Człowiek vs. hybryda [test autokult.pl]

Do dyspozycji miałem pierwsze auto z silnikiem wysokoprężnym, który sprzężono z silnikiem elektrycznym, tworząc dość oryginalną hybrydę. Teoretycznie bez sensu, bo silnik Diesla sam w sobie powinien być oszczędny. Teoretycznie trudne to zadanie stworzyć hybrydę z dieslem, który przecież potrzebuje dużego prądu rozruchowego i nie lubi gasnąć i włączać się co chwilę. Teoretycznie nie można zastosować przekładni bezstopniowej, z którą zwykle łączy się napęd hybrydowy. A jednak Peugeot 3008 HYbrid4 działa, i to nieźle.

Aby napęd był możliwie wydajny, przygotowano specjalne oprogramowanie, mające w odpowiednim czasie włączyć jeden z silników, wyłączyć go lub wykorzystać oba równocześnie. Oprogramowanie zoptymalizowano tak, aby wszystko działało możliwie wydajnie i niezauważalnie. Ja postanowiłem sprawdzić, czy da się przechytrzyć sztuczną inteligencję i jeszcze lepiej wykorzystać dwa silniki w jednym aucie.

Trochę teorii

Peugeot jako pierwszy postanowił połączyć nowoczesny silnik Diesla HDi z silnikiem elektrycznym, którego zadaniem jest napędzanie tylnych kół, podczas gdy przednimi zajmuje się diesel. Ten ma moc 163 KM i maksymalny moment obrotowy 340 Nm, co spowodowało, że Peugeot zastosował klasyczną skrzynię biegów, którą zautomatyzowano. Coś, od czego już powoli się odchodzi na rzecz automatycznych przekładni dwusprzęgłowych. Silnik elektryczny (synchroniczny o magnesach trwałych) umieszczony na tylnej osi napędza wyłącznie koła tylne. Wytwarza niewielką moc znamionową 37 KM, ale jego moment obrotowy to już pokaźne 200 Nm. Paliwo w postaci energii elektrycznej dostarcza mu akumulator niklowo-metalowo-wodorkowy o napięciu 200V. Jego wydajność energetyczna to 1,1 kW/h.

Oba zespoły napędowe nie są ze sobą połączone mechanicznie - łączą je przewody, za pomocą których silnik spalinowy ładuje akumulatory. Ładowanie odbywa się na dwa sposoby, które są od siebie niezależne. Można zatem ładować akumulator silnikiem spalinowym oraz poprzez wytracanie prędkości. Każde ujęcie gazu i przejście samochodu w tryb zwalniania powoduje ładowanie akumulatorów. Oczywiście odbywa się to za sprawą silnika elektrycznego, który jest jednocześnie prądnicą połączoną z kołami.

W aucie zamiast obrotomierza zainstalowano licznik mocy (to nazwa producenta). Praktycznie jest to wskaźnik, który pokazuje, jak mocno naciskamy pedał gazu. Jego wyskalowanie też należałoby wyjaśnić. Zacznijmy od pozycji 0 (zero). Tu, jak łatwo się domyślić, nic się nie dzieje. Nie oznacza to jednak, że w pozycji 0 samochód tylko stoi. Wręcz przeciwnie, bo jazda w ten sposób jest bardzo wydajna. Przekładając to na klasyczne auto: jazda z licznikiem mocy wskazującym 0 to to samo co jazda na biegu neutralnym (tzw. na luzie). Wtedy co prawda nie ładują się akumulatory, ale też nic nie napędza auta.

Akumulatory ładują się wtedy, gdy wskazówka opada niżej, w zakres CHARGE. Jak widać, CHARGE ma pewien zakres położenia. Im bliżej 0, tym mniejsze, a im dalej, tym większe ładowanie akumulatora.

Powyżej 0 znajduje się strefa ECO. Jest to zakres pracy silnika/silników zapewniający najbardziej ekonomiczną jazdę. Tylko w tej strefie można jechać, używając jedynie silnika elektrycznego. Powyżej strefy ECO jest już skala wykorzystania mocy zespołu napędowego o nazwie POWER. Jej wielkość wyrażono w procentach.

