Toyota Camry 2.5 Hybrid LPG z BRC Sequent Maestro

fot. gazeo.plToyota Camry 2.5 Hybrid z instalacją gazową BRC Sequent Maestro pod siedzibą firmy Czakram

Toyota Camry (XV70)

Obecnie produkowana Toyota Camry (XV70) to ósma generacja tego modelu, który jest oferowany przez tę japońską markę od 1982 r. Samochód tej generacji został po raz pierwszy zaprezentowany w styczniu 2017 r. na American International Auto Show (NAIAS) w Detroit. W Europie samochód zadebiutował pod koniec 2018 r. na Salonie Samochodowym w Paryżu, po 15-letniej nieobecności tego modelu na rynkach europejskich.

Wyłącznie hybryda

Europejska odmiana Toyoty Camry jest oferowana wyłącznie z hybrydowym (spalinowo-elektrycznym) układem napędowym, w którym zastosowano 2,5-litrową, 4-cylindrową, wolnossącą jednostkę napędową o pojemności skokowej 2 487 cm³.

fot. ToyotaPorównanie obiegu teoretycznego silnika konwencjonalnego oraz pracującego według cyklu Atkinsona (znacznie mniejsze pole pracy sprężania zwiększa sprawność jednostki napędowej)

Spalinowa jednostka napędowa Dynamic Force

Silnik pracuje wg obiegu Atkinsona. W odróżnieniu od konwencjonalnego, czterosuwowego silnika spalinowego, jednostka napędowa pracująca wg tego obiegu ma skrócony suw sprężania, co jest realizowane przez opóźnienie zamknięcia zaworów dolotowych.

W ten sposób różnicuje się pojemność cylindra w czasie suwu sprężania (mniejsze straty sprężania – praca ujemna silnika) w stosunku do pojemności w czasie suwu pracy (praca dodatnia). Energia zawarta w paliwie jest dzięki temu lepiej wykorzystywana, większa jest sprawność ogólna silnika.

W przypadku jednostki napędowej Toyoty Camry sprawność wynosi powyżej 40%.

Parametry silnika A25A-FXS

Przy stopniu sprężania wynoszącym 14 silnik ten (kod A25A-FXS) osiąga moc 131 kW (178 KM) przy 5 700 obr./min. oraz dysponuje momentem obrotowym 221 Nm dostępnym od 3 600 obr./min. i utrzymującym swoją wartość do 5 200 obr./min.

Benzynowy układ zasilania D4-S

Zasilanie benzyną jest realizowane przez układ D4-S, który dysponuje 8 wtryskiwaczami, (po dwa na każdy cylinder). Cztery wtryskiwacze (są to wtryskiwacze 6-otworowe) dawkują paliwo bezpośrednio do komór spalania a pozostałe 4 są zamontowane w kanałach dolotowych poszczególnych cylindrów (wtrysk pośredni).

Jest to zatem system tzw. wtrysku dualnego (pośrednio-bezpośredniego), który zastosowano m. in. po to by osiągnąć wymagania emisyjne zgodne z obowiązującymi normami.

fot. gazeo.plJednostka A25A-FXS z instalacją BRC Sequent Maestro w komorze silnikowej hybrydowej Toyoty Camry

Dual VVT-i

Jednostka napędowa jest wyposażona w układ rozrządu z 16 zaworami (po 4 w każdym cylindrze), które otrzymują napęd od dwóch (zamontowanych na głowicy) wałków rozrządu wyposażonych w układy zmiennych faz rozrządu Dual VVT-i (Variable Valve Timing with intelligence).

Zmiana faz rozrządu na wałku zaworów dolotowych jest dokonywana za pomocą układu VVT-iE (Variable Valve Timing with intelligence Electric), czyli z wykorzystaniem silnika elektrycznego, natomiast położenie wałka rozrządu zaworów wylotowych jest zmieniane za pomocą klasycznego układu VVT-i z siłownikiem hydraulicznym wykorzystującym ciśnienie oleju w układzie smarowania silnika.

