Lexus RX400h: Ήπια δύναμη!

Πρόσφατα, οι BMW Group, DaimlerChrysler AG και General Motors Corporation συμφώνησαν στην από κοινού εξέλιξη και κατασκευή υβριδικών συστημάτων που στα επόμενα χρόνια πρόκειται να εξοπλίσουν διάφορα μοντέλα της κάθε εταιρίας. Μερικές μέρες αργότερα, οι όμιλοι VW και Porsche ανακοίνωσαν την συνεργασία τους σε ανάλογο επίπεδο. Για δείτε πως αλλάζουν οι καιροί. Πριν από μερικά χρόνια οι ιθύνοντες της GM διατείνονταν πως τα υβριδικά δεν είναι τίποτα άλλο παρά παραπέτασμα καπνού και πως η εποχή των ενεργειακών κυψελών πλησιάζει. Από την άλλη, ο όμιλος VW δήλωνε μέχρι πρότινος θερμός υποστηρικτής της πετρελαιοκίνησης. Ωστόσο, αποφάσισε να αναμειχτεί και αυτός στην εξέλιξη υβριδικών συστημάτων.

Την υβριδική τεχνολογία οι ιαπωνικές εταιρίες Honda και Toyota την έχουν πάρει στα πολύ σοβαρά την τελευταία δεκαετία. Θυμηθείτε πως στην Ιαπωνία οι νόρμες περί ρύπων είναι τόσο αυστηρές, ειδικά για τα οξείδια του αζώτου (ΝΟx), που κατατάσσουν τους κινητήρες diesel ως απαγορευμένο καρπό. Ειδικά η Toyota η οποία βλέπει πως η προσπάθειά της αποδίδει ενισχύοντας το προφίλ της αλλά και το ταμείο της. Απλά σκεφτείτε πως υπάρχουν αρκετές αυτοκινητοβιομηχανίες (σαν την Ford) που πληρώνουν για την υβριδική πατέντα και άλλες οι οποίες σκέπτονται να βάλουν το χέρι στην τσέπη (σαν την Nissan). Τελικά, μήπως οι Ιάπωνες αποδειχτούν σοφότεροι όλων; Είναι τα υβριδικά μοντέλα η απάντηση στο ζήτημα για μειωμένους ρύπους και μικρότερη κατανάλωση καυσίμου η οποία είναι ανάλογη της εκπομπής διοξειδίου του άνθρακα; Αν το κόστος παραγωγής των υβριδικών εξισωθεί με αυτό των diesel, τότε ποιο είναι προτιμότερο; Απορίες που σύντομα θα απαντηθούν από τις εξελίξεις που θα ακολουθήσουν στο προσεχές μέλλον.

Επί της ουσίας
Οι άνθρωποι της Toyota -θυμηθείτε πως η Lexus είναι το πολυτελές τμήμα της- θα πρέπει να νιώθουν περήφανοι καθώς σε αυτούς χρεώνεται το πρώτο υβριδικό μοντέλο παραγωγής (το Prius) αλλά και το πρώτο SUV παραγωγής (το RX400h). Η διάταξή του υβριδικού Lexus βασίζεται στο γνωστό -από το Prius- σύστημα HSD (Hybrid Synergy Drive) στο οποίο ο βενζινοκινητήρας συνεργάζεται με έναν ηλεκτροκινητήρα που τροφοδοτείται με ηλεκτρική ενέργεια από μια γεννήτρια και μια μπαταρία. Στην περίπτωση του RX400h οι απαιτήσεις για ισχύ ήταν έυλογα αυξημένες λόγω κυρίως διαστάσεων και βάρους. Έτσι, χρησιμοποιήθηκε ένας ισχυρός V6 βενζινοκινητήρας χωρητικότητας 3,3 λίτρων και ισχύος 211 ίππων, αυτός που τοποθετείται στο RX330 που κυκλοφορεί στην αμερικανική αγορά. Και ο ηλεκτροκινητήρας είναι πιο δυνατός με ισχύ 167 ίππων ενώ υπάρχει και ένας δεύτερος, μικρότερος, που συνδυάζεται με το σύστημα τετρακίνησης. Βενζινοκινητήρας και ηλεκτροκινητήρας βρίσκονται «γεφυρωμένοι» σε σειρά. Ένας θαυμάσιος, στην επινόησή του, επικυκλικός μηχανισμός φροντίζει για την κατανομή της ροπής ενώ παράλληλα λειτουργεί και ως κιβώτιο τύπου CVT που ελέγχεται ηλεκτρονικά. Ο δεύτερος, μικρότερος, ηλεκτροκινητήρας αναλαμβάνει καθήκοντα συμπλέκτη και αναλαμβάνει να κινήσει τους πίσω τροχούς. Στην ευθεία το RX400h κινείται σαν δικίνητο. Όταν, όμως, το απαιτήσουν οι συνθήκες τότε η ηλεκτρονική μονάδα VDIM ενεργοποιεί τον ηλεκτροκινητήρα ισχύος 68 ίππων που μετατρέπει το Lexus σε τετρακίνητο. Αξίζει να σημειωθεί πως η ονομαστική ιπποδύναμη του 400h ανέρχεται στους 272 ίππους, το άθροισμα των δύο ανεξάρτητων πηγών ισχύος, του V6 με 155kW και της μπαταρίας με 45kW.

