Vehiculele hibride sunt disponibile în diferite variante tehnice. Nissan a ales o abordare foarte individuală și a proiectat un motor cu trei cilindri cu compresie variabilă în acest scop.
În urmă cu câțiva ani, Nissan a dezvoltat un motor VCT de doi litri (VCT = Variable Compression Turbo) cu compresie variabilă. Mașinile Infiniti cu acest motor sunt vândute cu succes în SUA, Japonia și China. În Europa, însă, conceptul complex a fost uitat după ce Infiniti s-a retras de pe piață. Acum, însă, motorul, un trei cilindri de 1,5 litri, revine cu denumirea e-Power Hybrid.
Sistemul e-Power de la Nissan funcționează ușor diferit față de modelele hibride convenționale. Motorul turbo pe benzină nu are transmisie directă către roți și nu există cutie de viteze convențională.
Au existat modele similare la BMW i3 sau Opel Ampera, dar în ambele cazuri motorul pe benzină a servit drept prelungitor de autonomie. Qashqai este diferit. Bateria litiu-ion relativ mică, de 58 kg, are o capacitate de doar 2,1 kWh, este formată din 96 de celule și poate furniza până la 66 kW pe termen scurt. Distanțele pur electrice mai lungi nu sunt posibile, Nissan specificând o autonomie pur electrică de 3 până la 4 kilometri.
De ce atât de puțin? Nissan consideră sistemul e-Power drept o tehnologie de tranziție care are avantajele sale, în special în mediul urban. Nu este un secret faptul că majoritatea șoferilor de autovehicule hibride plug-in rareori își conectează autovehiculele la priză și destul de puțini conduc exclusiv cu un motor cu combustie. Acest lucru înseamnă că avantajele unui hibrid plug-in nu pot fi utilizate, iar impactul asupra mediului nu este redus, ci mai degrabă crescut.
Versiunea tehnică a modelului Qashqai arată acum astfel: Motorul pe benzină cu trei cilindri produce 115 kW/156 CP și 250 Nm. Motorul electric sincron Bosch furnizează 330 Nm și 140 kW/190 CP. Motorul pe benzină generează energie electrică prin intermediul generatorului, care este fie introdusă în baterie prin intermediul unui invertor, fie antrenează roțile din față direct prin intermediul motorului electric sau ambele în același timp.
Factorul decisiv aici este situația de condus respectivă. Acest control este complet automat. În toate cazurile, acționarea este exclusiv electrică; nu există nicio transmisie mecanică directă de la motor la arborii de transmisie. Conform WLTP, consumul de benzină al unui Qashqai care cântărește aproape 1,7 tone este de 5,3 litri/100 km. Un motor diesel ar fi puțin mai economic, dar nu prea este solicitat în această țară din motive politice. Un Qashqai propulsat exclusiv de un motor pe benzină de 116 kW are 6,4 l/100 km în WLTP.
Diferențele considerabile în ciclul WLTP pot fi interpretate din profilul de condus. Deși bateria modelului Qashqai este relativ mică, proporția de condus electric în traficul urban este de 79 %, 65 % pe uscat (< 100 km/h) și 29 % pe autostradă (> 100 km/h). Acest lucru oferă Nissan un avantaj în ceea ce privește consumul de combustibil de aproximativ 7,5 procente în comparație cu vehiculele mild hybrid concurente. De altfel, autonomia posibilă a Qashqai VCT este de peste 1 000 km datorită rezervorului mare de 55 de litri.
Tripleta VCT de 1,5 litri
Funcționarea sistemului de pârghii nu este evidentă imediat. Piesa centrală a motorului este sistemul multi-link, care permite variația continuă a compresiei motorului. Acest lucru se realizează prin intermediul unui arbore intermediar, care este conectat de servomotor la sistemul multi-link de pe arborele cotit și de aici la baza bielii prin intermediul a două brațe de pârghie.
Aceasta controlează înălțimea cursei pistonului. În funcție de condițiile de conducere și de comenzile de conducere respective, unitatea de comandă poate regla continuu raportul optim de compresie între 8 : 1 (pentru performanțe ridicate) și 14 : 1 (pentru eficiență ridicată). Raportul de compresie scăzut permite creșterea turației motorului și, prin urmare, a puterii. Cu toate acestea, în intervalul de sarcină parțială, unde se injectează puțin combustibil, contează cea mai bună eficiență posibilă. Reglarea poate fi făcută permanent. Nissan estimează randamentul motorului la aproximativ 40 %, ceea ce este semnificativ mai mare decât cel al unui motor convențional pe benzină cu trei cilindri DI și cu puțin sub cele mai bune valori pentru motoarele diesel ale autoturismelor.
