ARAMCO BANGUNKAN ENJIN HYBRID BARU DENGAN BANTUAN HORSE

Walaupun EV sering digambarkan sebagai masa depan yang tidak boleh dielakkan, realitinya jauh lebih kompleks. Infrastruktur pengecasan masih tidak menyeluruh, kos bateri masih tinggi, dan di banyak negara membangun, grid elektrik sendiri belum cukup stabil untuk menyokong peralihan besar-besaran

Namun di tengah-tengah gelombang ini Saudi Aramco iaitu syarikat minyak terbesar dunia, membangunkan teknologi hybrid untk kegunaan masa depan. Dalam banyak pasaran, hybrid sebenarnya lebih praktikal berbanding EV sepenuhnya.

Aramco nampaknya melihat perkara ini sebagai peluang untuk membangunkan sistem hibrid bari dikenali sebagai Dedicated Hybrid Engine (DHE).Ini adalah satu sistem yang direka dari kosong khusus untuk aplikasi hybrid.

Pendekatan ini berbeza dengan kebanyakan pengeluar automotif lain yang biasanya mengambil enjin petrol sedia ada dan mengubahnya menjadi hybrid. DHE pula dibangunkan dengan falsafah “hybrid-first”, di mana setiap komponen dioptimumkan untuk bekerja bersama motor elektrik.

Antara ciri teknikal yang paling menarik ialah penggunaan motor-generator di kedua-dua hujung crankshaft, digabungkan dengan sistem gear planetary. Susunan ini membolehkan aliran tenaga diuruskan dengan lebih fleksibel, sekali gus meningkatkan kecekapan keseluruhan sistem.

Aramco mendakwa bahawa sistem DHE ini mampu memberikan peningkatan kecekapan sehingga sekitar 25% berbanding sistem hybrid sedia ada. Jika angka ini benar-benar boleh dicapai dalam dunia sebenar, ia merupakan satu lonjakan yang sangat besar.

Ini kerana hybrid moden sudah pun berada pada tahap kecekapan yang tinggi. Untuk meningkatkan lagi sebanyak itu memerlukan inovasi yang benar-benar signifikan dari segi kejuruteraan dan pengurusan tenaga.

Salah satu kekuatan utama DHE adalah fleksibilitinya yang tidak terhad kepada satu jenis kenderaan sahaja, tetapi boleh digunakan dalam pelbagai konfigurasi seperti hibrid biasa HEV, PHEV dan juga range extender REEV

Ini bermaksud satu teknologi boleh digunakan merentasi pelbagai segmen pasaran. Untuk pengeluar automotif, ini adalah kelebihan besar kerana ia mengurangkan kos pembangunan dan mempercepatkan penghasilan model baru ke pasaran.

Aramco tidak bergerak sendirian dalam projek ini dimana pembangunan enjin ini adalah hasil daripada usaha sama yang dikenali sebagai Horse Powertrain, bersama Renault dan Geely.

Konsep Dedicated Hybrid Engine (DHE) yang dibangunkan oleh Saudi Aramco bermula dengan sebuah enjin prototaip bersesaran 1,599cc tiga silinder sebaris yang direka dengan pendekatan yang sangat luar biasa berbanding enjin moden konvensional.

Untuk memastikan saiznya kompak, enjin ini menggunakan reka bentuk cam-in-block jenis pushrod, bukannya konfigurasi DOHC yang biasa digunakan hari ini. Ia juga dibina sebagai monoblock, bermaksud tiada cylinder head berasingan, sekali gus mengurangkan kerumitan dan kos pembuatan.

Setiap silinder hanya mempunyai dua injap tanpa sebarang sistem variable valve timing atau lift. Dalam usaha mengurangkan geseran dalaman, enjin ini tidak menggunakan journal bearing. Sebaliknya, crankshaft, camshaft dan connecting rod semuanya beroperasi menggunakan roller bearing.

Tambahan pula, crankshaft di-offset sebanyak 12 mm daripada pusat silinder untuk mengurangkan tekanan sisi pada piston. Menariknya, tiada sistem accessory drive tradisional digunakan, kerana semua komponen tambahan seperti pam air dikendalikan secara elektrik dan hanya beroperasi apabila diperlukan.

Dari sudut pembakaran, enjin ini direka dengan konfigurasi undersquare, iaitu bore 82 mm dan stroke 101 mm, bagi mengurangkan nisbah permukaan kepada isipadu dan seterusnya meminimumkan kehilangan haba.

Reka bentuk ruang pembakaran yang lebih padat juga membantu mengurangkan crevice volume yang biasanya memerangkap hidrokarbon tidak terbakar. Sistem kemasukan udara pula menggunakan pendekatan high-tumble dan low-swirl, digabungkan dengan penggunaan suntikan bahan api secara terus dan port injection untuk memastikan pembakaran yang lebih cepat, lengkap dan efisien.

