Citroën presenta el prototipo C4 Hybride HDi, que asocia una cadena de tracción híbrida y un propulsor HDi, uniendo el rendimiento del motor diésel HDi, que consume un 20% menos que un motor de gasolina, utilizado en su mejor margen de funcionamiento, y la aportación de un motor eléctrico, principalmente adaptado a los recorridos urbanos.
El C4 Hybride HDi aporta buenos resultados en cuanto a consumo (3,4 l a los 100 km) y emisiones de CO2 (90 g/km) añadiendo las ventajas específicas de la cadena de tracción híbrida (modo eléctrico a baja velocidad, por ejemplo). La carrocería cuenta con un coeficiente cx de 0,28.
Este prototipo se basa en tecnologías ya comercializadas en la gama Citroën: motorización HDi, filtro de partículas (FAP), Stop & Start y caja de cambios manual pilotada. Estas diferentes tecnologías se completan y asocian para favorecer la reducción del consumo y de las emisiones contaminantes. Se han vendido más de 420.000 unidades del C4 en todo el mundo, en el primer semestre de 2006, dentro de un segmento de mercado que supone una tercera parte de las ventas totales de automóviles.
Por todo ello, el C4 Hybride HDi constituye, a medio plazo, para Citroën, la solución capaz de ofrecer, a un gran número de clientes, una revolución en consumo y emisiones de CO2, en un mercado europeo donde el diésel está fuertemente implantado.
Tecnología híbrida HDi
Los trabajos del Grupo PSA han permitido demostrar que el consumo de una versión híbrida de gasolina es similar al de un vehículo diésel convencional de características idénticas (peso, Scx, dimensiones,Â…). En términos de CO2, la ganancia de aquel se limita a un 10%. Pese a ello, el precio del híbrido gasolina será netamente superior al de un vehículo diésel equivalente.
Para los turismos, la motorización diésel representa, en la actualidad, una media de uno de cada dos coches vendidos, mientras que en 1998 esta relación era de uno por cada cuatro. En algunos países, entre ellos Francia, la cuota de mercado de los diésel en el conjunto de las ventas alcanzó un 70% en 2005. Este desarrollo continuo demuestra el fuerte tirón que tienen, para los consumidores, los vehículos de bajo consumo que resulten compatibles con su poder adquisitivo.
Además, con la incorporación del filtro de partículas (FAP), las motorizaciones diésel presentan un balance ecológico extremadamente favorable. A día de hoy, Citroën ha vendido más de 326.000 vehículos equipados con filtro de partículas.
En este contexto, las reducidas ventas de vehículos híbridos de gasolina en el conjunto del mercado europeo se explican con bastante lógica, a pesar de las ventajas fiscales significativas aprobadas por varios estados miembros de la Unión Europea.
La aportación del motor HDi
El C4 es un vehículo de utilización mixta, que puede circular perfectamente por ciudad, carretera y autopista. Asociando una cadena de tracción híbrida y un motor HDi, (reducción de un 20% del consumo con relación a un motor de gasolina), utilizado en su mejor margen de funcionamiento, y la aportación de un motor eléctrico, adaptado a los recorridos urbanos.
Las ventajas de la hibridación en usos urbanos y en carretera permiten un gran avance en reducción del consumo (3,4 l a los 100 km en ciclo mixto) y de las emisiones de CO2, con 90 g por km. La ganancia con relación a un vehículo similar equipado con una cadena de tracción híbrida de gasolina, es del orden de un 25%, es decir, 1 litro a los 100 km en ciclo mixto, lo que se traduce en una mayor autonomía.
En utilización por autopista, las cualidades intrínsecas del motor HDi, asociadas a la caja de cambios manual pilotada, permiten obtener una ganancia de un 25% en el consumo.
El C4 Hybride HDi ofrece un confort suplementario en dos aspectos:
• Por un lado, en ciudad y a baja velocidad, por el apagado del motor térmico y el funcionamiento en el modo eléctrico (ZEV: Zero Emission Vehicle), lo que proporciona mayor confort acústico y vibratorio elevado.