Zawory są ustawione pod zwiększonym, w stosunku do wcześniejszego rozwiązania, kątem. Zwiększono go o 10º do 41º. Dzięki temu "wyprostowano" kanały dolotowe, poprawiając efektywność napełniania komór spalania.

Hybrydowy układ napędowy

Silnik spalinowy pracuje w hybrydowym układzie napędowym Toyota Hybrid System z dwoma silnikami elektrycznymi o mocy 120 KM (88 kW), które dysponują momentem obrotowym o wartości 202 Nm.

Silniki te, z których jeden pełni także funkcję generatora (np. w czasie hamowania) są zasilane z baterii o napięciu 244,8 V i pojemności 6,5 Ah (1,6 kWh), wyposażonej w 204 ogniwa niklowo-metalowo-wodorkowe.

W układzie napędowym stosowana jest skrzynia e-CVT, która wbrew nazwie wykorzystuje przekładnię planetarną a nie bezstopniową (Continously Variable Transmission).

Moc hybrydowego układu napędowego przy wykorzystaniu obu źródeł napędu (spalinowego i elektrycznego) wynosi 218 KM (155 kW).

fot. gazeo.plToyota Camry 2.5 Hybrid z instalacją gazową BRC Sequent Maestro

Samochód

Auto jest bardzo wygodne i komfortowe, prowadzi się bardzo dobrze (przy normalnej jeździe). Praktycznie wszystkie elementy sterowania wykorzystywane w czasie jazdy są zgromadzone na kierownicy (np. zmiana źródła audio, zmiana wyświetlanych informacji, sterowanie aktywnym tempomatem). To bardzo ułatwia korzystanie z tych funkcji bez odciągania uwagi kierowcy od prowadzenia auta.

Samochód, szczególnie w czasie szybszej jazdy, jest stosunkowo głośny. Jak się wydaje, słabe wygłuszenie powoduje, że szum opływającego powietrza jest wyraźnie słyszalny wewnątrz auta.

Instalacja gazowa BRC Sequent Maestro

Do zasilania LPG spalinowej jednostki napędowej z dualnym (D4-S) wtryskiem benzyny zastosowano dedykowaną do silnika A25A-FXS w Toyocie Camry 2.5 Hybrid, instalację gazową BRC Sequent Maestro.

Jak wszystkie inne dostępne na rynku instalacje jest to system dotryskowy, pracujący na LPG z niewielkim udziałem benzyny, niezbędnym do ochrony wtryskiwaczy przed uszkodzeniem, ponieważ ich końcówki są umieszczone w komorach spalania. Udział benzyny w systemie BRC Sequent Maestro wynosi 3-5% całkowitego zużycia paliwa przez silnik.

Maestro wśród instalacji dotryskowych

BRC Sequent Maestro uruchamia wtryskiwacze benzynowe nie w każdym cyklu pracy silnika na LPG, co skutkuje właśnie w. w. niskim zużyciem benzyny.

Taka strategia pracy powoduje, że wtryskiwacze dawkują jednorazowo większe ilości paliwa ale następuje to znacznie rzadziej, dzięki czemu zachowują one pełną sprawność przy zachowaniu minimalnego zużycia benzyny.

W przypadku Toyoty Camry, która ma zarówno pośredni jak i bezpośredni wtrysk benzyny (D4-S) jej dotrysk jest oczywiście realizowany wyłącznie przez wtryskiwacze dawkujące paliwo bezpośrednio do komór spalania, bo to one są narażone na uszkodzenie w wyniku braku chłodzenia wynikającego z wyłączenia dawkowania paliwa bazowego (benzyny).

