Kā darbojas Toyota Hybrid (HSD)

Ikviens zina, ka Toyota HSD hibridizācijai ir darbnīcas reputācija. Japānas zīmola (Aisin sadarbība) ierīce ir pazīstama ne tikai ar savu efektivitāti, bet arī ar ļoti labu uzticamību. Tomēr to nav viegli saprast tā sarežģītības un daudzo iespējamo darbības veidu dēļ.

Tāpēc mēs centīsimies saprast, kā darbojas Toyota hibrīdierīce, slavenā Serial / Parallel HSD e-CVT. Pēdējais ļauj braukt ar 100% elektrisko vai elektrisko un termisko kombināciju. Šeit es uzņemos nedaudz sarežģītu tēmu, un dažreiz man tas ir nedaudz jāvienkāršo (lai gan tas nemazina loģiku un principu).

Tagad ziniet, ka HSD transmisijas ražo uzņēmums Aisin (AWFHT15), no kura Toyota pieder 30%, un ka tās piegādā hibrīda un ne hibrīda pārnesumkārbas PSA grupai attiecībā uz EAT vai e-AT8. kastes. (hibrīds2 un hibrīds4). Tagad tehniskās attīstības ziņā esam ceturtajā paaudzē. Lai gan vispārējais princips paliek nemainīgs, tiek veikti nelieli uzlabojumi centrālajā planētu pārnesumā vai izkārtojumā, lai panāktu kompaktumu un efektivitāti (piemēram, īsāks kabeļa garums samazina elektriskos zudumus).

Sintētiskais skaidrojums

Ja vēlaties iegūt holistisku skatījumu uz HSD darbību, šeit ir sniegts skaidrojums, kas to apkopo. Jums ir jādodas tālāk rakstā, lai iedziļinātos vai mēģinātu saprast, kas šajā posmā jūs izvairās.

Šeit ir norādīta katra komponenta loma, kā arī HSD tehniskās specifikācijas:

• ICE (iekšdedzes dzinējs) ir siltumdzinējs: visa enerģija nāk no tā, un tāpēc tas ir visa pamatā. Tas ir savienots ar MG1, izmantojot epiciklisku vilcienu.
• MG1 kalpo kā elektriskais ģenerators (ko darbina siltuma dzinējs), kā arī kā pārnesumkārbas variators. Tas savieno ICE ar MG2, izmantojot planētu pārnesumu (planētu). MG2 ir tieši savienots ar riteņiem, tādēļ, ja riteņi griežas, tas griežas, un, ja arī riteņi (īsāk sakot, starp tiem nav iespējams atslēgties) ...
• MG2 kalpo kā vilces motors (maksimālais attālums 2 km vai 50 km, pievienojot elektrotīklam / uzlādējams), kā arī kā elektroģenerators (palēninājums: reģenerācija)
• Planetārais zobrats: tas savieno MG1, MG2, ICE un riteņus (tas netraucē dažus elementus nostiprināt, kamēr citi griežas, jums ir jāapgūst un jāsaprot, kā planetārais pārnesums atdzīvojas). Arī pateicoties viņam, mums ir nepārtrauktas izmaiņas / samazinājums, un tāpēc tieši viņš pārstāv pārnesumkārbu (pārnesumu attiecība mainās, izraisot tai bremzēšanu vai "atgriešanos": savienojums starp ICE un MG1)

Samazinājums vairāk vai mazāk sastāv no iekšdedzes dzinēja (termiskā) un MG2 (kas ir stingri savienots ar riteņiem, neaizmirsīsim) kustību pievienošana.

Planētu pārnesumu hibrīda trenažieris

Šis video ir lieliski piemērots, lai uzzinātu, kā darbojas Toyota hibridizācija.

Jaunums: Toyota HSD Hybrid manuālais secīgais režīms?

