Vztrajnik za hibride: eden je premalo, dva sta dovolj! Vztrajnik za hibride: eden je premalo, dva sta dovolj!
Govorimo o vztrajniku, ki ga ima vsak motor z notranjim zgorevanjem in v primeru mehanskega hibrida dodamo še enega. Ta, drugi, se vrti z... Vztrajnik za hibride: eden je premalo, dva sta dovolj!
»KERS« za osebna vozila: zunanja podoba mehanskega hibridnega dela.

»KERS« za osebna vozila: zunanja podoba mehanskega hibridnega dela.

Govorimo o vztrajniku, ki ga ima vsak motor z notranjim zgorevanjem in v primeru mehanskega hibrida dodamo še enega. Ta, drugi, se vrti z veliko večjo hitrostjo kot motor (oni prvi, osnovni, se vrti s hitrostjo motorja, ker je nanj pritrjen) iz ima zato tudi večjo kinetično energijo. To na tak način shranjeno energijo lahko potem uporabimo hkrati z energijo motorja in tako pogonu za kratek čas povečamo zmogljivosti. To rešitev dobro poznate vsi, ki spremljate dirke formule 1, kjer sliši na ime KERS.

Osnovna vloga vztrajnika pri motorju je, da umiri tek in pomaga pri speljevanju vozila, dodatno ga rabimo še pri zagonu in premagovanju kratkotrajnih preobremenitev. Ker je motor z notranjim zgorevajem cikličen stroj, ima vztrajnik vlogo sprejemanja odvečne energije, ki jo shrani ob delovnem taktu v obliki rotacijske oziroma kinetične energije, pri ostalih taktih pa porablja energijo za opravljanje dela pri zamenjavi snovi in stiskanju medija. Posledica menjave smeri toka energije je spreminjanje vrtilne hitrosti ročične gredi, kar potnik v vozilu čuti kot tresenje, ki ga skušamo s primernim vztrajnikom omiliti.

Ko pa govorimo o mehanskem hibridu, imamo v mislih tudi vztrajnik, ki je lahko priključen neposredno na električni generator ali na menjalnik (v najboljšem primeru je to neskončnostopenjski CVT, ki zvezno spreminja prestavno razmerje). Ker lahko vrtilna hitrost vztrajnika doseže tudi 100.000/min, jo s primernim zobniškim prenosom zmanjšamo, običajno na 10.000/min. Mehanski hibrid deluje na neposrednem shranjevanju kinetične energije gibajočega vozila pri zaviranju in oddajanju v primeru pospeševanja. Ker praktično ni drugih pretvorb oblike energije, je zelo učinkovit, saj ima do 98-odstotni izkoristek. Za doseganje takega izkoristka je treba predvsem zmanjšati izgube zaradi trenja v ležajih in aerodinamične izgube zaradi vrtenja vztrajnika v mediju (zrak). To dosežemo z zamenjavo ležajev z magnetnimi, kjer os lebdi v zraku, in ohišjem okoli vztrajnika, ki se vrti v vakuumu.

Vztrajnik kot hibridni sistem nima problema z visoko napetostjo (kot električni hibrid), pri shranjevanju energije se lahko primerja z baterijo, njegova največja prednost pa je izjemno hitro shranjevanje in sproščanje energije. To pride v poštev pri speljevanju in pospeševanju, vendar je čas sproščanja oziroma oddajanja energije razmeroma kratek in traja od 5 do 50 sekund, odvisno od velikosti vztrajnika. Temnejša stran je, da vztrajnik povzroča žiroskopski efekt, kar preprečimo z dvema vztrajnikoma, ki se vrtita v nasprotni smeri. Prav tako nastopi nerodna situacija, če vztrajnik zaradi visokih hitrosti razpade in kosi vztrajnika letijo naokoli, to pa je podobno kot v primeru zloma lopatic pri letalskem pretočnem stroju.

Če se pretehtajo dobre strani in posveti največjo pozornost slabim, potem je izdelek Volva, ki je razvil v avtomobilu uporaben mehanski hibrid, vreden pozornosti, saj obljublja prihranek pri porabi goriva od 20 do 25 %. Glede na značilne lastnosti mehanskega hibrida bi naj njegove dobre lastnosti prišle najbolj do izraza v mestni in primestni vožnji. Dodati je treba, da mehanski hibrid ni nova domislica, saj se (kot je na začetku omenjenjo) pri motorjih že dolgo uporablja v zelo omejenem obsegu, v smislu polnega hibrida pa tudi v F1. Ob tem je treba spomniti na klasično pot razvoja nove tehnologije od eksperimentalnega preizkušanja v F1, kjer se najprej pojavi, do izdelovalcev množičnih izdelkov, ko je že preseženo določeno obdobje razvoja, v katerem se pokažejo tako dobre kot slabe strani. Potem ko imajo izdelovalci v rokah jasne informacije o lastnostih nove tehnologije, sledi odločitev o nadaljnjem razvoju vsakega posameznega izdelovalca, v tem primeru Volva, ki je ocenil, da ponuja mehanski hibrid znatne prednosti pri njihovih vozilih. (AB)

Vztrajnik in ohišje, v katerem se vdržuje vakuum.

Vztrajnik in ohišje, v katerem se vdržuje vakuum.

Sklop mehanskega dela hibrida s prenosom na pogonski del vozila.

Sklop mehanskega dela hibrida s prenosom na pogonski del vozila.

Foto: Volvo