Skrócony czas przełączania na LPG

Kolejnym czynnikiem, który znacznie ogranicza zużycie benzyny przez silnik zasilany przez system BRC Sequent Maestro jest także niska temperatura przełączania na LPG. Umożliwia to elektroniczny reduktor eVP-500, w którym zastosowano czujnik temperatury mający kontakt bezpośrednio z cieczą chłodzącą. Jego wskazanie jest zatem tożsame ze wskazaniem temperatury cieczy w silniku. Powoduje to znacznie szybsze przełączenie na LPG z uwagi na brak różnicy wskazania czujnika w reduktorze i w silniku, szczególnie w fazie dochodzenia silnika do stanu równowagi cieplnej.

fot. gazeo.plZbiornik LPG we wnęce koła zapasowego Toyoty Camry

Gazowy układ zasilania BRC Sequent Maestro

W skład zastosowanej w Toyocie Camry instalacji BRC Sequent Maestro wchodzą następujące komponenty:

• Toroidalny zbiornik LPG

Jest on oczywiście zamontowany w miejscu koła zapasowego, którego wnęka pozwoliła zastosować zbiornik o średnicy 680 mm i wysokości 225 mm. Torus o takich wymiarach dysponuje pojemnością geometryczną 67 l i mieści 53,6 l autogazu (80% objętości wynikającej z wymiarów), co przy zanotowanym w czasie jazd testowych zużyciu paliwa zapewnia znaczny zasięg samochodu o czym szczegółowo piszemy w dalszej części artykułu.

• Termoplastyczne, wysokociśnieniowe przewody paliwowe

LPG znajdujące się w stanie ciekłym, tzn. od wlewu gazu do zbiornika i od zbiornika do zaworu w reduktorze jest podawane za pośrednictwem wysokociśnieniowych przewodów termoplastycznych, które w odróżnieniu od miedzianych są znacznie łatwiejsze do układania w zakamarkach podwozia.

fot. gazeo.plFiltr fazy lotnej LPG Valtek typ 94. Za nim widoczna cewka elektromagnetyczna reduktora e-VP 500

• Reduktor e-VP 500

  Jest to reduktor nowej generacji, którego elektronicznie sterowana cewka zapewnia możliwość regulacji ciśnienia wyjściowego w zakresie od 0 do 5,5 bara przy wydajności do 100 kg na godzinę. Nawet przy pracy z wysoką wydajnością, zarówno ciśnienie jak i temperatura gazu są utrzymywane na odpowiednim poziomie, gwarantującym prawidłowe działanie, zasilanej fazą lotną LPG, jednostki napędowej.

Zmienne ciśnienie zasilania wtryskiwaczy LPG pozwala na bardzo precyzyjne dawkowanie LPG do kanałów dolotowych silnika, przy utrzymaniu stosunkowo niskich czasów ich otwarcia, zbliżonych do czasów otwarcia wtryskiwaczy benzynowych.

W silnikach z bezpośrednim wtryskiem benzyny, w których wtryskiwacze pracują z bardzo niskimi czasami otwarcia, możliwość obniżenia ciśnienia fazy lotnej LPG jest niezwykle istotna, szczególnie w zakresie znacznego obniżenia zużycia gazu przez silnik. Niskie zużycie paliwa zostało potwierdzone wynikami uzyskanymi w trakcie naszych jazd testowych.

• Filtr fazy lotnej Valtek typ 94

Za filtrację fazy lotnej LPG odpowiedzialny jest filtr fazy lotnej Valtek typ 94 wyposażony w poliestrowy wkład filtracyjny, zapewniający bardzo dobrą ochronę wtryskiwaczy gazowych przed zanieczyszczeniami pojawiającymi się w gazie w trakcie zmiany stanu skupienia LPG z ciekłego na gazowy.

• Listwa wtryskiwaczy BRC IN03 MY09 Supermax

fot. gazeo.plListwa wtryskiwaczy BRC IN03 MY09 Supermax dawkuje paliwo gazowe do kanałów dolotowych silnika 2.5 Dynamic Force w hybrydowej Toyocie Camry

Za podawanie fazy lotnej LPG do kanałów dolotowych silnika Toyoty Camry odpowiedzialne są 4 wtryskiwacze BRC IN03 MY09 Supermax (żółte). Zastępują one działanie 8 wtryskiwaczy benzynowych (czterech w komorach spalania i czterech w kanałach dolotowych).

Aby paliwo gazowe trafiało w odpowiednie miejsce w kanałach dolotowych, dysze są wkręcone w ściśle określonym miejscu i położeniu oraz przedłużone za pomocą igelitowych rurek. W ten sposób paliwo gazowe trafia w okolice zaworów dolotowych silnika.