Inženieri varēja simulēt (daļēji ..) ziņojumus, spēlējot par to, kā MG1 bremzēs vai brauks atpakaļgaitā neprogresīvā veidā, lai iegūtu skaidrākus ziņojumus. Pārnesumu attiecību rada MG1, kas vairāk vai mazāk stingri un vairāk vai mazāk "slīd" savieno ICE un MG2 (MG2 = elektriskais vilces motors, bet galvenokārt arī riteņi). Tāpēc šis samazinājums var būt pakāpenisks vai “pakāpenisks” atkarībā no tā, kā tiek kontrolēts jaudas sadalītājs MG1.

Tomēr ņemiet vērā, ka pārnesumu maiņa nav jūtama pie daļējas slodzes... Un pie pilnas slodzes (maksimālais paātrinājums) mēs atgriežamies pie nepārtraukti mainīga, jo tas ir vienīgais veids, kā iegūt vislabāko paātrinājuma veiktspēju ar šo sistēmu (tāpēc dators atsakās lai pārslēgtu pārnesumus maksimālam paātrinājumam).

Tāpēc šis režīms vairāk tiek izmantots bremzēšanai no kalna ar dzinēju, nevis sportiskai braukšanai.

Corolla Hybrid 2.0 0-100 un maksimālais ātrums

Lūk, kā tas patiesībā izskatās. Diemžēl pie pilnas slodzes mēs zaudējam secīgo režīmu un vairs nejūtam pārnesumus.

Vairākas versijas?

Papildus dažādām paaudzēm THS / HSD / MSHS sistēmai, kas tiek piemērota Toyota un Lexus, ir divi galvenie varianti. Pirmā un visizplatītākā ir šķērsvirziena versija, kas mūsdienās ir iemiesota Aisin AWFHT15 (90. gadu sākumā to sauca par THS Toyota hibrīda sistēmai. Tagad tas ir HSD Hybrid Synergy Drive). Tam ir divi vairāk vai mazāk kompakti modeļi: Prius / NX / C-HR (lielāks), corolla un Yaris (mazs).

Šeit ir modernāka (Prius 4) HSD pārraide no šķērseniskām versijām (tagad ir divi dažādi izmēri, šeit ir lielāka). Tas ir daudz kompaktāks nekā zemāk redzamais variants (nevis tieši zem gareniskā, pat zemāk...)

Toyota Prius IV 2016 1.8 hibrīda paātrinājums 0–180 km/h

Prius 4 ar pilnu jaudu, šeit ir slavenais nepārtraukto izmaiņu efekts, ko rada elektromotoru / ģeneratoru, siltuma dzinēja un centrālā planētas vilciena kombinācija.

Tad nāk MSHS daudzpakāpju hibrīda sistēmai (par ko man šeit īsti nav jārunā ... Bet, tā kā tā darbojas identiski, tā nāk arī no Aisin un ir paredzēta Toyota grupai ...), kas ir ļoti svarīgs. lielāka ierīce, kas jānovieto gareniski un kas šoreiz var radīt īstus pārnesumus, no kuriem ir 10 (4 reāli pārnesumi kārbā un elektromotoru kombinācija gudrā veidā, lai sasniegtu 10. Tāpēc kopumā, nevis vairākkārt no 4, bet tam nav nozīmes).

Faktiski ir divas versijas: AWRHT25 un AWRHM50 (MSHS, kurā ir 10 ziņojumi).

Daudz prestižākā gareniskā versija (šeit AWRHM50) ir paredzēta galvenokārt Lexus (tādā ziņā tikai nedaudziem Toyota ir dzinējs). Ir divas versijas, no kurām viena var izveidot līdz 10 reāliem pārskatiem.

2016 Lexus IS300h 0-100km/h un braukšanas režīmi (eco, normal, sports)

Atgriezieties pie 1:00 minūtes, lai redzētu, kā AWFHT15 var ģenerēt pārskatus. Savādi, bet slavenie "ātruma lēcieni" vairs nav jūtami, kad dzinējs ir pilnībā noslogots... Tas ir tāpēc, ka ierīce ir visefektīvākā (hronogrāfs) variatora režīmā, tāpēc pilna slodze izraisa normālu nepārtrauktas variācijas režīmu.

