TRIBUNNEWS.COM - Pengembangan elektrifikasi kendaraan (xEV) jenis Hybrid Electric Vehicle (HEV) bertujuan agar pembakaran dalam (ICE) kendaraan mencapai efisiensi terbaik, sehingga kendaraan menjadi lebih hemat bahan bakar dan emisi. 

Yang jadi pertanyaan banyak orang, seberapa efisienkah HEV Toyota dalam memberikan konsumsi bensin yang irit?

Toyota mempelajari bagaimana pelanggan di berbagai belahan dunia menggunakan HEV Toyota dan mengembangkannya guna memenuhi kebutuhan pengguna dengan baik, khususnya efisiensi mesin di berbagai kondisi jalan.

Hingga saat ini, Toyota melakukan riset dan peningkatan teknologi pada HEV yang diproduksi melalui kehadiran ever-better hybrid car untuk memperoleh efisiensi mesin terbaik. Berikut upaya pengembangan yang dijalankan dan hasilnya pada HEV produksi Toyota pertama di Indonesia.

Mesin Atkinson Cycle yang lebih efisien

Kemunculan Toyota Prius Gen-1 pada tahun 1997 memberikan continuous improvement bagi Toyota dengan banyak ilmu dan pengalaman dalam mengembangkan HEV. Toyota memilih Atkinson cycle sejak awal daripada Otto cycle dikarenakan prinsip kerja yang sedikit berbeda akan tetapi memberikan benefit yang signifikan.

Secara garis besar keduanya memiliki siklus sama, yakni mesin pembakaran dalam 4 siklus kerja. Perbedaannya terletak pada kinerja katup isap yang mengatur masuknya BBM dan udara, serta pengaturan katup buang untuk mengeluarkan gas hasil pembakaran dalam meningkatkan efisiensi mesin.

Pada Atkinson cycle, intake valve atau katup isap tertutup lebih lambat ketimbang siklus Otto. Ketika piston bergerak ke atas untuk memulai langkah kompresi, katup masuk masih dalam kondisi terbuka yang menyebabkan sejumlah campuran udara dan bahan bakar dikeluarkan lagi dari ruang bakar menuju saluran masuk. 

Apalagi, intake valve pada teknologi Dual VVT-i Toyota dilengkapi pengaturan timing yang membuat siklus Atkinson memiliki beberapa kelebihan daripada siklus Otto yang umum dipakai oleh kebanyakan ICE (Internal Combustion Engine). Inilah yang mendorong semua HEV Toyota untuk menggunakan engine jenis ini.

Hasilnya, bahan bakar yang dipakai relatif lebih sedikit karena proses kompresi yang lebih pendek, efisiensi termal mesin lebih tinggi, emisi lebih rendah berkat temperatur gas buang lebih rendah, dan terdapat 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. THS terdiri atas beberapa komponen utama, yaitu motor bakar, motor listrik, generator listrik, Power Control Unit PCU), dan Power Split Device (PSD). Senentara girboks khusus membagi distribusi tenaga dari motor bakar, motor listrik, dan generator listrik.

Berkat pengalaman panjang dalam mengembangkan HEV, THS sanggup memberikan efisiensi mesin yang halus dan perpindahan penggerak mesin bensin dan motor listrik tanpa jeda. Keduanya saling bersinergi memperoleh efisiensi terbaik, sehingga hemat BBM.

Sistem akan memaksimalkan operasional motor listrik selama kapasitas baterai hibrid masih memadai, khususnya ketika dalam kondisi stop and go di jalan perkotaan. Hal ini membuat kendaraan jadi hemat bensin sekaligus zero emission dan praktis, karena hanya motor listrik yang bekerja.

Mesin bensin pun akan beroperasi saat mobil membutuhkan tenaga lebih kuat atau kapasitas baterai berada di fase pengisian. Saat menyalip atau berjalan di tanjakan, mesin bensin dan motor listrik pada mobil mulai menghasilkan tenaga sehemat mungkin tapi tetap optimal.

