Hybryda modelu Toyoty Prius została tak udoskonalona w ciągu swoich trzech generacji, że dziś tę jednostkę napędową można znaleźć również w wielu bardziej popularnych, produkowanych seryjnie modelach Toyoty. Jaki jest więc konstruktywny know-how hybrydy Toyoty?

Projekt

Hybrydowa elektrownia Toyota Prius to konstrukcja szeregowo-równoległa (kombinowana), w której moment obrotowy może być przenoszony na koła bezpośrednio z silnika spalinowego iz silnika trakcyjnego w dowolnej proporcji. Aby zrealizować pracę zgodnie z takim schematem, do projektu elektrowni wprowadzono tak zwany rozdzielacz mocy. Jest to przekładnia planetarna z czterema zębatkami satelitarnymi. Do zewnętrznego koła zębatego tego mechanizmu podłączony jest silnik trakcyjny. Jest on również bezpośrednio połączony z główną przekładnią, która przenosi moment obrotowy na międzyosiowy mechanizm różnicowy, a następnie na koła. Cztery satelity w tej konstrukcji są podłączone do silnika spalinowego, tj. ich osie obracają się wokół osi centralnego koła słonecznego. Ten ostatni z kolei jest podłączony do sterującego generatora silnika. Aby zrozumieć, jak działa ten projekt, należy osobno rozważyć jego tryby działania.

Ogólna zasada działania

Początkowe przyspieszenie maszyny zapewnia trakcyjny silnik elektryczny-generator MG2. Obraca zewnętrzne koło zębate przekładni planetarnej, przez które moment przekazywany jest na koła. Gdy moc elektrycznego silnika trakcyjnego staje się niewystarczająca, pracę przejmuje silnik benzynowy. Jednocześnie pracuje w najbardziej ekonomicznym trybie. Obracając koła zębate satelitarne, napędzane jest zarówno zewnętrzne koło zębate, jak i wewnętrzne koło słoneczne, które jest sterowane przez generator silnikowy MG1. I od zachowania MG1 zależy, ile siły silnik spalinowy przekaże na koła, innymi słowy, nazywa się to „tworzeniem przełożenia”.

MG1 odpowiada również za ładowanie akumulatora w dowolnym trybie (nawet podczas postoju) oraz za uruchomienie silnika, co czyni system bardzo elastycznym, niezależnie od trybu pracy. Dzięki temu inżynierom Toyoty udało się uzyskać uniwersalny system rozdziału momentu obrotowego, który optymalnie rozdziela energię uzyskaną ze spalania paliwa w silniku spalinowym. Ten system ma również wyjątkową niezawodność mechaniczną, ponieważ moment obrotowy jest kontrolowany przez przewody, z pominięciem wielu tradycyjnych skomplikowanych elementów mechanicznych i hydraulicznych.

Tworząc ekologiczny samochód z bardzo inteligentną elektrownią, inżynierowie Toyoty poważnie podeszli do wyboru silnika spalinowego. Podobnie jak samochód jako całość, został zaprojektowany z myślą o maksymalnej oszczędności paliwa. A ponieważ ta charakterystyka zależy bezpośrednio od sprawności silnika, tj. Z efektywności wykorzystania ciepła palnego paliwa postanowiono stworzyć silniki spalinowe pracujące w cyklu Atkinsona. W tym silniku, w przeciwieństwie do silników pracujących w cyklu Otto, sprężanie nie rozpoczyna się na początku suwu w górę, ale nieco później, więc część mieszanki paliwowo-powietrznej jest wpychana z powrotem do kolektora dolotowego. Dzięki temu możliwe jest zwiększenie skoku roboczego, co zwiększa czas wykorzystania energii ciśnienia rozprężających się gazów, tj. zwiększyć wydajność silnika przy odpowiednim zmniejszeniu zużycia paliwa. Cykl Atkinsona w hybrydach jest bardziej istotny ze względu na działanie silnika spalinowego w tej konstrukcji w węższym zakresie prędkości.

Najnowsza Toyota Prius czwartej generacji wykorzystuje silnik benzynowy o pojemności 1,8 litra i mocy 98 KM, Toyota Yaris Hybrid wykorzystuje silnik o pojemności 1,5 litra, silnik spalinowy o mocy 75 litrów i mocy 99 koni mechanicznych, a najnowsza Toyota RAV4 Hybrid wykorzystuje silnik o pojemności 2,5 litra silnik spalinowy o mocy 155 KM. Łączna moc elektrowni tych hybryd wynosi odpowiednio 122 KM, 100 KM, 136 KM, 197 KM.

Warto zauważyć, że inżynierowie Toyoty wciąż udoskonalają konstrukcję silnika spalinowego pracującego w cyklu Atkinsona. W tej chwili produkowane są już silniki o sprawności cieplnej (współczynnik wydajności), która sięga 40%. Wcześniej liczba ta dla tych silników wynosiła 38%, a dla silników spalinowych pracujących w cyklu Otto - jeszcze mniej. Wyższa sprawność oznacza efektywniejsze wykorzystanie ciepła powstającego przy spalaniu paliwa. W związku z tym gęstość mocy i wydajność nowych jednostek hybrydowych Toyoty stały się jeszcze wyższe.

Nawiasem mówiąc, hybrydy Toyoty nie mają koncepcji „pracy silnika na biegu jałowym”. Jeśli jednostka sterująca uruchomiła silnik, oznacza to, że albo ładuje się akumulator, albo rozgrzewa się silnik spalinowy, albo nagrzewa się wnętrze, albo samochód jest w ruchu.

Silniki elektryczne

Hybrydowy układ napędowy Toyoty wykorzystuje dwa silniki elektryczne, generator silnika sterującego (MG1) i generator silnika trakcyjnego (MG2). Moc silnika trakcyjnego:

Hybrydowy Yaris - 45 kW, 169 Nm;

Hybrydowy Auris - 60 kW, 207 Nm;

Prius - 56 kW, 163 Nm;

RAV4 Hybrid – 105 kW, 270 Nm; tylny silnik elektryczny - 50 kW, 139 Nm;

Nawiasem mówiąc, sterujący generator silnika w tym projekcie pełni również funkcję rozrusznika. Umożliwiło to wykluczenie z konstrukcji ICE klasycznego rozrusznika, który w przypadku ICE pracujących w cyklu Atkinsona nie może uruchomić się przy niskich prędkościach (dla konwencjonalnych ICE Otto, 250 obr./min). Aby uruchomić to urządzenie, musisz „odkręcić” do prędkości co najmniej 1000, co robi kontrolny generator silnika.

/

Elektronika

Szereg innych systemów odpowiada za zapewnienie działania elektrowni hybrydowej Toyoty. Jest to przetwornica napięcia (falownik), 520V / 600V / 650V. Zawiera wzmacniacz, 14-woltowy falownik DC-DC (do zasilania sieci pokładowej, DC / DC) oraz układ chłodzenia cieczą. To ostatnie jest potrzebne do stworzenia najkorzystniejszych warunków pracy dla elektroniki. Pracuje z najwyższą wydajnością i najniższymi stratami w temperaturze pokojowej (około 20 stopni Celsjusza). Ponieważ falownik jest wyposażony w mocne stopnie tranzystorowe, wymagają one szybkiego odprowadzania ciepła. To samo dotyczy silników elektrycznych w przekładni. W tym celu do falownika i przekładni podłączony jest układ chłodzenia cieczą, którego zakres temperatur jest znacznie niższy niż normalny zakres temperatur silnika spalinowego.

Dlaczego poruszyliśmy ten temat na naszym portalu? A dlaczego chcemy Cię edukować na temat działania silników hybrydowych? Wszystko jest niezwykle proste i jasne. Faktem jest, że wiele dziedzin naszego życia jest dosłownie przesiąkniętych interakcją wszelkiego rodzaju technologii, które w swojej symbiozie dają początek znacznie skuteczniejszym metodom, gadżetom i mechanizmom. I oczywiście nie odważyli się odłożyć silników dla naszych czterokołowych zwierzaków. I właśnie o takich jednostkach, ich pozytywnych i negatywnych stronach, o tym, jak działają, porozmawiamy w tym temacie. Tymczasem zróbmy małą dygresję do historii. Iść!

Trochę historii

Samochody z hybrydowymi „sercami” – wynalazek nie jest nowy, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Pionierem i ucieleśnieniem idei silnika hybrydowego był duchowny jezuita o imieniu Ferdynand Verbiest. W 1665 roku rozpoczął prace nad planami prostych czterokołowych wagonów parowych i konnych. Jednak pierwsze seryjne modele z silnikami hybrydowymi ujrzały światło dzienne już na przełomie XIX i XX wieku. Przez dziesięć lat, począwszy od 1887 r., Francuzi Compagnie Parisienne des Voitures Electrics wypuścił serię samochodów z silnikami hybrydowymi. A w 1900 roku firma General Electric stworzyła samochód hybrydowy z czterocylindrowym silnikiem benzynowym. Firma Walker Vehicle Company z Chicago produkowała ciężarówki hybrydowe do 1940 roku.

Oczywiście w tamtych czasach produkcja takich samochodów ograniczała się do małych serii i tworzenia różnego rodzaju prototypów. Jednak w naszych czasach dotkliwy niedobór zasobów ropy naftowej i stale narastający kryzys gospodarczy skłoniły projektantów i deweloperów motoryzacyjnych do powrotu do korzeni i wznowienia produkcji samochodów z silnikami hybrydowymi.

Jak działa silnik hybrydowy – w prostych słowach o nowych technologiach

Cóż, nadszedł czas, aby dowiedzieć się, jaką jednostką jest silnik hybrydowy i dlaczego tak gorliwie zaczęto produkować samochody o takich sercach? Silnik hybrydowy to układ dwóch połączonych ze sobą silników: benzynowego i elektrycznego. Dwa silniki mogą pracować zarówno w połączeniu, jak i osobno, wszystko zależy od tego, jaki tryb pracy jest w danej chwili używany. Proces redystrybucji „mocy” kontrolowany jest przez potężny komputer, który w pewnym momencie decyduje, który z silników powinien teraz działać. Aby poruszać się w trybie podmiejskim, całą pracę przejmuje silnik spalinowy, ponieważ akumulator nie wytrzymuje długo na autostradzie. Aby poruszać się po mieście, silnik elektryczny jest włączony.

Jeśli samochód jest poddawany dużym obciążeniom lub musi często i dość intensywnie przyspieszać, to oba silniki już razem pracują. Ciekawostką jest to, że podczas gdy samochód porusza się na silniku paliwowym, w tym czasie ładuje się elektryczny. Samochód z silnikiem hybrydowym emituje do atmosfery o 90% mniej substancji niż silniki spalinowe, do których jesteśmy przyzwyczajeni, i to pomimo tego, że zawiera również jednostkę benzynową. Również zużycie benzyny w mieście można zmniejszyć do zera, czego oczywiście nie można powiedzieć o wycieczkach po kraju.