Kā darbojas Toyota hibrīds?

Tātad, kāds ir HSD hibrīda ierīces pamatprincips? Ja tas būtu jāapkopo aptuveni, mēs varētu runāt par siltuma dzinēju, kas darbojas ar diviem motoriem / ģeneratoriem (elektromotors vienmēr ir atgriezenisks) un kura dažādos griezes momentus (katra dzinēja) kontrolē un kontrolē centrālais planētu vilciens, bet arī elektriskā intensitāte (un elektroenerģijas virziens), ko kontrolē jaudas sadalītājs (angliski "invertors"). Reduktors (CVT pārnesumkārba) tiek elektroniski kontrolēts, kā rezultātā MG1 dzinējs darbojas noteiktā veidā, kā arī caur centrālo planētu pārnesumu, kas ļauj apvienot vairākas jaudas, lai izvadītu vienu.

Dzinēju var pilnībā atvienot no riteņiem, kā arī caur planētu piedziņu ...

Īsāk sakot, pat ja mēs vēlamies vienkāršot, mēs saprotam, ka asimilēties nebūs tik viegli, tāpēc koncentrēsimies uz pamatprincipiem. Tomēr es jums esmu ievietojis video angļu valodā, kurā ir detalizēta informācija, tādēļ, ja vēlaties to izspiest, jums vajadzētu to darīt (protams, ar motivāciju un veseliem neironiem).

Šeit ir Prius 2, kas ir mazāk kompakts nekā tas, kuru es jums parādīju iepriekš. Skatiet, kā viņi izcēla A / C kompresoru (zilā krāsā pa kreisi no dzinēja). Patiešām, atšķirībā no jebkuras "parastās" mašīnas to darbina elektromotors. Riteņi ir savienoti ar ķēdi, kas redzama centrālajā daļā labajā pusē (pa labi elektroniskā variatora vidū).

elektroniskais variators tuvumā

Profilā mēs redzam vienu no riteņu balstiekārtām, kas ar diferenciāli savienotas ar ķēdi.

Dažādi darbības režīmi

Apskatīsim dažādus ierīces darbības režīmus un pa ceļam, kāpēc tā tiek uzskatīta par seriālo/paralēlo, kamēr parasti hibrīda sistēma ir vai nu viena, vai otra. Atjautīgais veids, kā HSD ir izstrādāts, pieļauj abus, un tas arī padara to nedaudz sarežģītu...

Toyota HSD ierīce: detaļas un arhitektūra

Šeit ir vienkāršota daudzkrāsu HSD ierīču arhitektūra, kas palīdzēs izveidot savienojumus starp komponentiem.

Diagramma ir ačgārna, salīdzinot ar augšējo fotoattēlu, jo tā ir uzņemta no cita leņķa... Paņēmu Prius 2 diagrammu un tāpēc šeit ir ķēde, modernākām versijām nav, bet princips nemainās jebkurā gadījumā (vai tā būtu ķēde, vārpsta vai zobrats, ir viens un tas pats.

Šeit ir mehānisms sīkāk, jo jāsaprot, ka sajūgs šeit iegūts elektromagnētiskā spēka dēļ starp rotoru un statoru MG1.

MG1 ir savienots ar motoru, izmantojot planētu pārnesumu komplekta planetāro pārnesumu komplektu (zaļo). Tas ir, lai pagrieztu MG1 rotoru (centrālā daļa), siltuma dzinējs iet cauri planētu pārnesumam. Šo vilcienu un motoru esmu izcelusi vienā krāsā, lai mēs skaidri redzētu to fizisko saikni. Turklāt, un diagrammā tas nav izcelts, zaļais satelīts un zilais centrālais saules zobrats MG1 ir fiziski labi savienoti (starp tiem ir atstarpe), tāpat kā kronis (vilciena mala). un siltumdzinēja zaļais satelīts.