Dua komponen tersebut juga kembali bersinergi ketika cruising di jalan tol. Tenaga berlebih dari motor listrik akan disalurkan untuk mengisi baterai lewat fitur Energy Regenerative Brake System. Teknologi ini berfungsi mengubah tenaga kinetik ketika pengereman menjadi energi listrik untuk mengisi daya baterai lewat motor listrik.

Satu lagi peningkatan 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, mode EV dapat bertahan lebih lama.

Selain itu, konsumsi bensin dan emisi karbon dapat ditekan melalui torsi besar yang menyentuh motor listrik, sehingga cocok untuk kondisi lalu lintas perkotaan yang padat.

Konsumsi bensin Yaris Cross HEV sehemat 31 Km/liter

Sebelumnya, Toyota pernah menghadirkan prototipe G21 Project sebagai cikal bakal Toyota Prius di tahun 1995. Pada saat itu, Toyota Energy Management System (TEMS) menghadirkan motor listrik tunggal, mesin injeksi langsung, dan transmisi CVT. 

Meski belum ada baterai, namun sudah dilengkapi kapasitor sebagai media penyimpan daya listrik. Target efisiensi bahan bakarnya pun mencapai 30 km/liter.

Selanjutnya, Toyota Prius generasi pertama diluncurkan di bulan Oktober 1997 sebagai kendaraan penumpang hibrid produksi massal pertama di dunia. Prius memiliki efisiensi bahan bakar sebesar 28 km/liter dalam siklus uji 10-15 Jepang. Dengan ini, Prius berhasil meraih target konsumsi bensin irit dan emisi rendah.

26 tahun kemudian, Yaris Cross HEV hadir sebagai andalan terbaru kendaraan elektrifikasi Toyota di Indonesia dengan hybrid engine 2NR-VEX 1.500 cc 4 silinder bertenaga 67 kW dan torsi 121 Nm. 

Yaris Cross HEV memiliki motor listrik bertenaga 59 kW dan torsi 141 Nm yang disalurkan ke roda depan via transmisi CVT. Angka torsi motor listrik yang lebih besar membuat mobil ini memiliki performa yang kuat tanpa konsumsi bensin.

THS memungkinkan operasional mesin bensin kian rendah, sehingga mengurangi konsumsi bahan bakar secara signifikan dan emisi yang dihasilkan sangat rendah.

Tidak hanya itu, Yaris Cross HEV juga dibekali motor listrik dan pemakaian baterai Lithium-Ion yang lebih kompak dan lebih tahan suhu kerja ekstrem, sehingga mampu menghasilkan performa linear dan intuitif.

Hasilnya, pengujian sebuah media ternama di Indonesia mencatat konsumsi bensin Yaris Cross HEV dapat menghemat sebesar 31 km/liter. 

Konsumsi bensin Kijang Innova Zenix HEV tidak kalah hemat

Kijang Innova Zenix HEV diperkuat dengan 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, serta motor listrik berdaya 113 PS dan torsi 21 Kgm untuk menghasilkan tenaga gabungan 186 PS.

Pembaruan Kijang Innova generasi ini terlihat dari adanya Dynamic Force Engine untuk meningkatkan thermal efficiency mesin dan langkah piston yang lebih panjang (long stroke) ketimbang diameter piston untuk meningkatkan torsi. 

Kemudian, aliran udara di lubang intake dan exhaust diatur pada kondisi yang sama guna 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 jadi meningkat, lebih efisien mengolah bensin, dan tentunya lebih ramah lingkungan karena emisi sangat rendah. Pengembangan motor listrik yang kompak juga meningkatkan power pada kendaraan.

Kinerja downsized transaxle sebagai penyalur tenaga ke roda depan pun ditingkatkan untuk menyediakan efisiensi terbaik. Sedangkan baterai hibrid 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 hemat. 

Melalui Yaris Cross HEV dan Kijang innova Zenix HEV, mesin Hybrid EV Toyota telah terbukti begitu efisien tanpa mengorbankan performanya!