Síla ze dvou zdrojů. Christiane Wildhage

Transkript

1 Síla ze dvou zdrojů Christiane Wildhage Hybridní je "in". Obojakost, napůl dieselové, napůl elektrické automobily mohou, zejména v místní a distribuční dopravě, pomoci při úspoře pohonných hmot. Něco to ovšem stojí. Ve světě osobních automobilů se vozidla se dvěma motory již dlouho zabydlela. Přinejmenším pokud uvěříme Toyotě a velkému počtu inženýrů dalších automobilových firem a jejich dodavatelům. Hybridní je "in". To má brzy platit i pro užitková vozidla. V Severní Americe již existují stovky autobusů, které se dokáží pohybovat jak s dieselovým motorem, tak elektromotoricky. Vznikly v koncernu DaimlerChrysler, který během uplynulého podzimu přivedl na trh svůj dvoumotorový "Ligh-Duty-Truck". Nejčistší na celém světě, říká výrobce. Dceřinou společností firmy Daimler, Mitsubitshi Fuso, což je značka pro nákladní automobily německého výrobce pro Dálný východ, byl vyvinut, postaven a je provozován Canter Eco Hybrid. Tento vlídný dieselhybrid má spotřebovat o 20 % méně motorové nafty než srovnatelné jednomotorové modely. Kromě toho dokáže splnit dále zostřované japonské zákony, které nabudou účinnosti v srpnu Po automobilkách Hino a Isuzu je DaimlerChrysler třetí výrobce v Japonsku, který pro domácí region nabízí nákladní automobil s dieselovým a elektrickým motorem. Canter Eco Hybrid prokazuje svoji zlepšenou ekologickou únosnost sníženými emisemi oxidů dusíku (-41 %) a pevných částeček (-46 %) v porovnání s obvykle poháněnými vozidly. Oxidy dusíku a pevné částečky jsou ty součásti výfukových plynů, které u předpisů pro výfukové plyny pro nákladní automobily, ve světě značně rozdílně přísných, připravují vývojovým pracovníkům největší bolesti hlavy. Canter Eco je poháněn vznětovým motorem v čistší formě. To znamená: třílitrový motor, čtyřválcový turboagregát, 92 kw (125 ks) a točivý moment 294 Nm s mohutnou úpravou výfukových plynů. Ke dnes v této třídě motorů a vozidel nepostradatelnému zpětnému vedení výfukových plynů přichází ještě filtr na pevné součástky v samočistícím provedení. Spalovací motor dostává, případ od případu, podporu z elektromotoru, který je schopen dodávat výkon 35 kw (47 ks) a 200 Nm. Práce na částečný úvazek Síla těchto dvou srdcí je svedena do jednoho převodového ústrojí, které dostalo jméno Inomat. Za tím se neskrývá nic jiného než automatická převodovka, která byla již k dispozici pro Sprinter Mercedes Benz první generace jako "Sprintshift" a ještě dnes dále ulehčuje tisícům řidičů poštovní balíkové služby všední pracovní dny. V Canter Hybrid přenáší pětistupňová převodovka výkon dieselu - nebo společně dieselu a elektromotoru - na zadní osu. Při spuštění motoru a částečném nízkém zatížení dodává nejvíce síly elektromotor. Při vyšších požadavcích na výkon přichází ke slovu vznětový motor. Ten ale je, pokud na to nabití 90 kg těžké lithium-iontové baterie stačí, podporován elektromotorem. Akumulátor je při brzdění nabíjen elektromotorem, u kterého se změní funkce na generátor, což představuje jednu z nejdůležitějších součástí všech hybridních systémů. Celkem je hmotnost hybridní dodatkové techniky, podle vybavení, mezi kg, říká Sascha Paasche, vedoucí výzkumu a vývoje u firmy DaimlerChrycler - Užitková vozidla. Přirozeně, že tato technika není také zcela levná. Malý Canter s hybridním pohonem na palubě se prodraží po přepočítání o eur netto. Nepostradatelná technika automatického převodového ústrojí, stojící eur, už sama o sobě znamená velký balík peněz. K tomu připadne státní příspěvek něco nad

