Ako majú hybridy riešené zohrievanie spaľovacích motorov a studené štarty?
Masívne rozšírenie plug-in hybridných verzií v modelových radoch jednotlivých automobiliek so sebou neprináša nielen „papierovo“ menšie spotreby a menej lokálnych emisií CO2, ale aj nové otázky týkajúce sa ich zložitej konštrukcie a spoľahlivosti. A hoci sú mnohé obavy konštruktérov oprávnené, faktom je, že sa medzi verejnosťou z času na čas objavia aj fámy vyplývajúce z neznalosti súvislostí či nepochopenia základného princípu fungovania hybridných modelov. Ako však zistiť, kde je pravda? Minimálne v oblasti plug-in hybridov je to problém. Na trhu sú krátko na to, aby sme s nimi mali nejaké dlhodobé skúsenosti, značkové dielne riešia všetko za zavretými dverami a nezávislé servisy sa im radšej oblúkom vyhýbajú. Ako z toho von? Máme jedinú možnosť, opýtať sa priamo výrobcov. Tentoraz ma zaujímala odpoveď na to, ako majú ich hybridy vyriešené zohrievanie spaľovacích motorov a ich ochranu pred opotrebovaním prevádzkou v podchladenom stave. Nejeden prevádzkovateľ hybridného auta sa totiž pozastavuje nad tým, že studený spaľovací motor jeho hybridu ženie riadiaca elektronika auta hneď po prvom studenom štarte okamžite do vysokých otáčok. Dá sa tomu zabrániť, či to ničomu nevadí?
Veľa rozdielov tu nie je
Všetci výrobcovia plug-in hybridných áut sa dnes zhodujú na tom, že termomanažment hnacieho mechanizmu (spaľovací motor, elektromotor, batérie + príslušenstvo) majú pod palcom riadiace jednotky spolupracujúce s celou armádou senzorov a snímačov monitorujúcich všetky potrebné komponenty. V tomto musím dať automobilkám za pravdu, dnešné systémy sú totiž tak zložité, že funkciu ich jednotlivých komponentov ovplyvňuje celý rad faktorov a teplota ich prevádzkových kvapalín je len jedným z nich.
BMW má v hybridoch komplexný termomanažment
Potvrdzuje to aj automobilka BMW. Hovorí, že pri studenom štarte spaľovacieho motora v plug-in hybride sa stane to isté, čo pri spaľovacom motore konvenčného auta, teda nárast trecích síl a postupné zohrievanie pracovných priestorov a trecích plôch. „Naše motory a prevodovky majú vzhľadom na aktuálne platné emisné normy koncept termo-manažmentu navrhnutý s cieľom jednak čo najmenších tepelných strát, ako aj čo najkratšieho času potrebného na dosiahnutie prevádzkovej teploty tak motora, aj prevodovky. Technické riešenia sa síce v jednotlivých modeloch líšia, ale všeobecne ide o kombináciu výmenníkov tepla, termo-manažment modulov, elektrických čerpadiel, príslušných softvérových riešení a v neposlednom rade aj novú generáciu mazív, ktoré výrazne znižujú namáhanie a mieru opotrebenia mechanických častí motora a prevodovky“, hovorí ďalej vo svojom vyhlásení automobilka BMW.
BMW sa pri studených štartoch spaľovacích motorov v hybridoch spolieha aj na novú generáciu motorových olejov. V kombinácii s technickými a technologickými úpravami zabezpečia aj podchladeným motorom dostatočnú ochranu.
VW Group/Škoda - žiadny predhrev nepotrebujeme
V podobnom duchu sa nesie aj odpoveď automobilky Škoda Auto. Potvrdili, že na samotnej mechanike spaľovacích motorov a ich trecích plôch je niekoľko technologických aj technických úprav zohľadňujúcich prevádzku motora bezprostredne po studenom štarte. Mladoboleslavská fabrika hovorí, že na motore 1.4 TSI (ERA211), ktorý sa využíva v kombinácii s batériou pri plug-in hybridných verziách, boli urobené úpravy s cieľom zníženia trenia za studena a zrýchlenia ohrevu motora. Špeciálny predohrev motora nie je podľa českej automobilky potrebný. Nebráni sa však doplatku za nezávislé kúrenie. „Ako dodatočnú výbavu je možné si do vozidla objednať nezávislé kúrenie, tak ako aj pri iných modeloch značky Škoda,“ píše vo vyhlásení automobilka.
Motory v našich plug-in hybridoch žiadny špeciálny predohrev nepotrebujú, hovorí automobilka Škoda Auto.
KIA točí za studena len do 3000 otáčok a má predohrev
Spaľovacie motory v hybridoch chráni aj automobilka KIA, používa metódy používané na zvýšenie odolnosti aj pri konvenčných modeloch, zároveň však zdôrazňuje, že riadiace algoritmy obmedzia max. otáčky premrznutého motora na 3000 ot./min.. Zaujímavejšie je však udržiavanie prevádzkovej teploty spaľovacieho motora počas prevádzky auta, teda aj v momentoch, keď auto ženie elektromotor a štvorvalec pod kapotou chladne. “Predohrev je na všetkých HEV/PHEV vozidlách a jeho úlohou je udržiavanie teploty motora medzi 30 - 115 °C, resp. pri dosiahnutí teplôt pod a nad tieto hodnoty sa spustí samotný spaľovací motor, bez ohľadu na potreby vodiča. Využívame aj ohrev vody z výfuku (na výfukovom potrubí je výhrevné teleso) a rovnako sú k dispozícii ďalšie dva samostatné výhrevné bloky (blok motora a hlava) riadené softvérom. Vďaka tomu udržíme aj vypnutý spaľovací motor zohriaty aspoň na spomínaných 30 stupňov, čo v kombinácii s elektronickým obmedzovačom jeho max. otáčok stačí,“ píše sa vo vyhlásení automobilky KIA.