Przyjrzyjmy się, jak samochód hybrydowy odjeżdża. Na samym początku ruchu i przy niskich prędkościach działa tylko akumulator i silnik elektryczny. Energia zmagazynowana w akumulatorze zasila centrum energetyczne, które następnie przekazuje ją do silników elektrycznych, które już teraz uruchamiają samochód cicho i bardzo płynnie. Po osiągnięciu maksymalnej prędkości silnika elektrycznego podłączana jest również jednostka benzynowa. Moment obrotowy na koła napędowe pochodzi już z dwóch silników z dnia na dzień. W trakcie takiej pracy silnik spalinowy oddaje część wytworzonej energii do generatora, który dalej zasila silniki elektryczne, rozładowując akumulator, natomiast nadmiar energii przekazywany jest do akumulatora, uzupełniając go, utracony na starcie ruch, rezerwa.

Jeśli samochód porusza się w trybie normalnym, wówczas automatycznie używany jest tylko napęd na przednie koła, w innych przypadkach rozkład momentu obrotowego jest już dostarczany na dwie osie. W trybie przyspieszania moment obrotowy przekazywany na koła pochodzi głównie z silnika spalinowego, a jeśli konieczne jest zwiększenie dynamiki, wówczas jako uzupełnienie silnika spalinowego stosowane są już silniki elektryczne. Ale bardziej interesującym punktem jest nadal hamowanie. Elektroniczny „mózg” samochodu kontroluje włączanie i wyłączanie, kiedy warto podłączyć hydraulikę, a kiedy hamowanie rekuperacyjne, ale nadal preferuje się to drugie. Oznacza to, że gdy kierowca pojazdu hybrydowego naciska pedał hamulca, silniki elektryczne przechodzą w tryb pracy generatora, wytwarzając w ten sposób moment hamowania na kołach, który również wytwarza energię elektryczną, która zasila akumulator przez centrum dystrybucji mocy. To tutaj ukryta jest cała esencja „zapału” silnika hybrydowego.

W znanych nam klasykach energia uwalniana podczas hamowania jest marnowana, po prostu tracona w przestrzeni w postaci ciepła z tarcz hamulcowych i innych części. Wykorzystanie energii hamowania jest bardzo efektywne w obszarach miejskich, gdzie częste hamowanie na światłach jest rzeczą powszechną. System VDIM, który kontroluje dynamikę pojazdu, zarządza pracą wszystkich systemów bezpieczeństwa czynnego pojazdu, łącząc je w jeden „organizm”.

Być może pierwsza udana instancja wyposażona w silnik hybrydowy, wypuszczona na masową skalę, stała się już znana Prius z firmy Toyota. Ten cudowny samochód zużywa tylko nieco ponad trzy litry benzyny na każde sto kilometrów w trybie miejskim. Również japońska firma poszła dalej, wypuszczając swój luksusowy hybrydowy crossover Lexus RX400h. Ale koszt tego samochodu wynosi średnio 70 000 USD. Należy zauważyć, że Toyota Prius pierwszej generacji była gorsza od samochodów tej samej klasy z silnikami spalinowymi pod względem prędkości i charakterystyki mocy, w przeciwieństwie do Lexusa RX400h, który początkowo dobrze konkurował w swojej klasie.

Po Toyocie również czołowe światowe koncerny motoryzacyjne nie zlekceważyły ​​zastosowania silników hybrydowych, widząc w tym rozwiązanie globalnego problemu zanieczyszczenia środowiska i oszczędności paliwa. I tak nastąpiło ogłoszenie stworzenia przez Volvo Group hybrydowych ciężarówek i pojazdów transportowych. Według ich obliczeń uwolnienie tych produktów z czasem zmniejszy zużycie paliwa nawet o 35%.

Ale przy wszystkich największych chęciach i kalkulacjach koncernów motoryzacyjnych samochody z silnikami hybrydowymi nie rozeszły się jeszcze na całym świecie jak ciepłe bułeczki. Popularność samochodów hybrydowych nabiera rozpędu dopiero w Kanadzie i Stanach Zjednoczonych. Popyt na hybrydy wśród amerykańskiej populacji wzrósł z powodu gwałtownego wzrostu cen paliwa, które wcześniej było bezlitośnie wypalane. W końcu amerykański przemysł motoryzacyjny zawsze słynął z „muscle cars” z niewiarygodnie mocnymi silnikami i ogromnym zużyciem łatwopalnych płynów. Europejscy entuzjaści samochodów generalnie reagowali neutralnie na samochody z silnikami hybrydowymi. Jeździ tam dość przyjazny dla środowiska i bardziej ekonomiczny, godny zaufania weteran, diesel.

Większość samochodów w Europie jest tankowana olejem napędowym, czego nie można powiedzieć o USA. Co więcej, samochody z silnikami Diesla są znacznie tańsze niż hybrydowe, ponadto są prostsze i bardziej niezawodne w swojej konstrukcji. W końcu wszyscy znają taki postulat: „im bardziej złożony jest system, tym mniejsza jest jego niezawodność”. To właśnie ten czynnik decyduje o liczbie aut hybrydowych w naszym kraju. Oficjalnie takie samochody nie są nam dostarczane, a problem stacji paliw jest po prostu nieunikniony w przypadku awarii. W naszym kraju po prostu nie ma wyspecjalizowanych stacji obsługi do naprawy silników hybrydowych. A sami uważamy, że mało kto podejmie się naprawy takiego urządzenia.

Urządzenie z silnikiem hybrydowym - opis obwodu

Przyjrzeliśmy się więc pokrótce, czym jest silnik hybrydowy i dlaczego jego zastosowanie nie jest tak rozpowszechnione na świecie, jak byśmy tego chcieli. Teraz chciałbym „pogrzebać” głębiej i rozważyć schemat jego struktury. Ale jest ich trzech. Proponujemy zacząć od najprostszego schematu, który budzi u nas najmniejsze zainteresowanie – jest to sekwencyjny silnik hybrydowy.

Schemat szeregowy silnika hybrydowego

W tym schemacie rozruch samochodu pochodzi z silnika elektrycznego. Silnik spalinowy jest połączony z generatorem, który zasila akumulator. Pojazdy hybrydowe z sekwencyjnym układem napędowym (Plug-inHybrid) są często produkowane z możliwością podłączenia do sieci elektrycznej na koniec podróży. Obecność tej funkcji implikuje stosowanie akumulatorów o dużej energochłonności, co znacznie obniża koszty paliwa do użytkowania silnika spalinowego, co z kolei zmniejsza ilość szkodliwych emisji do atmosfery. Samochody te to między innymi Chevrolet Volt i Opel Ampera. Nazywane są również pojazdami elektrycznymi o szerokim zasięgu. Samochody te mogą jeździć tylko na zasilaniu akumulatorowym z prędkością 60 km/h i wykorzystując energię generatora napędzającego silnik benzynowy aż na 500 kilometrów.

Obwód równoległy samochodu hybrydowego

W tym schemacie silnik spalinowy i silnik elektryczny połączone równolegle są instalowane w taki sposób, że mogą pracować osobno lub razem. Efekt ten uzyskano dzięki konstrukcji jednostki, w której silnik benzynowy, silnik elektryczny i skrzynia biegów są połączone automatycznie sterowanymi sprzęgłami. Samochód z takim układem silnika hybrydowego wykorzystuje mały silnik elektryczny o mocy około 20 kW. Jego głównym zadaniem jest dodawanie mocy do silnika spalinowego podczas przyspieszania pojazdu.

Większość z tych konstrukcji silnik elektryczny jest zainstalowany między silnikiem spalinowym a Pełni również funkcje generatora i rozrusznika. Najbardziej znanymi przedstawicielami wśród samochodów z sekwencyjnym silnikiem hybrydowym są BMW Active Hybrid 7, Honda Insight, Volkswagen Touareg Hybrid, Honda Civic Hybrid. Schemat ten pojawił się dzięki inicjatywie Hondy z systemem Integrated Motor Assist - IMA. Działanie tego systemu można podzielić na kilka charakterystycznych trybów:

- praca z silnika elektrycznego;

Wspólna praca silnika elektrycznego i silnika spalinowego;

Działanie z silnika spalinowego z równoległym ładowaniem akumulatora za pomocą silnika elektrycznego pełniącego rolę generatora;

Ładowanie akumulatora podczas hamowania odzyskowego.

Szeregowo-równoległy obwód hybrydowy

Na tym schemacie silnik elektryczny i silnik spalinowy są połączone za pomocą przekładni planetarnej. Pozwala to na jednoczesne przeniesienie mocy z każdego z silników na koła napędowe w stosunku od 0 do 100% mocy znamionowej. Obwód szeregowo-równoległy różni się od poprzedniego tym, że na pierwszym zainstalowany jest generator, który wytwarza energię do pracy silnika elektrycznego.

Znani przedstawiciele samochodów z takim schematem silnika hybrydowego to Toyota Prius, Ford Escape Hybrid, Lexus RX 450h. W tym segmencie rynku „hybrydowego” prym wiedzie Toyota z systemem Hybrid Synergy Drive – HSD. Jednostka napędowa układu Hybrid Synergy Drive przedstawia się następująco:

- ICE komunikuje się z przekładnią planetarną;

Silnik elektryczny, który jest przymocowany do koła koronowego przekładni planetarnej;

Koło słoneczne przekładni planetarnej jest podłączone do generatora.

Silnik spalinowy pracuje w cyklu Atkinsona, co oznacza, że ​​wytwarza niewielką moc przy niskich obrotach, co skutkuje lepszą oszczędnością paliwa i mniejszą emisją spalin.

Samochód hybrydowy – plusy i minusy

Zalety silników hybrydowych

1. Najważniejszą zaletą pojazdów hybrydowych jest ich wydajność. Zużycie paliwa takich samochodów jest o 25% mniejsze niż w przypadku klasycznych samochodów z silnikiem spalinowym. A w naszej sytuacji, przy stale rosnących cenach benzyny, jest to bardzo ważny czynnik.

2. Kolejny nie mniej ważny punkt Kolejnym najważniejszym punktem wśród pozytywnych aspektów silników hybrydowych jest przyjazność dla środowiska. Samochody hybrydowe powodują znacznie mniejsze szkody w naszym środowisku niż klasyczne. Osiąga się to poprzez bardziej racjonalne zużycie paliwa. A kiedy samochód całkowicie się zatrzymuje, silnik spalinowy przestaje działać, przekazując stery mocy silnikowi elektrycznemu. Dzięki temu podczas postojów samochodu hybrydowego atmosfera nie jest zanieczyszczana emisją CO2.

3. Akumulatory silników hybrydowych są ładowane przez silnik benzynowy, co nie ma miejsca w przypadku pojazdów elektrycznych, co znacznie wydłuża zasięg silnika napędzanego paliwem. I może jechać dłużej bez tankowania.

4. Nowoczesne samochody hybrydowe w niczym nie ustępują podobnej klasie tradycyjnych samochodów we wszystkich głównych cechach. Rozwiejmy więc ten mit, w który najprawdopodobniej wierzy wiele osób.

5. W środowisku miejskim, w którym często się zatrzymuje i rusza, pojazdy hybrydowe zachowują się jak pojazdy elektryczne.

6. Podczas postoju pojazd hybrydowy jest całkowicie cichy, ponieważ napędzany jest wyłącznie silnikiem elektrycznym.

7. Hybryda jest tankowana benzyną i tak samo jak tradycyjny samochód.

Wady samochodów hybrydowych

Na świecie nie ma nic doskonałego, co oznacza, że ​​silniki hybrydowe mają też swoje wady.