Oczywiście to, co brzmi dość zawile i wydawać by się mogło „nie wiem, czy będę umiał tym pojechać”, na szczęście odbywa się całkowicie automatycznie i bez ingerencji kierowcy. Z drugiej strony kierowca ma pewną, ograniczoną możliwość ingerencji na, powiedzmy, dwóch poziomach. Po pierwsze może operować odpowiednio pedałem przyspieszenia, dzięki czemu w pewnym sensie decyduje na przykład o stopniu ładowania akumulatora. Po drugie, ma do dyspozycji przełącznik trybu HYbrid4 (nazwa producenta). Jest to przełącznik wyboru sposobu wykorzystania układów napędowych.

AUTO – to, jak nietrudno się domyślić, powierzenie wszystkiego automatyce. Elektronika sama dobierze odpowiedni silnik do napędzania auta w konkretnej sytuacji. Będzie też decydowała o tym, kiedy i w jakim stopniu wykorzystać silnik spalinowy i naładować akumulator.

ZEV – to inaczej tryb „zero emission”, czyli wykorzystanie tylko napędu elektrycznego. Tryb ten pozwala rozpędzić auto i utrzymywać stałą prędkość do 60 km/h. Taka jazda jest możliwa według zapewnień producenta na dystansie około 2 km.

4WD – czyli napęd na cztery koła. Pozwala jechać autem napędzanym na dwie osie do prędkości 120 km/h. Silnik spalinowy podczas jazdy nie wyłącza się.

SPORT – to nic innego jak pełne wykorzystanie wszystkich atrybutów pojazdu do uzyskania maksymalnych osiągów. Do akcji wkraczają oba zespoły napędowe, a akumulator jest ładowany przy każdej sposobności. Silnik spalinowy praktycznie nie wyłącza się podczas jazdy.

Kolejną pomocną rzeczą jest duży ekran wyświetlający grafikę przekazu mocy i historię spalania. Na grafice strzałki pokazują, w którą stronę przesyłana jest energia. Jeśli jakakolwiek strzałka jest skierowana do ikonki baterii, jest ona ładowana od silnika lub/i od kół. Jeśli kierunek wskazuje tylną oś, oznacza to, że silnik elektryczny ją napędza. Tę samą informację przekazują strzałki przy kołach. Jeśli żadna strzałka się nie świeci, samochód jedzie swobodnie (pozycja zero na liczniku mocy).

Historia spalania z kolei informuje o tym, jak wyglądało zużycie paliwa w czasie. Kolejne słupki oznaczają 5-minutowe przedziały czasu. Pod spodem wyświetlany jest procentowy stopień wykorzystania napędu elektrycznego w formie komunikatu Hybrid use.

Trochę rzeczywistości

Teraz wyjaśnię, jak działa napęd w tym samochodzie od strony praktycznej. Zacznę od licznika mocy. Najbardziej interesujące są strefy 0, CHARGE i ECO. Otóż w rzeczywistości strefa ECO jest stosunkowo łatwa do wykorzystania, nietrudno utrzymywać się w jej granicach, ale warunkiem jest naprawdę spokojna jazda. Mniej więcej do połowy jej skali można używać silnika elektrycznego. Strefa 0 to, jak już wspomniałem, jazda „na luzie”, ale moim zdaniem nie zawsze warto korzystać z tego położenia. Jeśli mamy zamiar zwolnić lub jedziemy z górki, lepiej delikatnie odpuszczać gaz, żeby wskazówka choć lekko spadła w strefę CHARGE. Zawsze to trochę darmowej energii.