• Sterownik AFC-3.0

Nad pracą wszystkich elementów gazowego układu zasilania czuwa sterownik elektroniczny BRC AFC-3.0 o ogromnych możliwościach obliczeniowych, które według opinii przedstawicieli firmy Czakram, reprezentującej w Polsce markę BRC, pozwolą na adaptację na zasilanie LPG wszystkich jednostek napędowych z bezpośrednim wtryskiem benzyny, które jeszcze zdążą się pojawić przed 2035 r., kiedy w Europie znikną nowe samochody spalinowe, niezależnie od wprowadzanych w nich nowych rozwiązań w zakresie sterowania benzynowymi układami zasilania i nadzoru nad ich pracą.

Duże możliwości obliczeniowe sterownika AFC-3.0 powodują, że jest on fizycznie stosunkowo dużym urządzeniem. W związku z niewielką ilością miejsca w komorze silnikowej sterownik został zamontowany w lewym nadkolu prezentowanej Toyoty Camry (oczywiście przednim).

fot. gazeo.plWygodne tankowanie zapewnia pełny wlew LPG obok wlewu benzyny (pod klapką)

Najważniejsze – zużycie LPG i udział benzyny

Sami byliśmy ciekawi, czy 3-5% udziału benzyny w instalacji BRC Sequent Maestro w całkowitym zużyciu paliwa przez silnik to wartości możliwe do uzyskania w "realu".

Samochodem w czasie tygodnia jazd testowych pokonaliśmy łącznie około 1 500 km z czego blisko 1 000 km "w trasie".

Pierwsze tankowanie

Pierwszy raz tankowaliśmy auto po przejechaniu 500 km po "typowej trasie" z prędkościami autostradowymi na odcinku ponad 350 km. 150 km zostało pokonane w tempie dozwolonym na drogach krajowych, czyli około 90 km na godzinę. Zbiornik LPG przy tankowaniu zmieścił 35,87 l LPG a do zbiornika benzyny weszło 1,8 l benzyny (do pierwszego "odbicia").

Oznacza to, że auto zużyło 7,17 l LPG i 0,36 l benzyny na 100 km, co potwierdza deklaracje producenta. Udział benzyny wynosi 4,78% w całkowitym zużyciu paliwa przez silnik.

Hybryda mało pali także "w trasie"

Niskie zużycie paliwa gazowego zanotowane "w trasie" w samochodzie z hybrydowym układem napędowym przeczy powszechnym opiniom na temat dużego zużycia paliwa takich aut w pozamiejskich warunkach użytkowania.

Oczywiście odzysku energii z hamowania nie ma albo jest on minimalny ale hybrydowy układ napędowy uruchamia co jakiś czas silnik elektryczny wspomagający jazdę samochodu, po czym układ przełącza się w tryb ładowania baterii trakcyjnej. Cykl ten powtarza się w czasie jazdy nawet z prędkościami autostradowymi, co z pewnością pozytywnie wpływa na poziom zużycia paliwa.

fot. gazeo.plObserwacja przełącznika rodzaju zasilania systemu BRC Sequent Maestro w hybrydowej Toyocie Camry wymaga zastosowania peryskopu. Wiem, czepiam się, ale widoczne powyżej zaślepki przełączników, nie są płaskie – fakt, stanowią chyba lepsze miejsce dla jego montażu (bez "dziurawienia" deski)

Pełny zbiornik benzyny na 14 000 km

Zużycie LPG na poziomie 7 l na 100 km pozwala na pokonanie samochodem blisko 750 km na jednym tankowaniu gazu (53,6 l LPG). Na takim dystansie samochód zużyłby 2,7 l benzyny, co oznacza, że zbiornik paliwa przy takim udziale benzyny (0,36 l na 100 km) wystarcza na przejechanie blisko 14 000 km.

