Dodatkowy silnik elektryczny zamiast turbo?
Auta hybrydowe, w których silnik spalinowy wspomagany jest motorem na prąd, mówi się, że są ekonomiczne, ekologiczne i bezawaryjne. Znacznie rzadziej jednak wspomina się, że takie auta mają również lepsze osiągi. Elektryka zastępuje tu (a czasami uzupełnia) turbosprężarkę. Z tego względu coraz częściej układy hybrydowe trafiają nawet do aut typowo sportowych.
McLaren P1, Ferrari F90, Porsche 918, Honda NSX - fan motoryzacji wie, że te auta to już prawdziwa superliga. Zarówno jeżeli chodzi o ceny, jak i osiągi. Łączą je jednak nie tylko setki koni mechanicznych i obezwładniające przyspieszenia, ale także rozwiązania technologiczne - bo w każdym z tych modeli oprócz tradycyjnych, mocarnych silników benzynowych zamontowano również motory elektryczne oraz zasilające je baterię. Ich nadrzędnym zadaniem nie jest jednak oszczędzanie paliwa i zmniejszanie emisji (bo niszowych marek, jak McLaren czy Ferrari regulacje nie obejmują), ale poprawianie osiągów.
Podstawowa jednostka McLarena P1 to motor V8 o mocy 727 KM i momencie obrotowym 719 Nm. Dużo? Według Brytyjczyków niekoniecznie, więc dorzucili tu jeszcze elektryka o mocy 176 KM i z momentem 260 Nm. W efekcie auto osiąga 200 km/h w zaledwie 6,8 sekundy, a po kolejnych 10 sekundach jedzie już 300 km/h! A to wszystko w wozie, który ma już siedem lat. Jego ceny na rynku wtórnym zaczynają się od ok. 6 mln zł. Choć są i egzemplarze z serii specjalnych (np. GTR), za które zapłacić trzeba 4 mln, ale euro!
Nie trzeba jednak dysponować tak absurdalną kwotą, by poczuć różnicę w osiągach między autem z klasycznym motorem benzynowym, a hybrydowym. Porsche w dwóch swoich "popularnych" modelach stosuje takie napędy - Cayenne i Panamerze, niemniej i w ich przypadku realne ceny oscylują w okolicach okrągłego miliona złotych. Znacznie mniej, bo około 500 tys. zł, trzeba zapłacić za Lexusa LC 500h - chyba jedyny na rynku hybrydowy wóz klasy GT.
Na przykładzie Lexusa najlepiej widać, jak bardzo technologia hybrydowa poprawia osiągi. Model LC 500h ma pod maską sześciocylindrowy, wolnossący motor benzynowy o pojemności 3,5 litra, wspomagany elektrykiem - taki zestaw zapewnia mu łączną moc ok. 360 koni i przyspieszenie do setki w 5,0 sekund. Dla porównania, pięciolitrowy, ośmiocylindrowy i mocniejszy o ponad 100 koni LC 500 robi to zaledwie 0,3 sek. szybciej. Z kolei różnica w spalaniu między oboma autami to aż 3,5 litra benzyny na korzyść hybrydy. Mamy więc sporą różnicę w spalaniu, pojemności silnika i mocy, a jednocześnie bardzo niewielką w osiągach. Jak to możliwe?
Cała siła hybrydy tkwi w jej motorze elektrycznym, który ma duży moment obrotowy (w przypadku LC 500h to 300 Nm) dostępny w każdym zakresie obrotów. Innymi słowy, zanim klasyczny silnik benzynowy w pełni rozwinie skrzydła, to elektryka już od dawna działa pełną parą. Jest tak nie tylko podczas ruszania, ale także podczas zwiększania prędkości np. z 80 do 120 km/h. No i w przypadku klasycznej hybrydy nie musimy martwić się znacznie większą masą, jak ma to miejsce np. w plug-inach. Hybrydowy LC jest zaledwie o 50 kg cięższy od wersji benzynowej. To zasługa tego, że mamy tu małą baterię. W PHEV-ach same akumulatory potrafią ważyć 200 i więcej kilogramów.
Można zatem przyjąć (oczywiście w uproszczeniu), że w klasycznych HEV-ach motor elektryczny pełni funkcję turbosprężarki. I nie dotyczy to wyłącznie tych drogich, sportowych modeli. Identycznie jest w tych popularnych, znacznie przystępniejszych cenowo autach. Przykład? Lexus UX 250h ma dwulitrowy, wolnossący motor benzynowy + jednostkę elektryczną, które łącznie generują 184 KM. Podobną moc ma reprezentujące ten sam segment Audi Q3 40 TFSI, które ma silnik o identycznej pojemności, ale uzupełniony turbosprężarką. O ile różnice w osiągach są stosunkowo niewielkie, to już pod dystrybutorem znaczne - UX 250h zużywa średnio niemal 3 litry paliwa mniej niż Q3 40 TFSI! A różnica w emisji CO2 to aż 60-70 gramów na korzyść Lexusa.
To efekt tego, że w przypadku HEV dużą część pracy bierze na swoje barki właśnie jednostka elektryczna - np. podczas dynamicznego ruszania czy jazdy w korku po mieście, czyli w warunkach, w których turbodoładowane motory potrzebują więcej paliwa. Badania dowiodły, że w miejskim ruchu hybrydy przez 50 do 70 proc. czasu (zależnie od natężenia ruchu) jeżdżą wyłącznie na prądzie. Jednocześnie są mniej wrażliwe na to, jak obchodzimy się z pedałem gazu. Motory z turbo słyną z tego, że są dosyć ekonomicznie przy delikatnej jeździe, ale potrafią być bardzo paliwożerne przy dynamicznej (choć oczywiście znane są odstępstwa od tej reguły). Po prostu turbosprężarka też potrzebuje paliwa. A silnik elektryczny nie. Dlatego hybrydy zdają się znosić ciężką nogę nieco lżej. Przynajmniej te nowej generacji, bo w przeszłości bywało z tym różnie.