MG2 ir tieši savienots ar riteņiem caur ķēdi, bet tas arī darbina centrālā planetārā zobrata ārējo planetāro zobratu (kronis ir tumši zils, es izvēlējos tādu pašu krāsu, lai pagarinātu planetāro zobratu, lai mēs varētu skaidri redzēt, ka tas ir savienots ar MG2 ) ...

Šeit ir planetārais zobrats priekšā, nevis profilā iepriekš redzamajā diagrammā, mēs varam labāk redzēt savienojumus starp dažādiem pārnesumiem, kas saistīti ar MG1, MG2 un ICE.

Grūtības ir saprast planētu vilciena principu, zinot, ka iekšējās kustības nesakrīt atkarībā no kustības veidiem, bet arī ātruma ...

Nav sajūga?

Atšķirībā no visām pārējām transmisijām HSD nav nepieciešams sajūgs vai griezes momenta pārveidotājs (piemēram, CVT ir nepieciešams griezes momenta pārveidotājs). Šeit elektromagnētiskais spēks saista riteņus ar dzinēju caur planētu vilcienu, pateicoties MG1. Tad tieši pēdējā (MG1) rotors un stators rada berzes efektu: pagriežot elektromotoru ar roku, rodas pretestība, un tieši pēdējo mēs šeit izmantojam kā sajūgu.

Tas ir vēl labāk, ja berzes laikā (apgriezienu starpība starp statoru un rotoru, tātad starp motoru un riteņiem) tiek ģenerēta elektrība. Un šī elektrība tiks uzglabāta akumulatorā!

Tāpēc HSD sistēma tiek uzskatīta par ļoti inteliģentu, jo tā nodrošina minimālu enerģijas zudumu, berzes brīdī atgūstot enerģiju. Uz klasiskā sajūga mēs šo enerģiju zaudējam siltumā, šeit tā tiek pārvērsta elektrībā, ko atjaunojam akumulatorā.

Tādējādi nav arī mehāniska nodiluma, jo nav fiziska kontakta starp rotoru un statoru.

Apstājoties, dzinējs var darboties bez apstāšanās, jo riteņi nebloķē dzinēju (kas būtu noticis, ja mēs būtu apstājušies ar manuālo pārnesumkārbu bez izslēgšanas). Zilais saules zobrats (saukts arī par tukšgaitu) ir brīvs, tāpēc tas atdala motora riteņus (tātad zaļie planētu zobrati). No otras puses, ja saules zobrats sāks saņemt griezes momentu, tas savienos zaļos zobratus ar vainagu, un tad riteņi sāks pakāpeniski griezties (elektromagnētiskā berze).

Ja saules rīks ir brīvs, spēku nevar pārnest uz vainagu.

Rotoram griežoties, statorā rodas berze, kas izraisa griezes momentu, un šis griezes moments tiek pārnests uz saules pārnesumu, kas nofiksējas un pat galu galā griežas otrā virzienā. Tā rezultātā tiek izveidots savienojums starp motora vārpstu centrā un riņķa pārnesumu perifērijā (pārnesums = riteņi). Ņemiet vērā, ka ierīce kalpo arī apturēšanai un iedarbināšanai: ja vēlaties iedarbināt, pietiek ar īslaicīgu saules pārnesuma bloķēšanu, lai iekšdedzes dzinēja siltuma motors saņemtu griezes momentu no MG2, kas savienots ar dzenošo riteni (tas pēc tam iedarbina to kā starteri) . Vai. Klasika).

