Zaujímavosti

História automobilov a ich značiek, úpravy, technické poradenstvo a niečo pre fanúšikov kvalitnej fotografie.

Autožurnál

St 28.8.2019 / TI / Toyota

Fakty a zaujímavosti o hybridnom pohone Toyota 4. generácie

Hybridné autá sú na trhu už viac ako 20 rokov a za ten čas Toyota vytvorila štyri generácie tohto pohonu. Každá priniesla nové technické riešenia. Štvrtá generácia sa na trhu objavila spolu s Priusom v roku 2015 a dostala sa aj do ďalších modelov, od kompaktnej Corolly až po stredne veľké SUV RAV4. Čo stojí zato vedieť o tomto pohone?

Toyota hybrid

Benzínový motor s rekordnou účinnosťou

Motory s vnútorným spaľovaním majú v porovnaní s elektromotormi nevýhodu. Ich účinnosť je pomerne nízka. Účinnosť benzínového motora predstavuje priemerne 30 %, zatiaľ čo 90-percentná účinnosť elektromotora nie je ničím výnimočným. Preto má kombinácia oboch týchto jednotiek v jednom hybridnom systéme mnoho výhod. Účinnosť celého systému možno zvýšiť obnovením energie z brzdenia a vysokej účinnosti elektromotora. Inžinieri Toyoty sa s tým však neuspokojili. Nové benzínové motory Dynamic Force, používané v hybridných systémoch, majú rekordnú účinnosť na úrovni 40-41 %. Ich krútiaci moment je vyšší v celom rozsahu otáčok, čo zvyšuje ich flexibilitu.

Motor Dynamic Force využíva systémy D-4S, Dual VVT-i a VVT-iE so sedlami ventilov upravenými pomocou laseru. Systém D-4S s priamym vstrekovaním paliva, známy zo starších modelov Toyoty, získal nové, viacotvorové vstrekovače, ktoré znižujú spotrebu paliva a zvyšujú čistotu výfukových plynov. Systém je založený na priamom vstrekovaní do spaľovacích komôr (DI), ako aj nepriamo do sacieho potrubia. Energiu motora šetrí aj jeho príslušenstvo, najmä elektrické komponenty, ktoré sa zapínajú podľa potreby. Duálny variabilný systém časovania ventilov využíva elektrický systém VVT-iE na strane prívodu, resp. hydraulický systém VVT-i na strane výfuku. To znižuje spotrebu paliva aj pri nízkych otáčkach a v nízkych teplotách.

Spotrebuje o 15 % menej paliva ako predchádzajúca generácia

Keď hybridný pohon novej generácie debutoval na trhu spolu s novým Priusom, ukázalo sa, že je o 15 % efektívnejší ako systém 3. generácie. Je to málo či veľa? Podľa nových reštriktívnych noriem Európskej únie musia byť emisie CO2 z osobných automobilov a úžitkových vozidiel medzi rokmi 2025 a 2029 o 15 % nižšie ako v roku 2021. Celé úsilie o zníženie emisií sa rozdelí medzi výrobcov podľa priemeru ich vozového parku. Toyota je v tomto smere veľmi aktívna – ako prvá uviedla na trh sériovo vyrábaný hybridný automobil a v uplynulom roku vykázala najnižšie priemerné emisie vozidiel predávaných na európskom trhu z veľkých výrobcov automobilov (takých, ktorí ponúkajú celý rad modelov).

Na dosiahnutie zníženia spotreby paliva o 15 % sa tím inžinierov, zodpovedných za konštrukciu hybridného pohonu, sústredil na každý komponent. Prevodovka a elektromotory sú viac integrované, sú o 6 % ľahšie, o 12 % menšie a ich energetické straty sa podarilo zredukovať o 20 %. Riadiaca jednotka PCU je o 11 % ľahšia, o 33 % menšia a generuje o 20 % menšie straty energie. Nikel-metal-hydridová batéria je o 10 % menšia, podarilo sa ju umiestniť pod zadné sedadlo, a nezaberá miesto pod podlahou batožinového priestoru. Jej energetická kapacita sa zvýšila o 28 %.

V meste sa pohybuje v elektrickom režime minimálne polovicu času jazdy

Hybridy, ktoré nie sú napájané z externého zdroja energie, majú relatívne malé trakčné batérie (v porovnaní s elektromobilmi), ktoré umožňujú na elektromotore jednorazovo prekonať vzdialenosť niekoľko kilometrov. Ako je teda možné, že niekoľko kilometrov sa odrazu zmenilo na polovicu prekonanej vzdialenosti v bezemisnom elektrickom režime?