1. A główną wadą są drogie naprawy. Ponieważ konstrukcja takich silników jest bardzo złożona, bardzo trudno jest znaleźć specjalistę, który zajmie się eliminacją problemów. To wyjaśnia wysokie koszty utrzymania hybryd.

2. Akumulatory montowane w hybrydach ulegają samorozładowaniu. Nie tolerują też nagłych zmian temperatury. A ich żywotność jest bardzo ograniczona. Ale jak dotąd nie ustaliliśmy jeszcze, jaki wpływ mają baterie na środowisko, dlatego ich recykling jest problematycznym zadaniem.

Oczywiste jest oczywiście, że silniki hybrydowe mają więcej plusów niż minusów, ale w naszym kraju jeszcze się nie zakorzeniły. Pierwszym powodem jest cena. Koszt popularnej Toyoty Prius na Ukrainie wynosi od 850 000 hrywien. Ale jest nie tylko najbardziej popularny w swojej popularności, ale także najtańszy. Również w Rosji planowano uruchomić produkcję hybrydy o nazwie Yo-mobile, ale projekt został ograniczony. Jak dotąd najmocniejszym pojazdem hybrydowym jest BMW ActiveHybrid X6.

Walka o środowisko w naszych czasach toczy się pełną parą i bardzo gorliwie, w związku z czym zachęca się kierowców do zakupu samochodów z silnikami hybrydowymi. Tak więc w Ameryce właściciele takich samochodów mają zapewnione określone korzyści i bezpłatne miejsca parkingowe. Podobne przepisy mają zostać wprowadzone również w naszym kraju, w szczególności obniżone zostaną cła na import samochodów z silnikami hybrydowymi. Silniki benzynowe już teraz stopniowo schodzą na dalszy plan, tracąc swoje pozycje. A silniki hybrydowe są jednym z głównych kroków podejmowanych w tym celu. Ale dopóki kategoria cenowa tych samochodów pozostanie na tym samym poziomie, popyt na nie będzie niewielki.

O cenach samochodów z silnikami hybrydowymi

Jak wszystko nowe, niezwykłe i ciekawe, samochody z silnikami hybrydowymi są droższe od swoich klasycznych odpowiedników. Dziś samochody hybrydowe są znacznie droższe niż samochody o podobnych parametrach, ale z silnikami benzynowymi. Na przykład hybrydowa Toyota Camry jest o prawie 7000 USD droższa niż jej benzynowy odpowiednik. Hybrydowa Honda Civic wzrosła o 4000 USD w porównaniu z tradycyjnym modelem. Lexus GS 450h to cudownie dynamiczny (od 0 do 60 w zaledwie 5,9 sekundy) samochód, który jest przy tym dużo bardziej ekonomiczny niż podobnie mocne sedany z ośmiocylindrowymi silnikami. Zużycie paliwa tego samochodu wynosi około 8 litrów na 100 kilometrów w cyklu mieszanym. Średnia cena detaliczna tego samochodu na Ukrainie wyniesie średnio około 80 000 USD.

W temacie wprowadzenia samochodów hybrydowych można oczywiście długo się spierać i zajmować określone stanowiska oraz bronić swoich punktów widzenia, ale jedno jest pewne – przyszłość nie jest odległa i wkrótce ten skok nastąpi. Zmiany w branży motoryzacyjnej nadchodzą imponująco! I mamy nadzieję, że to będzie to, czego wszyscy potrzebujemy.

Toyota Prius Eksploatacja pojazdu w różnych trybach jazdy

Dane porównawcze samochodów Prius z różnych lat produkcji

Silnik spalinowy Toyota Prius

Toyota Prius posiada silnik spalinowy (ICE) o pojemności skokowej 1497 cm3, co jest niezwykle małą wartością jak na samochód ważący 1300 kg. Jest to możliwe dzięki obecności silników elektrycznych i akumulatorów, które pomagają ICE, gdy potrzebna jest większa moc. konwencjonalny samochód, silnik jest przeznaczony do dużych przyspieszeń i jazdy pod strome wzniesienie, więc prawie zawsze pracuje z niską wydajnością. W 30. nadwoziu zastosowano inny silnik, 2ZR-FXE, 1,8 litra. Ponieważ samochód nie może być podłączony do zasilanie z sieci miejskiej (które w niedalekiej przyszłości planują zrealizować japońscy inżynierowie), nie ma innego długoterminowego źródła energii i ten silnik musi dostarczać energię do ładowania akumulatora, a także do poruszania się samochodu i zasilać dodatkowe odbiorniki, takie jak klimatyzacja, nagrzewnica elektryczna, sprzęt audio itp. Oznaczenie Toyota dla silnik Prius-1NZ-FXE. Prototypem tego silnika jest silnik 1NZ-FE, który był montowany w samochodach Yaris, Bb, Fun Cargo", Platz. Konstrukcja wielu części silników 1NZ-FE i 1NZ-FXE jest taka sama. Na przykład cylinder bloki dla Bb, Fun Cargo, Platz i Prius 11 Jednak silnik 1NZ-FXE wykorzystuje inny schemat gaźnika, dlatego różnice konstrukcyjne są powiązane. Silnik 1NZ-FXE wykorzystuje cykl Atkinsona, podczas gdy silnik 1NZ-FE wykorzystuje cykl Atkinsona konwencjonalny cykl Otto.

W silniku pracującym w cyklu Otto podczas procesu ssania do cylindra dostaje się mieszanka paliwowo-powietrzna. Jednak ciśnienie w kolektorze dolotowym jest niższe niż w cylindrze (ponieważ przepływ jest kontrolowany przez przepustnicę), więc tłok wykonuje dodatkową pracę zasysania mieszanki paliwowo-powietrznej, działając jak sprężarka. Zawór wlotowy zamyka się w pobliżu dolnego martwego punktu. Mieszanka w cylindrze jest sprężana i zapalana w momencie przyłożenia iskry. W przeciwieństwie do tego cykl Atkinsona nie zamyka zaworu dolotowego w dolnym martwym punkcie, ale pozostawia go otwartym, podczas gdy tłok zaczyna się podnosić. Część mieszanki paliwowo-powietrznej jest wtłaczana do kolektora dolotowego i wykorzystywana w innym cylindrze. W ten sposób straty pompowania są zmniejszone w porównaniu z cyklem Otto. Ponieważ zmniejsza się objętość sprężanej i spalanej mieszanki, zmniejsza się również ciśnienie podczas sprężania przy tym schemacie tworzenia mieszanki, co umożliwia zwiększenie stopnia sprężania do 13 bez ryzyka detonacji. Zwiększenie stopnia sprężania zwiększa sprawność cieplną. Wszystkie te środki przyczyniają się do poprawy efektywności paliwowej i przyjazności dla środowiska silnika. Opłatą jest zmniejszenie mocy silnika. Tak więc silnik 1NZ-FE ma moc 109 KM, a silnik 1NZ-FXE ma 77 KM.

Silniki/Generatory Toyota Prius

Toyota Prius ma dwa silniki elektryczne/generatory. Są bardzo podobne w konstrukcji, ale różnią się rozmiarem. Oba są trójfazowymi silnikami synchronicznymi z magnesami trwałymi. Nazwa jest bardziej złożona niż sam projekt. Wirnik (część, która się obraca) jest dużym, silnym magnesem i nie ma żadnych połączeń elektrycznych. Stojan (część stała przymocowana do karoserii) zawiera trzy zestawy uzwojeń. Kiedy prąd płynie w określonym kierunku przez jeden zestaw uzwojeń, wirnik (magnes) oddziałuje z polem magnetycznym uzwojenia i ustawia się w określonej pozycji. Przepuszczając prąd szeregowo przez każdy zestaw uzwojeń, najpierw w jednym kierunku, a następnie w drugim, wirnik można przesuwać z jednej pozycji do drugiej, a tym samym obracać. Oczywiście jest to uproszczone wyjaśnienie, ale pokazuje istotę tego typu silnika. Jeśli zewnętrzna siła obraca wirnik, prąd przepływa kolejno przez każdy zestaw uzwojeń i może być wykorzystany do ładowania akumulatora lub zasilania innego silnika. Zatem jedno urządzenie może być silnikiem lub generatorem, w zależności od tego, czy prąd przepływa przez uzwojenia, aby przyciągnąć magnesy wirnika, czy też prąd jest uwalniany, gdy jakaś siła zewnętrzna obraca wirnik. Jest to jeszcze bardziej uproszczone, ale posłuży głębi wyjaśnienia.

Silnik elektryczny/prądnica 1 (MG1) jest podłączony do koła słonecznego urządzenia dystrybucji zasilania (PSD). Jest to mniejszy z dwóch i ma maksymalną moc około 18 kW. Zwykle uruchamia silnik spalinowy i reguluje obroty silnika spalinowego zmieniając ilość wytwarzanej energii elektrycznej. Silnik/prądnica 2 (MG2) połączona jest z kołem koronowym przekładni planetarnej (urządzenie rozdziału mocy) i dalej przez przekładnię do kół. Dlatego bezpośrednio napędza samochód. Jest to większy z dwóch generatorów silnikowych i ma maksymalną moc wyjściową 33 kW (50 kW dla Priusa NHW-20). MG2 jest czasami określany jako „silnik trakcyjny”, a jego zwykłą rolą jest napędzanie samochodu jako silnik lub zwrot energii hamowania jako generator. Oba silniki/generatory są chłodzone płynem niezamarzającym.