2 5 000 eur. To tedy znamená: místo eur za jednomotorovou dodávku potřebujeme nesubvencovaných eur pro dvoumotorovou verzi s bateriovým postrkem. Za to je ale poskytována, přinejmenším pro proudovou baterii nebo ujetých kilometrů, desetiletá záruka. Dobře sestavené I když je třeba ještě nějaké maličkosti provést, může tento druh ekologicky přijatelnější techniky pohonů jednou zakotvit v Evropě. Přinejmenším z hlediska nákladů a peněžité podpory. Čistě technicky je to všechno značně jednodušší: "Jestliže někdo v Evropě chce mít hybridní užitkové vozidlo, potom mu ho dodáme", říká rozhodně Andreas Renschler, zodpovědný v představenstvu DaimlerChrysler za vše, co má společného s nákladními vozy. Pro 40tunové vozidlo nemá tato technika sice smysl, ale pro menší druhy je to "dobře sestavené". Nakonec je tato v Japonsku vyvinutá technika s malými obměnami lehce přenosná na jakýkoliv motor. Ovšem časový údaj, kdy bude např. technika z Canteru nabízena ve Sprinteru, nechce nejvyšší řidič koncernu Daimler Dieter Zetsche předem stanovit. Do této doby je bez toho třeba ještě něco udělat, jak ukázalo nadhozené téma nákladů. Čistě technicky jsou kompetence pro hybridní techniku zatím usídleny v Tokiu. Mitsubishi Fuso již zahájila expedici vozů Canter Eco Hybrid v Japonsku. Do konce roku 2006 mělo by být prodáno "mnoho set" jednotek. V následujících letech má toto číslo stoupnout na jednotek. Mitsubishi Fuso je počítán v celém světě k vedoucím podnikům, pokud se týká "dieselových+elektrických motorů". Canter Eco Hybrid bude v Japonsku v prodeji již od léta

3 Dodatkové agregáty jsou u Canteru umístěny na rámu vozidla Hybridní - zásadně Základní princip automobilu s hybridním pohonem je stále stejný: existují dva zásobníky energie - baterie a nádrž na pohonné hmoty. K tomu přicházejí nejméně dva měniče energie - spalovací motor a jeden nebo více elektrických agregátů. Propojení motorů do jednoho hybridního pohonného svazku připouští mnoho variant, které se dělí do dvou skupin: u sériových hybridů slouží spalovací motor v kombinaci s generátorem výlučně jako výrobce proudu, zatímco elektromotor pečuje o pohyb. U tzv. paralelních hybridů mohou vozidlo pohánět všechny motory - buď společně nebo odděleně, přičemž, podle typu, působí na jednu nebo dvě pohonné osy. Každý hybridní typ vykazuje speciální přednosti. Četné zkoušky u firmy DaimlerChrysler ukázaly, že se pro osobní a dodávkové automobily doporučují paralelní hybridní koncepce. Ty jsou především energeticky účinnější a lze je konstrukčně dobře zrealizovat. U těžkých užitkových vozidel a autobusů může být vhodnou koncepcí sériový hybridní pohon. Podle toho, kde se nachází elektromotor uvnitř pohonného svazku, rozlišují vývojáři různé paralelní hybridní varianty: u tzv. P1 - hybridů je elektromotor umístěn na klikovém hřídeli přímo za spalovacím motorem, tedy před spojkou a převodovkou. U koncepcí P2 je elektromotor zabudován za spojkou a před převodovkou. U P3 - hybridů je umístěn na výstupu z převodovky. U variant P4 nakonec nepůsobí na tentýž klikový hřídel jako spalovací motor, nýbrž je umístěn na zvláštním hřídeli, který slouží jako druhý hnací hřídel. Že lze tyto varianty v určitých případech vhodně kombinovat, dokazuje systém pohonu P1/2 - Hybrid. Jak se dá tušit již podle označení, jsou zde v provozu dva elektromotory. První elektromotor je umístěn přímo za dieselmotorem a obklopuje prstencově klikový hřídel. S ním je pevně spojen, otáčí se tedy vždy stejným počtem otáček jako dieselmotor. První elektromotor jednak pracuje jako hnací agregát, který dává do pohybu kola prostřednictvím klikového hřídele a převodovky. Na druhé straně také působí jako "integrovaný startér-generátor", tzn., že rovněž působí jako startér a osvětlovací dynamo. Oba tyto konvenční elektrické agregáty tedy mohou odpadnout. Další předností integrovaného startér-generátoru je toto: protože je přímo umístěn na klikovém hřídeli, nemusí být jako běžný startér spojován prostřednictvím magnetického spínače a pastorku se spalovacím motorem. Startování dieselmotoru je proto o mnoho tišší a jde velmi rychle. Pokud např. vozidlo zastaví na světelné signalizaci, automaticky se odpojí spalovací motor pro hybrid typickým způsobem a šetří se pohonné hmoty. Jakmile pustíme při opětném rozjezdu brzdu, uvede elektromotor automobil do pohybu. Vyžaduje-li řidič tlakem na plynový pedál větší výkon, je dieselmotor zapojen do služby, zažehnut a přebírá

