Tehnologia Hybrid Air de la PSA-Bosch

Noul grup motopropulsor hibrid hidraulic dezvoltat de Bosch în parteneriat cu PSA are rolul de a scădea semnificativ consumul de combustibil și emisiile de CO2 ale automobilelor. Această tehnologie se poate utiliza cu succes atât pe autoturisme cât și pe automobilele de transport marfă ușoare destinate traficului urban.

Pe plan mondial sunt impus standarde din ce în ce mai ambițioase, cu scopul de a reduce emisiile poluante ale automobilelor (NOx și particule) cât și cele cu efect de seră (CO2). Ținta pentru 2012 este de 95g CO2 / km în Europa și 120 g CO2 / km în China. Aceste ținte vor putea fi atinse doar cu ajutorul automobilelor hibride, pe o piață dominată de automobile cu motoare cu ardere internă. Se estimează că până în 2020 piața europeană va avea cca. 15% automobile cu propulsie hibridă, majoritatea de origine asiatică.

Noua tehnologie Hybrid Air este un grup motopropulsor hibrid care combină un motor termic pe benzină și un sistem hidraulic-aer pentru stocarea energiei. Comparativ cu automobilele hibride clasice (termic electric), în locul bateriei, este utilizat un acumulator hidraulic cu aer comprimat. Această soluție are avantajul unui preț de fabricație scăzut, raportul cost-emisii CO2 fiind mult mai mic în comparație cu sistemele hibride electrice.

Automobilele cu tehnologie Hybrid Air combină un motor termic cu ardere internă, o unitate de stocare a energiei pe bază de aer comprimat, un motor hidraulic, o pompă hidraulică și o transmisie automată. Un sistem de control electronic inteligent adaptează modul de funcționare la stilul de conducere al conducătorului auto, optimizând în același timp randamentul energetic.

Sistemul Hybrid Air combină două surse de energie (motor termic și aerul comprimat) pentru a obține randamentul optim în funcție de condițiile de rulare. Componentele hidraulice (motorul și pompa) recuperează și stochează energia generată de:

• motorul termic, la punctul de funcționare de randament maxim;
• frânarea și decelerarea automobilului (recuperare cinetică)

Cu ajutorul unei transmisii automate (cu mecanism epicicloidal) puterea motoare este trasmisă la roți în funcție de modul de operare: termic, aer, hibrid sau regenerare.

Acumulatorul de presiune conține două volume separate, unul cu ulei și celălalt cu gaz. Când acumulatorul este încărcat, volumul de ulei crește iar cel de caz se comprimă, similar cu un arc elicoidal. Când acumulatorul este încărcat la maxim presiunea gazului atinge 300 bari. Cantitatea de energie ce poate fi stocată depinde de dimensiunea acumulatorului. În mod AER, energia acumulată prin comprimarea gazului poate fi utilizată pentru propulsarea automobilului. Gazul se destinde iar uleiul va fi împins din acumulator în motorul hidraulic care va propulsa automobilul, prin intermediul transmisie.

Capacitatea acumulatorului de stocare a energiei este mai mică decât cea a bateriilor Li-ion utilizate de automobilele hibride electrice. Avantajul constă în încărcarea foarte rapidă (10 s) și utilizarea mai eficientă a energiei produsă de motorul termic.

Transmisia este epicicloidală cu control electronic (EGC – Electronically Gearbox Control) și face managementul celor două surse de putere (motor termic și motor hidraulic). Acesta înlocuiește cutia de viteze manuală de pe un automobil convențional și este capabilă de schimbări automate de trepte.

Motorul termic 1.2 VTi, de ultimă generație, pe benzină, în 3 cilindri beneficiază de ultimele tehnologii. Față de versiunea precedentă, masa motorului a fost redusă cu 21 kg iar frecările au fost reduse cu 30%. Fusta pistoanelor este acoperită cu grafit (DLC) pentru reducerea frecărilor. Acesta beneficiază de asemenea de management al sistemului de răcire care permite atingerea temperaturii optime de funcționare într-un timp cât mai scurt.