Inwerter Toyoty Prius

Ponieważ silniki/generatory działają na trójfazowy prąd zmienny, a akumulator, podobnie jak wszystkie akumulatory, wytwarza prąd stały, potrzebne jest jakieś urządzenie do konwersji jednego rodzaju prądu na inny. Każdy MG ma „falownik”, który wykonuje tę funkcję. Falownik uczy się położenia wirnika z czujnika na wale MG i steruje prądem w uzwojeniach silnika, aby utrzymać wymaganą prędkość i moment obrotowy silnika. Falownik zmienia prąd w uzwojeniu, gdy biegun magnetyczny wirnika mija to uzwojenie i przechodzi do następnego. Dodatkowo falownik przykłada napięcie akumulatora do uzwojeń, a następnie bardzo szybko je ponownie wyłącza (z dużą częstotliwością) w celu zmiany wartości prądu średniego, a co za tym idzie momentu obrotowego. Wykorzystując „samoindukcyjność” uzwojeń silnika (właściwość cewek elektrycznych, które są odporne na zmiany prądu), falownik może w rzeczywistości przepuścić przez uzwojenie więcej prądu niż dostarcza akumulator. Działa tylko wtedy, gdy napięcie na uzwojeniach jest mniejsze niż napięcie akumulatora, dzięki czemu energia jest oszczędzana. Ponieważ jednak ilość prądu przepływającego przez uzwojenie określa moment obrotowy, prąd ten umożliwia osiągnięcie bardzo wysokiego momentu obrotowego przy niskich prędkościach. Do około 11 km/h MG2 jest w stanie wytworzyć moment obrotowy 350 Nm (400 Nm w Priusie NHW-20) na skrzyni biegów. Dzięki temu samochód może ruszyć z akceptowalnym przyspieszeniem bez użycia skrzyni biegów, która zazwyczaj zwiększa moment obrotowy silnika spalinowego. W przypadku zwarcia lub przegrzania falownik wyłącza część wysokiego napięcia maszyny. W tym samym urządzeniu z falownikiem znajduje się również konwerter, który jest przeznaczony do odwrotnej konwersji napięcia przemiennego na prąd stały -13,8 wolta. Odchodząc trochę od teorii, trochę praktyki: falownik, podobnie jak generatory silnikowe, jest chłodzony przez niezależny układ chłodzenia. Ten układ chłodzenia jest zasilany pompą elektryczną. Jeśli na korpusie 10 ta pompa włącza się, gdy temperatura w obwodzie chłodzenia hybrydy osiąga około 48 ° C, to na korpusach 11 i 20 stosowany jest inny algorytm działania tej pompy: być „za burtą” co najmniej -40 stopni, pompa nadal rozpocznie pracę już po włączeniu zapłonu. W związku z tym zasoby tych pomp są bardzo, bardzo ograniczone. Co się dzieje, gdy pompa zacina się lub przepala: zgodnie z prawami fizyki płyn niezamarzający podczas ogrzewania z MG (zwłaszcza MG2) unosi się - do falownika. A w falowniku musi chłodzić tranzystory mocy, które znacznie się nagrzewają pod obciążeniem. Efektem jest ich porażka, tj. najczęstszy błąd na ciele 11: P3125 - awaria falownika z powodu spalonej pompy. Jeśli w tym przypadku tranzystory mocy wytrzymają taki test, uzwojenie MG2 przepali się. To kolejny częsty błąd w ciele 11: P3109. W 20. korpusie japońscy inżynierowie ulepszyli pompę: teraz wirnik (wirnik) nie obraca się w płaszczyźnie poziomej, gdzie całe obciążenie trafia na jedno łożysko oporowe, ale w pionowej, gdzie obciążenie rozkłada się równomiernie na 2 łożyska . Niestety, dodało to trochę niezawodności. Tylko w okresie kwiecień-maj 2009 w naszym warsztacie wymieniono 6 pomp na 20 zabudów. Praktyczna rada dla posiadaczy Priusa 11 i 20: co najmniej raz na 2-3 dni należy otworzyć maskę na 15-20 sekund przy włączonym zapłonie lub pracującym samochodzie. Natychmiast zobaczysz ruch płynu niezamarzającego w zbiorniku wyrównawczym układu hybrydowego. Po tym możesz bezpiecznie jeździć. Jeśli nie ma tam ruchu przeciw zamarzaniu, nie możesz prowadzić samochodu!

Akumulator wysokiego napięcia Toyoty Prius

akumulator wysokiego napięcia(w skrócie VVB Toyota Prius) Prius w 10 korpusach składa się z 240 ogniw o nominalnym napięciu 1,2 V, bardzo zbliżonym do baterii do latarki w rozmiarze D, połączonych w 6 sztuk, w tzw. "bambusy" (występuje niewielkie podobieństwo w wyglądzie). „Bambusy” są instalowane po 20 sztuk w 2 budynkach. Całkowite napięcie znamionowe VVB wynosi 288 V. Napięcie robocze waha się w trybie jałowym od 320 do 340 V. Gdy napięcie spadnie do 288 V w VVB, uruchomienie silnika spalinowego staje się niemożliwe. W takim przypadku na ekranie wyświetlacza zaświeci się symbol baterii z ikoną „288” w środku. Do uruchomienia silnika spalinowego Japończycy w 10. nadwoziu zastosowali zwykłą ładowarkę, do której dostęp uzyskuje się z bagażnika. Często zadawane pytania, jak z niego korzystać? Odpowiadam: po pierwsze, powtarzam, że można go używać tylko wtedy, gdy na wyświetlaczu jest ikona „288”. W przeciwnym razie po naciśnięciu przycisku „START” usłyszysz po prostu paskudny pisk, a czerwona lampka „błąd” zaświeci się. Po drugie: trzeba podpiąć „dawcę” do zacisków małej baterii, tj. albo ładowarka, albo dobrze naładowana, mocna bateria (ale w żadnym wypadku nie urządzenie rozruchowe!). Następnie, przy WYŁĄCZONYM zapłonie, nacisnąć przycisk „START” przez co najmniej 3 sekundy. Gdy zaświeci się zielone światło, VVB rozpocznie ładowanie. Zakończy się automatycznie po 1-5 minutach. To ładowanie wystarcza na 2-3 uruchomienia silnika spalinowego, po czym VVB zostanie naładowany z konwertera. Jeśli 2-3 rozruchy nie doprowadziły do ​​​​startu silnika spalinowego (a jednocześnie „GOTOWY” („Gotowy”) na wyświetlaczu nie powinien migać, ale palić się stale), konieczne jest zatrzymanie bezużytecznych rozruchów i poszukaj przyczyny usterki. W 11. korpusie VVB składa się z 228 elementów po 1,2 V każdy, połączonych w 38 zespołach po 6 elementów, o całkowitym napięciu znamionowym 273,6 V.

Cały akumulator jest zainstalowany za tylnym siedzeniem. Jednocześnie elementy nie są już pomarańczowymi „bambusami”, a płaskimi modułami w szarych plastikowych skrzynkach. Maksymalny prąd akumulatora wynosi 80 A podczas rozładowywania i 50 A podczas ładowania. Nominalna pojemność akumulatora to 6,5 Ah, jednak elektronika samochodu pozwala na wykorzystanie tylko 40% tej pojemności w celu przedłużenia żywotności akumulatora. Stan naładowania może zmieniać się tylko w zakresie od 35% do 90% pełnego naładowania znamionowego. Mnożąc napięcie akumulatora i jego pojemność, otrzymujemy nominalną rezerwę energii - 6,4 MJ (megadżuli), a użyteczną - 2,56 MJ. Ta energia wystarczy, aby czterokrotnie rozpędzić samochód, kierowcę i pasażera do 108 km/h (bez pomocy silnika spalinowego). Aby wyprodukować taką ilość energii, silnik spalinowy potrzebowałby około 230 mililitrów benzyny. (Liczby te służą jedynie jako wyobrażenie o ilości zmagazynowanej energii w akumulatorze.) Pojazdu nie można prowadzić bez paliwa, nawet przy ruszaniu z 90% pełnego naładowania znamionowego podczas długiego zjazdu. Przez większość czasu masz około 1 MJ użytecznej mocy baterii. Wiele VVB trafia do naprawy właśnie po tym, jak właścicielowi skończy się benzyna (w tym przypadku ikona „Check Engine” i trójkąt z wykrzyknikiem zaświecą się na tablicy wyników), ale właściciel próbuje „dotrzeć” do tankowania. Po spadku napięcia na elementach poniżej 3 V „umierają”. W 20. nadwoziu japońscy inżynierowie poszli w drugą stronę, aby zwiększyć moc: zmniejszyli liczbę elementów do 168, tj. pozostało 28 modułów. Ale do użytku w falowniku napięcie akumulatora jest podnoszone do 500 V za pomocą specjalnego urządzenia wzmacniającego. Zwiększenie napięcia nominalnego MG2 w korpusie NHW-20 umożliwiło zwiększenie jego mocy do 50 kW bez zmiany wymiarów.

Prius ma również akumulator pomocniczy. Jest to akumulator kwasowo-ołowiowy 12 V, 28 amperogodzin, który znajduje się po lewej stronie bagażnika (w nadwoziu 20 - po prawej). Jego celem jest zasilanie elektroniki i akcesoriów, gdy układ hybrydowy jest wyłączony, a główny przekaźnik akumulatora wysokiego napięcia jest wyłączony. Kiedy system hybrydowy działa, źródłem 12 V jest konwerter DC/DC z systemu wysokiego napięcia na prąd stały 12 V. W razie potrzeby ładuje również akumulator pomocniczy. Główne jednostki sterujące komunikują się za pośrednictwem wewnętrznej magistrali CAN. Pozostałe systemy komunikują się za pośrednictwem sieci Body Electronics Area Network. VVB ma również własną jednostkę sterującą, która monitoruje temperaturę elementów, napięcie na nich, rezystancję wewnętrzną, a także steruje wentylatorem wbudowanym w VVB. Na dziesiątym korpusie znajduje się 8 czujników temperatury, które są termistorami, na samych „bambusach”, a 1 to wspólny czujnik kontroli temperatury powietrza VVB. Na 11 ciele -4 +1, a na 20 -3 +1.

Jednostka dystrybucji zasilania Toyota Prius

Moment obrotowy i energia silnika spalinowego oraz silników/generatorów są łączone i rozdzielane przez planetarny zestaw kół zębatych, zwany przez Toyotę „urządzeniem podziału mocy” (PSD, Power Split Device). I chociaż nie jest to trudne do wyprodukowania, to urządzenie jest dość trudne do zrozumienia, a jeszcze trudniejsze do rozważenia w pełnym kontekście wszystkich trybów działania napędu. Dlatego omówieniu urządzenia do dystrybucji energii poświęcimy kilka innych tematów. Krótko mówiąc, pozwala to Priusowi działać jednocześnie w trybie hybrydowym szeregowym i równoległym i czerpać korzyści z każdego trybu. ICE może obracać koła bezpośrednio (mechanicznie) przez PSD. Jednocześnie z silnika spalinowego można pobierać zmienną ilość energii i przekształcać ją w energię elektryczną. Może ładować akumulator lub być przekazywany do jednego z silników/generatorów, aby pomóc obracać kołami. Elastyczność tego mechanicznego/elektrycznego rozdziału mocy pozwala Priusowi poprawić efektywność paliwową i ograniczyć emisje podczas jazdy, co nie jest możliwe przy sztywnym mechanicznym połączeniu między silnikiem spalinowym a kołami, jak w hybrydzie równoległej, ale bez utraty energii elektrycznej, jak w hybrydzie szeregowej. Często mówi się, że Prius ma przekładnię CVT (Continue Variable Transmission) - przekładnię bezstopniową lub „stałą zmienną”, jest to jednostka dystrybucji mocy PSD. Jednak konwencjonalna przekładnia CVT działa dokładnie tak samo jak normalna skrzynia biegów, z wyjątkiem tego, że przełożenie może zmieniać się w sposób ciągły (płynnie), a nie w niewielkim zakresie kroków (pierwszy bieg, drugi bieg itp.). Nieco później przyjrzymy się, czym PSD różni się od konwencjonalnej przekładni bezstopniowej, tj. wariator.

Zwykle najczęściej zadawane pytanie dotyczące „skrzyni” samochodu Prius: jaki olej jest tam wlewany, w jakiej objętości i jak często go wymieniać. Bardzo często wśród pracowników serwisów samochodowych panuje takie nieporozumienie: skoro w korze nie ma bagnetu, oznacza to, że oleju w ogóle nie trzeba tam wymieniać. To błędne przekonanie doprowadziło do śmierci więcej niż jednego pudełka.

10 korpusów: płyn roboczy T-4 - 3,8 litra.

11 korpus: płyn roboczy T-4 - 4,6 litra.

20 nadwozi: płyn roboczy ATF WS - 3,8 litra. Okres wymiany: po 40 tys. Km. Według japońskich terminów olej wymienia się co 80 tys. zmieniać 2 razy częściej.