CHARGE to dość specyficzna strefa i to jedyne, co mocno odróżnia jazdę standardowym samochodem od podróżowania francuską hybrydą. Otóż wykorzystanie tej strefy to zawsze hamowanie silnikiem, ale w odróżnieniu od zwykłego auta, zwłaszcza z automatyczną skrzynią biegów, jest możliwość dozowania siły hamowania. Całkowite puszczenie pedału gazu przy niższych prędkościach (typowo miejskich) powoduje stosunkowo duże hamowanie, ale za tym idzie większe ładowanie akumulatora. Im mniejsza prędkość, tym większa siła hamowania. Trzeba nauczyć się odpowiednio dozować tę siłę, aby jeździć ekonomicznie. Najlepiej obserwować przy tym jeden z ekranów pokazujących to, co dzieje się z i pomiędzy zespołami napędowymi. Im częściej hamujemy w ten sposób, tym więcej darmowej energii możemy wykorzystać.

Ekrany, o których wspomniałem wyżej, znajdują się zarówno na tablicy wskaźników, jak i desce rozdzielczej. Oba pokazują to samo, tyle że w trochę inny sposób. Warto używać jednego z nich, bo dzięki temu łatwiej nauczyć się wykorzystania energii. Wspomnę tylko, że na samym początku testu, nieoswojony jeszcze z hybrydą, jadąc tą samą trasą, uzyskałem niższe o 1 l/100 km spalanie tylko dzięki obserwacji ekranu.

Tryb automatyczny pozwala tak naprawdę na niewiele i pracuje w sposób, którego na początku można nie zrozumieć. Otóż przy odpowiednim naładowaniu akumulatora, gdy jedzie się z niewielką prędkością, np. przez teren zabudowany, pozwala na wykorzystanie tylko energii elektrycznej (tryb ZEV). Warunek korzystania z ZEV jest taki, że należy delikatnie, wręcz pieszczotliwie muskać pedał gazu. Po stosunkowo krótkim czasie włącza się silnik spalinowy, mimo że ekran pokazuje jeszcze w miarę naładowany akumulator. Dlaczego tak się dzieje?

Otóż zbyt duże wykorzystanie energii elektrycznej może paradoksalnie zwiększyć zużycie paliwa. Samochód nie wie, co go czeka, i zawsze chce mieć energię w zapasie (maksymalnie ok. 60% poziomu naładowania). Nie wie też, w jaki sposób będzie mógł ją odzyskać. Dlatego dość wcześnie (30-40% naładowania) włącza silnik Diesla, który doładuje baterię. To z kolei zwiększa spalanie oleju napędowego, i to w niektórych sytuacjach dość znacznie, nawet o 2-3 l/100 km.

Efekt jest taki, że choć akumulator jest cały, jego wykorzystanie waha się zwykle w granicach od 60 do 30% naładowania. W trybie AUTO tylko w terenie górzystym (hamowanie silnikiem) można realnie naładować akumulator na 100%. Można zrobić to jeszcze na dwa sposoby. Po pierwsze włączyć silnik Diesla na stałe przyciskiem na desce rozdzielczej i nie będzie się on wyłączał. Akumulator będzie ładowany nawet na postoju. Po drugie - jazda w trybie SPORT. O tym trybie też krótko napiszę od strony działania układów napędowych i zależności między nimi. O tym, jakie są wrażenia z jazdy, wspomnę w teście samochodu.

Tryb SPORT stawia układy napędowe w stan gotowości bojowej. Oznacza to, że silnikowi spalinowemu bardzo zależy na tym, aby akumulator był maksymalnie naładowany, by później korzystać z jego pomocy wtedy, gdy kierowca wciśnie pedał gazu do końca. Dlatego też gdy jedzie się w trybie SPORT, silnik Diesla ładuje akumulatory w każdej wolnej chwili, tzn. gdy nie wykorzystuje się maksimum osiągów, które z kolei dość szybko rozładowują baterię do zera.

Zadanie

Dochodzimy do sedna sprawy. Test ma polegać na tym, aby przechytrzyć elektronikę i tryb AUTO, który „W sposób automatyczny zarządza pracą silników […] w celu ograniczenia zużycia paliwa”. Test ma również pokazać, ile wart jest napęd hybrydowy, w tym przypadku poprzez wykorzystanie wyłącznie silnika spalinowego i używanie skrzyni biegów w trybie manualnym.