Enjin ini turut mengaplikasikan strategi late intake valve closing (LIVC), yang mengurangkan nisbah mampatan efektif tetapi mengekalkan nisbah pengembangan penuh bagi mengekstrak tenaga maksimum daripada pembakaran.

Dengan gabungan nisbah mampatan mekanikal yang tinggi serta penggunaan cooled exhaust gas recirculation (EGR) untuk mengurangkan kerugian throttling pada beban rendah, kecekapan thermal enjin ini dilaporkan berada dalam lingkungan 41 hingga 42 peratus.

Tambahan lagi, beberapa peningkatan masa hadapan turut dirancang, termasuk penggunaan sistem pre-chamber ignition, peningkatan nisbah mampatan sehingga 15:1, penggantian turbo dengan e-booster bagi mengurangkan tekanan balik ekzos, serta potensi penggunaan hidrogen sebagai bahan api alternatif.

Bahagian elektrifikasi DHE pula menampilkan susunan yang sangat kompleks tetapi inovatif. Setiap hujung crankshaft disambungkan kepada planet carrier dalam sistem gear epicyclic. Sun gear pada setiap sisi dihubungkan kepada motor yang berfungsi terutamanya sebagai generator, manakala ring gear pula disambungkan kepada motor utama yang memacu roda.

Susunan ini membolehkan kenderaan beroperasi sama ada dengan enjin hidup atau dimatikan sepenuhnya, menjadikannya sesuai untuk aplikasi hybrid biasa, plug-in hybrid atau sebagai range extender.

Dengan penggunaan dua set planetary gear, sistem ini tidak memerlukan differential konvensional, sekali gus mengimbangi sebahagian kos tambahan komponen tersebut. Selain itu, sistem pelinciran dikongsi antara enjin dan gearset, manakala penggunaan motor jenis axial-flux pada masa hadapan berpotensi mengurangkan lagi saiz keseluruhan powertrain ini.

DHE juga direka sebagai satu keluarga powertrain modular yang fleksibel. Walaupun enjin tiga silinder 1.6 liter naturally aspirated telah dibangunkan sebagai prototaip, simulasi menunjukkan bahawa kuasanya tidak mencukupi untuk aplikasi tertentu seperti mendaki laluan curam, menyebabkan versi turbo turut dibangunkan.

Lebih menarik ialah reka bentuk ini membolehkan penghasilan pelbagai konfigurasi enjin menggunakan ruang pembakaran yang sama, termasuk enjin dua silinder 1.1 liter, enjin V4 2.1 liter dan enjin V6 3.2 liter. Untuk konfigurasi V, dua unit monoblock hanya digabungkan bersama, menjadikannya sangat fleksibel dari segi pembangunan.

Setiap varian juga boleh ditawarkan dalam versi naturally aspirated atau turbocharged. Dalam konfigurasi tertentu, sistem ini boleh dipasang secara longitudinal di bahagian tengah kenderaan dan memacu kedua-dua gandar hadapan dan belakang, sekali gus menyediakan pacuan semua roda, sambil memanfaatkan sistem pelinciran dry-sump untuk membolehkan enjin dipasang pada sudut condong bagi penjimatan ruang.

Dari segi kos, pendekatan monoblock yang menghapuskan cylinder head memberikan kelebihan besar dalam mengurangkan kos pemesinan dan bilangan komponen. Enjin tiga silinder naturally aspirated dalam sistem DHE ini hanya mempunyai sekitar 175 komponen, jauh lebih rendah berbanding enjin DOHC empat silinder konvensional.

Walaupun terdapat peningkatan kos pada komponen tertentu seperti penggunaan roller bearing dan keperluan dua set motor-generator serta gear epicyclic, sebahagian kos ini diimbangi melalui penggunaan motor yang lebih kecil dan pengurangan kebergantungan kepada bahan rare-earth.

Berdasarkan anggaran, sistem DHE tiga silinder naturally aspirated mampu memberikan pengurangan penggunaan bahan api sekitar 35 peratus dengan tambahan kos kira-kira $3,800 berbanding enjin empat silinder port-injected DOHC.

Bagi aplikasi SUV dengan enjin V6, penjimatan bahan api yang sama boleh dicapai dengan kos tambahan sekitar $4,080. Secara keseluruhannya, sistem ini dikatakan mampu menawarkan penjimatan bahan api yang lebih tinggi dengan kos sekitar 20 peratus lebih rendah berbanding sistem hybrid power-split konvensional seperti yang digunakan oleh Toyota.