Opowiem o głównych różnicach w pielęgnacji pudełek, tj. co do wymiany oleju. Jeśli w 20. korpusie, aby wymienić olej, wystarczy odkręcić korek spustowy i po spuszczeniu starego wlać nowy olej, to na 10. i 11. korpusie nie jest to takie proste. Konstrukcja miski olejowej w tych maszynach jest wykonana w taki sposób, że jeśli po prostu odkręcisz korek spustowy, spłynie tylko część oleju, a nie najbrudniejsza. A 300-400 gramów najbrudniejszego oleju z innymi zanieczyszczeniami (kawałki szczeliwa, produkty zużycia) pozostaje w misce olejowej. Dlatego w celu wymiany oleju należy zdjąć miskę skrzyni i po wylaniu brudu i oczyszczeniu umieścić ją na miejscu. Zdejmując paletę otrzymujemy jeszcze jeden dodatkowy bonus - możemy zdiagnozować stan skrzyni po produktach zużycia znajdujących się na palecie. Najgorsze dla właściciela jest to, że widzi żółte (brązowe) wióry na dnie patelni. To pudełko nie wytrzyma długo. Uszczelka miski jest korkowa, a jeśli otwory na niej nie przybrały owalnego kształtu, można ją ponownie wykorzystać bez żadnych uszczelniaczy! Najważniejsze podczas instalowania palety nie jest zbyt mocne dokręcenie śrub, aby nie przeciąć uszczelki paletą. Co jeszcze ciekawego w skrzyni biegów: Zastosowanie napędu łańcuchowego jest dość nietypowe, ale wszystkie zwykłe samochody mają redukcje między silnikiem a osiami. Ich celem jest umożliwienie silnikowi obracania się szybciej niż koła, a także zwiększenie momentu obrotowego generowanego przez silnik do większego momentu obrotowego na kołach. Stosunki, przy których prędkość obrotowa jest zmniejszana, a moment obrotowy zwiększany, są z konieczności takie same (pomijając tarcie) ze względu na prawo zachowania energii. Przełożenie nazywa się „całkowitym przełożeniem skrzyni biegów”. Całkowite przełożenie Priusa w 11. nadwoziu wynosi 3,905. Okazuje się, że:

Koło łańcuchowe z 39 zębami na wale wyjściowym PSD napędza koło łańcuchowe z 36 zębami na pierwszym wale pośrednim poprzez cichy łańcuch (tzw. łańcuch Morse'a).

30-zębowe koło zębate na pierwszym wale pośrednim jest połączone z 44-zębowym kołem zębatym na drugim wale pośrednim i napędza je.

26-zębowe koło zębate na drugim wale pośrednim jest połączone z 75-zębowym kołem zębatym i napędza je na wejściu mechanizmu różnicowego.

Wartość wyjściowa mechanizmu różnicowego do dwóch kół jest taka sama jak wartość wejściowa mechanizmu różnicowego (w rzeczywistości są one identyczne, z wyjątkiem sytuacji, gdy występuje pokonywanie zakrętów).

Jeśli wykonamy prostą operację arytmetyczną: (36/39) * (44/30) * (75/26), otrzymamy (z dokładnością do czterech cyfr znaczących) całkowite przełożenie 3,905.

Dlaczego stosuje się napęd łańcuchowy? Ponieważ unika siły osiowej (siły wzdłuż osi wału), która mogłaby wystąpić w przypadku konwencjonalnych kół zębatych śrubowych stosowanych w przekładniach samochodowych. Można tego również uniknąć w przypadku kół zębatych czołowych, ale wytwarzają one hałas. Opór nie stanowi problemu na wałkach pośrednich i może być zrównoważony przez łożyska stożkowe. Nie jest to jednak takie proste z wałem wyjściowym PSD. Nie ma nic niezwykłego w mechanizmie różnicowym, osiach i kołach Priusa. Podobnie jak w konwencjonalnym samochodzie, mechanizm różnicowy umożliwia obracanie się wewnętrznego i zewnętrznego koła z różnymi prędkościami podczas skręcania samochodu. Osie przenoszą moment obrotowy z mechanizmu różnicowego na piastę koła i zawierają przegub umożliwiający kołom poruszanie się w górę iw dół zgodnie z zawieszeniem. Koła są wykonane z lekkiego stopu aluminium i wyposażone w wysokociśnieniowe opony o niskim oporze toczenia. Opony mają promień toczenia około 11,1 cala, co oznacza, że ​​samochód porusza się o 1,77 m na jeden obrót koła. Jedynie rozmiar fabrycznych opon na nadwoziu 10 i 11 jest nietypowy: 165/65-15. Jest to dość rzadki rozmiar opon w Rosji. Wielu sprzedawców, nawet w wyspecjalizowanych sklepach, dość poważnie przekonuje, że taka guma nie występuje w przyrodzie. Moje zalecenia: na rosyjskie warunki najbardziej odpowiedni rozmiar to 185/60-15. W 20 Priusie zwiększono rozmiar gumy, co korzystnie wpływa na jej trwałość. Teraz bardziej interesujące: czego brakuje w Priusie, a co jest w jakimkolwiek innym samochodzie?

Nie ma stopniowanej skrzyni biegów, ani ręcznej, ani automatycznej - Prius nie używa stopniowanych skrzyń biegów;

Nie ma sprzęgła ani transformatora – koła są zawsze podłączone na stałe do ICE i silników/generatorów;

Nie ma rozrusznika - rozruch silnika spalinowego odbywa się za pomocą MG1 poprzez koła zębate w rozdzielaczu mocy;

Nie ma alternatora - energia elektryczna jest wytwarzana przez silniki/generatory w razie potrzeby.

Dlatego strukturalna złożoność napędu hybrydowego Prius jest w rzeczywistości niewiele większa niż w przypadku konwencjonalnego samochodu. Ponadto nowe i nieznane części, takie jak silniki/generatory i zasilacze PSD, charakteryzują się wyższą niezawodnością i dłuższą żywotnością niż niektóre części usunięte z projektu.

Eksploatacja pojazdu w różnych warunkach jazdy

Uruchomienie silnika Toyoty Prius

Aby uruchomić silnik, MG1 (połączony z kołem słonecznym) obraca się do przodu, wykorzystując energię z akumulatora wysokonapięciowego. Jeśli pojazd jest nieruchomy, planetarne koło koronowe również pozostanie nieruchome. Obrót koła słonecznego zmusza zatem nośnik planetarny do obracania się. Jest on podłączony do silnika spalinowego (ICE) i obraca go z prędkością 1/3,6 prędkości obrotowej MG1. W przeciwieństwie do konwencjonalnego samochodu, który dostarcza paliwo i zapłon do silnika spalinowego, gdy tylko rozrusznik zaczyna go obracać, Prius czeka, aż MG1 przyspieszy silnik spalinowy do około 1000 obr./min. Dzieje się to w mniej niż sekundę. MG1 jest znacznie mocniejszy niż konwencjonalny rozrusznik. Aby obracać silnik spalinowy z tą prędkością, sam musi obracać się z prędkością 3600 obr./min. Uruchomienie ICE z prędkością 1000 obr./min nie powoduje prawie żadnego stresu, ponieważ jest to prędkość, z jaką ICE byłby szczęśliwy, gdyby działał na własnej mocy. Ponadto Prius zaczyna od wypalenia tylko kilku cylindrów. Rezultatem jest bardzo płynny rozruch, wolny od hałasu i drgań, co eliminuje zużycie związane z uruchamianiem konwencjonalnego silnika samochodowego. Jednocześnie od razu zwrócę uwagę na częsty błąd mechaników i właścicieli: często dzwonią do mnie i pytają, co uniemożliwia dalszą pracę silnika spalinowego, dlaczego uruchamia się na 40 sekund i gaśnie. W rzeczywistości, gdy miga ramka READY, ICE NIE DZIAŁA! To zmienia go w MG1! Chociaż wizualnie - pełne uczucie odpalenia silnika spalinowego, tj. Silnik hałasuje, z rury wydechowej wydobywa się dym.

Gdy ICE zacznie pracować na własnym zasilaniu, komputer steruje otwarciem przepustnicy, aby uzyskać odpowiednią prędkość obrotową biegu jałowego podczas rozgrzewania. Energia elektryczna nie zasila już MG1 i faktycznie, jeśli bateria jest słaba, MG1 może wytwarzać energię elektryczną i ładować baterię. Komputer po prostu ustawia MG1 jako generator zamiast silnika, nieco bardziej otwiera przepustnicę silnika (do około 1200 obr./min) i pobiera prąd.

Zimny ​​rozruch Toyoty Prius

Gdy uruchamiasz Priusa z zimnym silnikiem, priorytetem jest rozgrzanie silnika i katalizatora, aby system kontroli emisji mógł działać. Silnik będzie pracował przez kilka minut, aż to nastąpi (jak długo zależy od rzeczywistej temperatury silnika i katalizatora). W tym czasie podejmowane są specjalne środki kontroli spalin podczas rozgrzewania, w tym utrzymywanie węglowodorów spalin w absorberze, który zostanie później oczyszczony oraz praca silnika w specjalnym trybie.

Ciepły start Toyoty Prius s

Gdy uruchomisz Priusa z ciepłym silnikiem, będzie on pracował przez krótki czas, a następnie zatrzyma się. Bieg jałowy będzie w zakresie 1000 obr./min.

Niestety, nie da się zapobiec uruchomieniu silnika spalinowego po uruchomieniu samochodu, nawet jeśli jedyne, co chcesz zrobić, to podjechać do pobliskiej windy. Dotyczy to tylko organów 10 i 11. Na 20. korpusie zastosowano inny algorytm startu: naciśnij hamulec i naciśnij przycisk „START”. Jeśli w VVB jest wystarczająca ilość energii i nie włączysz grzejnika, aby ogrzać wnętrze lub szybę, silnik spalinowy nie uruchomi się. Po prostu zaświeci się napis „READY” (Totob”), czyli auto jest CAŁKOWICIE gotowe do jazdy. Wystarczy przełączyć joystick (a wybór trybów na karoserii 20 odbywa się za pomocą joysticka) w położenie D lub R i zwolnij hamulec, pojedziesz!

Prius jest zawsze na biegu bezpośrednim. Oznacza to, że sam silnik nie jest w stanie zapewnić pełnego momentu obrotowego potrzebnego do energicznego napędzania samochodu. Moment obrotowy dla początkowego przyspieszenia jest dodawany przez silnik MG2 napędzający bezpośrednio koronowe koło planetarne podłączone do wejścia skrzyni biegów, którego wyjście jest połączone z kołami. Silniki elektryczne osiągają najlepszy moment obrotowy przy niskich obrotach, dzięki czemu idealnie nadają się do uruchamiania samochodu.

Wyobraźmy sobie, że ICE pracuje, a samochód stoi, co oznacza, że ​​silnik MG1 obraca się do przodu. Elektronika sterująca zaczyna pobierać energię z generatora MG1 i przekazuje ją do silnika MG2. Teraz, kiedy bierzesz energię z generatora, ta energia musi skądś pochodzić. Istnieje pewna siła, która spowalnia obrót wału, a coś, co obraca wał, musi oprzeć się tej sile, aby utrzymać prędkość. Opierając się temu „obciążeniu generatora”, komputer przyspiesza silnik spalinowy, aby zwiększyć moc. Tak więc ICE mocniej obraca planetę, a MG1 próbuje spowolnić obrót koła słonecznego. Rezultatem jest siła działająca na koło koronowe, która powoduje jego obrót i rozpoczęcie ruchu samochodu.

