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Vehículos híbridos

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Honda Civic IMA

Honda comenzó su andadura con los coches híbridos con el innovador modelo Insight allá por el año 1999, continuando con la introducción posterior del Civic IMA. Ahora se renueva este Civic mediante el empleo del mismo sistema IMA (Integrated Motor Assist) evolucionado con un motor eléctrico que apoya al motor de combustión, así como hace la competencia directa al Toyota Prius, que se decanta por los mismos elementos para funcionar aunque de forma inversa, puesto que es el de combustión el que apoya al motor eléctrico.

Lo más destacado de este Civic es su innovador sistema propulsor, que básicamente se compone de un motor de gasolina asistido por uno eléctrico de forma inteligente. En conjunto desarrollan una potencia de 115 CV a 6.000 rpm frente a los 90 CV del Civic IMA anterior. De la cifra de potencia corresponden 95 CV a 6.000 rpm al nuevo motor de gasolina 1.3 i-DSI VTEC y 20 CV a 2.000 rpm al motor eléctrico, deduciendo que el motor eléctrico sólo desarrollará su función hasta ese bajo régimen y ayudará en aceleraciones leves. La principal ventaja de este sistema es que desarrolla una potencia y unas prestaciones comparables con las de un motor de gasolina, obteniendo unos consumos equivalentes a los de un motor diesel.

Los automóviles híbridos principalmente utilizan el motor de gasolina, pero el motor impulsado por las baterías eléctricas asiste o ayuda al motor de gasolina, cuando esta ayuda se pone en acción mejora el consumo de la mezcla de gasolina, emitiendo menos gases contaminantes.

Esta mecánica es silenciosa por dos razones: primero, porque el motor de gasolina se apaga automáticamente, si el coche se detiene por completo y el conductor mantiene el pie en el freno (si la temperatura está entre -12 y 38ºC, si la batería está suficientemente cargada, si el motor de gasolina no está frío y si no está conectado el servicio eléctrico que deshace el hielo del parabrisas). Si el coche no supera 12 km/h, el motor de gasolina sólo se para hasta un máximo de dos veces.
Si el motor se ha parado (que es lo más normal), cuando el conductor suelta el pedal del freno, el motor térmico se pone en marcha automáticamente de una forma extraordinariamente rápida y suave.

El sistema de transmisión también contribuye a que el coche sea muy silencioso, porque hace que el motor funcione (siempre que se pise poco el acelerador) a un régimen muy bajo (si está puesta la posición «D» de la palanca de cambios). Si se pisa súbitamente el acelerador, aumenta mucho el ruido del motor (porque alcanza un régimen muy alto) sin que se note una gran aceleración. Es una característica de los coches que tienen transmisión por variador (CVT) y motores poco potentes.
Analizando la arquitectura del IMA, cabe señalar que una de las principales características del Civic Hybrid es la colocación del motor eléctrico en línea con el térmico. Con esa disposición, ambos motores giran solidarios sobre el mismo cigüeñal, con lo que es más fácil agrupar sus esfuerzos y se aprovecha mejor la energía (aunque las cifras de par no son directamente sumables, pues sus picos se producen a diferentes regímenes).

Con relación al anterior Civic IMA, éste tiene cambios en la parte mecánica y en la parte eléctrica, que hacen posible un funcionamiento más eficiente y que le dan capacidades que no tenía el anterior. El motor eléctrico es solidario con el térmico y está en el lugar que ocuparía el volante del motor. El cambio es de tipo variador y no tiene ningún elemento adicional de unión al motor (embrague o convertidor hidráulico de par); es el motor eléctrico el que hace esas funciones.

 

Motor
El motor térmico del Civic es básicamente un cuatro cilindros de 1,3 l de doble encendido secuencial con la distribución variable (VTEC) de tres fases. En el caso de este Civic, las tres fases de la distribución corresponden a condiciones de funcionamiento de "carga baja", "carga alta" o "retención". Para carga baja hay unas levas que dan poca alzada a las válvulas. Para carga alta hay levas de mayor perfil, que dan más alzada. Cuando el conductor suelta el acelerador, las levas no pisan las válvulas, de manera que quedan cerradas permanentemente.
Lo que se consigue al cerrar las válvulas es que el motor no bombee aire y, por tanto, haga menos retención. Según Honda, al dejar las válvulas cerradas se disminuye la retención del motor en un 66%; en esas condiciones, el aire que queda en las cámaras se sigue comprimiendo y descomprimiendo, y (como en cualquier motor) se corta la inyección de combustible.

