Hybrydowo – tak, ale hydraulicznie

Przedstawiamy: hybrydowy napęd hydrauliczny

W hydraulicznych pojazdach hybrydowych (HHV – Hydraulic Hybrid Vehicles) wykorzystywana jest energia sprężonego płynu obok energii generowanej przez konwencjonalny silnik spalinowy. Wszystkie komponenty elektroniczne, jakie spotykamy w hybrydowym układzie spalinowo-elektrycznym samochodu (HEV– Hybrid Electric Vehicle): rozrusznik, generator, sterowniki, akumulatory itp.), zostają zastąpione przez trzy komponenty: pompę hydrauliczną napędzaną przez niewielki silnik Diesla, silnik hydrauliczny (będący jednocześnie pompą w hybrydowym układzie równoległym) lub silniki hydrauliczne w piastach kół i pompy (w hybrydowym układzie szeregowym) oraz akumulator ciśnienia.

Oczywiście nadal potrzebne są akumulatory, aby możliwe było zasilanie urządzeń pomocniczych, takich jak oświetlenie czy radioodtwarzacz. Napędzana przez silnik spalinowy pompa hydrauliczna tłoczy medium robocze – olej hydrauliczny – do akumulatora hydraulicznego, gdzie uzyskiwane są ciśnienia rzędu 370 bar. Naciskając na pedał przyspieszenia w samochodzie, kierowca uwalnia znajdujący się pod ciśnieniem płyn hydrauliczny, który z akumulatora przepływa do silnika hydraulicznego.

W elektrycznym systemie hybrydowym energia jest magazynowana w baterii i dostarczana do silnika elektrycznego do napędzania pojazdu. Podczas hamowania energia kinetyczna pojazdu służy do ładowania akumulatorów. W hydraulicznym układzie hybrydowym pompa/silnik pobiera energię kinetyczną podczas hamowania, aby pompować płyn roboczy ze zbiornika do akumulatora. Tym samym medium robocze znajduje się pod ciśnieniem.

Amerykańska firma Steelhead Composites (producent kompozytowych akumulatorów ciśnienia) wprowadziła niedawno do eksploatacji dostawczego Sprintera ze spalinowo-hydraulicznym układem napędowym. Adaptacji pojazdu dokonała firma Lightning Hybrids, specjalizująca się w projektowaniu i produkcji hybrydowych hydraulicznych układów napędowych. Ocenia się, że średnie zużycie paliwa Sprintera poruszającego się w ruchu miejskim powinno wynosić ok. 9 l/100 km (fot. © Lightining Hybrids).
Amerykańska firma Steelhead Composites (producent kompozytowych akumulatorów ciśnienia) wprowadziła niedawno do eksploatacji dostawczego Sprintera ze spalinowo-hydraulicznym układem napędowym. Adaptacji pojazdu dokonała firma Lightning Hybrids, specjalizująca się w projektowaniu i produkcji hybrydowych hydraulicznych układów napędowych. Ocenia się, że średnie zużycie paliwa Sprintera poruszającego się w ruchu miejskim powinno wynosić ok. 9 l/100 km (fot. Lightining Hybrids).

Rodzaje hybrydowych napędów hydraulicznych

W hybrydowym hydraulicznym układzie równoległym silnik hydrauliczny/pompa instalowany jest typowo między silnikiem spalinowym a skrzynią biegów lub między skrzynią biegów a przekładnią główną z mechanizmem różnicowym. Zadaniem silnika hydraulicznego (pompy hydraulicznej) jest zapewnienie wspomagania silnika spalinowego podczas rozpędzania pojazdu oraz odzyskiwanie energii w trakcie hamowania, która- w przeciwnym wypadku zostałaby rozproszona w postaci ciepła generowanego w układzie hamulcowym. Podobnie jak w przypadku hybryd elektrycznych silnik hydrauliczny (pompa) w zależności od szczegółów konfiguracji układu może być w stanie (lub nie) napędzać pojazd samodzielnie przy niepracującym silniku spalinowym.

W szeregowych hydraulicznych układach hybrydowych silnik hydrauliczny (pompa) jest bezpośrednio połączony z wałem napędowym lub z silnikami zamocowanymi w kołach (piastach kół) pojazdu i tym samym dostarcza moment napędowy bezpośrednio na koła. Silnik spalinowy jest podłączony do pompy hydraulicznej i pracuje w swoim najbardziej efektywnym zakresie mocy, utrzymując optymalne ciśnienie w akumulatorze hydraulicznym.

Silniki trakcyjne muszą dostarczyć cały moment obrotowy wymagany do napędzania pojazdu, co oznacza, że maksymalne osiągi muszą być możliwe do uzyskania niezależnie od tego, czy silnik spalinowy pracuje, czy jest zatrzymany. Najważniejszą wadą konfiguracji szeregowej jest to, że podczas jazdy w stanach ustalonych (np. długie odcinki na autostradzie) podwójna konwersja energii oznacza dodatkowe straty w układzie.