Przypomnijmy, że w przekładni planetarnej moment obrotowy silnika spalinowego jest podzielony między 72% a 28% między koronę a słońce. Dopóki nie nacisnęliśmy pedału przyspieszenia, ICE pracował na biegu jałowym i nie wytwarzał wyjściowego momentu obrotowego. Teraz jednak obroty zostały dodane i 28% momentu obrotowego obraca MG1 jak generator. Pozostałe 72% momentu obrotowego jest przenoszone mechanicznie na koło koronowe, a tym samym na koła. Podczas gdy większość momentu obrotowego pochodzi z silnika MG2, ICE przenosi w ten sposób moment obrotowy na koła.

Teraz musimy dowiedzieć się, w jaki sposób 28% momentu obrotowego ICE, które jest wysyłane do generatora MG1, może przyspieszyć rozruch samochodu - za pomocą silnika MG2. Aby to zrobić, musimy wyraźnie odróżnić moment obrotowy od energii. Moment obrotowy jest siłą obracającą się i podobnie jak siła w linii prostej, do utrzymania siły nie jest wymagana żadna energia. Załóżmy, że wyciągasz wiadro wody za pomocą wyciągarki. Ona pobiera energię. Jeśli wyciągarka jest napędzana silnikiem elektrycznym, trzeba by ją zasilić energią elektryczną. Ale kiedy podniesiesz wiadro do góry, możesz zaczepić je jakimś hakiem, prętem lub czymś innym, aby utrzymać je na wierzchu. Siła (ciężar kubła) działająca na linę i moment obrotowy przenoszony przez linę na bęben wyciągarki nie zniknęły. Ale ponieważ siła się nie porusza, nie ma transferu energii, a sytuacja jest stabilna bez energii. Podobnie, gdy pojazd jest nieruchomy, mimo że 72% momentu obrotowego ICE jest przekazywane na koła, nie ma przepływu energii w tym kierunku, ponieważ koło koronowe się nie obraca. Koło słoneczne obraca się jednak szybko i chociaż otrzymuje tylko 28% momentu obrotowego, pozwala to na wytworzenie dużej ilości energii elektrycznej. Ten tok rozumowania pokazuje, że zadaniem MG2 jest przykładanie momentu obrotowego na wejście mechanicznej skrzyni biegów, która nie wymaga dużej mocy. Przez uzwojenia silnika musi przepływać dużo prądu, pokonując opór elektryczny, a ta energia jest marnowana w postaci ciepła. Ale kiedy samochód porusza się powoli, energia ta pochodzi z MG1. Gdy pojazd zaczyna się poruszać i nabiera prędkości, MG1 obraca się wolniej i wytwarza mniej energii. Jednak komputer może nieco zwiększyć prędkość obrotową silnika spalinowego. Teraz większy moment obrotowy pochodzi z ICE, a ponieważ większy moment obrotowy musi również przechodzić przez koło słoneczne, MG1 może utrzymać wysokie wytwarzanie mocy. Zmniejszona prędkość obrotowa jest kompensowana przez wzrost momentu obrotowego.

Do tej pory unikaliśmy wspominania o akumulatorze, aby wyjaśnić, że uruchomienie samochodu nie jest konieczne. Jednak większość rozruchów jest wynikiem przeniesienia przez komputer mocy z akumulatora bezpośrednio do silnika MG2.

Istnieją ograniczenia prędkości ICE, gdy samochód porusza się wolno. Wynikają one z konieczności zapobieżenia uszkodzeniu MG1, który będzie musiał bardzo szybko się obracać. Ogranicza to ilość mocy wytwarzanej przez silnik spalinowy. Ponadto nieprzyjemnie byłoby usłyszeć, że silnik ICE zbyt mocno przyspiesza, aby mógł płynnie ruszyć. Im mocniej naciskasz pedał przyspieszenia, tym bardziej silnik ICE będzie przyspieszał, ale także tym więcej energii będzie pochodzić z akumulatora. Jeśli wciśniesz pedał do podłogi, około 40% energii pochodzi z akumulatora, a 60% z silnika spalinowego przy prędkości około 40 km/h. Gdy samochód przyspiesza, a silnik ICE zwiększa obroty w tym samym czasie, dostarcza większość mocy, osiągając około 75% przy 96 km/h, jeśli nadal wciskasz pedał do podłogi. Jak pamiętamy, energia silnika spalinowego obejmuje to, co jest pobierane przez generator MG1 i przekazywane w postaci energii elektrycznej do silnika MG2. Przy prędkości 96 km/h MG2 faktycznie dostarcza większy moment obrotowy, a tym samym więcej mocy na koła, niż jest dostarczany przez przekładnię planetarną z silnika spalinowego. Ale większość zużywanej przez niego energii elektrycznej pochodzi z MG1, a zatem pośrednio z ICE, a nie z akumulatora.

Przyspieszanie i jazda pod górę Toyotą Prius

Gdy potrzebna jest większa moc, ICE i MG2 współpracują ze sobą, aby wytworzyć moment obrotowy, który napędza samochód w taki sam sposób, jak opisano powyżej dla ruszania. Wraz ze wzrostem prędkości pojazdu moment obrotowy, który MG2 jest w stanie dostarczyć, maleje, gdy zaczyna działać z ograniczeniem mocy 33 kW. Im szybciej się obraca, tym mniejszy moment obrotowy może wytworzyć przy tej mocy. Na szczęście jest to zgodne z oczekiwaniami kierowcy. Kiedy konwencjonalny samochód przyspiesza, skrzynia biegów zmienia bieg na wyższy, a moment obrotowy na osi jest redukowany, dzięki czemu silnik może zredukować prędkość do bezpiecznej wartości. Chociaż odbywa się to przy użyciu zupełnie innych mechanizmów, Prius daje takie samo ogólne wrażenie, jak przyspieszanie w konwencjonalnym samochodzie. Główną różnicą jest całkowity brak „szarpania” podczas zmiany biegów, ponieważ po prostu nie ma skrzyni biegów.

Tak więc silnik spalinowy obraca nośnik satelitów mechanizmu planetarnego.

72% momentu obrotowego przenoszone jest mechanicznie przez koło koronowe na koła.

28% momentu obrotowego jest przesyłane do generatora MG1 przez koło słoneczne, gdzie jest przetwarzane na energię elektryczną. Ta energia elektryczna zasila silnik MG2, który dodaje dodatkowy moment obrotowy do koła koronowego. Im bardziej naciskasz pedał przyspieszenia, tym większy moment obrotowy wytwarza silnik spalinowy. Zwiększa zarówno mechaniczny moment obrotowy przez koronę, jak i ilość energii elektrycznej wytwarzanej przez generator MG1 dla silnika MG2 używanego do zwiększenia momentu obrotowego. W zależności od różnych czynników, takich jak stan naładowania akumulatora, nachylenie drogi, a zwłaszcza to, jak mocno pedałujesz, komputer może skierować dodatkową energię akumulatora do MG2, aby zwiększyć jego wkład. Osiąga się w ten sposób przyspieszenie wystarczające do jazdy po autostradzie tak dużym autem z silnikiem spalinowym o mocy zaledwie 78 KM. Z

Z drugiej strony, jeśli wymagana moc nie jest tak duża, część energii elektrycznej wytwarzanej przez MG1 można wykorzystać do ładowania akumulatora nawet podczas przyspieszania! Należy pamiętać, że ICE zarówno mechanicznie obraca koła, jak i generator MG1, powodując wytwarzanie energii elektrycznej. To, co dzieje się z tą energią elektryczną i czy dodaje się więcej energii elektrycznej z baterii, zależy od kompleksu przyczyn, których nie wszyscy możemy wyjaśnić. Jest to obsługiwane przez kontroler systemu hybrydowego pojazdu.

Po osiągnięciu stałej prędkości na płaskiej drodze moc, która powinna być dostarczana przez silnik, jest wykorzystywana do pokonania oporu aerodynamicznego i tarcia tocznego. To znacznie mniej niż moc potrzebna do wjechania pod górę lub przyspieszenia samochodu. Aby wydajnie działać przy niskiej mocy (a także nie wytwarzać dużego hałasu), silnik spalinowy pracuje na niskich obrotach. Poniższa tabela pokazuje, ile mocy jest potrzebne do poruszania się samochodu z różnymi prędkościami na poziomej drodze oraz przybliżone obroty.

Zauważ, że duża prędkość pojazdu i niskie obroty ICE stawiają urządzenie dystrybucji mocy w interesującej pozycji: MG1 powinien teraz obracać się do tyłu, jak widać z tabeli. Obracając się do tyłu, powoduje obrót satelitów do przodu. Obrót planet dodaje się do obrotu nośnika (z silnika spalinowego) i powoduje, że koło koronowe obraca się znacznie szybciej. Ponownie różnica polega na tym, że we wcześniejszym przypadku cieszyliśmy się, że uzyskaliśmy większą moc za pomocą wysokich prędkości obrotowych silnika, nawet poruszając się z mniejszą prędkością. W nowym przypadku chcemy, aby ICE utrzymywał niskie obroty, nawet jeśli przyspieszyliśmy do przyzwoitej prędkości, aby ustawić niższy pobór mocy przy wysokiej wydajności. Z rozdziału o urządzeniach dystrybucji energii wiemy, że MG1 musi odwrócić moment obrotowy na kole słonecznym. Jest to niejako punkt podparcia dźwigni, za pomocą którego silnik spalinowy obraca koło koronowe (a tym samym koła). Bez oporu MG1 ICE po prostu obróciłby MG1 zamiast napędzać samochód. Kiedy MG1 obracał się do przodu, łatwo było zauważyć, że ten wsteczny moment obrotowy może być generowany przez obciążenie generatora. W związku z tym elektronika inwertera musiała pobierać zasilanie z MG1, a wtedy pojawił się odwrotny moment obrotowy. Ale teraz MG1 obraca się do tyłu, więc jak zmusić go do generowania tego odwrotnego momentu obrotowego? Ok, jak sprawić, by MG1 kręcił się do przodu i wytwarzał prosty moment obrotowy? Gdyby tylko działał jak silnik! Jest odwrotnie: jeśli MG1 obraca się do tyłu, a my chcemy uzyskać moment obrotowy w tym samym kierunku, MG1 musi być silnikiem i obracać się za pomocą energii elektrycznej dostarczanej przez falownik. Zaczyna wyglądać egzotycznie. ICE pcha, MG1 pcha, MG2, co, pcha też? Nie ma mechanicznego powodu, dla którego tak się nie stanie. Na pierwszy rzut oka może wyglądać atrakcyjnie. Oba silniki i silnik spalinowy przyczyniają się jednocześnie do powstania mechanizmu. Musimy jednak pamiętać, że znaleźliśmy się w tej sytuacji, zmniejszając prędkość silnika spalinowego w celu zwiększenia wydajności. Nie byłby to skuteczny sposób na zwiększenie mocy na kołach; aby to zrobić, musimy zwiększyć obroty ICE RPM i powrócić do wcześniejszej sytuacji, w której MG1 kręci się do przodu w trybie generatora. Jest jeszcze jeden problem: musimy dowiedzieć się, skąd weźmiemy energię do obracania MG1 w trybie silnikowym? Z baterii? Możemy to robić przez chwilę, ale wkrótce będziemy zmuszeni wyjść z tego trybu, pozostawieni bez zasilania z baterii, aby przyspieszyć lub wspiąć się na górę. Nie, musimy otrzymywać tę energię w sposób ciągły, nie dopuszczając do wyczerpania baterii. Doszliśmy więc do wniosku, że energia powinna pochodzić z MG2, który powinien działać jako generator. Czy generator MG2 wytwarza energię dla silnika MG1? Ponieważ zarówno ICE, jak i MG1 dostarczają moc, która jest połączona przez przekładnię planetarną, zaproponowano nazwę „tryb łączenia mocy”. Jednak pomysł MG2 produkujący moc dla silnika MG1 był tak sprzeczny z ludzkimi wyobrażeniami na temat działania systemu, że wymyślono nazwę, która stała się powszechnie akceptowana – „Tryb heretycki”. Przeanalizujmy to jeszcze raz i zmieńmy punkt widzenia. Silnik spalinowy obraca planetę z małą prędkością. MG1 obraca koło słoneczne do tyłu. To powoduje, że planety obracają się do przodu i zwiększa obrót koła koronowego. Koło koronowe nadal otrzymuje tylko 72% momentu obrotowego ICE, ale prędkość, z jaką obraca się pierścień, zwiększa się, przesuwając silnik MG1 do tyłu. Szybsze obracanie korony pozwala samochodowi jechać szybciej przy niskich prędkościach obrotowych silnika. MG2, co niewiarygodne, opiera się ruchowi samochodu jak generator i wytwarza energię elektryczną, która napędza silnik MG1. Samochód jest napędzany do przodu pozostałym mechanicznym momentem obrotowym z silnika spalinowego.