• Por otro lado, ofreciendo una mejora significativa en las recuperaciones respecto a un vehículo de motor térmico, de potencia equivalente. Así, el conductor se beneficia puntualmente de un complemento de potencia entregado por el motor eléctrico, que puede llegar hasta los 23 kW.
El C4 Hybride HDi se apoya, en gran parte, en tecnologías de vanguardia ya comercializadas en la gama Citroën: motorización diésel HDi, filtro de partículas (FAP), Stop & Start y caja de cambios manual pilotada.
A estos elementos se añade un motor eléctrico, un ondulador, un pack de baterías de alta tensión y un sistema de frenado recuperativo. Estas tecnologías se completan y asocian para reducir el consumo y las emisiones contaminantes.
Motor HDi y FAP
El C4 Hybride HDi está equipado con el motor 1.6 HDi de 66 kW CEE (92 CV DIN) a 4.000 rpm. Ofrece un par de 215 Nm a 1 750 rpm. Se han realizado adaptaciones, con el objetivo de hacer este motor compatible con una cadena de tracción híbrida.
En particular, el sistema de control del motor es específico y se hace a través de consignas directamente coordinadas por el sistema de control de la cadena de tracción. Integran principalmente los arranques/paradas del motor garantizando, al mismo tiempo, el par solicitado por el conductor en cada momento.
or lo demás, con el fin de asegurar un bajo nivel de emisiones, el motor ha sido dotado de un filtro de partículas (FAP) de última generación, que permita asegurar unas prestaciones superiores a las de la normativa Euro IV.
El compromiso “NOx-consumo” ha podido ser optimizado teniendo en cuenta el grado de libertad ofrecido por la hibridación. Así, la utilización de las capacidades del motor eléctrico ha permitido situar el motor térmico en sus mejores márgenes de funcionamiento y optimizar la gestión del tiempo de parada del motor.
Caja de cambios manual pilotada
El C4 Hybride HDi aprovecha las ganancias de consumo aportadas por la caja de cambios manual pilotada. Este mismo tipo de caja, SensoDrive, se ofrece ya en el C1, C2, C3 y C3 Pluriel.
La caja de cambios manual pilotada de 6 velocidades del C4 Hybride HDi se caracteriza por la ausencia de pedal de embrague y está basada en un principio de automatización de una caja manual. El pilotaje hidráulico de la caja optimiza los tiempos de paso, reforzando así el placer de utilización. Simultáneamente, ofrece la optimización permanente de la cadena de tracción por la selección, en tiempo real, del punto de funcionamiento ideal. Esta caja permite asegurar el mejor compromiso de consumo, aceleración, frenado, placer de conducción y respeto medioambiental. Deja al conductor la posibilidad de optar indiferentemente por el modo automático o por el modo secuencial de cambio de velocidades.
Sistema Stop & Start
Como el C3, el C4 Hybride HDi incorpora el sistema Stop & Start, que en la cadena de tracción híbrida asegura el continuo arranque del motor térmico.
En el C3, la tecnología Stop & Start se caracteriza por la parada del motor justo antes y durante la inmovilización del vehículo (semáforos, embotellamientosÂ…) mientras que el conductor presiona el pedal del freno. Su puesta en funcionamiento es automática e inmediata en el momento que el conductor suelta el pedal del freno cuando quiere reiniciar la marcha. Este micro-híbrido reduce el consumo y las emisiones de CO2 del orden de un 10% en ciclo urbano y de un 6% en ciclo mixto.
Sobre el C4 Hybride HDi, el sistema Stop & Start dispone de una potencia motriz un 40% superior a la primera generación, para permitir el arranque del motor HDi 92.
Además, si en el caso del C3, la función Stop & Start funciona exclusivamente durante las fases de parada y arranque del vehículo, en el caso del C4 Hybride HDi, la función de apagado del motor puede funcionar en cualquier momento, dependiendo del uso del vehículo, desde que su velocidad de marcha es inferior a los 60 km/h.
En cada aceleración prolongada, el sistema Stop & Start despierta, instantáneamente y de forma automática, al motor térmico.