Moduri de operare:
Termic
Acest mod este utilizat la conducerea în mediu extraurban, cu viteze medii și mari. În acest mod toată puterea roților motoare este generată de către motorul termic pe benzină.
Motorul termic este ținut la turații joase pentru optimizarea consumului de combustibil, raportul de transmitere al cutiei de viteze fiind adaptat în funcție de viteza de deplasare.

Comparativ cu un automobil din aceeași clasă cu motor termic, tehnologia Hybrid Air în mod TERMIC, are următoarele avantaje:
● propulsie continuă, fără șocuri;
● scăderea consumului de combustibil cu aproximativ 5%;
● nivel de zgomot mai redus.

Aer
Acest mod este utilizat preponderent în mediul urban. Viteza maximă până la care este activ este de 70 km/h. Energia pentru propulsie este furnizată de acumulatorul hidraulic-aer care se descarcă. În acest mod motorul termic este oprit. Statistic, în traficul urban, modul AER este activ 80% din timpul de utilizare al automobilului.

Comparativ cu un automobil din aceeași clasă cu motor termic, tehnologia Hybrid Air în mod AER, are următoarele avantaje:
● reducere drastică a consumului de combustibil
● nivel de zgomot foarte redus (motor termic oprit)

În modul hibrid, pentru propulsie, sunt utilizate două surse de energie: motorul termic și acumulatorul hidraulic-aer. Sistemul electronic inteligent de control selectează automat modul de funcționare a celor două surse, în funcție de cererea de cuplu a conducătorului auto și pentru a permite reîncărcarea acumulatorului la deplasarea cu viteze mici a automobilului. În acest mod sunt îndeplinite atât condițiile de performanță dinamică cât și cele maniabilitate.

Regenerare
În modul regenerare sistemul de stocare cu energie (acumulatorul hidraulic-aer) se încarcă.
Acest mod este activ în timpul decelerării sau frânării automobilului. De asemenea, acest mod devine activ indiferent dacă propulsia este termică, pe aer sau hibridă.

Tehnologia Hybrid Air oferă multiple avantaje clienților:

• accesibilitate: această tehnologie este disponibilă la un preț scăzut și se poate aplica atât autoturismelor cât și vehiculelor comerciale ușoare. Va echipa atât automobilele din clasa B (motor pe benzină de 82 CP) și din clasa C (motor pe benzină 110 CP).
• consum scăzut de combustibil și emisii: în mediul urban reducerea consumului de combustibil poate ajunge la 45%, care se traduce în creșterea autonomiei cu până la 90%, comparativ cu un automobil cu motor termic de aceeași putere. Consumul de combustibil standard, în ciclu mixt este de 2.9 litri/100 km, cu emisii de 69 g CO2/100 km, pentru Citroen C3 sau Peugeot 208. Comparativ, un automobil cu motor termic pe benzină, în trei cilindri și cutie de viteze manuală are emisii de 103 g CO2 / 100 km. Pe ciclu de omologare NEDC consumul de combustibil este redus cu 30% comparativ cu același automobil propulsat de un motor termic echivalent.
• spațiu interior: dispunerea sistemului Hybrid Air permite obținerea unui spațiu interior similar cu cel al unui automobil cu propulsie clasică (motor termic)
• confort și maniabilitate: funcționarea în mod combinat (termic-aer) permite obținerea de reprize de accelerație puternice. De asemenea, transmisia cu variație continuă nu întrerupe cuplul motor ceea ce se traduce în confort sporit în timpul rulării
• disponibilitatea internațională: tehnologia Hybrid Air poate fi utilizată oriunde, indiferent de condițiile climaterice. Sistemul fiind relativ simplu permite, de asemenea, mentenanţă și întreținere ușoară.