Możesz określić, że poruszasz się w tym trybie, jeśli jesteś dobry w określaniu prędkości obrotowej silnika ze słuchu. Jedziesz do przodu z przyzwoitą prędkością i ledwo słyszysz silnik. Można go całkowicie zamaskować hałasem drogowym. Wyświetlacz Energy Monitor pokazuje moc silnika spalinowego przekazywaną na koła i silnik/generator ładujący akumulator. Obraz może się zmienić - procesy ładowania i rozładowywania akumulatora do silnika naprzemiennie w celu obracania kół. Interpretuję tę zmianę jako dostosowanie obciążenia generatora MG2, aby utrzymać stałą energię napędową.

Czy pięciomiejscowy samochód osobowy o długości 4,45 metra (to więcej niż sedan VAZ-2110) może zużywać benzynę w mieście (nawet olej napędowy) na poziomie 2,82 litra na 100 kilometrów bez żadnych uszkodzeń dynamicznych wydajność? Tak, jeśli to Toyota Prius II.

Przede wszystkim trzeba dokonać sprostowania - wspomniane spalanie uzyskano w teście na japońskim cyklu 10-15, który ze swej natury - istota cyklu ruchu miejskiego - znany jest jako najbardziej problematyczny dla samochodów w warunki wydajności. Jak to mówią, inspiruje.

Mówiliśmy już, że całkiem niedawno, wchodząc na rynek samochodów hybrydowych, Ford zdecydował się kupić odpowiednią technologię od Toyoty.

To jasne, dlaczego. Pierwsza generacja Toyoty Prius, produkowana w latach 1997-2003, znalazła wielu nabywców na całym świecie.

Najnowszy Prius drugiej generacji, który ledwo się pojawił, zdobył jednocześnie cztery prestiżowe nagrody w Stanach Zjednoczonych, w tym został najlepszym samochodem 2004 roku w Ameryce Północnej.

Jego niesamowite osiągi zapewnia „hybrid-joint drive” (Hybrid synergis drive) – układ, który można nazwać hybrydą do kwadratu. Zobaczmy dlaczego.

Toyota nie jest jedynym producentem masowo produkującym samochody hybrydowe (na przykład Honda ma hybrydę), a prawie wszystkie duże firmy samochodowe prowadzą prace eksperymentalne.

Istnieją dwa główne typy napędów hybrydowych - szeregowy i równoległy.

W pierwszym przypadku silnik spalinowy nie jest w żaden sposób połączony z kołami - pracuje na generatorze, który ładuje akumulatory. Trakcyjne silniki elektryczne, w zależności od trybu jazdy, pobierają prąd albo z akumulatorów, albo bezpośrednio z generatora, plus akumulatory jako dodatek.

W drugiej wersji silnik spalinowy jest połączony z kołami za pośrednictwem konwencjonalnej skrzyni biegów. A do kół (nieważne czy to ta sama czy inna oś) podłączony jest silnik elektryczny, który zasilany jest z akumulatorów.

Centralny wyświetlacz wyraźnie pokazuje cykle przepływów mocy w rozbudowanym układzie napędowym Priusa II (zdjęcie z toyota.com).

W obu przypadkach elektryczne silniki trakcyjne podczas hamowania mogą pracować jako generatory, zapewniając zwrot energii, co daje przyrost sprawności.

Jednak Prius wykorzystuje kombinację obu typów. Okazuje się więc, że przed nami hybryda hybrydy. Jak mówią Japończycy, w tym przypadku można osiągnąć bardzo wysoką wydajność w połączeniu z tą samą wysoką dynamiką przyspieszenia samochodu.

Przejdźmy się po głównych węzłach hybrydowego napędu synergicznego.

Po pierwsze, jest to ICE. Pojemność skokowa 1,5 litra, 4 cylindry, 4 zawory na cylinder ze zmiennymi fazami rozrządu, stopień sprężania 13:1, moc 76 koni mechanicznych.

Moc, uwaga, nie jest największym rekordem dla takiego wolumenu, ale przy takim stopniu kompresji.

Ale ten silnik sam w sobie jest bardzo ekonomiczny (nie licząc pomocy silnika elektrycznego).

Ponadto spełnia najbardziej rygorystyczne, jeszcze nie wprowadzone amerykańskie normy toksyczności Super Ultra Low Emission Vehicle i Advanced Technology Partial Zero Emission Vehicles, czyli „ultra super niski” poziom emisji spalin oraz tzw. standard „częściowo zero” .

Tankowanie samochodu hybrydowego Toyoty (ilustracja ze strony toyota.co.jp).

Jest też oddzielny generator, plus akumulatory - niklowo-wodorkowe.

Z ich cech zwraca się uwagę na wysoką moc szczytową 28 koni mechanicznych (konkretnie podajemy parametry elektryki nie w kilowatach, aby wygodniej było porównać z silnikami spalinowymi).

Zwróć uwagę, że klasyczne akumulatory w zwykłych samochodach o ogromnym prądzie szczytowym „napinają się” z całej siły, aby obrócić rozrusznik mocą jednego lub dwóch „koni”.

Oczywiście istnieje elektroniczny system redystrybucji obciążenia między wszystkimi tymi elementami we wszystkich trybach jazdy.

Możliwy jest rejs tylko na jednym silniku spalinowym, jednym silniku elektrycznym lub ich łącznym wykorzystaniu.

Jednocześnie, nawet w przypadku ruchu jednostajnego, część mocy ICE trafia do generatora, do układu sterowania, a następnie do elektrycznego silnika trakcyjnego.

Wydawać by się mogło, że to niepotrzebne straty w konwersji, jednak w ten sposób inżynierowie osiągają optymalny tryb pracy silnika spalinowego (obroty/obciążenie), co wpływa na jednostkowe zużycie paliwa.

Schemat połączeń w układzie "hybryda-hybryda" (ilustracja ze strony toyota.co.jp).

I jeszcze jedno: duży moment obrotowy silnika elektrycznego, który jest gotowy do wydania przy każdej prędkości, jest kluczem do wygodnego i elastycznego sterowania kolosalną przyczepnością na kołach napędowych.

Akumulatory ładowane są z dwóch stron jednocześnie – z silnika spalinowego oraz z kół (podczas hamowania).

W tym miejscu należy wspomnieć o maksymalnym napięciu w tym „inteligentnym” zasilaczu trakcyjnym - aż 500 woltów.

Zakłada stosunkowo niskie prądy dla takich mocy, a co za tym idzie mniejsze straty na omowe nagrzewanie przewodów w porównaniu do wcześniej stosowanych układów (powiedzmy, pierwszy Prius miał „tylko” 274 wolty).

Najważniejszym elementem maszyny jest dzielnik mocy. Jest to przekładnia planetarna, której centralne (słoneczne) koło jest podłączone do generatora, planetarne (nośnik) - do silnika spalinowego, a najbardziej zewnętrzny pierścień - do silnika elektrycznego i kół maszyny.

System ten płynnie redystrybuuje przepływy mocy między węzłami w różnych kierunkach.

W szczególności możliwe jest uruchomienie samochodu na jednym silniku elektrycznym, a następnie uruchomienie silnika spalinowego w ruchu.

Wynik tak złożonego systemu mówi sam za siebie.

Szeregowe i równoległe napędy hybrydowe (ilustracje ze strony toyota.co.jp).

Ogólna wydajność Priusa II (obliczona na pełnej ścieżce energii od zbiornika do kół, że tak powiem) wynosi 37%, w porównaniu z 16% dla benzynowego odpowiednika (podczas pracy w „japońskim” standardowym cyklu miejskim).

Trudno jest znaleźć inny samochód napędzany gazem, który byłby tak ekonomiczny jak na swoje rozmiary, z zapasem mocy szczytowej 104 (ICE plus akumulatory).

Jednym z najistotniejszych trendów technologicznych w światowym przemyśle motoryzacyjnym jest wprowadzanie „zielonych” technologii. Nawet skuteczne systemy bezpieczeństwa i najnowocześniejsze elektroniczne asystenty bledną w porównaniu z zaletami koncepcji elektrycznych i hybrydowych. I nie chodzi tylko o minimalizowanie poziomu zanieczyszczenia środowiska. Wyeliminowanie lub przynajmniej ograniczenie zużycia tradycyjnych paliw jest również korzystne dla samych kierowców, którzy mogą liczyć na znaczne oszczędności. To prawda, że ​​​​słowo „oszczędności” wciąż niechętnie łączy się z cenami modeli energooszczędnych. Większość ofert tej klasy jest dostępna dla rosyjskiego konsumenta za 2-3 miliony rubli. W tym kontekście wybór samochodu takiego jak Toyota Prius Hybrid, którego zdjęcie przedstawiono poniżej, jest bardzo atrakcyjny.

Model jest oferowany z początkową ceną 1,2 miliona rubli. Oczywiście takiego kosztu nie można nazwać przystępnym dla entuzjasty samochodów masowych, ale zmniejszenie zużycia paliwa podczas długotrwałej eksploatacji uzasadni inwestycję. Co więcej, kupujący otrzymuje nie tylko model z niezwykłą jednostką napędową, ale wysokiej jakości japoński samochód z nutą premium.

Ogólne informacje o modelu

Moda na modele hybrydowe i samochody elektryczne wśród producentów pojawiła się na początku lat 2000. Oczywiście pewne osiągnięcia w tej dziedzinie istniały już wcześniej, ale ich rzeczywiste wdrożenie w koncepcje nastąpiło dopiero w ciągu ostatnich 15 lat. Z kolei japoński producent stał się jednym z pionierów w segmencie, wypuszczając model hybrydowy już w 1997 roku. Jednak samochód pojawił się na światowym rynku dopiero trzy lata później. Jednocześnie zachowano to samo urządzenie - Toyota Prius Hybrid z 2000 roku zawiera pod maską cztery elementy: tradycyjny silnik spalinowy, silnik elektryczny, akumulator wysokonapięciowy i generator silnikowy. Jak widać, model łączy w sobie elementy z różnych konfiguracji zespołu napędowego, w tym zarówno klasyczny silnik spalinowy, jak i akumulator.

