|
2009-05-15
|
|
|
|
Porsche Cayenne S Hybrid
|
|
|
Napęd hybrydowy ma w Porsche długą tradycję: założyciel firmy Ferdinand Porsche uznawany jest za wynalazcę tego systemu napędowego.
|
|
Już w 1900 roku skonstruował on Lohner-Porsche Mixte, który określany byłby dzisiaj jako szeregowa hybryda: czterocylindrowy silnik o mocy 15 KM był połączony bezpośrednio z 80-woltowym dynamo. Wygenerowany prąd przepływał do silników elektrycznych przyłączonych do piast przednich kół lub był kierowany do baterii buforowej. Samochód ten jest uznawany za pierwsze seryjne auto hybrydowe na świecie.
Teraz Porsche wspólnie z Volkswagenem ponownie opracowało samochód seryjny z napędem hybrydowym, który pojawi się na rynku jeszcze w tym dziesięcioleciu. W przeciwieństwie do Mixte jest to pełna hybryda równoległa, która pozwala na jazdę wyłącznie z silnikiem elektrycznym. Podstawowe prace rozwojowe wraz z przygotowaniem wszystkich komponentów są już zakończone. Porsche zastosuje ten system w Cayenne: głównym silnikiem napędowym Cayenne S Hybrid będzie trzylitrowy V6 ze sprężarką i bezpośrednim wtryskiem benzyny. Będzie on połączony z silnikiem elektrycznym o mocy 38 kW, który może być używany dodatkowo w celu podniesienia mocy silnika spalinowego lub jako samodzielny napęd. Ponadto służy on jako prądnica i rozrusznik. Silnik elektryczny jest połączony z baterią niklowo – wodorkową (NiMH), która podczas hamowania i w określonych warunkach jazdy będzie magazynowała uzyskaną energię elektryczną. Za przenoszenie siły odpowiedzialna jest ośmiobiegowa przekładnia automatyczna ze sprzęgłem będącym połączeniem sprzęgła mechanicznego i hydrokinetycznego. Sterowane przez Hybridmanager Cayenne S Hybrid będzie zużywać w Nowym Europejskim Cyklu Jazdy (NEFZ) poniżej dziewięciu litrów na 100 km, co odpowiada emisji dwutlenku węgla mniejszej niż 210 g/km. Jest to około 20 procent mniej, niż przy tradycyjnym samochodzie o porównywalnej mocy. Sześciocylindrowy Cayenne S Hybrid dysponuje zatem mocą silnika ośmiocylindrowego przy spalaniu porównywalnym z silnikiem czterocylindrowym. Ponadto Cayenne S Hybrid spełnia zarówno europejską normę emisji spalin Euro 5 jak i amerykańską ULEVII.
Przy opracowywaniu technologii hybrydowej Porsche i Volkswagen podążają własnymi drogami i zamiast popularnego napędu hybrydowego z rozdziałem mocy stosują tak zwaną pełną hybrydę równoległą. Koncepcja ta niesie z sobą wiele korzyści:
• Duża kompatybilność komponentów hybrydowych z podstawową platformą Cayenne. Pełna hybryda równoległa minimalizuje ryzyko konieczności ograniczenia na przykład pojemności bagażnika lub rezygnacji z napędu na wszystkie koła.
• Większe oszczędności paliwa w przypadku pokonywania dłuższych odcinków i jazdy na autostradach.
W przeciwieństwie do innych koncepcji hybrydowych, których zalety ujawniają się przede wszystkim w ruchu miejskim, opracowany przez Porsche system daje możliwość swobodnego toczenia się bez silnika spalinowego lub – w języku inżynierów – 'żeglowania” przy prędkości do maksymalnie 138 kilometrów na godzinę. Przy płynnej jeździe i umiarkowanych przyspieszeniach, w odpowiednich warunkach możliwe jest rozwinięcie wyłącznie na prądzie prędkości ponad 50 km/h.
• Równoległy napęd hybrydowy pozwala na znaczną poprawę przyspieszenia i elastyczności. Koncepcja ta pasuje zatem doskonale do filozofii Porsche: doskonałe osiągi przy maksymalnej efektywności.
W przeciwieństwie do wszystkich systemów hybrydowych wprowadzonych już na rynek lub będących w fazie opracowywania pełna hybryda równoległa ma prostą i czytelną konstrukcję mechaniczną: moduł hybrydowy jest zamontowany na wale napędowym między silnikiem spalinowym a przekładnią, zgodnie z zasadą modułową. Składa się on z silnika synchronicznego o kształcie pierścienia i sprzęgła rozdzielającego po stronie połączenia z jednostką spalinową. Dzięki temu przebieg napędu pozostaje niezmieniony i nie ma żadnej dodatkowej przekładni lub sprzęgieł. Możliwe są wszystkie trzy klasyczne hybrydowe sposoby napędu:
• Napęd wspólny przez silnik spalinowy i elektryczny.