Tātad, rezumējot:

• Stāvot, dzinējs var griezties, jo nav izveidota saikne starp motora asi un gredzena pārnesumu: saules pārnesums ir brīvs (pat ja Prius parasti izslēdzas, kad tas stāv, lai taupītu degvielu)
• Palielinot dzinēja apgriezienu skaitu, rotors griežas pietiekami ātri, lai radītu elektromagnētisko spēku, kas pēc tam pārraida griezes momentu uz saules zobratu: veidojot savienojumu starp motora asi un gredzenveida zobratu.
• Kad savienojums ir izveidots, motora ass un gredzena riteņa ātrumi ir vienādi
• Kad riteņu ātrums kļūst lielāks par dzinēju, saules zobrats sāk griezties otrā virzienā, lai mainītu pārnesumu attiecību (pēc tam, kad viss ir bloķēts, tas sāk "ripot", lai vēl vairāk palielinātu sistēmas ātrumu). Drīzāk var teikt, ka, saņemot griezes momentu, saules pārnesums ne tikai savieno motora asis un piedziņas riteni, bet arī liek tiem pēc tam paātrināties (tas ne tikai bremzē "pretoties", bet arī liek tiem griezties sekojošā veidā)

100% elektriskais režīms

Šeit ICE (termiskais) un MG1 motoriem nav īpašas lomas, tieši MG2 griež riteņus, pateicoties elektrībai, kas iegūta no akumulatora (tātad enerģija, kas rodas no ķīmijas). Un pat ja MG2 pagriež MG1 rotoru, tas neietekmē ICE siltuma dzinēju, un tāpēc nav pretestības, kas mūs satrauc.

Uzlādes režīms, kad tas ir apturēts

Šeit darbojas siltumdzinējs, kas rotē MG1 caur planētu vilcienu. Tādā veidā elektrība tiek ģenerēta un nosūtīta uz jaudas sadalītāju, kas novirza elektroenerģiju tikai uz akumulatoru.

Enerģijas atgūšanas režīms

Šis ir slavenais "B" (reģeneratīvās bremzēšanas) režīms, ko var redzēt uz ātrumkārbas (to nospiežot, ir lielāka dzinēja bremzēšana, kas saistīta ar MG2 kinētiskās enerģijas rekuperāciju, pretestība ir elektromagnētiska). Inerces / kinētiskā enerģija nāk no riteņiem, un tāpēc tā pārvietojas uz MG2 caur mehāniskajiem zobratiem un ķēdi. Tā kā elektromotors var būt atgriezenisks, tas radīs elektrisko strāvu: ja es sūtīšu sulu elektromotoram, tas ieslēgsies, ja es pagriezīšu apturēto elektromotoru ar roku, tas ražos elektrību.

Šo elektrisko strāvu atgūst izplatītājs, lai nosūtītu to uz akumulatoru, kas pēc tam tiks uzlādēts.

Elektromotors un siltuma dzinējs darbojas kopā

Ar stabilu ātrumu un labu ātrumu, tas ir, lielāko daļu laika, riteņus darbinās elektrisko (MG2) un siltuma dzinēju jauda.

ICE siltumdzinējs darbina planētu pārnesumu, kas MG1 ģenerē elektroenerģiju. Tas arī pārnes mehānisko spēku uz riteņiem, jo ​​ar tiem ir savienots arī planētu pārnesums.

Šeit grūtības var kļūt ierobežojošas, jo atkarībā no planētas pārnesuma griešanās ātruma nebūs vienāds (jo īpaši noteiktu pārnesumu virziens).

CVT tipa pārnesumkārba (nepārtraukta un progresīva maiņa, piemēram, motorolleriem) tiek radīta, mijiedarbojoties spriegumiem starp motoriem (pateicoties magnētiskajam efektam, ko izraisa sula, kas iet cauri spolēm: inducētais elektromagnētiskais lauks), kā arī planetārais pārnesums. . kas saņem vairāku kanālu jaudu. Lai jums veicas, lai tas būtu pa rokai, pat ja videoklips, ko nodevu jūsu rīcībā, ļaus jums to izdarīt.

Maksimālā jauda

Tas ir nedaudz līdzīgs iepriekšējam punktam, izņemot to, ka šeit mēs ņemam vērā arī elektroenerģiju, ko var piegādāt akumulators, tāpēc MG2 no tā gūst labumu.

Šeit ir pašreizējā Prius 4 versija:

Spraudnis/uzlādējama versija?