Motor eléctrico y ondulador
El motor eléctrico desarrolla una potencia de 16 kW en forma continua, con un par de 80 Nm. Ofrece una potencia punta de 23 kW, con 130 Nm de par, para responder a solicitudes puntuales. Se ha alcanzado un compromiso estructural coherente (atascos/prestaciones), para permitir la compatibilidad con una utilización urbana. La potencia ha sido determinada para asegurar el uso, en modo eléctrico puro, en velocidades inferiores o iguales a los 50 km/h que representan las condiciones típicas de utilización urbana de un vehículo. El sistema de control de la cadena de tracción híbrida opta por esta configuración cada vez que las condiciones, en particular el estado de carga de las baterías, lo permiten.
El motor eléctrico es de tipo síncrono con imanes permanentes. Esta tecnología ofrece actualmente la mejor relación prestaciones/dimensiones. Asociado al ondulador, funciona en un rango de tensión comprendido entre 210 y 380 voltios. Las prestaciones alcanzadas por el motor eléctrico y el ondulador no permiten, en el espacio reducido en el que se encuentran situados, utilizar el circuito convencional de refrigeración del motor, cuya temperatura de uso es más elevada. La refrigeración por agua está asegurada mediante un radiador específico y un circuito de baja temperatura a 60°C.
El ondulador actúa sobre el par del motor eléctrico regulando la corriente que proviene del pack de baterías, como lo hace una bomba de inyección con el carburante disponible en el depósito, para satisfacer una demanda de aceleración por parte del conductor.
Pack de baterías de alta tensión
El pack de baterías de alta tensión está situado en el maletero del C4, en el lugar de la rueda de repuesto, provocando una ligera modificación de la geometría de este emplazamiento. La incorporación de las baterías no se realiza en detrimento de la capacidad del maletero, que se mantiene inalterada.
El pack de baterías de alta tensión está compuesto por 240 elementos de tipo Ni-MH (Nickel Metal Hidruro). Su potencia de cambio –restitución y absorción – es de 23 kW bajo una tensión nominal elevada de 288 Voltios. Su refrigeración está asegurada por escapes específicos, que recuperan el aire del habitáculo beneficiándose al mismo tiempo de la regulación de temperatura de este último.
El pack de baterías de alta tensión se añade a la batería clásica de 12V, que cumple con sus funciones habituales.
Frenado recuperativo pilotado
En ciertas fases, deceleración o frenado del vehículo, el dispositivo de frenado pilotado optimiza la transformación de la energía cinética en energía eléctrica; ésta es almacenada en el pack de batería de alta tensión.
Esta energía podrá ser utilizada, ya sea en modo eléctrico puro, o como apoyo del motor térmico, durante las fases de aceleración. Esta recuperación permite utilizar una energía que resulta “gratuita” y rebajar, al mismo tiempo, el consumo.
Fácil de conducir
La puesta en marcha, con la llave de contacto habitual, se realiza sin que se arranque el motor térmico. Al presionar sobre el pedal del acelerador y según la demanda ejercida sobre el pedal por el conductor, el motor eléctrico puede, por sí solo, desplazar al vehículo. Será apoyado, si es necesario, por el motor térmico en caso de una fuerte aceleración.
La utilización de una caja de cambios manual pilotada permite beneficiarse del rendimiento de una caja manual, ofreciendo al mismo tiempo el automatismo necesario en el control de la cadena de tracción híbrida. La decisión y el paso de la marchas se hace automáticamente, sin acción del conductor, salvo si decide elegir el modo secuencial. Estas operaciones están coordinadas, de manera transparente, por el sistema de control de la cadena de tracción y de frenado, el PTMU: Power Train Management Unit.
Para permitir un bajo consumo, el PTMU selecciona, en función de las demandas del conductor, el mejor modo de funcionamiento. Este último se obtiene gracias a la utilización del motor eléctrico solo, a baja velocidad y durante las deceleraciones, con el motor térmico en recorridos por carretera y autopista, o bien mediante el funcionamiento conjunto de ambos durante las fuertes aceleraciones.
