2009-03-02
Touareg V6 TSI Hybrid zadebiutuje na rynku wraz z następną generacją Touarega. Charakteryzuje się średnim zużyciem paliwa poniżej 9 litrów na 100 km i emisją dwutlenku węgla poniżej 210 g/km.

Przyszły Touareg Hybrid będzie napędzany nowym silnikiem V6 TSI - najnowocześniejszym benzynowym silnikiem z bezpośrednim wtryskiem, doładowywanym mechaniczną sprężarką oraz silnikiem elektrycznym. Zastosowano w nim nową 8-biegową przekładnię automatyczną.

W przyszłym Touaregu V6 TSI Hybrid Volkswagen zastosuje równoległy napęd hybrydowy.

V6 TSI oznacza maksymalną moc przy minimalnym zużyciu paliwa

Niezwykle dynamiczny silnik V6 TSI w prototypie Touarega osiąga przy 5.500 obr./min moc 245 kW/333 KM. Już od 3.000 obr./min uzyskuje on z pojemności 2.995 cm³ maksymalny moment obrotowy 440 Nm. W nowym silniku V6 Volkswagen po raz pierwszy przenosi zasadę inteligentnego „downsizingu" (mniejsza pojemność, bezpośredni wtrysk benzyny i doładowanie) z cieszącej się uznaniem na całym świecie klasy czterocylindrowych TSI do grupy silników sześciocylindrowych. Bardzo dynamiczny przebieg momentu obrotowego, uzyskiwany dzięki kompresorowi, teraz przy pomocy silnika elektrycznego stał się dostępny jeszcze szybciej, szczególnie przy niewielkich prędkościach. Kolejnym elementem poprawiającym efektywność V6 TSI w Touaregu Hybrid jest regulowana pompa wody, pozwalająca na bardzo szybkie ogrzanie silnika. Pompa ta jest włączona do ogólnego systemu zarządzania ciepłem.

V6 TSI w połączeniu z silnikiem elektrycznym redukuje spalanie do niecałych 9,0 litrów

Silnik elektryczny umieszczony między jednostką V6 TSI i automatyczną 8-biegową przekładnią osiąga moc 38 kW/52 KM i maksymalny moment obrotowy 300 Nm. Przy „boostowaniu" - maksymalnym poborze mocy i momentu obrotowego z wykorzystaniem obu silników, uzyskiwanym przez wciśnięcie pedału gazu do oporu lub ustawienie dźwigni selekcyjnej na „S" - możliwe jest krótkotrwałe uzyskanie jeszcze większej mocy - 275 kW/374 KM. Maksymalny moment obrotowy wzrasta do 550 Nm. W takim przypadku prototyp Touareg V6 TSI Hybrid przyspiesza do 100 km/h w zaledwie 6,8 sekundy.

System hybrydowy Touarega nie jest nastawiony tylko na uzyskanie sportowych osiągów, lecz głównie na maksymalną redukcję emisji i spalania. Nie dziwi zatem, że tak dobra dynamika wcale nie wiąże się z wysokim zużyciem paliwa. Średnio model ten zużywa niecałe 9 litrów, a wartość emisji dwutlenku węgla wynosi poniżej 210 g/km. Touareg V6 TSI Hybrid spełnia wymagania normy Euro5 oraz amerykańskiej ULEV2.

Redukcja spalania o ponad 25 procent

W porównaniu z tradycyjnym SUVem tej wielkości, hybrydowy Touareg zużywa w trybie miejskim aż o 25 procent mniej paliwa. Przy trybie łączonym - ruch miejski, drogi krajowe i autostrady - udało się zmniejszyć spalanie średnio o 17 procent. Oszczędności te są możliwe dzięki czterem podstawowym rozwiązaniom zastosowanym w tym prototypie:

- System Start - Stop: system ten zastosowany w układzie napędowym w sposób istotny ogranicza zużycie paliwa szczególnie w ruchu miejskim.

- Odzysk energii przy hamowaniu: podczas hamowania silnik elektryczny pracujący w takim przypadku jak prądnica, odzyskuje energię, która jest magazynowana w wysokowoltowej baterii (bateria NiMH).

- Silnik elektryczny: jazda na silniku elektrycznym przy prędkościach do 50 km/h zmniejsza zużycie paliwa szczególnie w ruchu miejskim. W takim przypadku jednostka V6 TSI zostaje wyłączona i oddzielona od skrzyni biegów za pomocą sprzęgła. Touareg V6 TSI Hybrid porusza się wtedy nie emitując absolutnie żadnych substancji szkodliwych. W trybie tym prąd płynie z akumulatora do silnika elektrycznego. W przyszłych wersjach seryjnych planuje się możliwość przełączenia na elektryczny tryb pracy przez wciśnięcie odpowiedniego przycisku.

