Poznaj tajne sztuczki Lexusa!

Abe opowiada co powoduje, że napęd hybrydowy Lexusa jest czysty, cichy, wydajny i... sprawia radość.

"Silnik elektryczny dostarcza elementu zabawy" - przekonuje. "A na dodatek oferuje ogromny potencjał. Być może kiedyś wyposażymy w osobny silnik każde koło. Z pewnością warto się nad tym zastanowić. Niewątpliwie. Wyobraźmy sobie super inteligentny napęd na każde koło z osobna. Jeszcze lepsze przyspieszenie, trakcja, całkowita stabilność i... zabawa."

Ale wróćmy do rzeczywistości. "Zabawa w pojazdach to przede wszystkim sterowność i przyspieszenie" - wyjaśnia Abe. "Hybryda nie jest wyjątkowa pod pierwszym względem, ale pod drugim - jak najbardziej."

W tym momencie Abe sięga po… pompkę do piłki, która ilustruje działanie cylindra silnikowego. Poruszając tłokiem pompki, Abe omawia główne fazy spalania wewnętrznego: ssanie (mieszanki paliwowo-powietrznej do cylindra); sprężanie (tłok unosi się, sprężając mieszankę); praca (iskra ze świecy zapala sprężoną mieszankę paliwowo-powietrzną, która pcha tłok w dół); oraz wydech (gazy powstałe w trakcie wybuchu opuszczają cylinder i cykl rozpoczyna się od nowa).

Tłok silnika spalinowego musi wykonać kilka takich cykli, nim zacznie dostarczać odpowiedniego momentu obrotowego, który ostatecznie wprawia koła w ruch. Natomiast silnik elektryczny nie wykorzystuje energii ze spalania paliwa, może więc wytworzyć moment obrotowy od razu. Zatem sprzężenie silnika elektrycznego z silnikiem spalinowym zwiększa szybkość reakcji pojazdu i - jak twierdzi Abe - sprawia, że jazda jest ciekawsza.

Abe, który wspinał się po szczeblach kariery, pracując nad kontrolą emisji i układami sterowania silnikiem - wraz ze swoim zespołem ma obsesję na punkcie ulepszania napędu elektrycznego w każdym nowym Lexusie.

"Jeśli chodzi o silnik elektryczny, im większy przepływa przez niego prąd, tym większy jest wytwarzany moment obrotowy. Trzeba jednak odpowiednio zarządzać tą dużą energią - i tu decydującą rolę odgrywa jednostka zarządzania energią (PCU) napędu hybrydowego Lexusa. Ważne, aby jednostka PCU była możliwie jak najmniejsza i najlżejsza, a tym samym nie wpływała na prowadzenie pojazdu. Wykorzystując specjalne, nowe tranzystory oraz zaawansowaną technologię chłodzenia (tranzystory wytwarzają mnóstwo ciepła!), tworzymy auta o coraz wyższych osiągach, a jednocześnie jeszcze mniejszych rozmiarach" - mówi Abe.

Guru napędu hybrydowego Lexusa opisuje interesujący szczegół dotyczący silnika elektrycznego. Otóż pracując nad LS 600h, Abe postanowił poprawić płynność jazdy oraz jak najbardziej ograniczyć poziom hałasu wytwarzanego przez układ hybrydowy.

Wraz ze swym zespołem zauważył, że wirnik - część silnika wirująca w polu magnetycznym - ulega niewielkim drganiom w trakcie obrotu. Badania wykazały, że subtelne różnice pomiędzy osadzonymi na stojanie zwojami zakłócają ruch wirnika. Jego załoga dokonała więc odpowiednich poprawek w uzwojeniach. Efektem jest jedwabiście gładki przepływ mocy oraz wyjątkowo cicha praca silnika.

W tym miejscu Abe pokazuje wykres porównujący kombinację jednostki V8 i silnika elektrycznego w LS 600h L z jednym tylko silnikiem V12. Jest to zależność prędkości w funkcji czasu. Przy V12 prędkość wzrasta nierówno, skokowo w porównaniu z płynnie wznoszącą się linią odpowiadającą napędowi hybrydowemu.

Zespół Lexusa kieruje się ideą kakushin - nagłych, przełomowych ulepszeń. Napęd hybrydowy to dobry przykład. Kolejnym jest najnowszy RX 450h. "Obniżyliśmy emisję CO2 ze 185 g/km do zaledwie 148 g/km" - tłumaczy Abe. "Dzięki dwóm innowacjom: silnikowi z cyklem Atkinsona oraz recyrkulacji schładzanych gazów spalinowych (EGR). Są to cechy, które bierzemy pod uwagę z myślą o nowych hybrydach."

W tym miejscu by wyjaśnić, na czym polega cykl Atkinsona, Abe ponownie sięga po pompkę, pokazując, jak niewielka ilość powietrza uwalniana jest przez zawór wlotowy podczas fazy sprężania. Usunięcie pewnej ilości powietrza z cylindra - zamiast spalenia całości wraz z paliwem - pozwala na sprężenie mieszanki paliwowo-powietrznej wyżej niż normalnie. W ten sposób gazy powstałe podczas wybuchu mają więcej przestrzeni na rozszerzenie, co powoduje większy nacisk na tłok, a to prowadzi do wytworzenia większego momentu obrotowego. Innymi słowy, oznacza to większą wydajność silnika.

"Choć w cyklu Atkinsona ilość zassanego powietrza jest mniejsza, proces rozszerzania się gazów jest dłuższy, co zwiększa wydajność" - tłumaczy Abe. "Większy moment obrotowy dzięki efektowi doładowania silnika plus mniejsze zużycie paliwa w cyklu Atkinsona pozwalają na uzyskanie osiągów, jakich oczekują klienci."

Układ EGR przechwytuje część gazów spalinowych (zamiast usuwać je w całości w fazie wydechu), stabilizuje temperaturę, a następnie wprowadza je z powrotem do cylindrów, minimalizując straty pompowania (praca potrzebna do zassania i wyparcia powietrza z cylindrów), obniżając całkowity poziom emisji.

W historii dotyczącej wydajności istotną rolę odgrywa również hamowanie regeneracyjne - ładujące akumulatory za pomocą energii kinetycznej, która w przeciwnym razie zostałaby utracona podczas hamowania.

Na tym etapie pojawia się pytanie: "OK, w RX 450h osiągnięty został niski poziom 148 g/km emisji CO2. Co dalej? Oczekuję od swojego zespołu jednego: aby starali się być najlepszymi na świecie inżynierami napędu hybrydowego. Jeśli uwierzą, że mogą być najlepsi, Lexus pozostanie liderem w tej dziedzinie i będziemy dawać naszym kierowcom dokładnie to, czego chcą."