4 pohon. Při brzdění nebo při jízdě z kopce (bez tahu motoru) slouží prstencový elektromotor k tzv. rekuperaci: je koly přes převody poháněn, pracuje jako generátor nebo osvětlovací dynamo a nabíjí baterii. Jízdní stav, ve kterém je poháněno vozidlo společně spalovacím i elektrickým motorem, označují odborníci jako "boosten" (podporování). Tato funkce je aktivována např. při potřebě náhlého zvýšení rychlosti při předjížděcích manévrech. To se děje automaticky, jakmile řidič sešlápne plynový pedál krátkodobě až na doraz. Kromě v čistě elektrickém a ve smíšeném provozu může hybrid P1/2 jet i pouze se spalovacím motorem. To je umožněno pomocí přídavné spojky. Ta dovolí vyřadit druhý elektromotor ze záběru, takže se netočí spolu se spalovacím motorem. To má smysl např. při dálkovém provozu a mírných a rovnoměrných rychlostech, kdy spalovací motor běží v oblasti středních až nízkých otáček při optimální spotřebě. DAF představil na výstavě IAA 2006 svůj první hybridní prototyp I mnichovský výrobce MAN intenzivně pracuje na hybridních modelech ZF sledují celosvětovou poptávku Již v blízké budoucnosti chce firma ZF dodávat jak elektromotory, tak celé hybridní a hnací systémy. Je rozpracována řada vývojových projektů, mezi jiným ve spolupráci s DaimlerChrysler, Iveco nebo MAN. S mnohaletými zkušenostmi s technikou pohonů užitkových vozidel se pokládá ZF za předurčenou k vývoji a výrobě technologií hybridních pohonů - od součástí jako jsou elektromotory až ke kompletním hybridním systémům. Na trhu se v krátké době, podle mínění firmy, prosadí takové hybridní koncepce, které se pro provozovatele, v důsledku

5 úspory pohonných hmot a ochrany konstrukčních součástí vlivem nižšího opotřebení, ekonomicky vyplatí. Případné vícenáklady hybridní technologie se musí - i bez státních subvencí - umořit v přijatelném časovém úseku. Tyto konstrukční díly patří k AsTronic lite s elektrodynamickým článkem pro rozjezd. Elektrický výkon je mezi 10 a 50 kw Z ekonomických důvodů dává ZF přednost koncepci paralelních hybridů, u níž se souběžně zapojuje elektromotor a spalovací motor pomocí převodu. Pro určitá použití, jako jsou např. městské autobusy, jsou vyvíjeny i sériové hybridní koncepce, které mohou svými úsporami provozních nákladů vyhovovat specifickým požadavkům určitých zákazníků. Dimenzování hybridních systémů ZF se orientuje, pokud se týká jízdních výkonů a komfortu, na standard dnešních vozidel - podle přísných ekonomických hledisek. Tak je volena velikost zabudovaných elektromotorů u paralelního hybridu přiměřeně na základě nejpříznivějšího poměru úspor pohonných hmot k pořizovacím nákladům. Kompetence k vývoji a výrobě elektromotorů je u ZF rovněž zaručena. Hlavní přednosti pro přepravní praxi, zvláště úspora pohonných hmot a ochrana konstrukčních součástí, podléhající opotřebení, prokazuje hybridní koncepce především u užitkových vozidel, které se uplatňují v dopravě ve městech, jako jsou autobusy, dodávky, lehké nákladní automobily. V této třídě užitkových vozidel, vyznačující se velkým množstvím rozjíždění a brzdění, šetří Start-Stop provoz a rekuperace, tedy zpětné získávání energie při brzdění, pohonné hmoty. Při provozu Start-Stop je uveden spalovací motor do klidu a v případě potřeby je rychlostartérem zapojen elektromotor. Přitom řidič nemusí, pokud se týká jízdního výkonu a jízdního komfortu, provádět žádné kompromisy ve srovnání s dnešními vozidly. Název originálu: Kraft aus zwei Quellen Zdroj: Güterverkehr 1/2 2007, s Překlad: Jiří Mencl Jazyková korektura a grafická úprava: ODIS