Fot. Bosch

W firmie Bosch skonstruowano we współpracy z PSA Peugeot Citroën pierwszy na świecie pojazd hybrydowy, w którym zapas energii magazynowany jest w hydropneumatycznym akumulatorze ciśnieniowym.

System ten, nazwany Full-Hybrid, najpierw znajdzie zastosowanie w samochodach kompaktowych, lecz już dziś można uznać, iż nadaje się również do pojazdów osobowych innych klas, a także do miejskich samochodów dostawczych.

Budowa i zasada działania

Nowy napęd hybrydowy Boscha korzysta z klasycznego silnika spalinowego (z zapłonem iskrowym lub samoczynnym, którego moment obrotowy przenoszony jest równocześnie lub alternatywnie (zależnie od aktualnych potrzeb) przez mechaniczny układ przeniesienia napędu na koła pojazdu i do hydraulicznej pompy. Płyn tłoczony przez nią trafia do hydrauliczno-gazowego akumulatora ciśnienia, zwiększając swą energię potencjalną dzięki sprężaniu do 300 barów azotu wypełniającego oddzieloną przeponą część wysokociśnieniowego zbiornika. Ilość zgromadzonej energii zależy od pojemności akumulatora ciśnieniowego.

Napęd hydrauliczny w samochodzie hybrydowym

Do jej wykorzystywania służy rotacyjny silnik hydrostatyczny, sprzęgany okresowo z kołami. Koncepcja rozdzielacza napędu typu Powersplit umożliwia różne warianty rozdziału energii uzyskiwanej ze zużywanego paliwa. Krótkie odcinki można pokonywać, wykorzystując tylko napęd hydrauliczny zasilany płynem hydraulicznym o wysokim ciśnieniu. Jeśli w tym czasie główny silnik nie pracuje, samochód w ogóle nie emituje spalin. Na dłuższych trasach lub przy większym zapotrzebowaniu mocy napęd zapewnia silnik spalinowy. Może on przy tym napędzać też pompę tłoczącą płyn z rezerwuaru do akumulatora ciśnienia albo przeciwnie: korzystać ze wspomagania silnikiem hydraulicznym.

Schemat napędu mechaniczno-hydraulicznego

Równoczesna praca obu napędów wykorzystywana jest przede wszystkim w tych zakresach obciążeń i prędkości obrotowych, w których silnik spalinowy nie może osiągać optymalnej efektywności zarówno pod względem sprawności energetycznej, jak i składu emitowanych spalin. Możliwe jest też oczywiście korzystanie z silnika hydraulicznego dla uzyskania tzw. efektu Boost, czyli okresowego ogólnego zwiększania mocy przenoszonej na koła w celu poprawy przyspieszeń lub szybszego pokonywania stromych podjazdów. Poza tym system hybrydowy magazynuje energię, która przy standardowych napędach mechanicznych jest bezpowrotnie tracona, czy to za sprawą hamulców ciernych, czy też poprzez sprężanie powietrza w cylindrach podczas hamowania silnikiem. Do hamowania hybrydowego pojazdu używany jest bowiem jego silnik hydrauliczny, który przy odwróconym działaniu pracuje jako pompa napędzana kołami. Dzięki niej energia kinetyczna hamowanego w ten sposób samochodu jest przekształcana w energię hydrostatyczną gromadzoną w akumulatorze ciśnieniowym.

Wszystkie wyżej wspomniane funkcje hybrydowego napędu sterowane są odpowiednio zaprogramowaną jednostką mikroprocesorową.

Praktyczne pożytki

Z dotychczasowych doświadczeń koncernów Bosch i PSA wynika, iż w nowym, europejskim cyklu jazd testowych oszczędność paliwa uzyskiwana dzięki hydrauliczno-mechanicznym napędom hybrydowym wynosi do 30%, a w cyklu miejskim sięga nawet 45%. Zespoły napędowe budowane według tej koncepcji są niedrogie, wytrzymałe i łatwe w serwisowaniu napędów hybrydowych. Mogą być więc stosowane na całym świecie bez potrzeby tworzenia jakiejkolwiek specjalnej infrastruktury.

W porównaniu z bateriami litowo-jonowymi wykorzystywanymi w samochodach elektro-hybrydowych akumulatory ciśnieniowe mają wprawdzie mniejszą pojemność w sensie maksymalnego zasięgu bez doładowywania, lecz ich ładowanie trwa znacznie krócej, co pozwala bardziej efektywnie wykorzystywać energię wytwarzaną przez silnik spalinowy.

Tweet

Redakcja Miesięcznika Branżowego Autonaprawa