Kolejne tankowanie

W czasie ostatniego tankowania, po przejechaniu 421 km, zbiornik LPG zmieścił 31,88 l autogazu a do zbiornika benzyny weszło 2,7 l paliwa. Oznacza to, że zużycie paliwa wyniosło 7,57 l LPG i 0,6 l benzyny na 100 km. Udział benzyny wyniósł zatem 7,34% w całkowitym zużyciu paliwa przez silnik, co minimalnie przekracza deklarację producenta (3-5% – bez rozruchu, z rozruchem do 7%) ale trzeba mieć świadomość, że parametr ten jest ściśle powiązany z charakterem eksploatacji oraz stylem i techniką jazdy konkretnego kierowcy.

Jednak w całym teście Toyoty Camry 2.5 Hybrid, średni udział benzyny w całkowitym zużyciu paliwa silnika A25A-FXS z układem wtrysku benzyny D4-S (wtryskiwacze dawkujące paliwo pośrednio i bezpośrednio) wyniósł około 5%, co w pełni potwierdza deklarację producenta instalacji BRC Sequent Maestro.

Co wpływa na niskie zużycie gazu?

Niskie zużycie paliwa to zasługa hybrydowego układu napędowego oraz reduktora e-VP 500, który pracując w ściśle określonych przez zapotrzebowanie silnika na paliwo gazowe, wartościach ciśnienia pozwala na pracę wtryskiwaczy gazowych przy optymalnych (niskich) czasach otwarcia. Z kolei niski udział benzyny to zasługa zaawansowanych algorytmów sterownika AFC-3.0 zarządzających pracą wtryskiwaczy benzynowych.

Przedstawiciele działu technicznego firmy Czakram podkreślają, że taki sposób działania systemu BRC Sequent Maestro stanowi dużą przewagę nad większością systemów LPG do silników z bezpośrednim wtryskiem benzyny oferowanych przez innych producentów samochodowych instalacji gazowych.

fot. gazeo.plToyota Camry 2.5 Hybrid z instalacją gazową BRC Sequent Maestro

Holendrzy mówią o nim Książę, a Włosi nazwali go Maestro

Żartobliwie można stwierdzić, że nie jest to przypadek, ponieważ instalacja w prezentowanej Toyocie Camry działa wzorowo przy minimalnym udziale benzyny. Wartość 0,3 l na 100 km w 2,5-litrowej jednostce napędowej to wartość nieosiągalna dla firm konkurencyjnych, które mają tego świadomość i cały czas starają się to nadrobić. Moc obliczeniowa sterownika AFC-3.0 i "zaszyte" w nim algorytmy pozwalają na powtarzalne uzyskiwanie takich wyników.

Podkreślenia wymaga także fakt, że system BRC Sequent Maestro do silnika A25A-FXS w Toyocie Camry 2.5 Hybrid jest wyceniany przez warsztaty sieci firmy Czakram na kwotę około 7 000 zł.

Wydaje się, że w samochodzie, którego cena obecnie (połowa listopada 2023 r.) zaczyna się od 163 500 zł, kwota 7 000 zł nie jest znaczącym wydatkiem, szczególnie na tle wyposażenia dodatkowego oferowanego w tym samochodzie, np. komplet 18-calowych kół zimowych z listy dodatków kosztuje 7 900 zł.

Oba wydatki są bardzo ważne ale trzeba wiedzieć, że inwestycja w gazowy układ zasilania to oszczędności związane z wydatkami na paliwo już od pierwszego pokonanego na LPG kilometra. Każdy pokonany na kołach zimowych kilometr to ich zużycie i związana z nim utrata parametrów, czyli wymierna strata.

Często myślimy o inwestycjach w pompy ciepła, fotowoltaikę z kilkudziesięcioletnim i bardzo niepewnym zwrotem, podczas gdy samochodowa instalacja gazowa pozwala od razu ograniczyć o połowę jeden z najwyższych wydatków w naszych domowych budżetach jakim jest paliwo. Warto to wziąć pod uwagę przy zakupie auta, także nowego, ponieważ Czakram (dystrybutor marki BRC w Polsce) oferuje usługę, która pozwala na montaż instalacji LPG w każdym nowym aucie o czym pisaliśmy w artykule ''BRC - Gwarancja Ogólnopolska Assistance i...".