Toyota Prius (od 2000) – recenzia a skúsenosti

Asi neexistuje veľa modelov, ktoré pod kapotou skrývajú viac ako jeden motor, v prípade Priusu by sa patrilo napísať viac ako jeden typ pohonu, keďže spaľovaciemu motoru pomáha rozpohybovať vozidlo elektromotor. Je to síce jediný, ale o to zaujímavejší pohon, a preto sa mu povenujeme podrobnejšie. Hybridný pohon pozostáva z dvoch (alebo viacerých) zdrojov energie, slúžiacich na priamy alebo pomocný pohon automobilu. Najčastejšou kombináciou je spojenie (v súčasnosti prevažne) benzínového motora a elektromotora. V prípade Toyoty sa hybridný systém nazýva Toyota Hybrid Drive, neskôr premenovaný na Hybrid Synergy Drive. Nová generácia hybridného pohonu Toyoty sa skladá hneď z dvoch elektrických strojov, spaľovacieho motora a prevodového ústrojenstva. Väčší Elektromotor poháňa kolesá nového Priusu resp. regeneruje pohybovú energiu automobilu pri brzdení späť v elektrickú energiu. Druhý, menší elektrický stroj (generátor) produkuje elektrickú energiu zo spaľovacieho motora a pracuje súčasne aj ako štartér. Prevodové ústrojenstvo Toyoty Prius obsahuje elektronicky riadenú bezstupňovú prevodovku s planétovým súkolím, prerozdeľujúcu v reálnom čase výkon spaľovacieho motora a elektromotora medzi kolesá a dobíjanie akumulátora.

Celý systém hybridného pohonu obsahuje päť základných režimov práce pohonu, ktoré sa môžu podľa jazdnej situácie rôzne kombinovať. Všetko má na starosti riadiaca elektronika.

Prvý režim (zjednodušene nazvaný mestský režim) je určený pre časté rozjazdy a brzdenie a taktiež pre jazdu v nízkych rýchlostiach. Pri tomto režime je možné aktiváciou príslušného tlačidla úplne vyradiť z činnosti spaľovací motor. Vozidlo vtedy produkuje nulové emisie, škoda, že takýto režim má svoje obmedzenia. Prvým je maximálna rýchlosť 50 km/h. Druhým je vzdialenosť, keďže Prius prejde len asi 2 km, podľa toho ako sú práve nabité akumulátory a tiež aká je dynamika jazdy. V prípade verzie Plug-in je situácia výrazne lepšia. Maximálna rýchlosť je obmedzená na 100 km/hod a dojazd sa pohybuje pri plnej kapacite akumulátorov od 10 do cca 25 km v závislosti od dynamiky jazdy.

Druhý režim je určený pre bežnú, ale viac menej pokojnú jazdu mimo mesto. V tomto prípade je spaľovací motor v prevádzke, pričom jeho krútiaci moment sa rozdeľuje podľa pokynov riadiacej jednotky medzi kolesá hnanej nápravy a generátor elektrickej energie, z ktorého je dobíjaný akumulátor resp. priamo poháňaný elektromotor. Všetko je neustále monitorované riadiacou jednotkou a podľa aktuálnej jazdnej situácie sa upravuje pomer medzi jednotlivými výstupmi s ohľadom na maximálnu účinnosť.

Tretí režim nastáva v prípade potreby razantnejšej akcelerácie, napríklad pri predbiehaní pomalšieho vozidla. Vtedy je všetok potenciál spaľovacieho motora prenášaný výhradne na poháňané kolesá, pričom naviac mu pomáha všetka dostupná sila elektromotora dopovaného energiou z akumulátora. Pri takejto akcelerácii otáčky spaľovacieho motora vyskočia do oblasti najvyššieho výkonu a tento režim je nastavený do tej doby, než je vodičova požiadavka (stlačený pedál) uspokojená. V tom okamihu je k dispozícii výkon až 82 kW pri II. resp. až 100 kW pri III. generácii Priusu. Celý tento proces podpory zrýchlenia elektromotorom je riadený riadiacou jednotkou a prebieha hladko bez akýchkoľvek rázov.

Štvrtý režim je tzv. brzdný režim, kedy sa systém snaží zachytiť čo najviac energie pri spomaľovaní vozidla, ktorá by pri klasickom brzdení vyšla nazmar. Prius zapája do brzdenia generátor, ktorý premieňa kinetickú-pohybovú energiu auta na elektrickú energiu a ukladá ju do akumulátora. Na celý proces brzdenia dohliada samozrejme riadiaca jednotka a rozdeľuje kedy je do činnosti zapojený generátor a kedy sa pripája hydraulický brzdový systém.

Piaty a posledný režim kontroluje stav nabitia akumulátorov a zabezpečuje, aby nedošlo k úplnému vybitiu. Pokiaľ úroveň nabitia dosiahne určitú minimálnu hladinu, spustí sa spaľovací motor, resp. ak je spustený ide značná časť jeho výkonu na pohon generátora, ktorý tak dobíja batérie.