Atkārtoti uzlādējama akumulatora opcija, kas ļauj nobraukt 50 km ar pilnībā elektrisku transportlīdzekli, ir paredzēta tikai lielāka akumulatora uzstādīšanai un ierīces uzstādīšanai, kas ļauj savienot akumulatoru ar sektoru.

Vispirms ir jāiet cauri jaudas sadalītājam un invertoram, lai pārvaldītu jaudas starpību un dažādus sulas veidus: maiņstrāvas, līdzstrāvas utt.

HSD 4X4 versija?

Kā jums vajadzētu zināt, Rav4 un NX 4H ir 4X300 versija, un tā ir paredzēta pievienošanai aizmugurējai asij, tāpat kā PSA E-Tense un HYbrid / HYbrid4. Tādējādi tas ir dators, kas nodrošina nemainīgu priekšējās un aizmugurējās ass riteņu jaudu, kuriem līdz ar to nav fiziska savienojuma.

Kāpēc seriāli / paralēli?

Ierīci sauc par seriālo/paralēlo, jo to sauc par "sēriju", kad esat 100% elektriskajā režīmā. Tāpēc mēs strādājam tāpat kā BMW i3, siltuma dzinējs ir strāvas ģenerators, kas baro akumulatoru, kas pats kustina automašīnu. Faktiski ar šo darbības metodi dzinējs tiek pilnībā atvienots no riteņiem.

To sauc arī par paralēlu, ja motors ir savienots ar riteņiem caur planētu ierīci. Un to sauc par pakešu veidošanu (skatiet šeit Dažādas būves).

Vai Toyota dara pārāk daudz ar savu sistēmu?

Noslēdzot šo rakstu, es gribētu pateikt nelielu tirādi. Patiešām, Toyota daudz runā par savu plug-in hibrīdu, un tas ir pilnīgi saprotami un likumīgi. Tomēr man šķiet, ka zīmols divos aspektos ir aizgājis par tālu. Pirmais ir tehnoloģiju idealizēšana, garāmejot norādot, ka tā kaut kādā veidā izglābs planētu un ka būtībā zīmols uzsāk revolūciju, kas izglābs mūs visus. Protams, tas samazina degvielas patēriņu, taču mums nevajadzētu būt kariķētiem, nehibridizēts dīzeļa minivens darbojas gandrīz tāpat, ja ne labāk, dažreiz.

Tātad Toyota izmanto pašreizējo pretdīzeļdegvielas kontekstu, lai pievienotu slāni, kas, manuprāt, ir nedaudz izrotāts šeit, vadoties pēc robežām, šeit ir viens:

TV reklāma - Hibrīdu klāsts - Izvēlamies Hibrīdu

Tad rodas savienojuma problēma. Japāņu zīmols lielu daļu saziņas pamato ar faktu, ka automašīna nav jāuzlādē no tīkla, it kā tā būtu tehnoloģiska priekšrocība salīdzinājumā ar konkurentiem. Tas patiesībā ir nedaudz maldinošs, jo tas ir vairāk trūkums nekā jebkas cits... Hibrīdautomašīnām, kuras var uzlādēt, tas noteikti nav jādara, šī ir iespēja, kas tiek piedāvāta papildus tās īpašniekam! Tātad zīmolam izdodas vienu no trūkumiem nodot kā priekšrocību, un tas joprojām ir spēcīgi, vai ne? Ironiskā kārtā Toyota pārdod sava Prius spraudņu versijas, un tām vajadzētu būt labākām... Lūk, viena no reklāmām:

Vai nav nepieciešams to uzlādēt? Drīzāk es teikšu: "plāns, nav kā darīt ..."

Vai turpināt?

Lai dotos tālāk, iesaku rūpīgi izpētīt šo video, kas diemžēl ir tikai angļu valodā. Skaidrojums tiek veikts pakāpeniski, lai tas būtu pēc iespējas vienkāršāks un saprotamāks.