Vysvetlenie je jednoduché - trakčná batéria sa automaticky dobíja počas jazdy. Každé zabrzdenie, alebo hoci aj uvoľnenie plynového pedálu, uvedie do chodu generátor, ktorý spomaľuje auto a dobíja batériu. Benzínový motor sa vypne vždy, keď je to možné – pri plynulej jazde a konštantných otáčkach, driftovania bez stlačeného plynového pedálu alebo pri zastavení, napríklad pri svetelnej signalizácii - ak to umožňuje dostatočne nabitá batéria.

Pri niektorých testoch dosahovala doba jazdy na samotnom elektromotore až 70 %.

Takéto výsledky dosiahli vedci z univerzity v Ríme. Hlavné mesto Talianska je známe dopravnými zápchami a časté brzdenie napomáha obnovovanie energie a využívanie elektromotora. Možno povedať, že moderný hybrid je poloelektrické auto, ktoré nevyžaduje nabíjanie.

Pri štvrtej generácii hybridného pohonu inžinieri Toyoty špeciálne naprogramovali systém tak, aby benzínový motor pracoval čo najmenej. Počítač zároveň zabezpečí, že trakčná batéria nebude nikdy vybitá pod bezpečnou úrovňou 20 %. Jej nabitie na 100 % takisto nie je možné a vďaka tomu má batéria oveľa dlhšiu životnosť.

Má modulárny dizajn, ktorý znižuje náklady na výrobu

Hybridný pohon štvrtej generácie bol vyvinutý v modulárnej architektúre TNGA, ktorú Toyota už niekoľko rokov zavádza do takmer všetkých svojich modelov a fabrík. Vďaka tomu môžu byť rovnaké prvky namontované v rôznych modeloch, čo umožňuje zmenšiť zásoby v skladoch a zoskupiť výrobu automobilov podobnej veľkosti blízko seba. Zaujímavé je, že stroje a fabriky sú tiež modulárne a pohyblivé, takže výrobnú linku možno ľahko prispôsobiť zmenám a častejšie zavádzať do modelu nové prvky výbavy a rôzne inovácie.

Ako to súvisí s hybridom? Tak, že to všetko sa premieta do nižších výrobných nákladov a auto je už v štandarde vybavené vyspelými technológiami. Vynikajúcim príkladom je štandardná verzia druhej generácie bezpečnostných systémov Toyota Safety Sense pre všetky verzie novej Corolly, vrátane protikolízneho systému s automatickým núdzovým brzdením a inteligentného adaptívneho tempomatu. Spoločné časti pre rôzne modely sa premietajú aj do nižších nákladov na servis a nižšieho rizika zlyhania.

Hybridný pohon 4x4 je rovnako úsporný

Hybridný pohon je univerzálne riešenie dostupné v automobiloch z rôznych segmentov a pre všetky typy poháňacích sústav – v univerzálnych autách s pohonom predných kolies, športových s pohonom zadných kolies a autách s pohonom oboch náprav 4x4. Hybridný pohon všetkých kolies je veľmi zaujímavé riešenie, ktorému stojí zato venovať viac pozornosti.

O výhodách pohonu oboch náprav netreba nikoho presviedčať – zlepšuje priľnavosť na klzkom povrchu a uľahčuje jazdu po ťažkom teréne. Na druhej strane, tradičný pohon 4x4 zvyšuje hmotnosť auta a spotrebu paliva. Ak však nahradíte ťažký hnací hriadeľ a centrálny diferenciál elektromotorom na zadnej náprave, ktorého spoluprácu s benzínovým motorom na prednej náprave reguluje počítač, nedostatky zmiznú a možnosti sa ešte zväčšia. Takáto konštrukcia znižuje straty, hmotnosť vozidla a optimalizuje fungovanie pohonu všetkých kolies za rôznych jazdných podmienok. Hybridný RAV4 4x2 spotrebuje podľa testu WLTP priemerne 5,5 – 5,8 l/100 km a RAV4 Hybrid 4x4 potrebuje len o trochu viac benzínu - 5,6 – 5,9 l/100 km.

AWD sa aktivuje automaticky, keď to vyžadujú podmienky na ceste. Pri štarte je pripojený pohon 4x4, pri rýchlostiach do 10 km/h, aj pri vyšších rýchlostiach, keď senzory zaznamenajú klzký povrch. Rozloženie pohonu medzi nápravami – v závislosti od jazdných podmienok – sa pohybuje medzi 100:0 a 20:80. Elektronický systém AWD automaticky optimalizuje svoj krútiaci moment v závislosti od jazdných podmienok – v prípade nového RAV4 je maximálny krútiaci moment na zadnú nápravu až 1300 Nm.

Hybridných áut na cestách pribúda. V ponuke ich majú takmer všetky významné automobilky a ich predaj z roka na rok rastie. Hybridný pohon sa jednoducho vyníma svojou technológiou, ktorá už dnes približuje budúcnosť v doprave.