozza. Viszont az LEVC hajtáslánca hibrid, csak másként.
Magyarországon is kapható az új London taxi, ami hajtását tekintve elektromos, de inkább hibrid
Tisztán elektromos hajtásúnak azt illik nevezni, amiben nincs belső égésű motor, az LEVC-ben viszont szerepel egy 1,5 literes szívó benzines. A hajtásért azonban csak az elektromos motor felel, így még akár jogos is lehetne az állítás, de továbbra is benzint kell bele tankolni, így van károsanyag-kibocsátása is. A két motor között ebben az esetben nincs mechanikus kapcsolat, ráadásul a benzines elöl, az elektromos motor meg hátul dolgozik. Konnektorról is tölthető a nagyfeszültségű akku, szóval lényegében egy hatótávnövelő motorral szerelt elektromos autó, de soros hibridnek is tekinthető, miután sorban a benzinmotor áramot termel az akkumulátorba, amit a villanymotor felhasznál.
Hasonló elven működik a konnektoros hibrid Ford Transit Custom és a Tourneo Custom PHEV hajtáslánca is, de a felépítése más. Az ebben szereplő akkumulátor jóval kisebb, mint az LEVC-ben, itt 13,6 kilowattórás, ezért a motor nem csak ehhez fejleszt áramot. Az 1,0 literes turbómotor hajtásra nem képes, kizárólag a villanymotor és az akkumulátor számára fejleszt áramot. A két motort ebben az esetben egymás fölé építették, köztük egy generátor az összeköttetés – leginkább a dízel-elektromos mozdonyokhoz hasonlítható ez a felépítés. Ez is konnektorról tölthető, így ha ügyesek vagyunk, villanyautóként is használható, de a hatótáv ebben az esetben leginkább plug-in hibrides, 53-56 kilométer egy töltéssel.
A Ford Transit Custom és a Tourneo Custom PHEV rendszerrel inkább hatótávnövelős villanyautó
Szintén hasonló hajtáslánccal jelentkezett a Nissan is az új Qashqai és X-Trail modellekben. Az e-Power hajtását tekintve elektromos autó, de belső égésű benzinmotorból állítja elő a hozzá szükséges áramot. Ebben az esetben sincs fizikai kapcsolat a benzinmotor és a hajtott kerekek között, ami további lehetőségeket adott a gyártónak. Mivel a motort nem terheli a hajtás ellenállása úgy, mint egy párhuzamos működésű hibridnél, a motor termikus hatásfoka egészen elképesztő, 50%-os.
Az említett hajtásrendszerek többsége egészen friss, legfeljebb 1-2 éves, így ebből is könnyen látható, hogy a gyártók szempontjából még egy darabig biztosan marad a belső égésű motor az autókban, pusztán megváltozik a szerepük. Az ilyen hatékonyságú rendszerekkel könnyen megvalósítható a dízelmotorok alacsony fogyasztása kevésbé káros kipufogógázok eregetésével, miközben a hatótávolság a benzines modellek szintjén marad.
Szintén áramtermelésre használja csak benzinmotorját a Nissan e-Power rendszere
Hosszú távon a jövő persze más megoldásokat tartogat – hidrogén üzemanyagcella, szilárdtest akkumulátoros villanyautó… – ám ezek a hibridek és hatótávnövelő benzinmotoros elektromos hajtású autók részben megadhatják a lassan kivesző dízelek hatékonyságát, és élhető alternatívát adnak azoknak, akiknek nem megoldás a villanyautó.