Test będzie polegał na przejechaniu określonej trasy na cztery różne sposoby:

Trasa o długości 100 km została dobrana tak, aby przypominała realną drogę w Polsce składającą się z różnych ograniczeń prędkości. Miała maksymalnie przypominać polski cykl mieszany. Składała się ze zmieniających się fragmentów z następującymi ograniczeniami prędkości:

90 km/h – 38,5% trasy

70 km/h – 7% trasy

60 km/h – 13% trasy

50 km/h – 41,4% trasy

Najdłuższy odcinek z ograniczeniem prędkości do 50 km/h to teren miejski, przelotowa trasa ze światłami o długości ponad 8 km. Bez korków.

TEST 1 – tryb automatyczny

Pierwsza próba to przejechanie trasy z powierzeniem wszystkiego automatyce. Celem jest rzecz jasna możliwie najniższe spalanie. Łagodna jazda i delikatne traktowanie pedału gazu przekładają się na niskie zużycie. Co ciekawe, wyniki pogarszają się w momencie wyjazdu poza miasto, i to mimo niewielkiej prędkości przelotowej. Na pewno nie pomaga skrzynia biegów, którą zaprogramowano dziwnie. Czasami za długo przytrzymuje obroty na niższym biegu, innym razem zbyt mocno obciąża silnik za wysokim przełożeniem. Ma się ochotę pomóc łopatką pod kierownicą, ale nie mogę wyjść poza warunki testu.

Ruszanie odbywa się w swoisty sposób. Przy łagodnym starcie spod świateł najpierw włącza się silnik elektryczny i tylko on rozpędza auto. Gdy już nabierze nieco prędkości (20-30 km/h), włącza się diesel. I tu zamiast czuć nagły przypływ mocy, czuje się dziurę w osiągach. Zbyt niskie obroty diesla na prawdopodobnie drugim już biegu powodują ten niedostatek. Prawdopodobnie, bo w Peugeocie 3008 HYbrid4 producent nie zamontował wyświetlacza informującego o aktualnym biegu, a przy łagodnej jeździe i niskich biegach skrzynia działa bardzo łagodnie. Tak czy inaczej diesel dołącza się bardzo zauważalnie, ale nie ze względu na jakieś szarpnięcia czy wibracje, ale przez zwyczajny spadek mocy.

Przekładnia również niechętnie redukuje biegi podczas rozpędzania do prędkości 90 km/h z niższych. Natomiast w drugą stronę staram się możliwie najlepiej dopasować siłę zwalniania (jeśli mogę tak to nazwać) do odległości, jaką ma pokonać samochód. Podczas jazdy przez miejscowości trzeba łagodnie traktować pedał gazu, aby wyłączył się diesel, i umożliwić sobie podróżowanie na prądzie. Na światłach diesel gaśnie i w aucie panuje kompletna cisza. To właśnie na tym terenie jest możliwość minimalizowania spalania. ZEV działa tylko do 3-4 kreseczek na wyświetlaczu, potem następuje już ładowanie akumulatorów. Szkoda, że zdarzają się kilkukilometrowe odcinki miejskie, co niestety nie pozwala na pokonanie całego obszaru zabudowanego na prądzie. Już widzę, że można dużo zyskać, ręcznie manipulując trybami wyboru napędu.

Po pokonaniu 100 km śmiertelnie nudnej jazdy wyświetlacz pokazuje 4,9 l/100 km. Nieźle. Myślę, że gdyby tereny zabudowane były na krótszych dystansach, ale częściej, spalanie mogłoby jeszcze minimalnie spaść.

TEST 2 – diesel + manual

Teraz ruszam w trasę ze w pełni naładowanym akumulatorem i włączonym na stałe silnikiem Diesla. Pokrętło wyboru trybu jazdy pozostaje w pozycji AUTO, choć przełączam skrzynię biegów w tryb manualny, aby lepiej dobierać przełożenia. Czy na pewno lepiej? No cóż, muszę zdać się na własną intuicję, umiejętności i słuch. Nie ma obrotomierza, co jest moim zdaniem dużą wadą. Co gorsza, brakuje też wskaźnika aktualnego biegu, co w pewnym sensie czyni tryb manualny lekkim nieporozumieniem. Trudno, jakoś trzeba sobie radzić.

