E-TECH tehnoloģijas pirmsākumi: 4. daļa

NO LOCODISCOBOX LĪDZ E-TECH

Inovatīvais LocoDiscoBox piedziņas bloks, kurš atbilda noteiktajām tehniskajām prasībām, jau bija sevi pierādījis konceptmodelī EOLAB. Tagad tas bija jāpielāgo “ražošanas” versijai, lai to varētu uzstādīt zem Renault sērijveida modeļu dzinēju pārsega. Sākotnēji šī piedziņa parādījās Žerāra Deturbē uzraudzītajā “Entry” programmā, kuras pamatā bija M0 platforma. Tieši viņš, ieraugot no LEGO izveidotu modeli, projektam deva zaļo gaismu.

Jau pēc pirmajām “Z.E. on demand” hibrīdpiedziņas prezentācijām Renault augstākā līmeņa vadībai un konkrētu produktu vadītājiem projektēšanas komanda saprata, ka tas ir tikai ceļa sākums. Ātri vien izrādījās, ka runa vairs nav tikai par “Entry” vai M0, bet gan par M1, t.i., universāliem, kompaktiem modeļiem, ieskaitot Mégane. Tieši Mégane tika izmantota, lai noteiktu visas turpmākās E-TECH piedziņas kalibrēšanas vērtības. Tāpēc LocoDiscoBox piedziņa bija jāpārveido, lai tā būtu savietojama ar šo modeli un paredzamajiem darbības parametriem. Šim nolūkam tika izvēlēti divi risinājumi diviem piedziņas darbības režīmiem – otrs elektromotors, kas paredzēts braukšanai ar mazu ātrumu, un papildu ceturtais ātrums ātrai braukšanai, izmantojot iekšdedzes dzinēju.

“Mums radās problēmas ar griezes momenta kritumu starp pirmo un otro pārnesumu jeb pie zema ātruma. Uzskatījām, ka problēmu var atrisināt, pievienojot nelielu elektrodzinēju, lai aizstātu standarta pārnesumkārbās izmantotos sinhronizatorus ar mērķi atvieglot izciļņu sazobi un panākt vienmērīgu paātrinājumu, pateicoties uzreiz pieejamajam griezes momentam. Otra aktuālitāte bija pareiza izciļņu darbība. Tas nebija pašsaprotams jautājums, jo leņķzobu vietā mēs izvēlējāmies plakanos zobiņus, ko izmanto, piemēram, “Formula 1”. Plakanie zobi ilgtermiņā darbojas labāk un ir uzticamāki. Bet diemžēl tie grūtāk veido sazobi. Tāpēc šis risinājums bija jāsaskaņo ar kontroles nodaļas speciālistiem,” skaidro Žans-Mari Vespasjens.

HSG – gudra izvēle

Tad parādījās Ahmeds Ketfi-Šerifs, kurš uzraudzīja pirmās LocoDiscoBox piedziņas sistēmas versijas attīstību. Viņš ne tikai apstiprināja ideju par mazu elektromotoru, lai uzlabotu izciļņu mehānisma darbību, bet arī saskatīja tajā vairākas citas priekšrocības.

“Dēļ mūsu izvēlētā HSG (High-voltage Starter Generator jeb augstsprieguma starteris) tipa dzinēja,sistēma, pie nelieliem ātrumiem, varēja darboties “ķēdes hibrīda” režīmā, nodrošinot ērtāku, elastīgāku braukšanu. Turklāt tam nebija nepieciešama liela enerģijas rezerve, kas ļāva samazināt vilces akumulatora tilpumu un likvidēt uzlādes ligzdu. Topošais E-TECH piedziņai, kura sākotnēji bija paredzēta kā uzlādējamais hibrīds, ieguva otru “parasta” hibrīda versiju. Tas ievērojami palielināja tās izmantošanas iespējas zīmola auto klāstāD," uzsver Ahmeds Ketfi-Šerifs.