Funcționarea mecanismului de reglare pentru raportul de compresie variabil VCR (raport de compresie variabil), raport de compresie ridicat de 14 : 1 în stânga, raport de compresie scăzut de 8 : 1 în dreapta după reglarea prin mecanismul de pârghie multi-link (Fig. 3)
Și iată cum funcționează sistemul: un motor electric este conectat la cutia de viteze Harmonic Drive prin intermediul brațului de control. Unghiul de rotație al Harmonic Drive determină raportul de compresie respectiv. Unghiul de reglare variabil este transferat la arborele de comandă prin intermediul unei pârghii scurte. La rândul său, acesta acționează asupra brațului multi-link, care este poziționat direct pe arborele cotit, prin intermediul unei alte pârghii. Înălțimea punctului mort superior al pistoanelor individuale este reglată prin modificarea unghiului multi-link – aceasta este modificarea efectivă a raportului de compresie. Un braț de control excentric modifică simultan poziția cursei tuturor cilindrilor.
Datorită geometriei speciale a sistemului multi-link, bielele sunt aproape verticale în timpul ciclului de combustie, în loc să continue să se deplaseze lateral. Acest lucru reduce forța laterală a segmentelor pistonului în cămașa cilindrului, ceea ce reduce frecarea în interiorul motorului. Deși sistemul multi-link reduce forța laterală a pistoanelor și, prin urmare, frecarea, complexitatea sistemului multi-link, cu numeroasele sale puncte de sprijin, o crește considerabil.
Așa-numita acoperire a alezajului în oglindă reduce frecarea cilindrilor cu aproximativ 40 la sută. În acest proces, pereții cilindrilor sunt pulverizați cu un jet special de plasmă. Învelișul este apoi întărit și șlefuit fin. Astfel, peretele cilindrului devine deosebit de neted, cu rugozități microporoase pentru o peliculă de ulei stabilă, iar motorul funcționează și mai lin. Blocul motor și cilindrul noului propulsor sunt realizate din aliaje ușoare de aluminiu, în timp ce componentele multi-link sunt realizate dintr-un aliaj de oțel dur.
Datorită designului special al mecanismului multi-link, motorul VCT este semnificativ mai silențios decât motoarele convenționale în linie. Acesta produce mai puțin de 50 la sută din vibrațiile unui triplu convențional și nu necesită arbori de echilibrare. În plus, sistemul de difuzoare de la bord redă sunete specifice în interior pentru a atenua vârfurile de frecvență ale motorului și a reduce astfel nivelul de zgomot. Microfoanele din plafon măsoară nivelul actual de zgomot.
Operațiunea de conducere
Sistemul de control este cheia de boltă a acționării e-Power. Maximul aici este funcționarea cât mai eficientă a motorului, care funcționează la o viteză constantă și scăzută cât mai des posibil. Viteza curentă trebuie să corespundă întotdeauna accelerației, exact așa cum este obișnuit clientul de la vehiculele „normale”. După cum s-a menționat mai sus, motorul cu combustie nu antrenează direct roțile, ci antrenează motorul electric prin intermediul unui invertor și al unui generator, care, la rândul său, transmite puterea către roțile motoare.
Fereastra de funcționare a triplului se află între 1500 și 5800 rpm. Atunci când cerința de putere este scăzută, raportul de compresie este în gama superioară, până la 14:1, ceea ce reduce consumul și emisiile, dar crește eficiența. Atunci când cerința de sarcină este ridicată, Mirror-Link reduce continuu raportul de compresie până la 8 : 1. În ceea ce privește controlul, este important pentru Nissan ca turația și propulsia să se potrivească reciproc și să nu fie decuplate în mod perturbator, ca în cazul transmisiei CVT. Prin urmare, Nissan crește sau reduce treptat turația motorului.
Livrarea de putere a modelului Qashqai seamănă mai mult cu cea a unei mașini electrice. Când apeși accelerația, poți simți transmisia spontană de putere a motorului electric de 330 Nm. Acesta accelerează de la 0 la 100 km/h în 7,9 secunde. La această sarcină maximă, cuplul este transferat de la motorul cu combustie direct prin invertor la motorul electric și de aici la arborii de transmisie. La decelerare – 0,2 g este posibil prin intermediul funcției cu o singură pedală – sistemul recuperează și încarcă bateria. Acest lucru poate fi setat și manual prin intermediul butonului e-pedal sau prin modul B de pe maneta selectorului de transmisie. De altfel, Nissan oferă și variante de propulsie fără o componentă hibridă. La Nissan X-Trail 1.5 VCT, acest motor este cuplat cu o transmisie CVT. Datele cheie: 120 kW/163 CP și 300 Nm. Conform WLTP, X-Trail-ul de aproape 1,7 tone consumă atunci 7,1 litri, dar numai 5,7 litri cu motorizarea e-Power. Cu toate acestea, dieselul de 340 Nm, care din păcate a fost abandonat, era mult mai bun, gestionând aproximativ 5,5 litri.
