Salah satu target kendaraan elektrifikasi (xEV) jenis Hybrid Electric Vehicle (HEV) adalah untuk mencapai efisiensi mesin pembakaran dalam (ICE) terbaik supaya hemat bahan bakar dan rendah emisi. Namun, apakah benar HEV Toyota sanggup memberikan konsumsi bensin yang irit?
Berbekal semangat Road Train People and People Build Car, Toyota mempelajari bagaimana pelanggan di berbagai belahan dunia menggunakan HEV Toyota dan mengembangkannya agar sanggup memenuhi kebutuhannya dengan baik, khususnya terkait efisiensi mesin di berbagai kondisi jalan.
Hadirkan ever-better hybrid car, Toyota melakukan riset dan pengembangan teknologi pada HEV yang diproduksi hingga saat ini untuk memperoleh efisiensi mesin terbaik. Berikut beberapa jurus pengembangan yang dijalankan dan hasilnya pada HEV produksi Toyota pertama di Indonesia.
Mesin Atkinson Cycle yang Lebih Efisien
Continuous improvement sejak hadirnya Toyota Prius Gen-1 di tahun 1997, memberikan Toyota banyak ilmu dan pengalaman dalam mengembangkan HEV. Sedari awal, Toyota memilih Atkinson cycle dengan prinsip kerja yang sedikit berbeda namun signifikan benefitnya ketimbang Otto cycle mesin ICE pada umumnya.
Secara garis besar, kedua siklus sama yakni mesin pembakaran dalam 4 siklus kerja. Bedanya terkait kinerja katup yang mengatur masuknya BBM dan udara (katup isap) dan gas buang hasil pembakaran (katup buang) yang diatur untuk meningkatkan efisiensi mesin.
Pada Atkinson cycle, intake valve atau katup masuk tertutup lebih lambat saat langkah isap daripada siklus Otto. Ketika piston sudah mulai bergerak ke atas untuk memulai langkah kompresi, katup masuk masih membuka yang menyebabkan sejumlah campuran udara dan bahan bakar dikeluarkan lagi dari ruang bakar menuju saluran masuk.
Pengaturan timing intake valve pada teknologi Dual VVT-i Toyota, membuat siklus Atkinson memiliki beberapa kelebihan dibanding siklus Otto yang umum dipakai oleh kebanyakan ICE (Internal Combustion Engine). Alhasil, semua HEV Toyota menggunakan engine jenis ini.
Seperti bahan bakar yang dipakai relatif lebih sedikit karena proses kompresi yang lebih pendek, efisiensi thermal mesin lebih tinggi, emisi lebih rendah akibat temperatur gas buang lebih rendah, dan menyediakan udara bertekanan pada siklus selanjutnya yang mirip prinsip kerja turbo akibat intake valve terlambat menutup.
Toyota Hybrid System Sebagai Pengendali HEV Toyota
Toyota Hybrid System (THS) merupakan pengendali hybrid engine Toyota yang menggunakan Series-Parallel Hybrid System. Terdiri atas beberapa komponen utama, yaitu motor bakar, motor listrik, generator listrik, Power Control Unit PCU), dan Power Split Device (PSD). Girboks khusus membagi distribusi tenaga dari motor bakar, motor listrik, dan generator listrik.
Pengalaman panjang mengembangkan HEV membuat THS sanggup memberikan efisiensi mesin yang secara halus dan tanpa jeda berpindah antara penggerak mesin bensin dan motor listrik. THS meningkatkan sinergi keduanya dalam memperoleh efisiensi terbaik sehingga hemat BBM.
Sepanjang kapasitas baterai hybrid masih memadai, sistem akan memaksimalkan operasional motor listrik, khususnya ketika dalam kondisi stop and go di jalan perkotaan. Sehingga tidak hanya hemat besin, namun juga zero emission karena praktis hanya motor listrik yang bekerja.
Mesin bensin baru akan bekerja saat mobil membutuhkan tenaga lebih kuat atau kapasitas baterai berada di titik pengisian. Mesin bensin dan motor listrik bahu-membahu menyalurkan tenaga sehemat mungkin tapi tetap optimal ketika mobil membutuhkan tenaga penuh, seperti saat menyalip atau di tanjakan.
Mesin bensin dan motor listrik kembali bersinergi ketika cruising di jalan tol. Tenaga berlebih dari motor listrik akan disalurkan untuk mengisi baterai. Fitur Energy Regenerative Brake System berfungsi untuk mengubah tenaga kinetik saat pengereman menjadi energi listrik untuk mengisi daya baterai lewat motor listrik.
Satu lagi improvement pada HEV Toyota adalah EV Mode yang dapat memberikan pengalaman unik mengemudi mobil listrik yang nol emisi, senyap, dan tanpa BBM. Bermodalkan baterai dengan kapasitas tinggi dan pengisian cepat, membuat mode EV dapat bekerja lebih lama.