V prípade I. a II. generácie pracoval systém so spaľovacím motorom o objeme 1,5 litra s Atkinsonovým cyklom. Motor mal výkon 50 kW. V II. generácii stúpol na 57 kW pri 5000 ot/min s krútiacim momentom 115 Nm pri 4000 ot/min. V III. generácii bol použitý agregát s objemom 1,8 litra a variabilným časovaním ventilov VVT-i s max. výkonom 73 kW pri 5200 ot/min a krútiacim momentom 142 Nm 4000 ot/min. Použitý synchrónny elektromotor postupom generácii tiež posilňoval z počiatočných 33 kW cez 50 kW až po 60 kW v tretej generácii. Tento výkon je k dispozícii medzi 1200 a 1540 ot/min. Výhodou je však priebeh jeho krútiaceho momentu. 400 Nm je k dispozícii od 1200 ot/min, pričom pod 200 Nm neklesá v pásme 0-13000 ot/min. Čistý výkon hybridného systému dosahuje 82 resp. 100 kW a keďže maximálne výkony jednotlivých hnacích motorov sú dosahované pri rôznych otáčkach, nemožno ich maximálny výkony jednoducho sčítať. Ďalším točivým strojom v hybridnom systéme je synchrónny generátor vyrábajúci striedavý prúd. V prípade tretej generácie s výkonom 42 kW, ktorý môže točiť až 10000 otáčok za minútu. Systém pohonu nie je vybavený štartérom, pretože funkciu štartéra preberá generátor. Nutno dodať, že systém pracuje v I. generácii s napätím 272 V, v druhej generácii s 500 V a v tretej s 650 V. Akumulátory Ni-Mh resp Li-ion dodáva firma Panasonic a ich hmotnosť sa v bežnom Priuse pohybuje okolo 40 kg a cca 175 kg v Priuse Plug-in.

Motor s Atkinsonovým cyklom patrí medzi motory s vnútorným spaľovaním. Navrhol ho James Atkinson v roku 1882. Podstatou motora je dosiahnuť vyššiu účinnosť spaľovania, teda nižšiu spotrebu paliva. Tento typ spaľovania sa od bežného Ottovho cyklu líši dlhším otvorením nasávacieho ventilu, ktoré zasahuje až do fázy kompresie, keď sa piest zdvíha a stláča zmes. To vedie k vytlačeniu časti už nasatej zmesi z valca naspäť do sacieho potrubia. Až následne sa sací ventil uzavrie, inými slovami, po nasatí palivovej zmesi nasleduje určitý „výtlak“ a až potom klasická kompresia. Motor sa prakticky chová akoby mal menší zdvihový objem, keďže kompresný a expanzný pomer sú odlišné. Dlhšie otvorenie sacieho ventilu znižuje skutočný kompresný pomer. Ako už bolo povedané, takáto forma spaľovania umožňuje aby bol expanzný pomer vyšší ako kompresný pomer a zároveň bol udržaný normálny kompresný tlak. Tento proces je výhodný pre dobrú účinnosť spaľovania, pretože kompresný pomer v zážihových motoroch je limitovaný oktánovým číslom používaného paliva, zatiaľ čo vyšší expanzný pomer umožňuje dlhšiu expanznú dobu (dobu horenia) a znižuje tak teplotu výfukových plynov – vyššiu efektivitu práce motora. Reálne sa lepšia účinnosť motora podpisuje na nižšej spotrebe paliva o 10 až 15 %. Tá je dosahovaná menším množstvom práce potrebným na stlačenie zmesi, tiež nižšími čerpacími a výfukovými stratami a aj spomínaným vyšším nominálnym kompresným pomerom. Naopak základnou nevýhodou motora s Atkinsonoým cyklom je nízky litrový výkon, ktorý sa kompenzuje použitím elektromotoru (hybridný pohon) alebo sa motor doplní turbodúchadlom (Millerov cyklus) ako to bolo použité v Mazde Xedos 9 s 2,3 litrovým motorom.

Asi pri žiadnom inom vozidle nie je tak často spomínané slovo ekológia, či nízka spotreba ako pri Priuse. Spotreba je v Priuse naozaj priaznivá, ale treba vedieť za akých jazdných okolností, je totiž veľmi výrazne závislá na štýle jazdy. Z hľadiska úspory paliva ukáže Prius svoj plný potenciál pri jazdách po meste, kde môže vodič spínať elektrický režim vždy keď to stav nabitia batérie umožňuje (hlavne v prípade verzie Plug-in), čo má za následok veľmi priaznivé hodnoty priemernej spotreby, oscilujúce od 0 (verzia Plug-in) do 5 litrov. Bez väčších problémov sa však dá s klasickým Priusom jazdiť po meste so spotrebou okolo 4 litre benzínu na 100 km. Samozrejme, ak využívate často plný výkonový potenciál motora, nie je nezvyčajná ani hodnota okolo 7 litrov. Práve v mestskom režime vynikne verzia Plug-in, ktorá sa dokáže správať ako plnohodnotný elektromobil. Samozrejme to platí v prípade plného nabitia batérií a relatívne krátkych jázd 10-20 km. Práve plné nabitie hrá pri dojazde kľúčovú rolu, keďže pomalým a plynulým brzdením možno v mestách nazbierať formou rekuperácie celkom dosť energie. Tá však dostatočne nabije len akumulátor v klasickom Priuse, vo verzii Plug-in to na plné nabitie akumulátorov nestačí a je nutné ich dobiť z externého zdroja. Úsporná je aj jazda kľudným tempom mimo mesta, kde vynikne aerodynamický tvar karosérie spolu s rôznymi ďalšími spotrebu znižujúcimi úpravami (spotreba pohybuje v rozmedzí 4-5 litrov). Najhoršia situácia pre spotrebu nastáva pri svižnej jazde mimo mesta či po diaľnici. Tam sa výhoda hybridného pohonu pomerne skoro stráca a Prius sa chová ako klasické vozidlo s úspornejším benzínovým motorom zvýhodnené o spotrebu znižujúce prvky. Na diaľnici pri dodržaní maximálnej povolenej rýchlosti tak treba počítať so spotrebou okolo 6,5 litra. Podľa skúseností mnohých užívateľov sa dlhodobá  priemerná spotreba Priusov pohybuje okolo 5 litrov.

Prednosti a nedostatky

Najčastejšie poruchy

Motory