Spēlei pievienojas Nissan

Ideja paredzēja izmantot otru HSG elektrodzinēju, kas atrisinātu daudzasproblēmas. Piemēram, tas atvieglotu vilces akumulatora uzlādes regulēšanu, neļaujot tam pilnībā izlādēties, kā arī nodrošinātu racionālāku enerģijas pārvaldību un uzlabotu sistēmas vispārējo darbību. Tas kļuva līdzīgs standarta automātiskās pārnesumkārbas darbībai.

Šo risinājumu pozitīvi novērtēja Nissan – Renault partneris Aliansē. Nissan bija nozīmīga balss projekta attīstībā un pielāgošanā topošajai E-TECH piedziņai, jo uzņēmums grasījās izmantot šo risinājumu savos modeļos un noieta tirgos. Japāņiem īpaši aktuāls bija braukšanas prieka jautājums, tādēļ, kaut arī viņi augsti novērtēja otrā elektrodzinēja pozitīvo ietekmi, bija jāiet soli tālāk. Līdz ar to radās ideja pielikt vēl vienu ātrumu izciļņu pārnesumkārbai, lai uzlabotu braukšanas prieku pie lieliem ātrumiem.

“Sākotnēji LocoDiscoBox pārnesumkārbai bija trīs ātrumi braukšanai trīs precīzi noteiktās situācijās: pilsētā, ārpus pilsētas un pa automaģistrālēm.. HSG startera/ģeneratora pievienošana ļāva paaugstināt braukšanas pieredzi un samazināt degvielas patēriņu “pilsētas” režīmā. Kaut kas līdzīgs bija jādara arī otrā sistēmas galā un tādējādi radās ideja pievienot ceturto pārnesumu. Tas lāva pavisam atslēgt galveno elektrodzinēju, kad tas netiek lietots – galvenokārt braucot pa šoseju. Tas ļāva ietaupīt apmēram 1 kW un tādējādi samazināt degvielas patēriņu par aptuveni 3-4%. Saskaņā ar mūsu ideju, riteņi bija savienoti tikai ar tiem elementiem, kas ir nepieciešami piedziņas nodrošināšanai. Līdz ar to nebija nepieciešams izmantot lielu elektrodzinēju tam, ko var nodrošināt ar mazu dzinēju. Tāpēc par elektrības ģenerēšanu piedziņas sistēmas komponentu vajadzībām atbild HSG starteris/ģenerators, nevis galvenais elektrodzinējs,” norāda Antuāns Vinjons.

Vēl viens ietaupījums tika panākts, izmantojot mazus dzinējus, kas kontrolē pārnesumkārbu un nodrošina sazobi ātrumu pārslēgšanas laikā. Sinhronizatora vietā izmantojot plakanos zobus un atbalsta sistēmu ar atsperēm, bija iespējams izmantot mazus dzinējus ar jaudu zem 100 W, nevis standarta dzinējus ar trīsreiz vai divreiz lielāku jaudu. Tā rezultātā izdevās arī samazināt pārnesumkārbas izmērus.

No šī brīža topošās E-TECH piedziņas uzbūve bija skaidra. Atlika vien izvēlēties piedziņas divus komponentus – galveno elektrodzinēju un iekšdedzes dzinēju.

Renault tehnoloģija un Alianses komponenti

Līdz tambrīdim LocoDiscoBox piedziņas prototipā bija paredzēts izmantot diska elektrodzinēju – no tā piedziņa ieguva savu nosaukumu. Tomēr Antuāns Vinjons uzskatīja, ka tas nebija piemērots izmantošanai sērijveidā ražošanā, tā kā komponenti bija izgatavoti no kompozītmateriāliem. Bija arī jāizvēlas starp tinuma rotoru (piemēram, tādu kā ZOE modelī) un dzinēju ar pastāvīgajiem magnētiem. Lai arī pirmā varianta priekšrocība bija tāda, ka tas bija pielāgojams darbam jebkurā situācijā, tas neatbilda kompakta dizaina kritērijiem, kas bija būtiski E-TECH piedziņas sistēmai. Tādēļ bija jāmeklē sinhronais dzinējs ar pastāvīgajiem magnētiem. Šāds dzinējs jau bija Nissan. Runājot par iekšdedzes dzinēju, tika izmantoti Alianses resursi.

