Nå lanserer PSA Peugeot Citroen en ny drivmetode som gjør at vi må tenke over hva hybriddrift egentlig er, med komprimert luft for energilagring og hydraulikk til energioverføring som et alternativ.
Fra 2016 skal bilene på markedet, og målet er at de i 2020 skal ha modeller som klarer seg med 0,2 liter bensin på mila. Mindre enn tilsvarende store elhybrider.
Halve prisen
Hvorfor bruke luft og hydraulikk når el og batterier er så velutviklet? Det handler om pris og virkningsgrad.
Peugeot Citroen mener mertillegget for det pneumatisk-hydrauliske hybridsystemet vil koste halvparten av et elektrisk system og det vil bidra til å gjøre hybridbiler mye mer utbredt.
De mener også at systemet de har utviklet er enda mer effektivt enn et elektrisk system. Prototypene har vært kjørt i et standardisert testprogram hvor de slapp ut 72 g/km CO2.
Til sammenlikning hadde en elektrisk hybridutgave av Toyota Yaris et CO2-utslipp på 79 g/km. Målet er å komme ned til 69 gram innen de første modellene kommer på markedet om tre år med biler i klassen Citroën C3 eller Peugeot 208.
Det de oppgir av besparelser høres temmelig lovende ut. 45 prosent mindre bensin i bytrafikk sammenliknet med en ren bensinmotor og mellom fem og ti prosent mindre på langkjøring er imponerende.
Tester viser et forbruk målt i kombinert kjøresyklus med by- og langkjøring på 0,29 liter per mil. Disse bilene har en ny type automatgir som utviklerne ikke vil fortelle om ennå. Til sammenlikning slipper en vanlig Citroën C3 med tresylindret motor og manuell girkasse ut 104 gram.
I tillegg til fordelene knyttet til miljø og drivstofforbruk får bilene som er utstyrt med systemet raskere akselerasjon og reagerer mye raskere.
Les også: Turboen har revolusjonert dieselmotoren. Nå står bensinmotoren for tur
Fullhybrid
Hybrid Air, som prosjektet heter, er utviklet som en fullhybrid. Det vil si et kjøretøy som kan bruke to drivsystemer hver for seg, eller begge to sammen.
Toyota Prius er nok meste kjent, men svært mange andre fullhybrider er nå i salg. Testene har vist at i biler med Hybrid Air som kjører i bytrafikk går bensinmotoren bare mellom 20 og 40 prosent av tiden.
Det skyldes ikke bare at den hydrauliske motoren overtar, men at systemet tillater en svært effektiv start-stopp-automatikk som stopper bensinmotoren når den ikke trengs. Den stopper straks den ikke trengs, som når man står i kø, stopper i lyskryss, eller når det ikke behøves mye energi og den kan komme fra akkumulatoren.
En av hemmelighetene i det nye systemet er et system som kontinuerlig veksler mekanisk energi frem og tilbake mellom bensinmotoren og hydraulikken som både fungerer som motor og pumpe.
Liten akkumulator
Kanskje noe av det mest overraskende med Hybrid Air er hvor lite energi systemet lagrer, og hvor effektivt det likevel er. Ifølge PSA er det mer effektivt enn elektriske systemer.
For å lagre energi bruker man en lang høytrykkssylinder montert i tunnelen mellom setene som brukes til å stive av karosseriet og der kardangen er plassert på bakhjulsdrevne biler.
Inne i sylinderen er det et stempel som kan bevege seg frem og tilbake. På den ene siden er det hydraulikkolje, på den andre siden trykkluft. Når det ikke er energi i systemet og stemplet er i fremre stilling, er luftrykket 200 bar. Når hydraulikktrykket har presset det til bakre stilling, er trykket på 350 bar.
Den samlede energien som kan lagres i systemet er på bare 150 kilojoule eller 0,042 kWh. Det er bare nok til å akselerere bilen fra 0 til 50 km/t.
Ikke mye, skulle man tro, men fordi systemet er så følsomt mellom lading og utlading, er det likevel veldig effektivt.
I høyere hastigheter opptil 70 km/t brukes systemet til å lagre hastighetsvariasjoner på rundt 20 km/t. Det gjør at det også avlaster bensinmotoren på landeveien og hjelper til å jevne ut dreiemomentkurven som ødelegger for forbrenningsmotorenes virkningsgrad på begge siden av toppen.
Les også: Dieselbiler forurenser over dobbelt så mye som testene viser
Adiabatisk
Som de fleste har opplevd når de pumper opp en sykkel, er trykkluft ikke alltid et perfekt energilager. Når luften komprimeres, varmes den opp. Når den ekspanderer, kjøles den ned.
I store trykkluftlagre hvor varmen forsvinner, er dettet et stort energitap. I PSAs trykksylinder går det så fort at lite av varmen unnslipper, og vi får det som kalles et adiabatisk system. Både trykk og varme pendler uten å blir borte, og tapene er minimale.
Mens et elektrisk basert hybridsystem er rundt 90 prosent effektivt er det nye franske systemet enda mer effektivt.
På samme måte som i sine elektriske hybridsøsken kan begge drivsystemene kombineres for å få mest mulig drivkraft til akselerasjon. Et kontinuerlig girsystem sørger for å koble sammen de to motorene.
Lite plasskrevende
Selve mekanikken tar ikke mye plass der den sitter på siden av motoren. Og trykksylinderen utnytter plass som ellers ikke brukes.
I tillegg trengs det en oljetank som lagrer hydraulikkoljen som pulserer ut og inn av trykksylinderen. Den er plassert mellom bensintanken og bakre eksospotte. Ikke noe bagasjeplass går tapt.
Totalvekten på bilen går opp med rundt 100 kilo. Støyen fra systemet er på samme nivå som for en elhybrid. Det vil si svært lavt.
Kilder: Hybrid AIRs prosjektdirektør Karim Mokadeem og sjefsdesigner i prosjektet, Andrés Yarce.
Les også:
Dette hjulet har innebygget motor