KIA udržiava počas prevádzky teplotu spaľovacieho motora svojich plug-in hybridných vozidiel v rozsahu 30 - 115 °C.
Žiadny voľnobeh, treba ho rýchlo zohriať
Svoje skúsenosti s udržiavaním spaľovacích motorov hybridných modelov na správnej teplote ponúka aj Mercedes-Benz. Ten na to ide tak, že sa snaží spaľovací motor dostať čo najskôr na prevádzkovú teplotu. „Akýkoľvek prvý štart motora je studený štart. Aj pre konvenčný motor. Po naštartovaní má zmysel motor rýchlo zohriať,“ hovorí zástupca automobilky Mercedes-Benz. „Najhoršou podmienkou pre motor je voľnobeh bez zaťaženia, ideálne je zahriať motor so stredným zaťažením a strednými otáčkami. To je presne to, čo robíme s hybridom, ak je to možné. Ak je potrebný plný výkon, nemôžeme to urobiť, ale vo všetkých našich testoch sa ubezpečujeme, že motor dokáže tieto podmienky zvládnuť. Pri extrémne nízkej teplote štartujeme motor od začiatku, aby sme sa vyhli týmto najhorším prípadom. Po počiatočnom naštartovaní dokáže motor udržiavať teplotu celkom dobre aj pri dlhodobejšom výlučne elektrickom pohone. Pri elektrickom pohone sa už chladiaca kvapalina ohrieva, pretože cirkulácia chladiaceho okruhu preteká cez ďalšie súčasti, ktoré sú teplejšie. Tie však na samotné prehrievanie spaľovacieho motora veľký vplyv nemajú,“ dopĺňa nemecká automobilka.
Mercedes-Benz sa svoje motory snaží čo najskôr zohriať zvýšenou záťažou. Voľnobehu studeného motora sa vyhýba (na fotografii hnací agregát plug-in hybridného modelu GLA 250e).
Renaultu všetko chráni elektronika
Na scénu plug-in hybridných modelov sa nedávno vydala aj francúzska automobilka Renault. Aj v jej prípade sa o udržiavanie prevádzkových teplôt všetkých komponentov hybridného pohonu stará elektronika. Automobilka pritom zdôrazňuje, že nejde len o teplotu motora, svoj termomanažment musia mať aj trakčný akumulátor, elektromotor, menič napätia a mnoho ďalších komponentov. „Centrálna riadiaca jednotka, okrem iného, stráži kompletný tepelný režim všetkých častí vozidla. Do tohto systému sú zapojené trakčný akumulátor, elektromotor, menič napätia, nabíjačka, spaľovací motor, aj klimatizácia. Pri chladení sa využíva kombinácia chladenia vzduchom ako aj chladenia chladiacou kvapalinou,“ komentuje automobilka Renault.
Plug-in hybridné Renaulty si prostredníctvom elektroniky chránia teploty všetkých dôležitých komponentov pohonného reťazca.
Seat motor predhreje odpadovým teplom z batérií
Automobilka SEAT pri svojich plug-in hybridoch spaľovací motor neštartuje hneď. Ide na to trochu inak a spaľovací motor nezohrieva jeho vlastným naštartovaním. „Samotný benzínový motor (olej + chladiaca kvapalina) si odovzdávajú navzájom teplo z elektrického kúrenia a z chladenia batérií. V DSG prevodovke je priamo integrovaný elektromotor, kde produkovaním tepla zohrieva olej v prevodovke DSG na bezpečnú prevádzkovú teplotu,“ hovorí na adresu predhrevu motora SEAT. Riadiace algoritmy samozrejme počítajú aj so scenárom okamžitej potreby výkonu. „Ak zošliapnete plynový pedál naplno napr. už po dvoch minutách od nasadnutia do auta, zachová sa úplne rovnako ako studený čisto benzínový pohon – motor trpí a prvých 5 minút treba so studeným autom jazdiť opatrne, či je to benzín, diesel alebo PHEV,“ priznáva férovo automobilka. „Ak ale budete chvíľu jazdiť čisto na elektrinu (napr. 5-10 minút), elektromotor, batéria a aktivované elektrické kúrenie odovzdajú dostatok tepla motoru (olej + chladiaca kvapalina) a prevodovke (olej), aby neštartoval úplne studený, ale čo najbližšie prevádzkovej teplote,“ dopĺňa zástupca španielskej automobilky.
SEAT si spaľovací motor plug-in hybridných verzií predhreje z chladiaceho okruhu trakčnej batérie (ak mu na to vodič pomôže vytvoriť podmienky).
Ako sa teda ukazuje, každý výrobca ide na ochranu spaľovacieho motora motora svojich hybridov trochu inak a hoci je na trhu viac výrobcov plug-in hybridných áut, nielen tí z tohto článku, všetci to riešia, plus mínus, rovnako. Záver je jasný, aj s plug-in hybridom treba spočiatku jazdiť opatrne a dopriať jeho komponentom čas na zohriatie na prevádzkovú teplotu. A hoci sú samotné spaľovacie motory postavené tak, aby znášali aj studené štarty, vodič dokáže svojím citlivým prístupom výdrži ich mechaniky stále dostatočne účinne pomôcť.