Εν τέλει
Σύμφωνοι, το RX400h καταφέρνει να εντυπωσιάσει με την τεχνολογία που υπάρχει κάτω από την λαμαρίνα του. Ποιο είναι όμως το όφελος για τον οδηγό; Όπως προαναφέραμε, η μειωμένη κατανάλωση βενζίνης η οποία όχι μόνο μεταφράζεται σε εξοικονόμηση χρήματος αλλά συμβάλλει και στην προστασία του περιβάλλοντος. Οι εξελίξεις στο αυτοκινητιστικό στερέωμα δείχνουν πως το κόστος της υβριδικής τεχνολογίας κάποια στιγμή θα μειωθεί σημαντικά. Αναλογισθείτε πως από την στιγμή της διάθεσης του πρώτου Prius, πριν δηλαδή από οκτώ χρόνια, η Toyota λέει πως έχει καταφέρει να μειώσει το κόστος κατασκευής κατά 70%. Σήμερα, όλο και περισσότεροι παίκτες μπαίνουν στο υβριδικό παιχνίδι και η λογική λέει πως η τιμή πώλησης των hybrid cars θα μειωθεί ακόμη περισσότερο. Σε αυτό, βέβαια, βοηθά και τα κίνητρα που έχει θεσπίσει η ελληνική πολιτεία, όπως οι μειώσεις σε τέλη κυκλοφορίας και τέλη ταξινόμησης και η ελεύθερη κυκλοφορία των υβριδικών στον δακτύλιο.

Στον συγκεκριμένο πίνακα φαίνεται πως το υβριδικό Lexus προσφέρει την καλύτερη κατανάλωση που παραπέμπει σε δίλιτρο sedan, την μικρότερη εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα χωρίς συμβιβασμούς στον τομέα των επιδόσεων. Το αντίθετο.

ΣΧΕΔΙΑΓΡΑΜΜΑ LEXUS RX400h

Μετάδοση – Κατανομές ροπής
Η έξοδος ισχύος του V6 κινητήρα είναι συνδεδεμένη σε σειρά με την γεννήτρια μέσω ενός πλανητικού μηχανισμού που παραπέμπει σε επικυκλικό τύπο κιβωτίου ταχυτήτων. Ο εκπληκτικός, από μηχανολογικής άποψης, μηχανισμός αποτελείται από δύο επιμέρους τμήματα που κατανέμουν την ροπή ενώ το όλο σύστημα λειτουργεί και ως κιβώτιο συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων (E-CVT), ρυθμίζοντας ανάλογα τις στροφές του V6 και του ηλεκτροκινητήρα. Το πρώτο τμήμα αναλαμβάνει τον συνδυασμό αλλά και την κατανομή της ροπής που προέρχεται από το κινητήρα και τις μπαταρίες. Χάρη στο δεύτερο μέρος, που λειτουργεί ως επικυκλικός μειωτήρας, όταν οι στροφές του ηλεκτροκινητήρα μειώνονται η ροπή του πολλαπλασιάζεται για μεγαλύτερη απόδοση. Η λειτουργία του όλου συστήματος ελέγχεται από την κεντρική μονάδα ελέγχου HV-ECU η οποία ρυθμίζει το ποσοστό και την κατανομή της ροπής.