- „Szybowanie": gdy tylko kierowca zdejmie nogę z pedału gazu, sprzęgło odłącza silnik V6 TSI od przekładni. Jest to możliwe nawet przy dużych szybkościach - w późniejszej wersji seryjnej do około 160 km/h. Wyeliminowane zostały w ten sposób straty momentu w wyniku oporów własnych. Kierowca świadomie korzystający z tej możliwości może uzyskać dalszą redukcję spalania.

Inteligentny mix energii

Obok jazdy wyłącznie z silnikiem elektrycznym i „szybowania" możliwe są jeszcze dwa tryby jazdy: klasyczny z silnikiem spalinowym lub typowe dla pojazdów hybrydowych „boostowanie".

Podczas wykorzystywania tylko silnika spalinowego rozróżniane są dwa przypadki. W pierwszym z nich Touareg porusza się jak tradycyjny samochód. Silnik elektryczny dostarcza tylko tyle energii, ile potrzebne jest dla pokładowej sieci elektrycznej i klimatyzacji. Poziom naładowania wysokowoltowej baterii pozostaje niezmieniony.

W drugim przypadku silnik dostarcza energię napędową do poruszania pojazdu wraz z energią, która przez silnik elektryczny - w tym przypadku pracujący jako prądnica - potrzebna jest do naładowania baterii. Dzięki tak zwanemu przesunięciu punktu obciążenia, silnik może pracować w zakresie charakterystyki dającym korzystniejszy współczynniki sprawności. Zadaniem układu sterowania hybrydowego jest takie ustawienie faz jazdy z napędem elektrycznym i aktywnych faz ładowania, aby uzyskać minimalne zużycie paliwa.

„Boostowanie": przy świadomie aktywowanym przez kierowcę maksymalnym żądaniu mocy (kickdown lub dźwignia selekcyjna w pozycji „S") silnik elektryczny wspiera jednostkę V6 TSI pozwalając na uzyskanie mocy wykraczającej ponad charakterystykę pełnego obciążenia silnika benzynowego. Moc i siła obu silników są przenoszone przez 8-biegową skrzynię automatyczną na przednią i tylną oś. Dzięki temu przez krótki okres dostępne są 275 kW/374 KM i maksymalny moment obrotowy 550 Nm.

Dodatkowo silnik elektryczny jest także wykorzystywany w sytuacjach występowania nieciągłości przekazywanego momentu z silnika spalinowego, tym samym kompensuje on fazy niestabilności momentu napędowego. Ze względu na swoją ekstremalnie szybką reakcję jest stosowany także w celu dodatnich oraz ujemnych ingerencji w moment obrotowy silnika spalinowego. Przy gwałtownym przyspieszeniu silnik elektryczny może na przykład przez krótki czas wspierać jednostkę V6 TSI, aż do momentu uzyskania przez nią stałej wartości docelowej. Dzięki temu Touareg Hybrid jeszcze lepiej reaguje na pedał gazu. Ujemne oddziaływanie w moment napędowy zastępuje ingerencję ze strony silnika spalinowego, jaka jest konieczna do zachowania wymaganego poziomu komfortu, na przykład przy zmianie przełożenia przekładni.

O aktualnym trybie pracy informuje wskaźnik przepływu energii na wyświetlaczu systemu nawigacji RNS 510.

Ogólne zasady techniczne napędu hybrydowego

Volkswagen wybrał dla Touarega równoległy napęd hybrydowy. W porównaniu z innymi systemami hybrydowymi zapewnia on nie tylko dobre właściwości terenowe, lecz również nieograniczoną zdolność pokonywania długich wzniesień.

Dzięki możliwości holowania przyczepy o maksymalnej masie 3,5 tony Touareg V6 TSI Hybrid jest również doskonałym samochodem pociągowym. Ponadto równoległy napęd hybrydowy podczas długich podróży i na autostradzie posiada większą sprawność, niż inne alternatywne koncepcje z dwoma typami silników.

Układ napędowy składa się z silnika V6 TSI, 8-biegowej automatycznej przekładni doskonale sprawdzającej się przy napędzie hybrydowym i w samochodach ciągnących przyczepy oraz modułu hybrydowego umieszczonego między silnikiem spalinowym a skrzynią biegów. Moduł ten waży 55 kilogramów i zawiera - w jednej obudowie - sprzęgło rozłączające napęd, umieszczone bezpośrednio za silnikiem V6 i silnik elektryczny.