Z ciągle pracującym dieslem są lekkie problemy. Przede wszystkim dlatego, że na postoju i tak się wyłącza. Pozwalam mu na to. W końcu funkcja start&stop to coraz częstsze wyposażenie samochodów. Natomiast nie pozwalam mu na ponowne ruszanie w trybie ZEV. Wymuszam włączenie się diesla poprzez chwilowe, mocniejsze wciśnięcie pedału gazu. Mimo to akumulator silnika elektrycznego i tak rozładowuje się o jedną kreskę, co moim zdaniem ma niewielki wpływ na wynik testu, ponieważ szybko zostaje naładowany.

Tryb manualny w skrzyni biegów to jedna wielka zgadywanka. Jadę, jak uczono mnie na nauce: „Jak już poczujesz, że silnik lepiej przyspiesza, to wtedy zmień bieg na wyższy”. Efektem takiej jazdy jest włączanie 6 przełożenia przy około 80 km/h. Szkoda, że nie wiem, kiedy jest już ostatni bieg – nie chce mi się liczyć i pamiętać. Silnik się nie męczy i przyspiesza dość ochoczo. Oczywiście pamiętam o jedynej dozwolonej strefie ECO.

Jadąc w ten sposób, uświadamiam sobie, że przecież podczas jazdy z manualną skrzynią biegów zawsze lub prawie zawsze wiemy, na jakim biegu jedziemy. Wystarczy zmienić na półautomat i zabrać wyświetlacz zmiany biegów, a człowiek zaczyna się gubić. A może tylko ja tak mam…

Jada bardzo podobna do poprzedniej, z tą tylko różnicą, że muszę pamiętać o innej metodzie ruszania. Gołym okiem widać, o ile niepozorny silnik elektryczny potrafi zmniejszyć zużycie paliwa. Wydawać by się mogło, że na trybie ZEV nie jedzie się wcale tak często, ale trzeba pamiętać, że to właśnie podczas ruszania silnik spalinowy potrzebuje najwięcej paliwa. Już w połowie testu widzę, że nie da się zejść poniżej 5 l/100 km. Średnie zużycie w ogóle nie spada, jak to miało miejsce  w trybie AUTO podczas przemierzania miejskich terenów. Efekt końcowy to 5,4 l/100 km

TEST 3 – wszystko w moich rękach

Może nie do końca, bo zmianę biegów powierzam automatowi. To dlatego, że manualna zmiana biegów nieco kłóci się z częstym używaniem trybu ZEV, a to mój główny cel. Mimo to podczas sytuacji, o których pisałem wcześniej, gdy skrzynia zwleka ze zmianą biegu na wyższy lub przeciąga silnik na zbyt niskich obrotach, pomagam jej pstryknięciem łopatki o 1 w górę lub w dół, co skrzynia całkowicie akceptuje również w trybie automatycznym. Chcę również maksymalnie wykorzystać prąd, zwłaszcza ten darmowy.

Technika jazdy diametralnie się zmienia. Teraz muszę mocno skupić się ma maksymalnym wykorzystaniu rozpędu do ładowania akumulatora i na niezwykle czułym dotykaniu pedału gazu w trybie ZEV. Test zaczyna się od standardowego poziomu naładowania akumulatora, ok. 60%. Dlatego też już na początku testu, który rozpoczyna się od rozpędzenia auta do 90 km/h, staram się coś zyskać. Włączam tryb SPORT po to, aby uzyskać nieco prądu na dalszą część trasy. Później już jazda nie różni się od normalnej, poza tym że silnik Diesla stale ładuje akumulator. W dalszej części testu używam już tylko trybów AUTO lub ZEV.

