Dlaczego ona tak mało pali? Hybryda i aerodynamika

LeadPhoto Dlaczego ona tak mało pali? Hybryda i aerodynamika
Modelowym przykładem dla tego zagadnienia jest Toyota Prius IV generacji. Ma aerodynamiczną sylwetkę i nie jest to tylko subiektywne wrażenie. Dzięki zoptymalizowaniu kształtów karoserii, projektantom Priusa udało się znacznie zmniejszyć opór powietrza podczas jazdy, co przyczynia się do wyjątkowo niskiego zużycia paliwa. Do osiągnięcia wyniku na poziomie 3,3 l/100 km potrzeba jednak czegoś więcej. Przyczyn należy także szukać w podwoziu i konstrukcji zespołu napędowego.
Content

Nie każdy zdaje sobie sprawę, jak dużą siłę ma opór powietrza, przeciwstawiający się ruchowi pojazdu. Przy prędkości 100 km/h stanowi aż 70 proc. wszystkich oporów, które musi pokonywać silnik - to właśnie na jego przezwyciężenie zużywane jest 70 proc. mocy jednostki napędowej. Opór aerodynamiczny rośnie wraz z drugą potęgą prędkości. Przy dwukrotnie szybszej jeździe jest czterokrotnie większy.

Opór powietrza zależy także od powierzchni czołowej pojazdu (mówiąc obrazowo, od wielkości jego sylwetki widzianej z przodu) oraz tzw. współczynnika oporu aerodynamicznego Cx. Im mniejsza powierzchnia czołowa i współczynnik Cx, tym mniejszy opór.

Prius pierwszej generacji, o czterodrzwiowym nadwoziu typu sedan, miał współczynnik oporu aerodynamicznego 0,29, co na owe czasy było bardzo dobrą wartością. Twórcy drugiej generacji flagowej hybrydy Toyoty nadali jej charakterystyczną, klinową sylwetkę. Bryła o kształcie kropli ze ściętym tyłem pozwala wykorzystać tzw. efekt Kamma, który w znacznym stopniu redukuje powstający za samochodem wir opływającego go powietrza, odpowiedzialny za dużą część oporu aerodynamicznego. To i inne rozwiązania pozwoliły obniżyć współczynnik Cx Priusa drugiej generacji do 0,26. W trzeciej generacji modelu, drogą dalszej optymalizacji tej samej bryły, współczynnik Cx zmniejszono do 0,25.

Projektując najnowszą, czwartą generację Toyoty Prius, wprowadzono szereg ulepszeń aerodynamicznych. Bryła samochodu została obniżona, najwyższy punkt dachu przesunięto w przód o 170 mm, tylny spoiler obniżono o 55 mm. Płaskie przednie słupki zaopatrzono w specjalnie ukształtowane nakładki, poprawiające przepływ powietrza. Natomiast boczne krawędzie przedniego zderzaka ukształtowano w sposób, optymalizujący opływ powietrza wokół przednich opon. Tylnemu zderzakowi nadano kształt, minimalizujący zawirowania za samochodem.

Wiele uwagi poświęcono powierzchni podwozia. Oprócz gładkich osłon, zaopatrzono je w specjalne „płetwy”, stabilizujące przepływ powietrza. Zastosowane rozwiązania dokładnie przebadano w tunelu aerodynamicznym, umożliwiającym sprawdzenie oporu powietrza w warunkach, odpowiadających jeździe z prędkościami do 250 km/h, przy obracających się kołach. Wyniki wielu takich prób pozwoliły udoskonalić aerodynamikę samochodu i doprowadzić współczynnik oporu Cx do rekordowo niskiej wartości 0,24.

W połączeniu z usprawnieniami hybrydowej jednostki napędowej, uzyskano rekordowo niskie zużycie paliwa, wynoszące w cyklu mieszanym zaledwie 3,3 l benzyny na 100 km. To o 15 proc. lepszy wynik, niż w poprzednim modelu. Osiągnięto go nie tylko za sprawą dopracowanej aerodynamiki, ale też zaprojektowanego od podstaw nowego napędu hybrydowego IV generacji.

Sprawność silnika benzynowego została podniesiona do 40 proc. To wynik nieosiągalny dla żadnego osobowego auta seryjnego z konwencjonalnym napędem. Silnik elektryczny jest mniejszy i lżejszy, a przekładnia napędowa generuje niższe opory. Magazynujący energię akumulator niklowo-wodorkowy - pomimo niższej masy i wymiarów - ma lepszą wydajność i szybciej się ładuje.

W efekcie, system elektryczny układu napędowego dostarcza więcej energii podczas przyspieszania, co przekłada się na szybszą i płynniejszą reakcję na wciśnięcie gazu. Prius IV jest dzięki temu bardzo elastyczny. Przyspiesza od 80 do 120 km/h w 8,3 s, ułatwiając wyprzedzanie, a jazda autostradowa jest oszczędniejsza.

Zaloguj się, aby uzyskać dostęp do wszystkich opcji portalu!!