Współpracą tych komponentów zarządza Hybrid - Manager. Układ stanowi integralną część sterownika silnika i komunikuje się przez przewody magistrali CAN między innymi z automatyczną skrzynią biegów, baterią wysokowoltową i elektroniką mocy sterującą silnikiem elektrycznym. Ta ostatnia jest odpowiedzialna również za przepływ energii między silnikiem elektrycznym a baterią. Elektronika mocy, przez przetwornik DC/DC, dba o zasilanie sieci 12 V samochodu z silnika elektrycznego lub baterii wysokowoltowej. Zależnie od stopnia naładowania baterii (pojemność: 6 Ah), prędkości pojazdu i innych parametrów, Hybrid - Manager wybiera idealny tryb pracy.

Bateria niklowo - metalowa w szczegółach

Bateria niklowo - metalowa użyta przez Volkswagena w Touaregu V6 TSI Hybrid reprezentuje najwyższy poziom technologii magazynowania energii, jaki jest możliwy do zastosowania bez problemów w pojazdach. Za wydajnymi bateriami NiMH przemawia przede wszystkim sprawdzona przez lata niezawodność działania i wytrzymałość oraz ich wyraźnie niższy koszt zakupu w porównaniu z innymi bateriami.

Bateria umieszczona jest w okolicach pierwotnej wnęki na koło zapasowe i nie zajmuje dużo miejsca. W związku z taką lokalizacją podłoga bagażnika prototypu musiała zostać podwyższona o ok. 50 milimetrów. Bateria waży 67 kilogramów, składa się łącznie z 240 pojedynczych ogniw i generuje napięcie 288 V. Optymalny zakres temperatury utrzymywany jest za pomocą specjalnego kanału dołączonego do wentylacji wnętrza, przez dwa oddzielne wentylatory. Układ zarządzania baterią, porównując dane z Hybrid - Managerem wbudowanym w moduł sterowania silnika, w sposób ciągły nadzoruje stopień naładowania baterii.

Specjalne przewody trakcyjne łączą baterię z elektroniką mocy umieszczoną w przedniej części samochodu. Umożliwiają one zasilanie silnika elektrycznego energią lub - w odwrotnym przypadku - ładowanie baterii podczas hamowania silnikiem elektrycznym (rekuperacja) działającym wtedy jak prądnica lub silnikiem V6 TSI (przez przesunięcie punktu obciążenia). W przypadku zderzenia bateria wysokowoltowa jest chroniona przez „Protect Box". Wraz z obudową ochronną i układem wentylacji system baterii waży 79 kilogramów.

Dodatkowa masa systemu hybrydowego została częściowo skompensowana

Wprowadzając do prototypu liczne modyfikacje udało się wyrównać część masy komponentów hybrydowych (ok. 175 kilogramów). Przykładem może być stały napęd na wszystkie koła 4Motion. W aktualnym Touaregu siła napędowa jest przekazywana na przednią i tylną oś przez przekładnię rozdzielczą z centralnym mechanizmem różnicowym z blokadą. W Touaregu V6 TSI Hybrid zamiast dwustopniowej skrzyni rozdzielczej zastosowano lekki mechanizm różnicowy Torsen, taki sam jak w Audi Q7. Nie ucierpiała na tym żadna z zalet Touarega, jak na przykład optymalne zachowanie się przy holowaniu przyczepy.

Inne zmiany w porównaniu z seryjnym Touaregiem

Aby Touareg V6 TSI Hybrid także podczas jazdy wyłącznie z silnikiem elektrycznym mógł zagwarantować wszystkie funkcje niezbędne dla komfortu i bezpieczeństwa, niektóre podzespoły musiały zostać skonstruowane całkowicie od nowa. Prototyp posiada więc elektrohydrauliczne wspomaganie układu kierowniczego, którego działanie nie wymaga pompy wspomagania napędzanej silnikiem spalinowym. Nawet przy wyłączonym silniku V6 sprężarka klimatyzacji w Touaregu V6 TSI Hybrid zapewnia odpowiednią temperaturę wnętrza. Zamiast alternatora, stałe zasilanie sieci elektrycznej samochodu gwarantuje przetwornik DC/DC zintegrowany z elektroniką mocy. Również 8-stopniowa automatyczna skrzynia biegów została dostosowana do użycia w samochodzie hybrydowym. Otrzymała między innymi specjalną przekładnię hydrokinetyczną z większym sprzęgłem mostkującym, dodatkową elektryczną pompę olejową (umożliwiającą zasilanie olejem przy wyłączonym V6 TSI), układ podgrzewania przekładni w celu szybszego osiągnięcia optymalnej temperatury roboczej oraz zmodyfikowany układ sterujący przekładnią.

Nadesłał: ap