Pod względem wyglądu samochód można zaliczyć do klasy golfa. Chociaż duzi producenci mają tendencję do dostarczania wyłącznie drogich luksusowych wersji z instalacjami hybrydowymi, Japończycy preferowali klasę zbliżoną do ogólnego konsumenta. Właściwie to jest powód stosunkowo przystępnej ceny samochodu Toyota Prius Hybrid, którego opinie właścicieli są bardzo korzystne w stosunku do wersji za 1,2 miliona rubli, ale zwracają też uwagę na bogactwo wyposażenia opcjonalnego w droższych wersjach za 2 miliony rubli.

Jak działa wersja podstawowa

Inżynierowie oferują dwa podejścia do wdrożenia projektu hybrydowego. W pierwszej wersji ruch i sterowanie maszyną zapewnia silnik elektryczny, a silnik spalinowy zasila jedynie akumulator. Druga opcja przewiduje możliwość równoważnego wykorzystania obu generatorów. Pierwsze dwie generacje pokazały możliwość i skuteczność połączenia obu koncepcji. Aby zrozumieć, jak działa Toyota Prius Hybrid w klasycznej wersji, warto przyjrzeć się elektrowni Synergy Drive. Kompleks obejmuje silnik benzynowy o mocy 78 KM. Z. oraz silnik elektryczny o mocy 68 KM zasilany akumulatorem. Z. Razem zapewnia to maksymalny zwrot. Możesz zarządzać tym potencjałem za pomocą czterech trybów. W momencie uruchomienia instalacja ICE zostaje wyłączona, a funkcję napędu głównego maszyny przejmuje silnik elektryczny. Wraz ze wzrostem mocy sytuacja się zmienia: aktywność baterii maleje, a do gry wchodzi jednostka benzynowa.

Zasada działania trzeciej generacji

Pomimo wzrostu mocy, trzecia generacja modelu charakteryzuje się wysokim poziomem oszczędności paliwa. Wersja otrzymała 1,8-litrową „czwórkę”, której schemat oparty jest na cyklu Atkinsona. Jak sugeruje oryginalne urządzenie, Toyota Prius Hybrid otrzymała również akumulator, który jest aktywowany w razie potrzeby. Cechami trzeciej generacji jest również zastosowanie elektrycznej pompy chłodzącej oraz ulepszony układ recyrkulacji spalin. Jeśli chodzi o tryby jazdy, to w tym przypadku zakłada się trzy metody. Pierwszy tryb (EV) przeznaczony jest do jazdy w niskim zakresie prędkości z podłączonym akumulatorem. Po nim następuje tryb rozszerzony, który pozwala zwiększyć czułość pedału przyspieszenia w celu uzyskania sportowej jazdy. Najbardziej ekonomiczny jest tryb Eco, który pozwala uzyskać najbardziej racjonalny stosunek wydatkowanej energii do zapotrzebowania mocy samochodu w trakcie jazdy.

Parametry techniczne modelu

Przy wszystkich cechach wypełnienia wewnętrznego platforma i główna konstrukcja samochodu wykonane są według tradycyjnego schematu. Jednocześnie wygląd zewnętrzny wygląda dość nietypowo, co z kolei dodaje Toyocie Prius Hybrid kolejnego uroku. Charakterystyka techniczna modelu wygląda następująco:

• Nadwozie hybrydy to 5-drzwiowy hatchback.
• Długość - 445 cm.
• Szerokość - 172,5 cm.
• Wzrost - 149 cm.
• Pojemność bagażnika - co najmniej 408 litrów.
• Rozstaw osi - 270 cm.
• Rozstaw kół tylnych - 148 cm.
• Tor przedni - 150,5 cm.
• Prześwit - 14,5 cm.
• Zawieszenie - sprężynowe niezależne z przodu i półniezależne z tyłu.
• Skrzynia biegów - bezpośrednia planetarna.
• Hamulce - tarczowe.

Specyfikacje baterii

Producent korzysta z akumulatorów NiMH i Panasonic, które posiadają 8-letnią gwarancję. Właściwie dzięki tym elementom zapewniona jest opłacalność modyfikacji samochodu Toyota Prius Hybrid. Specyfikacje zastosowanych akumulatorów są następujące:

• Pojemność - od 6 do 21 Ah.
• Czas pełnego naładowania wynosi 90 minut.
• Waga - od 45 do 80 kg, w zależności od wersji.
• Liczba modułów w baterii wynosi od 28 do 40.
• Liczba segmentów w module wynosi 6.
• Napięcie w segmencie wynosi 1,2 V.
• Napięcie całkowite - od 206 do 288 V.
• Energia zapasowej baterii - maksymalnie 4,4 kWh.

Cechy technologiczne działania

W opinii większości kierowców główną różnicą między modelami hybrydowymi jest ich wydajność. Niemniej jednak istnieją inne niuanse działania, które ma Toyota Prius Hybrid. W szczególności zasada działania determinuje dość wysoki poziom automatyzacji sterowania, na który należy być przygotowanym. Na przykład komputer pokładowy samodzielnie reguluje parametry silnika, zapewniając tym samym optymalną wydajność akumulatora. Na przykład, gdy pojazd jest zatrzymany, system aktywuje hamowanie odzyskowe, dzięki któremu akumulator jest ładowany automatycznie.

Oferowane są inne przydatne rozwiązania, w tym czujnik kontroli odległości, automatyczny napinacz pasa bezpieczeństwa, regulacja siedzenia i optymalna regulacja czułości pedału w Toyocie Prius Hybrid. Opinie właścicieli również wysoko oceniają pracę inteligentnych asystentów, którzy pozwalają na łatwe parkowanie i korzystanie z kamery cofania.

Zużycie paliwa

Nawet na tle innych przedstawicieli segmentu hybrydowego japoński model wykazuje dobre oszczędności. W mieście samochód w podstawowej wersji spala około 8 litrów, a poza miastem jeszcze mniej - 5,5 litra. Ponadto pod względem emisji szkodliwych substancji silniki stosowane przez Japończyków znacznie przekraczają normy Euro-4. Jednocześnie trzecia generacja charakteryzuje się jeszcze niższym zużyciem paliwa. Toyota Prius Hybrid w tej wersji podczas jazdy po mieście wykazuje spalanie na poziomie 4,9 litra, a w trasie 4,6 litra. Takie osiągnięcie było możliwe nie tylko dzięki elektrowni. Aby zrekompensować zwiększoną moc silnika, inżynierowie zastosowali w konstrukcji wytrzymałe stopy aluminium. Umożliwiło to zmniejszenie masy hybrydy, która wynosi 1,5 tony.

Wskaźniki dynamiczne

Powszechne przyjęcie zielonych technologii w przemyśle motoryzacyjnym jest utrudnione przez dwa czynniki ograniczające popyt. Wśród nich, jak już wspomniano, cena, a także skromna prędkość. Jednak japoński producent był w stanie pozbyć się tych niedociągnięć, o czym świadczy dynamiczna reakcja: Toyota Prius Hybrid ma przyzwoitą prędkość maksymalną 170 km / hi dobre przyspieszenie - do 100 km / h „Chińczyk” przyspiesza w 11 sekund.

Po części tak wysokie osiągi hybrydy wynikają z lekkiej konstrukcji, ale nie należy wykluczać wpływu cech technologicznych modelu. Na przykład silnik elektryczny o wysokim momencie obrotowym zapewnia szybką reakcję, a brak tradycyjnej skrzyni biegów optymalizuje interakcję między kierowcą a elektrownią. Nie zapomnij także o systemach elektronicznych, które uzupełniają SUV-a Toyota Prius Hybrid. Recenzje właścicieli mówią o praktycznych zaletach asystentów w procesie ruchu. Nie tylko poprawiają bezpieczeństwo, ale także ułatwiają prowadzenie hybrydy.

Plany dalszego rozwoju hybrydy

Opracowując nowe modyfikacje, firma koncentruje się na kilku obszarach. W tej chwili najważniejsze jest ulepszenie modelu. Prace nad tą częścią wykonują projektanci, którzy projektują nadwozie. W pierwszych generacjach twórcom udało się osiągnąć znaczący rezultat w postaci obniżenia współczynnika oporu aerodynamicznego, który obecnie jest optymalny dla modelu Toyota Prius Hybrid. Rozwijana będzie również zasada działania w oparciu o alternatywne źródła zasilania, m.in. poprzez panele fotowoltaiczne. Inżynierowie są aktywnie zaangażowani w projektowanie sposobów montażu ich na dachu. Zgodnie z oczekiwaniami, dzięki temu elementowi samochód będzie w stanie zapewnić działanie układu klimatyzacji.

Pozytywne opinie właścicieli

Większość pozytywnych recenzji na temat modelu wynika z zalet zapewnianych przez elektrownię. W porównaniu z tradycyjnymi autami benzynowymi auto to jest znacznie bardziej ekonomiczne w eksploatacji. I nie chodzi tylko o obniżenie kosztów paliwa w przypadku pięciodrzwiowego samochodu, takiego jak Toyota Prius Hybrid. Opinie właścicieli wskazują, że model nie wymaga tak częstej wymiany oleju, a także eliminuje naprawę rozrusznika i generatora, które po prostu nie są dostępne pod maską. Ponadto zauważono zalety samochodu w zakresie wyposażenia w najnowsze opcjonalne urządzenia.

Warto zwrócić uwagę na zalety samochodu pod względem eksploatacji w Rosji. Co jest szczególnie przyjemne dla krajowego właściciela samochodu: nawet silne mrozy nie wpływają na osiągi crossovera Toyota Prius Hybrid. Opinie właścicieli zimą potwierdzają, że samochód odpala bez problemów i do komfortowej jazdy potrzebuje jedynie ogrzewania wnętrza.

Negatywne opinie

Oczywiście wysoki koszt odstrasza wielu od takiego zakupu. Chociaż w porównaniu z innymi hybrydami tę opcję można nazwać najtańszą, ten samochód jest nadal droższy niż jego benzynowe odpowiedniki. Krytykowana jest również problematyka utylizacji zużytych baterii hybrydowych, ale problemy te dotyczą bardziej organizacji ekologicznych niż właścicieli samochodów.

Wniosek

Na rynku rosyjskim nie ma modeli w segmencie „zielonych” samochodów, które mogłyby w pełni konkurować z rozwojem japońskim. Nie bez powodu recenzje Toyoty Prius Hybrid są w większości pozytywne. Samochód wyróżnia się oszczędnościami w eksploatacji i konserwacji, ale jednocześnie zapewnia niemal wszystkie funkcjonalności, jakie posiadają konwencjonalne modele benzynowe. Oczywiście przy zakupie trzeba będzie przygotować sporą sumę pieniędzy, ale hybryda z pewnością zwróci się podczas długotrwałej eksploatacji. Nowe technologie są drogie, ale korzyści płynących z przejścia na bardziej zaawansowane pojazdy są nie do przecenienia.