Doorzaag-zaterdag: Ford Mondeo Hybrid

Op Doorzaag-zaterdag hebben we deze week een tekening van de Ford Mondeo Hybrid. Hoewel tekening … in feite is het een computerrendering op basis van de 'bouwtekeningen' zoals die bij Ford in de computers staan. Het resultaat is een bijna levensechte foto waarop de fabrikant precies dat kan laten zien wat-ie wil, en wat buiten het onderwerp valt kan heel eenvoudig weggelaten worden. In dit geval licht de nadruk op de hybride aandrijflijn en krijgen we voor de aardigheid ook nog een stuk van het onderstel en de verstelbare stuurkolom mee.

Met de vierde generatie Mondeo komt Ford voor het eerst met een hybride aandrijflijn. Althans bij ons in Europa. In Amerika werkt het merk al sinds 2004 met dit aandrijfprincipe in de daar leverbare Escape. De auto die we hier Mondeo Hybrid noemen is in de VS trouwens al sinds 2012 op de markt en heet daar Fusion Hybrid. En dat is daar overigens al de tweede generatie, ook z'n voorganger was in de VS verkrijgbaar met een hybride aandrijflijn. In de optiek van Ford zijn wij nu pas aan hybriden toe. Na het sluiten van de Ford-fabriek in het Belgische Genk, waar tussen 1992 en 2013 de eerste drie generaties Mondeo gebouwd werden, bouwt Ford de huidige Mondeo in het Spaanse Valencia. Daar loopt sinds november 2014 ook de hybride Mondeo voor Europa van de band.

Onder de motorkap van de Mondeo Hybrid treffen we de zogenaamde power-split hybride aandrijflijn, het systeem dat we ook kennen van de Toyota Prius. Niet helemaal verwonderlijk, Ford maakt voor z'n hybriden al jaren gebruik van Toyota-patenten. Hierdoor werken de tandwielen en de elektromotoren als een CVT en is er ook een naadloos samenspel met de verbrandingsmotor. De 141 pk en 173 Nm sterke tweeliter turboloze benzinemotor werkt volgens het Atkinson-principe, net zoals dat ook bij de Toyota Prius het geval is. Of beter gezegd: het gaat hier om versimpelde uitvoering van het Atkinson-principe geïntegreerd in een ottomotor. Bij het oorspronkelijk in 1882 door James Atkinson gepatenteerde systeem worden de vier takten (inlaat, compressie, expansie en uitlaat) binnen één omwenteling van de krukas uitgevoerd. Door een speciaal ontwerp van de krukas kan de expansietakt langer zijn dan de compressietakt met als resultaat een groter thermisch rendement. Eigenlijk was dat laatste bijvangst: Atkinson kwam in de eerste plaats tot z'n constructie om de patenten van de ottomotor te omzeilen.

Eigenlijk is de moderne Atkinson-cyclus niet veel meer dan een variatie op het ottoprincipe, zodoende kan Ford ook een bestaande tweeliter benzinemotor gebruiken. Door de inlaatklep iets langer dan gebruikelijk open te houden wordt een deel van het mengsel (of bij een direct ingespoten motor de inlaatlucht) weer terug het inlaatspruitstuk ingeperst. Een turbo of mechanische compressor zou dit laatste kunstje enigszins verpesten. Vandaar dat de viercilinder in de hybride Mondeo net als die in de Prius atmosferisch aanzuigt. Op de tekening zie je het spruitstuk dan ook keurig naar beneden lopen richting uitlaat, zonder enige tussenkomst van het slakkenhuis van de turbo. Doordat er lucht of mengsel terug het spruitstuk ingeperst wordt is de effectieve compressieslag korter dan bij een ottomotor. De lengte van de expansieslag is echter weer gelijk aan die in de ottomotor. Net als bij de motor van James Atkinson uit 1882 is de expansietakt dus langer dan compressietakt en duwt het ontstoken mengsel de zuiger verder naar beneden dan het punt waarop (na het sluiten van de inlaatkleppen) de compressie begon. Zodoende is de druk aan het einde van de expansieslag in de cilinder lager dan bij een conventioneel werkende ottomotor, en dus is ook de temperatuur van het restgas lager dan bij een ottomotor (geëxpandeerde lucht is tenslotte ook koeler dan samengeperste lucht, denk aan een fietspomp). Volgens de wet van behoud van energie betekent het dat wanneer er minder energie c.q. restwarmte in het restgas zit, die energie ergens anders gebleven moet zijn. In dit geval is die energie in beweging gaan zitten. Dit betekent dus dat de motor efficiënter kan werken dan een motor die zich netjes aan het conventionele otto-principe houdt. Maar goed, there ain't no such thing as a free lunch. Doordat de motor niet het volle potentieel van de inlaat- en compressieslag benut, blijven de prestaties enigszins achter bij die van een vergelijkbare gewone ottomotor en heeft de Atkinsonmotor de onhebbelijke eigenschap met name onderin niet zo mooi op te pakken als de gewone ottomotor. In dit geval is dat geen ramp: de elektromotoren vlakken die rimpel helemaal weg. Bovenin - waar de benzinemotor dominanter is en de elektromotor ene stapje terug doet - speelt dit probleem een stuk minder. Samen met de elektropower (118 pk en 240 Nm) komt het systeemvermogen uit op 187 pk. Is de viercilinder uitgeschakeld, dan moet de Mondeo op alleen elektrotractie een snelheid van 136 km/h kunnen halen. De elektriciteit hiervoor komt uit het luchtgekoelde lithium-ion accupakket (1,4 kWh) bovenop de achteras. Op de tekening zie je het buizensysteem dat uitkomt onder de hoedenplank duidelijk zitten. Vanuit de accu zie je de oranje hoogspanningskabels naar de motorruimte lopen waar ze terecht komen bij de boven de transmissie geplaatste vermogenselektronica. De elektromotor, de dynamo en het verbindende planetaire stelsel zitten samen gebouwd in de goed zichtbare behuizing. De Mondeo Hybrid heeft net als de conventioneel aangedreven versies vóór McPherson-veerpoten en achter een multi-link systeem met separate veren en dempers.

Overigens is de auto in Amerika ook verkrijgbaar als Fusion Energi, hij heeft dan een stekker en een groter accupakket. Die plug-in is er niet voor ons, wel hebben we hier de C-Max Plug-in Hybrid met een vergelijkbare aandrijflijn. En of de Amerikanen al niet genoeg keuze hebben is de C-Max aan de andere kant van de oceaan ook als gewone hybride te koop. Daarnaast gebruikt Ford de hybride aandrijflijn uit de Fusion/Mondeo/C-Max ook in de op het Fusion/Mondeo-platform gebaseerde Lincoln MKZ Hybrid.

Mocht je nog een leuke aanvulling op het verhaal hebben, aarzel niet…

Deze rubriek verschijnt elke zaterdag op AutoWeek.nl. Wil je het verhaal in het vervolg eerder lezen? Volg Cornelis Kit dan op zijn Facebookpagina, daar lees je elke week al op Doorkijk-donderdag een nieuw pareltje van zijn hand en je kunt er terugscrollen naar eerdere verhalen.