Mazliet vēstures – kā attīstījās Toyota hibrīdpiedziņa?

Mēs jau kādu laiku esam darbojuši C-HR ziņu telpā. Ikdienā mēs novērtējam hibrīdpiedziņas priekšrocības pilsētā, taču kādu laiku prātojām, cik tālu Hybrid Synergy Drive gāja, pirms tā nonāca līdz jaunākajam modelim? Ja arī jūs interesē, lasiet tālāk.

Vai esat kādreiz domājuši, cik tālu ir nonākusi hibrīda piedziņu vēsture? Pretēji šķietamajam, šāda veida izgudrojumi nav pēdējo desmitgažu sfēra. Pirmais patents piedziņas sistēmai, kurā izmanto iekšdedzes dzinēju un elektromotoru, piederēja Viljamam H. Patonam, un tas parādījās ... pirms 128 gadiem! Šis patents izstrādāja Patton Motor Car — hibrīda spēka piedziņu, ko izmantoja tramvaju un mazo lokomotīvju darbināšanai. 1889. gadā tika izveidots prototips, un astoņus gadus vēlāk lokomotīves sērijveida versija tika pārdota dzelzceļa uzņēmumam.

Gadu iepriekš Phaeton izbrauca uz ceļiem pirms Pattonas trošu vagoniņa ražošanas. Nē, ne šis Volkswagen-Bentley. Ārmstrongs Faetons. Iespējams, pirmais hibrīdauto, pareizāk sakot, ratiņkrēsls, vēsturē. Uz kuģa atradās 6,5 litru 2 cilindru iekšdedzes dzinējs, kā arī elektromotors. Spararats darbojās arī kā dinamo, kas uzlādēja akumulatoru. Armstrong Phaeton jau atguva enerģiju no bremzēšanas, taču nedaudz savādāk nekā mūsdienu hibrīdi. Elektromotors tika izmantots, lai darbinātu lampas un iedarbinātu iekšdedzes dzinēju, un, iespējams, tas nebūtu pārsteidzoši, ja ne tas, ka tas par 16 gadiem apsteidza Cadillac automātisko starteri.

Interesē? Kā būtu ar 3 ātrumu pusautomātisko pārnesumkārbu? Pārnesumi nebija pilnībā jāmaina ar roku. Ilgi pirms sinhronizatoru izgudrošanas un dubultā sajūga tehnikas aizmirstības, elektromotors, pārslēdzot pārnesumus, sajūgu iedarbināja automātiski. Tomēr Armstrong Phaeton dzinējs bija… pārāk jaudīgs. Viņš pastāvīgi sabojāja koka riteņus, kas pēc tam tika novērsti, pievienojot riteņiem armatūru.

Arī Ferdinandam Poršei bija savi nopelni automašīnu vēsturē. Lohner-Porsche Mixte Hybrid bija transportlīdzeklis, kas vēlākās versijās tika darbināts ar elektromotoriem, pa vienam katram ritenim. Šos motorus darbināja akumulatori un iekšdedzes dzinēja griezes moments. Šis transportlīdzeklis varēja pārvadāt līdz četriem cilvēkiem un pārvietoties tikai ar elektrības jaudu vai tikai izmantojot iekšdedzes dzinēju.

Izklausās lieliski? Ne pilnībā. Mixte akumulatori sastāvēja no 44 80 voltu elementiem un svēra 1,8 tonnas. Saites nebija īpaši spēcīgas, tāpēc tās tika slēgtas piemērotā futrālī un karājās uz atsperēm. Tomēr tas ir pats akumulators, un pievienosim tam daudz elektromotoru. Lohner un Porsche izgudrojums svēra vairāk nekā 4 tonnas. Lai gan no šodienas skatpunkta tas izskatās pēc pilnīga aizdedzes izlaiduma, Mixte lika aizdomāties daudziem inženieriem. Piemēram, tie no Boeing un NASA, kuri ļoti rūpīgi pētīja šo aparātu. Ar efektiem, jo ​​LRV, ko izmantoja Apollo 15, 16 un 17 misijas, lai apbrauktu Mēnesi, bija daudz risinājumu, kas ņemti no Lohner-Porsche Mixte hibrīda.

Hibrīdu vēsture ir diezgan gara, tāpēc no paša sākuma iesim tieši tagadnē. Hibrīdi, kā mēs tos pazīstam, kļuva populāri tikai 90. gadu beigās, kad Toyota Prius ienāca Japānas tirgū. Tieši tad pirmo reizi – 1997. gadā – tika izmantots nosaukums "Toyota Hybrid System", kas vēlāk pārtapa par "Hybrid Synergy Drive". Kā izskatījās atsevišķas paaudzes?

Pirmā Toyota Prius - Toyota hibrīda sistēma

Mēs jau zinām, ka ideja par hibrīdauto nav jauna. Tomēr pagāja vairāk nekā 100 gadi, līdz šī koncepcija kļuva patiešām populāra. Toyota Prius kļuva par pirmo sērijveidā ražoto hibrīdauto. Iespējams, tāpēc visi hibrīdi ir skaidri saistīti ar Prius. Bet paskatīsimies uz tehniskajiem risinājumiem.

Lai gan Prius ražošana sākās 1997. gadā, šī pārdošanas daļa bija paredzēta tikai Japānas tirgum. Eksports uz citiem tirgiem, galvenokārt ASV, sākās tikai 2000. gadā. Tomēr eksporta modelis NHW11 ir nedaudz uzlabots no tā priekšgājēja (NHW10).

