Kontynuujemy naszą serię przewodników po napędach hybrydowych różnych producentów i marek. Tym razem przyjrzymy się bliżej jakie są układy hybrydowe w samochodach Koreańczyków. Przed wami hybrydy marek Hyundai i Kia.
Hybrydy Grupy Hyundai – które modele mają taki napęd?
W aktualnej ofercie marki Hyundai znajdziemy cztery modele z napędami hybrydowymi: Hyundai Kona, Hyundai Ioniq, Hyundai Tucson oraz Hyundai Santa Fe. Z tego dwa ostatnie modele dostępne są zarówno z klasycznym napędem hybrydowym, jak i w wersji hybrydowej plug-in.
Z kolei w przypadku modeli siostrzanej marki – Kia – również klienci mogą wybierać spośród pięciu modeli dostępnych z napędem hybrydowym: Kia Ceed (ale tylko w nadwoziu kombi), Kia XCeed, Kia Niro, Kia Sorento oraz najnowsza Kia Sportage. W tym przypadku wszystkie modele są dostępne w wersji hybrydowej plug-in, natomiast z klasycznym napędem hybrydowym możemy wybrać modele Niro, Sorento i najnowszą Kia Sportage. Celowo wymieniamy te modele, bo choć auta obu marek różnią się stylem nadwozia, wnętrzem, elementami wyposażenia, to dziedziczą te same zespoły napędowe. Dotyczy to oczywiście też napędów hybrydowych, których zależnie od klasy i gabarytów pojazdu, obie marki wykorzystują po dwa warianty dla HEV i dwa dla napędów PHEV.
Klasyczna hybryda w mniejszych autach Hyundai i Kia
Modele z klasycznym napędem hybrydowym oferowane przez obie koreańskie marki wykorzystują w zasadzie dwa układy napędowe. Zacznijmy od tego, który jest stosowany w mniejszych i słabszych hybrydach obu marek. W autach takich jak np. Hyundai Ioniq Hybrid, Hyundai Kona Hybrid czy Kia Niro Hybrid producent łączy spalinową jednostkę benzynową o pojemności 1,6 litra z synchronicznym silnikiem elektrycznym z magnesami trwałymi. Zacznijmy od komponentu spalinowego.
Silnik Kappa 1.6 GDI jest pozbawiony turbosprężarki, a maksymalna moc jaką uzyskuje to 105 KM przy 5700 obr./min i 147 Nm momentu obrotowego przy 4000 obr./min. Jest to silnik pracujący w zmodyfikowanym cyklu Atkinsona. Cykl ten wyróżnia się większą efektywnością energetyczną (wyższą sprawnością) w stosunku do powszechnie stosowanego cyklu Otto. Innymi słowy więcej energii pochodzącej ze spalenia węglowodorów trafia na koła pojazdu. W praktyce oznacza to większą oszczędność paliwa, ale z drugiej strony takie silniki oferują mniejszą moc na jednostkę pojemności, dlatego praktycznie nie spotyka się ich jako samodzielnych silników napędowych w autach spalinowych, za to są powszechnie używane właśnie w klasycznych HEV-ach (z silników spalinowych pracujących w cyklu Atkinsona korzysta m.in. Toyota w swoich Hybrid Synergy Drive czy hybrydy Hondy lub Forda). Głównie dlatego, że w hybrydach niedostatki mocy kompensuje dodatkowy napęd elektryczny.
Jak to działa? Hybrid Synergy Drive Toyoty bez tajemnic
Za komponent elektryczny w słabszych klasycznych hybrydach Hyundaia i Kii odpowiada synchroniczny silnik elektryczny z magnesami trwałymi, który jest w stanie wykrzesać z siebie 32 kW mocy (43,5 elektrycznych kucyków) i wspiera napęd spalinowy dostarczając autu w niższym zakresie obrotów 170 Nm momentu obrotowego. Silnik ten jest zasilany z litowo-jonowego akumulatora trakcyjnego pracującego z napięciem 240 V i dysponującego pojemnością 1,56 kWh.