Control inteligente del frenado
Una de las funcionalidades de la transmisión híbrida es la posibilidad de poder recuperar la energía cinética del vehículo y reutilizarla posteriormente. Cuando el conductor levanta el pie del pedal del acelerador a una velocidad inferior a los 60 km/h, el motor térmico se apaga y se desacopla. El motor eléctrico asegura entonces el freno motor y recupera la energía cinética del vehículo. El PTMU permite el almacenamiento de esta energía en las baterías, hasta que estas se encuentran con la carga completa. Cuando el conductor frena, el PTMU controla el reparto de frenada, en frenado eléctrico (recuperativo) e hidráulico (disipativo), asegurando prioritariamente las funciones de seguridad y optimizando la recuperación de energía en favor de una reducción del consumo.
Pantalla de control del NaviDrive
El conductor del C4 Hybride HDi se mantiene informado, en tiempo real, del funcionamiento de la cadena de tracción híbrida gracias a la gran pantalla de color 16/9 del sistema telemático NaviDrive, que ilustra las transferencias de energía entre los dos motores, térmico y eléctrico, el pack de baterías y las ruedas.
Otras informaciones como el estado de carga de las baterías, o incluso, el nivel de potencia que el conductor solicita de los diferentes motores están disponibles. Este sistema favorece una conducción en la que se reduce el consumo de energía, al comprenderse mejor el funcionamiento del vehículo.
Modo eléctrico
Gracias al botón “ZEV”, situado en la consola central, el conductor puede acceder a un modo totalmente eléctrico. El margen de utilización del vehículo en modo eléctrico se optimiza. Esta optimización permite recorrer distancias más importantes y alcanzar velocidades más elevadas que las alcanzadas sin la conexión del motor térmico, en el modo híbrido normal. La puesta en marcha del motor térmico, queda reservada, en este caso, a las fases de aceleraciones mantenidas.
Esta funcionalidad hace del C4 Hybride HDi un vehículo urbano por excelencia, por la ausencia de emisiones contaminantes y sonoras en el exterior del vehículo, proporcionando, tanto al conductor como a los pasajeros, una importante mejora en cuanto al confort acústico.
Este modo se desactiva, ya sea de forma automática cuando las baterías de alta tensión no están suficientemente cargadas, o bien manualmente, cuando el conductor presiona la tecla específica.
Modo secuencial y modo dinámico
El conductor puede optar voluntariamente por el modo secuencial a través de la palanca de mando de la caja de cambios manual pilotada. Él mismo decide, por una acción sobre la palanca de cambios, la marcha a insertar y el momento en el que quiere que se haga, con el fin de anticipar situaciones que sólo él conoce (por ejemplo: reducir una marcha para adelantar a otro vehículo en una distancia muy corta). En este caso, los cambios de marcha se optimizan en duración y el motor térmico está siempre en funcionamiento. La función “boost”, adición del par del motor eléctrico al del motor térmico, siempre está disponible.
Si presionamos la tecla del modo dinámico (“Dy”), situada en la base de la palanca de cambios, obtenemos una conducción más dinámica. La información del pedal del acelerador se transmite de forma que se favorezca una presencia inmediata de par. Al mismo tiempo, las duraciones del cambio de la marcha se reducen al máximo de las capacidades mecánicas del sistema. En este caso, el cambio de marcha se hace automáticamente, sin acción del conductor.
Autónomo en todas las circunstancias
En caso de descarga del pack de baterías de alta tensión, por ejemplo, tras una inmovilización de larga duración, el C4 Hybride HDi está siempre preparado para arrancar y rodar, contrariamente a otros sistemas híbridos en los que el vehículo queda inmovilizado.
El sistema Stop & Start del C4 Hybride HDi, incorporado al motor diésel, permite el arranque con la batería de 12V y la generación de potencia a través del alternador. El vehículo sigue siendo autónomo en un modo 100% térmico “limitado”. En menos de 10 minutos de rodaje, tiempo necesario para iniciar la recarga del pack de baterías de alta tensión, el vehículo recupera completas todas sus prestaciones. De la misma forma, cuando una anomalía importante (por ejemplo, seguridad eléctrica) impone la desconexión del pack de baterías de alta tensión, el C4 Hybride HDi puede continuar circulando únicamente con el motor térmico. Este modo de funcionamiento, llamado de "socorro", ofrece la posibilidad de alcanzar con toda seguridad un taller de reparación.