Odcinek z ograniczeniem prędkości do 60 km/h to jedno z trudniejszych wyzwań. Jest to maksymalna założona przez producenta prędkość, z jaką można jechać w trybie ZEV. Przekroczenie jej o 1-2 km/h natychmiast uruchamia diesla. To samo dzieje się przy niewielkim nawet wzniesieniu. Tempomat staje się nieprzydatny, a prawa stopa wykonuje niezauważalne ruchy. Udaje się utrzymywać prędkość w granicach 58-60 km/h. Na wzniesieniu nieco mniej, bo około 55-56 km/h, a i tak nie zawsze udaje się pełny tryb ZEV. Co ciekawe, zauważyłem, że można jechać nawet 70 km/h na ZEV, ale z górki. Niestety często pojawia się komunikat „Electrical mode currently unavailable”, który daje do zrozumienia, że w tym momencie lub w tej sytuacji niemożliwe jest używanie samego prądu.

Wykorzystanie niemal każdego wzniesienia do ładowania akumulatora przynosi efekty. Podobnie jak odpowiednie dostosowanie się do ruchu miejskiego. Nie znaczy to, że wcześniej tego nie robiłem. Po prostu teraz wykorzystując ręcznie włączony tryb ZEV, muszę poświęcić więcej uwagi na odpowiednie gospodarowanie energią, którą można zużyć w całości. Największą nagrodą jest przejazd 6-kilometrowego dystansu na samym prądzie z prędkością 50 km/h. Dzięki zmieniającym się światłom sterującym ruchem drogowym można odpowiednio naładować akumulator przed kolejnym dystansem pokonanym za darmo. Miły dla oka był wskaźnik historii spalania, który miał pustą kolumnę oznaczającą, że przez ostatnie 5 minut nie zużyłem ani grama oleju napędowego. Drugą stroną medalu jest znacznie wyższe spalanie w momencie, gdy akumulator jest pusty, a diesel musi nie tylko go naładować, ale także napędzać niemały przecież samochód.

Efekt końcowy wynagrodził mi zmęczenie wynikające z maksymalnego skupienia uwagi na pokrętle, ekranach i guzikach. 4,3 l/100 km to naprawdę świetny wynik w porównaniu ze sztuczną inteligencją i moje zwycięstwo nad hybrydą.

TEST 4 – „normalna” jazda

Na koniec postanowiłem przejechać dystans 100 km w normalny sposób, jak każdy. Nie dotyczyły mnie już warunki testu, jakie założyłem sobie na początku. Bez wysłuchiwania obelg ze strony innych kierowców, bez hamowania TIR-ów, które nic sobie nie robią z ograniczeń prędkości w terenie zabudowanym, bez nieustannego liczenia każdego mililitra paliwa. Po prostu jazda bez specjalnych założeń.

W terenie zabudowanym jechałem tak jak inni, wyprzedzałem auta, które jechały wolniej niż 90 km/h. W mieście oczywiście nie stroniłem od napędu elektrycznego. Przyznaję, że wynikało to już z czystego przyzwyczajenia. Przypuszczam, że stali użytkownicy hybryd też tak mają.

Pokonane w ten sposób 100 km dało spalanie 5,5 l/100 km, co uważam za rewelacyjny wynik. Pamiętajmy, że nie oceniam spalania samego w sobie, lecz różnice wynikające z różnych stylów i sposobów jazdy. Normalna, dynamiczna jazda przy użyciu dwóch silników jest praktycznie tak samo oszczędna jak samym dieslem w mocno ekonomicznym stylu. Ten test pokazuje, że hybryda Peugeota to udany sposób na paliwowe oszczędności. To, jak działa, ile kosztuje i jak wpływa choćby na przestrzeń w bagażniku, to już zupełnie inna sprawa. O tym przeczytacie w teście Peugeota 3008 HYbrid4.

Uwagi końcowe:

Test ma pokazać różnice w zużyciu paliwa wynikające z różnych sposobów jazdy, a nie rzeczywiste spalanie.

Zdjęcia należy traktować wyłącznie poglądowo i nie odnosić bezpośrednio do sytuacji opisanych w tekście.