Systemowa moc napędu hybrydowych modeli Niro (Kia), Ioniq i Kona (Hyundai) to 141 KM, a łączny maksymalny moment obrotowy wynosi 265 Nm i jest on przekazywany wyłącznie na przednią oś (wersji 4×4 z tym napędem hybrydowym nie ma) za pośrednictwem – i tu ciekawostka wyróżniająca koreańskie modele – dwusprzęgłowej automatycznej skrzyni biegów. Konkurencja (Ford, Honda) w swoich napędach hybrydowych wykorzystuje skrzynie CVT, a Toyota trwa przy autorskim rozwiązaniu przeniesienia mocy za pośrednictwem przekładni planetarnej. Jeżeli nie lubicie charakterystycznego “wycia” i trzymania wysokich obrotów silnika przez skrzynie CVT podczas przyśpieszania, a chcecie hybrydę, to hybrydowe modele Hyundaia lub Kii są tu adekwatną propozycją.
Atutem tego napędu jest oczywiście oszczędność paliwa, ale głównie w warunkach miejskich. W każdym aucie z tym napędem da się w warunkach miejskich zejść ze spalaniem w okolice 5 l/100 km. Jednak już dłuższe podróże szczególnie autostradami zauważalnie podniosą spalanie o ok. 2-3 litry na każde 100 km. Dynamika? Hybrydowe 141 KM nie czynią z Kony, Ioniqa czy Niro sportowców. Na przykład hybrydowa Kia Niro przyśpiesza do setki w 11,5 sekundy, a jej prędkość maksymalna to 164 km/h. Z kolei Hyundai Kona z tym samym napędem minimalnie lepiej przyśpiesza (11 sekund do “setki”), ale ma nieznacznie niższą prędkość maksymalną (161 km/h). Generalnie różnice w dynamice w modelach obu marek z opisanym układem hybrydowym są pomijalne.
Mocniejsze, klasyczne hybrydy – nowy silnik Hyundaia i Kii
W przypadku nieco większych aut (np. Hyundai Tucson, w których klienci mogą oczekiwać wyższej mocy, Koreańczycy nieco zmodyfikowali wyżej przedstawiony system hybrydowy i zmiany w tym przypadku dotyczą zarówno komponentu spalinowego, jak i elektrycznego.
Od strony technicznej szczególnie ciekawą konstrukcją jest nowy silnik spalinowy Smartstream G1.6 T-GDI, który ma zastąpić stosowany wcześniej silnik 1.6 T-GDi z serii Gamma. Nowa konstrukcja jest pierwszym na świecie benzynowym silnikiem spalinowym z systemem ciągłej zmiany czasów otwarcia zaworów (CVVD – Continuously Variable Valve Duration). We wcześniejszych konstrukcjach sprawność silnika poprawiano albo poprzez regulację czasu otwarcia i zamknięcia zaworów (CVVT – Continuously Variable Valve Timing – tak pracuje np. wspomniany wcześniej silnik 1.6 GDI Kappa, a pierwszą marką, która zastosowała w 1992 roku tę technikę było Porsche w swoim systemie Variocam) lub regulację głębokości ich otwarcia (CVVL – Continuously Variable Valve Lift). Poniższy schemat pokazuje różnice pomiędzy tymi trzema technikami sterowania zaworów:
Zdaniem producenta zastosowanie techniki CVVD do sterowania zaworami silnika spalinowego ma skutkować z jednej strony wzrostem mocy o 4 proc. w stosunku do silnika bez CVVD oraz 5 proc. niższym zużyciem paliwa. W tym silniki wcześniej aktywowany jest też katalizator, co ma zmniejszać emisję spalin o 12 proc. Poniżej wideo prezentujące działanie tej jednostki spalinowej:
Silnik spalinowy w mocniejszych hybrydach grupy Hyundai (modele Hyundai Tucson Hybrid, czy Kia Sportage Hybrid) jest w stanie uzyskać do 180 KM przy 5500 obr./min.) i 250 Nm momentu obrotowego. Jednostkę Smartstream wspiera elektryczny silnik synchroniczny z magnesami trwałymi o mocy 44,2 kW (60 KM). Systemowa moc tych klasycznych hybryd z Korei Południowej to już konkretne 230 KM i 350 Nm momentu obrotowego, co w zupełności wystarcza do zapewnienia pożądanej dynamiki tych modeli. Również w tym przypadku moc przenoszona jest za pośrednictwem automatycznej przekładni o sześciu przełożeniach, co wpływa na komfort akustyczny podczas przyśpieszeń. Jest jeszcze jedna istotna różnica, w stosunku do słabszych hybryd Grupy Hyundaia – przeniesienie napędu może być tutaj zarówno w wersji przednionapędowej jak i na wszystkie koła. Gwoli wyjaśnienia to jedyny wariant napędowy stosowany zarówno przez Hyundaia jak i markę Kia w większych autach. Ten sam zespół napędza również hybrydowe (klasyczne hybrydy) warianty modeli topowych SUV-ów Hyundai Santa Fe czy Kia Sorento.