“Lai racionāli izmantotu Alianses pētniecības un attīstības, kā arī ražošanas potenciālu, mēs nolēmām izmantot detaļas un komponentus, kas bija Alianses rīcībā. Tas noteica ne tikai galvenā elektromotoru, bet arī iekšdedzes motora izvēli. Sākotnēji izvēlētais H4BT dzinējs neatbilda degvielas ekonomikas kritērijiem un nākotnes Euro 6d-FULL izmešu standartam. Tāpēc spēlē varēja palikt tikai HR15Gen3 dzinējs (4 cilindru benzīna dzinējs ar brīvo gaisa iesūci, ko Nissan izmantoja Ķīnas un Korejas tirgū), kura 1,5l tilpums precīzi atbilda mūsu vajadzībām. Šis kompaktais agregāts ar pietiekamu veiktspēju un apmierinošu efektivitāti bija labākais kandidāts no Alianses rezerves daļu un komponentu krājuma. Lēmums tika apstiprināts 2015. gadā,” skaidro Paskāls Kumons, E-TECH mehānisko komponentu projektu vadītājs.

Lai nodrošinātu stingrāku izplūdes gāzu tīrības standartu ievērošanu un iespēju izmantot cieto daļiņu filtru iekšdedzes dzinējā, 2016. gadā tika pieņemts lēmums aizstāt HR15 dzinēju ar 4 cilindru brīvas gaisa ieplūdes agregātu HR16 no Alianses komponentu rezervēm. Tas prasīja lielu pielāgošanās darbu (dzinēja kartēšana, atsevišķu detaļu – virzuļu, savienojošo stieņu un kloķvārpsta – modificēšana testa automašīnās), taču ātri tika saņemti apmierinoši rezultāti.

HR16 dzinējs nebija ideāls, bet tas bija labs kompromiss un ļāva maksimāli izmantot inovatīvo izciļņu pārnesumkārbas iespējas. Tas ir brīvas gaisa ieplūdes dzinējs, bet, braucot pie zemiem apgriezieniem, turbokompresora neesamību kompensē elektrodzinēji. Tas tiek izmantots efektīvākajā apgriezienu diapazonā, jo īpaši tad, kad tas darbojas kā elektriskais ģenerators vilces akumulatora uzlādēšanai. Turklāt tas atbilst izmaksu optimizācijas kritērijiem E-TECH piedziņai, kas bija paredzēta vadošajiem klāsta modeļiem. Izvēloties to, tika salikti visi mozaīkas gabaliņi– E-TECH piedziņa, kādu mēs zinām šodien, ieraudzīja dienasgaismu!

Kopsavilkums

Pēc desmit gadu darbaE-TECH hibrīdpiedziņa beigu beigās pievienojās Renault modeļu klāstam. Tā ir neparasta, nedaudz sirreāla piedzīvojuma rezultāts, kas sākās ar LEGO modeli, kā arī atjautību un neatlaidību, kura piemita entuziastu komandai, kura, saskaroties ar grūtībām, nenolaida rokas. Šī komanda spēja sapulcināt entuziastus un ar savu aizraušanos iedvesmotvisu uzņēmumu. Tas bija nepieciešams, lai tiktu galā ar šo riskanto izaicinājumu.

“Projekta sākumā daudzi teica –“tas nekad nesanāks!” Tiesa, tas bija ļoti riskants izaicinājums, īpaši, ja runa ir par pārnesumkārbas sinhronizatoru aizstāšanu ar elektrodzinēju. Taču pakāpeniski viss uzņēmums guva pārliecību par ideju, sākot no produktu komandas līdz modeļa dizaina nodaļai un augstākajai vadībai! Daudzi inženierijas nodaļas un ar inženieriju nesaistītie darbinieki aizrāvās ar projektu un tas radīja ļoti spēcīgu pašmotivāciju. Tas arī nosaka uzņēmuma vērtību. E-TECH piedziņa ir nedaudz traks panākums, ar kuru mēs visi varam lepoties,” uzsver Nikolā Fremā, Powertrain un hibrīdu eksperts.