Como el motor ofrece menos retención, es posible utilizar más la inercia del coche en cargar la batería; según Honda, con relación al anterior Civic IMA, la capacidad para recuperar energía se ha multiplicado por 1,7.
Es un motor con un árbol de levas y dos válvulas por cilindro, dispuestas en un ángulo estrecho (30º). El bloque del motor es de aluminio con paredes finas. Para disminuir las pérdidas por rozamiento, las camisas están pulidas a espejo y los pistones tienen segmentos de baja tensión. El bulón del embolo está descentrado con relación al eje del cilindro. Los pistones tienen microdepresiones para retener más aceite.

Este motor proporciona 95 CV de potencia máxima a 6.000 rpm y 123 Nm de par máximo a 4.500 rpm. Son unos valores normales para un motor de su cilindrada; la máxima presión media efectiva que alcanza es 11,5 bar.


Funcionamiento
Funcionalmente, hay dos diferencias notables con respecto a un Toyota Prius.

 

Para la activación del sistema IMA, el motor no necesitará ser puesto en marcha mediante la llave de encendido y se deberán cumplir ciertas condiciones para el arranque automático:

 

Transmisión
El cambio es un variador continuo (CVT), como en el anterior Civic, pero con una apertura mayor. La relación más corta en este caso es 2,520 a 1 y la más larga es 0,421 a 1. El grupo es muy corto (4,94 a 1), como suele ocurrir en los cambios de variador, para que la caja no tenga que hacer una reducción grande (entre otras cosas, eso haría que fuera de gran tamaño). Marcha atrás: 4.511 a 1.875. Con las ruedas 195/65 15, sale un desarrollo mínimo de 9,3 y uno máximo de 55,8 km/h cada 1.000 rpm.

 

Circuito eléctrico de alto voltaje


Como en el anterior Civic IMA, la batería de Ni-MH (Niquel-Hidruro de metal) está colocada detrás del respaldo trasero. En este modelo, el volumen de la batería se ha reducido de 68 a 59 L. La tensión que da esta batería es más alta (158 V en lugar de 144), pero su capacidad es menor (5,5 Ah en lugar de 6,0).
Normalmente no hay que tener ninguna precaución especial con el estado de la batería que mueve el motor eléctrico (como sí ocurre en un Prius), porque lo frecuente es no llegar al límite en donde deja de asistir al motor térmico en aceleración, ni siquiera después de acelerar a fondo durante unos cuantos kilómetros en cuesta arriba. Además, a poco que las condiciones no sean desfavorables, la batería carga hasta el máximo con facilidad.

 

Esquema eléctrico del inversor

 

El motor/generador eléctrico (figura inferior) es síncrono, sin escobillas e imanes permanentes. Está compuesto de un rotor de imanes permanentes y un estator bobinado. El motor/generador es quien pone en marcha el motor térmico hasta llegar a las 1.000 rpm. También se encarga de acoplarlo nuevamente luego de realizada
la operación autostop, esto es, la parada automática del motor térmico, por ejemplo al parar en el semáforo. En estas ocasiones la contaminación y el consumo de combustible es cero, sin mencionar la nula contaminación sonora y el alto confort que brinda a los ocupantes del vehículo. En el interior, sólo un marcador diferencial en el tablero de instrumentos y una ventilación bajo la luneta, para los componentes situados detrás de las plazas traseras, permiten diferenciar a esta versión del clásico Civic a combustión.
En el respaldo del asiento trasero ademas del modulo de baterías, tenemos el sistema IPU (Unidad de Poder Integrado), donde se halla el inversor, el módulo de control de motor, el módulo convertidor de voltaje y la unidad de refrigeración.

El sistema IMA dispone de algunos elementos que benefician el ahorro de energía, como un compresor para el aire acondicionado que se puede mover mecánicamente (con una polea) o eléctricamente (con un motor eléctrico incorporado de 144 V). Normalmente sólo consume energía eléctrica pero, si la carga de la batería no es suficiente o si se requiere un enfriamiento muy rápido, lo mueve el motor térmico a través de la polea.
En las plazas traseras también abunda el espacio y tres adultos pueden viajar sin demasiados apuros. El maletero (figura inferior), en cambio, promete más de lo que luego da. Aunque sus 350 litros son bastante dignos, no están en consonancia con lo que aparenta el gran voladizo del Hybrid. La culpa es de las baterías del sistema IMA, que se comen una buena parte del maletero.

 

 

Frenado regenerativo
El sistema IMA recupera y convierte la energía que normalmente se pierde en una desaceleración o al frenar y la acumula para asistir al motor cuando sea necesario.
Al desacelerar, el motor eléctrico actúa como generador, convirtiendo energía cinética en eléctrica que se utiliza para recargar el modulo de baterías de alta tensión..

 

En la figura inferior se puede ver el nuevo Honda Insight, modelo mas moderno y economico que el Civic.

 


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