Hyundai i Kia oraz hybrydy plug-in – mocniejszy komponent elektryczny
Jeżeli chodzi o hybrydy plug-in w obu koreańskich markach, czyli modele Santa Fe, Tucson (Hyundai) oraz Ceed Kombi, XCeed, Niro, Sportage i Sorento (Kia) komponenty spalinowe pozostały niezmienione. Mniejsze modele (tylko KIA: Ceed kombi, XCeed oraz Niro) korzystają z opisanego wcześniej silnika wolnossącego 1.6 Kappa z cyklem Atkinsona (105 KM), a większe (Sportage, Sorento oraz Santa Fe i Tucson) napędza turbodoładowany 1.6 T-GDI SmartStream z CVVD. Podstawową różnicą w hybrydach plug-in obu marek jest komponent elektryczny.
W słabszych modelach (tylko KIA) wzmocniono (w stosunku do klasycznych hybryd) silnik elektryczny z 32 kW w HEV-ach do 44 kW (61 KM). Przy czym moc systemowa słabszych PHEV-ów Kii jest identyczna jak w klasycznych hybrydach: 141 KM i 265 Nm. Oczywiście znacznie powiększono akumulator trakcyjny, który w XCeed PHEV, Ceed Kombi PHEV i Niro PHEV ma pojemność 8,9 kWh (brutto, użyteczna to 8 kWh). Niestety, z tym napędem jest pewien problem – choć teoretycznie da się jeździć na samym prądzie, to niska moc silnika elektrycznego powoduje, że jazda taka musi być bardzo zachowawcza. W praktyce trudno jest uniknąć sytuacji, kiedy załącza się silnik spalinowy. Co do zasięgu “na prądzie” producent deklaruje nawet do 59 km, ale to nierealny wynik w gęstym ruchu miejskim.
W przypadku większych aut (Tucson, Santa Fe, Sorento, Sportage) hybrydy plug-in są de facto najmocniejszymi wariantami silnikowymi w gamie danego modelu. Obie marki stosują tu synchroniczny silnik elektryczny o mocy 63 kW (85 KM), czyli ponownie tylko nieznacznie większej niż w HEV-ach. Sumaryczna moc tego napędu to 265 KM i 350 Nm momentu obrotowego, co zapewnia niezłą dynamikę każdego z wymienionych na początku akapitu modeli. Akumulator trakcyjny stosowany tu przez obie marki ma pojemność 13,8 kWh. Niemniej i tu mamy pewien problem z jazdą bezemisyjną. Relatywnie niska moc komponentu elektrycznego oraz specyficznie opracowane oprogramowanie jednostki sterującej napędem hybrydowym plug-in powodują, że jazda wyłącznie na prądzie jest… trudna. Pokazaliśmy to w naszym teście Hyundaia Tucson Plug-in Hybrid z opisywanym napędem, w którym bez użycia choćby kropli paliwa udało mi się pokonać… 300 metrów. Więcej informacji w poniższym materiale.
Hyundai Tucson PHEV i bezemisyjna jazda zimą? Nam się nie udało
Zaletą wszystkich hybrydowych napędów Hyundaia i Kii jest przeniesienie napędu – obie marki wykorzystują klasyczne skrzynie automatyczne, co zauważalnie podnosi komfort akustyczny i elastyczność napędu w stosunku do hybryd innych firm korzystających z innego typu przekładni (CVT lub planetarne). Niemniej koreańskie marki specyficznie podchodzą do kwestii jazdy całkowicie bezemisyjnej, bo ta w hybrydach plug-in jest trudna do uzyskania. Nie zmienia to faktu, że bez względu na typ hybrydy, te dostępne w gamie Koreańczyków potrafią być oszczędne.