Sentuhan pada motor listrik dengan torsi besar yang cocok untuk lalu lintas perkotaan yang padat, membuat kinerja full electric HEV Toyota semakin lama. Sehingga konsumsi bensin dan emisi karbon dapat ditekan sangat rendah.
Konsumsi Bensin Yaris Cross HEV Sehemat 31 Km/liter
Toyota pernah menghadirkan prototipe G21 Project sebagai cikal bakal Toyota Prius di tahun 1995. Toyota Energy Management System (TEMS) menampilkan motor listrik tunggal, mesin injeksi langsung, dan transmisi CVT. Belum ada baterai namun dilengkapi kapasitor sebagai media penyimpan daya listrik, target efisiensi bahan bakarnya 30 km/liter.
Selanjutnya, Toyota Prius generasi pertama diluncurkan di bulan Oktober 1997 sebagai kendaraan penumpang hybrid produksi massal pertama di dunia. Prius memiliki efisiensi bahan bakar seirit 28 km/liter dalam siklus uji 10-15 Jepang. Prius berhasil mencapai target yang ditetapkan terkait konsumsi bensin irit dan emisi rendah.
Genap 26 tahun kemudian, Yaris Cross HEV hadir sebagai andalan terbaru kendaraan elektrifikasi Toyota di Indonesia. Hybrid engine-nya adalah 2NR-VEX 1.500 cc 4 silinder bertenaga 67 kW dan torsi 121 Nm. Sementara motor listrik bertenaga 59 kW dan torsi 141 Nm yang disalurkan ke roda depan via transmisi CVT. Angka torsi motor listrik yang lebih besar menjanjikan performa yang kuat dan tanpa konsumsi bensin.
THS membuat operasional mesin bensin kian rendah sehingga mengurangi konsumsi bahan bakar secara signifikan. Dan yang paling memuaskan adalah emisi sangat rendah lantaran operasional motor listrik meningkat drastis.
Tidak hanya itu, pengembangan pada motor listrik dan pemakaian baterai Lithium-Ion yang lebih kompak dan lebih tahan suhu kerja ekstrem, berkontribusi untuk menghasilkan linier performance yang semakin kuat dan intuitif.
Hasilnya, pengujian sebuah media ternama di Indonesia, mencatatkan konsumsi bensin Yaris Cross HEV sehemat 31 km/liter.
Konsumsi Bensin Kijang Innova Zenix HEV Tidak Kalah Hemat
TNGA engine 2.0L M20A-FXS 1.987 cc 4 silinder Dual VVT-i bertenaga 152 PS pada 6.000 rpm dan torsi 19,1 Kgm pada 4.400-5.200 rpm. Diperkuat motor listrik berdaya 113 PS dan torsi 21 Kgm untuk menghasilkan tenaga gabungan 186 PS.
Dynamic Force Engine diciptakan berdasarkan strategi untuk meningkatkan thermal efficiency mesin. Langkah piston yang lebih panjang (long stroke) ketimbang diameter piston untuk meningkatkan torsi. Aliran udara di lubang intake dan exhaust juga dikondisikan sama, serta mengoptimalkan manajemen panas mesin dengan sistem pendingin variabel.
Sistem D-4S dapat mengatur dua injektor terpisah untuk menyemprotkan bahan bakar dengan tekanan tinggi ke kepala piston dan intake secara bersamaan, atau salah satu saja tergantung dari putaran mesin, suhu, dan parameter lainnya.
Dengan thermal efficiency yang lebih optimal, performa mesin meningkat, lebih efisien mengolah bensin, dan pastinya lebih ramah lingkungan karena emisi sangat rendah. Motor listrik yang compact dikembangkan untuk meningkatkan power.
Downsized transaxle sebagai penyalur tenaga ke roda depan, ditingkatkan kinerjanya untuk menyediakan efisiensi terbaik. Baterai hybrid dikemas dalam paket yang kompak dan memiliki penyimpanan tenaga listrik yang maksimal di bawah kedua jok depan.
Sebagai perbandingan, Kijang Innova Zenix Gasoline menggunakan mesin TNGA 2.0L berkode M20A-FKS Dynamic Force Engine. Dapur pacu 1.987 cc 4 silinder Dual VVT-i ini menghasilkan tenaga yang sama yakni 174 PS dan torsi 20,9 Kgm.
Hasil pengujian Toyota Indonesia membuktikan konsumsi bensin Kijang innova Zenix HEV lebih hemat ketimbang versi Gasoline. Dengan efisiensi mesin tinggi, Kijang Innova Zenix HEV mencatat konsumsi bensin 20 km/liter. Bahkan lebih irit dari Kijang Innova Diesel generasi sebelumnya yang diklaim orang sebagai yang paling irit.