• Napęd z wykorzystaniem tylko silnika spalinowego.
• Napęd silnikiem elektrycznym przy wysprzęglonym, nieruchomym silniku spalinowym.
Ponieważ silnik elektryczny pracuje również jako prądnica, w określonych zakresach częściowego obciążenia silnika spalinowego i przy hamowaniu generuje on prąd magazynowany w baterii. |
|
|
|
|
|
Pionierskie rozwiązanie: inteligentne sterowanie przez Hybridmanager
Mimo, że mechaniczna koncepcja pełnej hybrydy równoległej jest prosta, jednak wymagania stawiane poszczególnym komponentom i systemowi sterowania są bardzo wysokie. Współpraca głównych podzespołów – silnika spalinowego, elektrycznego i baterii jest niezwykle skomplikowana. Koordynuje ją tak zwany Hybridmanager – można powiedzieć 'serce” Cayenne S Hybrid. Otrzymuje on wszystkie informacje związane z jazdą i energią i w każdej sytuacji steruje silnikiem elektrycznym i spalinowym w sposób optymalny dla zużycia paliwa. Przy tym bateria ani nie może być za bardzo rozładowana, ani zbyt często ładowana i rozładowywana. To niełatwe zadanie obliczeniowe. Dlatego konieczne było zdefiniowanie dla około 20.000 parametrów wykorzystywanych przez Hybridmanagera. Dla porównania: tradycyjny układ sterowania silnika wymaga tylko około 6.000 parametrów.
Kluczowym elementem równoległego pełnego systemu hybrydowego jest sprzęgło między silnikiem spalinowym a elektrycznym. By system ten mógł być wprowadzony na rynek musi pracować tak precyzyjne, aby kierowca ani pasażerowie nie zauważali rozruchów i wyłączeń silnika spalinowego. Kierowca musi jednak mimo to mieć do dyspozycji w każdej chwili i bez żadnych opóźnień pełną siłę przyspieszenia obu silników. Oznacza to, że przy wyłączonym silniku spalinowym po wciśnięciu pedału gazu w ciągu ekstremalnie krótkiego czasu jednostka napędowa musi zostać uruchomiona i osiągnąć żądaną prędkość obrotową, a sprzęgło powinno zamknąć się sposób niezauważalny dla kierowcy.
Porsche Cayenne S Hybrid potrzebuje na wykonanie tego zadania 300 milisekund. W tym czasie przebiega symultanicznie wiele procesów: przy dołączaniu silnika spalinowego sprzęgło mostkujące przekładni hydrokinetycznej w automatycznej skrzyni biegów otwiera się i moment obrotowy silnika elektrycznego zostaje na krótki czas podwyższony, w celu rozruchu silnika benzynowego. Jednocześnie sprzęgło między silnikiem elektrycznym i spalinowym zamyka się z dokładnie określonym przebiegiem docisku. Obok przemyślanej we wszystkich szczegółach współpracy silnika spalinowego i elektrycznego, za proces ten odpowiedzialny jest innowacyjny aktuator wrzecionowy układu sterowania sprzęgłem. Reguluje on ciśnienie hydrauliczne uruchamiające sprzęgło z nieosiągalną dotychczas precyzją.
Wyjątkowe: 'żeglowanie” bez silnika spalinowego do prędkości 138 km/h
Dzięki tej wyjątkowej funkcji udało się uzyskać jedną z największych zalet Porsche Cayenne S Hybrid: tzw. 'żeglowanie”, czyli toczenie się z wyłączonym i odsprzężonym silnikiem spalinowym, które jest możliwe także przy wyższych prędkościach - do 138 km/h. Przy jeździe na autostradzie ze stosunkowo równomierną prędkością możliwe jest dzięki temu uzyskanie znacznych oszczędności paliwa. Przyspieszenie, nawet przy tej szybkości, dzięki błyskawicznej reakcji Hybridmanagera, sprzęgła, silnika spalinowego i elektrycznego jest tak samo dynamiczne, jak w Cayenne z tradycyjnym napędem.
Perspektywa: Panamera S Hybrid
Zgodnie z zapowiedziami nowy Gran Turismo Panamera pojawi się na rynku jesienią 2009 roku, początkowo z tradycyjnymi rodzajami napędu.
Jeszcze w pierwszej generacji wprowadzona zostanie wersja hybrydowa, wykorzystująca tę samą koncepcję, co Cayenne S Hybrid.
|
|
|
|
Samochody porsche - zobacz ogłoszenia |
|
|
Autor: Kila |
|
Źródło: Moto Target |
|
|
