Technika LPG Hybrid

Využívanie LPG ako paliva v automobiloch je veľmi populárne v mnohých štátoch sveta napr. Anglicko, Južná Kórea a.i. a tiež u našich motoristov. Preto nie je prekvapením, že v časoch nástupu hybridných pohonov vybavených benzínovými a naftovými motormi sa na scéne objavil hybridný pohon LPI HEV, čo znamená Liquefied Petroleum Injected Hybrid Electric Vehicle, ide o vozidlá s hybridným pohonom a spaľujúcim skvapalnený plyn LPG. Nižšia cena LPG môže vo väčšej miere posilniť výhodu hybridného pohonu. Vozidlo bude jazdiť na plyn a tiež na elektrickú energiu, ktorú získa pri brzdení alebo jazde z kopca bez zošliapnutého plynového pedála a následne využívanú elektromotorom.

„Porovnanie prevádzkových nákladov rôznych typov pohonov nás priviedlo na myšlienku, skombinovať to najlacnejšie, čo v súčasnosti existuje. Elektrickú energiu si vozidlo vyrobí samo a plyn je v porovnaní s ostatnými palivami oveľa lacnejší,“ uvádza sa v originálnych materiáloch Hyundai.

V tomto prípade ide o tzv.stredný hybrid s anglickým označením „mild“, ktorý nemá alternátor, ale je vybavený elektromotorom, ktorý okrem funkcie stop-štart podporuje krútiaci moment spaľovacieho motora. Elektromotor dosahuje krútiaci moment skoro pri nulových otáčkach t.j hneď po štarte a je preto ideálnym doplnkom motora. Podpora niekoľkých kW, ktorá je dodávaná pri zrýchľovaní alebo pri prekonávaní stúpania, čo sú fázy náročné na spotrebu paliva, je preto dôležitá z hľadiska výkonu, ale tiež ochrany životného prostredia.

Aplikovanie takéhoto systému vedie k používaniu spaľovacieho motora s menším výkonom, zdvihovým objemom a menšími škodlivými emisiami. Svoju úlohu tu zohráva aj priestorová nenáročnosť elektromotora, ktorý je umiestnený priamo na kľukovom hriadeli. Celá prevádzka režimov – štart-stop, rekuperácia a manažment spojky – je riadená elektronicky. Elektromotor tu má len pomocnú funkciu a nemôže sám poháňať vozidlo. To však neznamená, že spojenie spaľovacieho motora a elektromotora je technicky nezaujímavé.

Pozrime sa podrobnejšie na jednotlivé komponenty techniky LPI HEV.

Základom pohonnej jednotky je atmosferický radový 4 valcový 16-ventilový celohliníkový spaľovací motor Gamma s ventilovým rozvodom DOHC zdvihovým objemom 1591 cm³, vŕtaním 77 mm a zdvihom 85,44 mm. Pre zvýšenie tepelnej účinnosti motor využíva Atkinsonov cyklus a kompresný pomer bol zvýšený z 10,5 : 1 na 12 : 1 a pre zvýšenie mechanickej účinnosti bolo redukované zaťaženie o 14% ventilových pružín a o 30% piestnych krúžkov. Pre zníženie vnútorných trecích strát dostali steny valcov novú povrchovú úpravu. Sacia strana rozvodov je vybavená plynule variabilným časovaním. Výsledkom je max.výkon 84 kW pri 6000 1/min a max.krútiaci moment 148 Nm pri 4500 1/min. Motor má veľmi plochú momentovú krivku a najmenšiu špecifickú spotrebu dosahuje pri 3000 1/min.

Spaľovací motor je podporovaný vzduchom chladeným trakčným synchrónnym motor/generátorom s permanentnými magnetmi ( IPMSM ), ktorý je umiestnený medzi spaľovací motor a prevodovku CVT. Pre zvýšenie výkonu je optimalizovaný tvar magnetov a usporiadanie elektromotora. Ako trakčný elektromotor ponúka max.výkon 15 kW a max.krútiaci moment 105 Nm. Ako generátor ponúka max.výkon 15,7 kW a max.krútiaci moment 125 Nm. Elektromotor má uvádzanú účinnosť 94%, hmotnosť 20,5 kg a zaberá priestor 2,2 L. Kontrólna jednotka motora má hmotnosť 4,6 kg a zaberá priestor 5 L.

Pohonnú jednotku uzatvára CVT prevodovka vybavená novým Van-Doorne typom kovového klinového remeňa a z dôvodu minimalizácie strát bol hydrodynamický menič nahradený elektronicky riadenou viaclamelovou spojkou, ktorá tiež zabezpečuje rozjazd vozidla. Dosahuje kapacitu krútiaceho momentu 182 Nm a vnútorné variabilné pomery od 0,427 po 2,369 a stály prevod 4,91. Prevodovka je vybavená olejovou pumpou poháňanou reťazovým prevodom a plne hydraulickou funkciou núdzovej prevádzky.

Hybrid je vybavený vzduchom chladeným zásobníkom elektrickej energie s menovitým napätím 180 V a kapacitou 5,3 Ah, ktorý je zložený z článkov na báze lithium polymeru. Vybíjací výkon zásobníka je 17,8 kW a nabíjací 14 kW. Zásobník dosahuje prekvapivo vysokú účinnosť 90 % a  samovybíjanie dosahuje 0,1% za deň.

Zásobník je vybavený kontrólnym systémom, ktorý monitoruje jeho stupeň nabitia a vybitia a teplotu článkov. Výrobca udáva záruku na pohonnú jednotku 5 rokov/100 000 km a na elektroniku a elektrické komponenty 6 rokov/120 000 km. Úlohu klasického alternátora, ktorý chýba, prebral vzduchom chladený DC/DC menič s výkonom 1,7 kW.

Hybridný systém obsahuje funkciu Kia Idle Stop & Go (ISG), ktorá automaticky vypína spaľovací motor po zastavení vozidla, a tým znižuje neefektívnu spotrebu paliva a emisie. Funkcia ISG sa aktivuje, keď vodič stlačí brzdový pedál po jazde dlhšej ako dve sekundy pri rýchlosti aspoň 9 km/h.

Spojenie spaľovacieho motora na LPG a elektromotora, umožnilo pri vozidle Hyundai Elantra LPI HEV s pohotovostnou hmotnosťou 1297 kg a dvomi nádržami s celkovým