Čeprav jih v Evropi kar dolgo ni ponujal, je Ford dejansko na področju hibridnih pogonov dejaven že poldrugo desetletje. Leta 2013 so namreč v ameriškem fordu fusionu predstavili že tretjo generacijo njihovega hibridnega pogona, ki je v fordu mondeu, ki je v bistvu evropski različici fusiona, leta 2015 končno pripeljala tudi v Evropo.
Osnovna komponenta hibridnega sistema je hibridna arhitektura, ki med štirivaljnim bencinskim motorjem in pogonskim elektromotorjem harmonično razdeljuje moč, s katero ta delujeta na pogonski prednji kolesi. Pomembna je tudi nadzorna elektronika v obliki inverterja, ki v delujočo celoto poveže še generator električne energije in visokonapetostno baterijo.
Za osnovni pogon sicer skrbi 2-litrski bencinski štirivaljnik, ki deluje v skladi z Atkinsonovim ciklusom, ki mu zagotavlja večjo učinkovitost. Pri Fordu so mu z zadnjo generacijo precej zmanjšali delovno prostornino, saj je v prejšnjih generacijah deloval 2,5-litrski štirivaljnik, a kljub temu razpolaga s solidno močjo 137 kilovatov in navorom 173 njutonmetrov, ki sistemu zagotavlja precej visoko odzivnost.
Čemu Atkinsonov ciklus?
A čemu hibridi uporabljajo Atkinsonov ciklus, ki ima v primerjavi z Ottovim kar nekaj slabosti. V nasprotju z avtomobili, ki jih poganja zgolj motor na notranje zgorevanje, si hibridi šrizadevajo predvsem za doseganje čim večje gospodarnosti, saj pomanjkljivosti zgladi elektromotor.
Pri Fordu pravijo, naj na Atkinsonov motor gledamo kot na povsem običajen bencinski motor, ki pa uporablja drugačne čase odpiranja ventilov. Ko motor deluje, ventili z odpiranjem zrak in pline spuščajo v in iz valjev. Atkinsonov motor v primerjavi z Ottovim sesalni ventil pusti odprt nekoliko dlje, da odprta faza nekoliko seže tudi v kompresijski takt, ko valj že stiska zrak. S tem seveda nazaj v sesalni sistem uide nekaj prej vsesanega zraka, zmanjšajo pa se tudi izgube zaradi njegovega stiskanja. Ko se to zgodi, nadzorni sistem motorja meni, da gre za manjši motor, zato vanj vbrizga manj goriva, kot bi ga v Ottovem motorju, kar se seveda pozna pri gospodarnosti.
Zakaj torej Atkinsonovega motorja preprosto ne vgrajujejo v vse avtomobile? Ker ima tudi resne pomanjkljivosti. Te se odrazijo v nekaj manj moči, predvsem pa v pomanjkanju navora pri nižjih vrtljajih. Zato takšen motor ni primeren za avtomobile zgolj z motorji na notranje zgorevanje. Zaradi gospodarnosti pa je nasprotno zelo primeren za hibridne sisteme, ki pogonsko moč razporejajo med motorjem na notranje zgorevanje in elektromotorjem. Pomanjkanje navora bencinskega motorja namreč zelo učinkovito nadomesti elektromotor, ki z visokim navorom razpolaga že v povsem spodnjem območju vrtljajev.
Ko je Atkinsonov motor združen z elektromotorjem v primeru mondea sistemska moč doseže solidnih 172 kilovatov, ki razmeroma velikemu in težkemu avtomobilu zagotavlja solidne pospeške in gladko razporejanje moči med obema viroma energije.
Ključna vloga menjalnika
Ključno vlogo sicer pri tem igra tudi menjalnik oziroma naprava za razdeljevanje moči, ki v Fordovem hibridnem pogonskem sklopu z delovanjem daje vtis, da gre za brezstopenjski menjalnik, a se pod motornim pokrovom dejansko skriva planetno gonilo, ki v tekoče delujoči sklop poveže bencinski motor, elektromotor in generator elektrike, ki skrbi, da mondeo proizvaja elektriko, ki zadostuje tako za pomoč motorju na notranje zgorevanje kot tudi za povsem samostojno delovanje elektromotorja, ki lahko mondea kar daleč popelje tudi povsem električno.
Mondeo lahko zato prav po zaslugi planetnega menjalnika deluje kot vzporedni hibrid, kar pomeni, da elektromotor poganja avtomobil samostojno, za pogon lahko samostojno skrbi tudi motor na notranje zgorevanje, oba pa lahko tudi sodelujeta pri pogonu, pri čemer razporeditev deležev ureja elektronska nadzorna enota. A avtomobil lahko po zaslugi planetnega menjalnika deluje tudi kot zaporedni hibrid, kar pomeni, da motor na notranje zgorevanje deluje neodvisno od hitrosti avtomobila in poleg koles avtomobila s presežno močjo poganja tudi generator, ki polni baterijo. Motor na notranje zgorevanje pa je lahko tudi povsem odklopljen od pogona in polni le baterijo, iz katere se napaja elektromotor, ki poganja kolesa. In ker planetno gonilo generatorju navsezadnje omogoči tudi, da zažene motor na notranje zgorevanje, avtomobil ne potrebuje tradicionalnega zaganjalnika.
Optimalno razmerje moči
Ker je ves pogonski sklop v domeni planetnega gonila, vrtljaje pa regulira inverter, se lahko v vsakem trenutku ustvari optimalno razmerje med delovanjem bencinskega motorja in elektromotorja ter generatorja. Moč bencinskega motorja, ki skoraj vselej deluje v optimalnih pogojih se lahko prenaša na kolesa mehansko ali/in električno. Ko voznik »pohodi plin« za pospeške skrbita oba motorja, bencinski žene kolesa in hkrati proizvaja tudi elektriko, ki skupaj z elektriko iz baterije poganja elektromotor. Mehansko je zadeva zelo preprosta, saj so vsi sklopi v stalni zobniški povezavi brez sklopk, jermenov ipd.
Pomemben del hibridnega sistema je tudi baterija. V hibridnih avtomobilih, kar denimo velja za Toyotine hibride, za shranjevanje elektrike pogosto skrbijo nikel-metal hidridne baterije, kar je veljalo tudi za prejšnjo generacijo Fordovega hibridnega sistema. Z novo generacijo hibridnega sistema, ki poganja tudi evropskega mondea, so nikel-metal hidridno baterijo nadomestili z litij ionsko, ki s kapaciteto 1,4 kilovatne ure mondeu zagotovi dovolj energije za delovanje sistemov, zagotovi pa tudi, da se shrani in ponovno uporabi kar 90 odstotkov energije, ki bi se sicer med zaviranje v obliki toplote izgubila v okolje.
Ker jim je baterijo ob zadnji osvežitvi mondea uspelo precej zmanjšati, je nepotrebna ostala tudi grba v prtljažniku, ki je ovirala uporabnost monde pred prenovo. Ker so oblikovalci po novem lahko zagotovili bolj ravno dno prtljažnika, je postal hibridni sklop primeren tudi za karavanskega mondea, ki gospodarnosti hibridnega mondea doda še prostornost in praktičnost karavana.