Μπαταρίες
Οι μπαταρίες τύπου νικελίου/υδριδίου μετάλλου των 288V έχουν χωρητικότητα 6,5Ah, ζυγίζουν 69 κιλά, βρίσκονται σε τρεις συστοιχίες κάτω από τα πίσω καθίσματα και το φορτίο τους ελέγχεται συνεχώς από την ηλεκτρονική μονάδα HV-ECU ενώ επαναφορτίζονται αυτόματα κάθε φορά που ο κινητήρας λειτουργεί με χαμηλό φορτίο ή το αυτοκίνητο επιβραδύνει. Η μέγιστή ισχύς τους φτάνει τα 45kW και σε κάθε συστοιχία υπάρχει ηλεκτρικός ανεμιστήρας για να τις δροσίζει.

Πίσω σύστημα κίνησης
Μερικά εκατοστά πίσω από τις μπαταρίες υπάρχει ο δεύτερος ηλεκτροκινητήρας -ίδιος με αυτόν που υπάρχει στο Prius- των 650V, βάρους 50 κιλών, μέγιστης ισχύος 50kW με ροπή 130Nm από τις 0-610σ.αλ., που ενσωματώνεται με το διαφορικό και η ροπή στους πίσω τροχούς εμπλέκεται όταν διαπιστωθεί απώλεια της πρόσφυσης των εμπρός, κατόπιν ηλεκτρονικής εντολής. Επίσης εμπλέκεται και σε συνθήκες πλήρους επιτάχυνσης για να παρέχεται η μέγιστη ισχύς. Το σύστημα τετρακίνησης του RX400h ελέγχεται ηλεκτρονικά και δεν έχει καμία σχέση με αυτό του RX300, στο οποίο υπάρχει συνεκτικός συμπλέκτης στο ρόλο του κεντρικού διαφορικού.

Εμπρός ηλεκτροκινητήρας
Ο τύπος του είναι μόνιμου μαγνήτη και αποδίδει 123kW και 333Nm ροπής, μέχρι τις 1.500σ.α.λ., περιστρέφεται έως τις 12.400σ.α.λ. δίνοντας ένα σημαντικό εύρος στο πλανητικό σύστημα για να ρυθμίσει την μετάδοση της ροπής και κατά μία έννοια της σχέση μετάδοσης ενώ η ισχύς του είναι περίπου 2,48 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Prius.

Βενζινοκινητήρας – Σύστημα διεύθυνσης
Στην αμερικανική αγορά το μοτέρ των 3,3 λίτρων, που αποδίδει 211 ίππους στις 5.600σ.α.λ. και 288Nm στις 4.400σ.α.λ., δεν είναι άγνωστο καθώς με αυτό εξοπλίζεται και το RX330. H 24βάλβιδη κυλινδροκεφαλή του συνδυάζεται με σύστημα μεταβλητού χρονισμού -το γνωστό VVTi- και η ύπαρξη της κλασικής μίζας είναι περιττή, λόγω της υβριδικής διάταξης που επιτρέπει στον κινητήρα να απενεργοποιείται σε στάση. Έτσι, σε χαμηλές ταχύτητες το RX 400h κινείται αποκλειστικά με ηλεκτρική ενέργεια, ενώ οι ιμάντες μετάδοσης είναι λιγότεροι καθώς δεν υπάρχει το συμβατικό δυναμό και το σύστημα κλιματισμού είναι ηλεκτρικό, όπως και αυτό της διεύθυνσης. Η κρεμαγιέρα υποβοηθείται από έναν ηλεκτροκινητήρα των 42V και προσφέρει εξοικονόμηση καυσίμου έως και 1,5%.

Κεντρική μονάδα ελέγχου VDIM
Το VDIM συνεργάζεται με τα συστήματα ABS, TRC (traction control) και VSC (δυναμικής συμπεριφοράς) με το ηλεκτρικό σύστημα διεύθυνσης (EPS) λαμβάνοντας συγχρόνως πληροφορίες από το HSD (Hybrid Synergy Drive) και το E-Four.

Μονάδα ελέγχου ισχύος
Αποτελείται από ένα ανορθωτή τάσης, ένα inverter και ένα μετασχηματιστή DC-DC (συνεχούς ρεύματος) που ελέγχονται μια ECU που δέχεται εντολές από το σύστημα HSD. Ο ανορθωτής αυξάνει την τάση από τα 288V στα 650V, το inverter μετατρέπει το συνεχές σε εναλλασσόμενο το οποίο μοιράζεται στην γεννήτρια και τους δύο ηλεκτροκινητήρες ενώ ο μετασχηματιστής DC-DC διατηρεί την τάση στα 12V που τροφοδοτεί μια βοηθητική μπαταρία.

Δημοσιευμένο στο περιοδικό Car & Driver (Τεύχος Οκτώβριος 2005)