Nowy typ napędu hybrydowego

fot. Flybrid Systems

Naukowcy i inżynierowie pracujący dla koncernów samochodowych, tworzą nowe rozwiązania odzyskiwania energii dla samochodów hybrydowych. Mają one zwiększyć wydajność i zasięg jazdy przy użyciu ogniw - poinformował magazyn Technology Review. 

Napęd aut hybrydowych stanowi kombinację silnika spalania wewnętrznego i napędu elektrycznego. W większości tego typu samochodów montowane są systemy odzyskiwania energii kinetycznej, mające zwiększać wydajność napędu elektrycznego. Naukowcy i inżynierowie, pracujący dla firm technologicznych stworzyli nowe rozwiązania odzyskiwania energii kinetycznej, przedłużające znacznie czas jazdy na napędzie elektrycznym i zasięg samochodów hybrydowych.

Badacze pracujący dla amerykańskiej firmy technologii motoryzacyjnych, Scuderi, zmienili konstrukcję i cykl spalania w silniku benzynowym używanym w hybrydzie. Każda z czterech faz cyklu spalania (ssanie, sprężanie, rozprężanie i wydech) została rozdzielona pomiędzy zespół dwóch cylindrów zsynchronizowanych poprzez ten sam wał korbowy. Pierwszy cylinder zasysa powietrze i spręża je, pompując po sprężeniu poprzez zwrotnicę do drugiego cylindra. Zwrotnica zwiera wtryskiwacze paliwa, co powoduje, że w drugim cylindrze zachodzi spalanie.

Kiedy samochód nie potrzebuje napędu - w trakcie zjeżdżania z góry, hamowania czy zmniejszania prędkości, drugi cylinder jest odłączany i pierwszy cylinder kieruje sprężone powietrze do zbiornika. Służy ono do rozruchu silnika, zwiększając wydajność. Może napędzać też generator, doładowujący baterie ogniw.

System ten został połączony z turbodoładowaniem, odzyskującym energię z fazy wydechu i używającym jej do skompresowania powietrza w pierwszym cylindrze. Pozwala to skrócić fazę kompresji i zmniejszyć ilość energii jaka jest na nią potrzebna. Jak powiedział Technology Review, prezes zarządu i główny technolog firmy, Sal Scuderi, taki silnik ma większą moc i jest bardziej wydajny, przy zmniejszonej emisji i wysokim momencie obrotowym. Zdaniem Scuderiego silnik benzynowy po takiej przebudowie może zastąpić każdy silnik Diesla.

Według symulacji wykonanej przez badaczy Scuderi, przy zachowaniu europejskich norm spalania paliwa, nowy silnik może przejechać 27,6 km/l przy emisji 85 g/km CO2, podczas kiedy najwydajniejszy obecnie silnik benzynowy osiąga 22,1km/l przy poziomie emisji 104 g/km dwutlenku węgla.

Z kolei badacze i inżynierowie pracujący jeszcze w zeszłym roku nad samochodami Formuły 1 dla koncernu Renault, utworzyli firmę technologiczną Flybrid Systems, która opracowała rozwiązanie do odzyskiwania energii kinetycznej przy użyciu koła zamachowego, stosowane już w nieco innej postaci w systemie KERS wozu Renault Formuły 1.

W systemie KERS zostało zastosowane koło zamachowe ładujące baterie lub superkondensatory, podczas gdy w Flybrid zastosowano system trzech przekładni, który do klasycznej pięciobiegowej skrzyni biegów wprowadza 15 pośrednich położeń jej przełożenia. Koło zamachowe, zbudowane z włókien węglowych i stalowego rdzenia waży 5 kg i obraca się z szybkością 60,000 obr/min.

Taka szybkość powoduje, iż konieczne jest jego zamknięcie w specjalnej obudowie, aby nie powodowało dodatkowego zagrożenia np. w momencie wypadku. Przy największej prędkości, koło wytwarza 540 kJ energii, czyli moc zdolną rozpędzić średniej wielkości samochód klasy compact od zera do 48 km/h.

Według Douga Crossa, dyrektora technicznego w Flybrid, system zainstalowany w najnowszym hybrydowym Jaguarze XF pozwala na wyłączanie silnika w czasie ok. 65% podróży na dalekich trasach pozamiejskich. Przy zastosowaniu sześciocylindrowego silnika Diesla, zużycie paliwa spada o ok. 26 proc. przy znacznym wzroście mocy. 

Napęd hybrydowy z kołem zamachowym Flybrid wykorzystany w prototypie Jaguara XF

PAP - Nauka w Polsce