Zem japāņu hibrīda pārsega atradās 1.5 VVT-i dzinējs ar mainīgu vārstu laiku, kas darbojās Atkinsona ciklā. Pieņēmumi bija vairāk vai mazāk tādi paši kā tagad – benzīna dzinēju atbalstīja divi elektromotori – viens darbojās kā ģenerators, bet otrs dzina riteņus. Planētu pārnesums, kas kalpoja kā nepārtraukti mainīga CVT transmisija, bija atbildīgs par pareizu dzinēju darba sadalījumu.

Tas nebija īpaši ātrs auto, ar jaudu 58 ZS. un 102 Nm pie 4000 apgr./min. Tāpēc paātrinājums bija diezgan pieticīgs, tāpat kā maksimālais ātrums 160 km / h. Mani iepriecināja zemais degvielas patēriņš, kas vidēji varēja nokrist zem 5 l/100 km.

NHW11 versijā lielākā daļa komponentu ir uzlaboti, lai nodrošinātu labāku veiktspēju. Elektromotora jauda palielināta par 3 kW un griezes moments par 45 Nm. Ir samazināti mehāniskie zudumi un samazināts troksnis. Arī maksimālais dzinēja apgriezienu skaits palielināts par 500 apgr./min.

Tomēr pirmais Prius nebija bez trūkumiem – tas nebija tik uzticams kā mūsdienu modeļi, bija problēmas ar akumulatoru pārkaršanu, kā arī daži elektriskie komponenti (piemēram, elektromotors) bija pārāk skaļi.

Prius II jeb Hybrid Synergy Drive

2003. gadā parādījās vēl viens Prius ar otrās paaudzes THS dzinēju. Vispirms to sauca par hibrīda sinerģijas piedziņu. Pirms ķeramies pie piedziņas, ir vērts pieminēt ikonisko formu. Tas nav radies no nulles un pat tam ir savs nosaukums - "Kammbak". To 30. gadsimta XNUMX. gados izstrādāja aerodinamikas inženieris Vunibalds Kamms. Virsbūve ar augstu, griezumu ir racionālāka, aiz auto nav turbulences.

Strādājot pie otrās paaudzes Prius, Toyota reģistrēja pat 530 patentus. Lai gan koncepcija kā tāda bija līdzīga THS diskdzinī, tikai HSD diskā tika pareizi izmantotas diska sistēmas iespējas. Elektromotora un iekšdedzes dzinēja potenciāls tika izlīdzināts, atšķirībā no agrākās idejas, kas paredzēja palielināt iekšdedzes dzinēja jaudu, lai palielinātu produktivitāti. Otrais Prius iedarbināja un paātrinājās daļēji ar elektromotora palīdzību. Piedziņas elektriskās daļas jauda tiek palielināta par 50%.

Šajā paaudzē tika ieviests arī elektriskā gaisa kondicionēšanas kompresors, kuram nebija nepieciešams iekšdedzes dzinējs, lai atdzesētu vai sildītu pasažieru salonu. Tā tas ir palicis līdz mūsdienām. 2003. gadā Prius saņēma arī vieglākas NiMH baterijas. Šūnu skaits ir samazināts un elektrolīta blīvums ir palielināts. Tāpat tieši šajā modelī pirmo reizi tika ieviests EV režīms, kas ļauj braukt tikai ar elektromotoru.

Lexus izstrādāja savus šīs paaudzes spēka piedziņas variantus. 2005. gadā viņš uz aizmugurējās ass pielika citu elektromotoru un tādējādi izveidoja pilnpiedziņas hibrīdu. Trešais dzinējs darbojās neatkarīgi no komandas priekšējai asij - lai gan, protams, to kontrolēja kontrolieris, kas regulē griezes momentu un ātruma diferenciāli.

Pirmie Lexus GS 450h un LS 600h parādīja, kā HSD var darboties kopā ar jaudīgiem dzinējiem un aizmugurējo riteņu piedziņu. Šī sistēma bija vēl sarežģītāka – it īpaši pārraides jomā. Ravigneaux planetārā pārnesumkārba ar četrām vārpstām, diviem sajūgiem, kas maina otrā dzinēja pārnesumskaitli attiecībā pret riteņiem - nebija skaidrs, lai iedziļināties detaļās. Tas jāpaskaidro mehāniķim.

Hybrid Synergy Drive III

Mēs sasniedzam hibrīda piedziņas priekšpēdējo paaudzi. Šeit notika īsta revolūcija. Nomainīti 90% detaļu. Iekšdedzes dzinējs palielināja darba tilpumu līdz 1.8 litriem, bet elektromotori tika samazināti. Jauda pieauga līdz 136 ZS, savukārt degvielas patēriņš samazinājās par 9%. Šajā paaudzē varējām izvēlēties braukšanas režīmu – normālu, eko un dinamisku.

HSD ir fiksēta pārnesumu attiecība, tāpēc planetārais pārnesums, lai arī līdzīgs CVT, ir kaut kas pilnīgi atšķirīgs. Pārnesuma ārējais gredzens ir MG2 motors, saules zobrats ir MG1 motors, un ICE ir savienotas ar "planētām". Vadītājs var kaut kā ietekmēt iekšdedzes dzinēja un elektromotora darbību, bet gāzes pedālis tiek izmantots tikai saziņai ar datoru. Mēs pasakām, kā mēs vēlētos paātrināties, un dators aprēķinās, kādi ir ceļa apstākļi un kā visefektīvāk apvienot elektromotora un iekšdedzes dzinēja darbu.

Toyota C-HR vai HSD IV

Ceturtā piedziņas paaudze parādījās ... ceturtajā Prius paaudzē. Taču viņš jau paspējis iesakņoties citos modeļos – piemēram, C-HR. Kvartets lielā mērā balstās uz HSD III, taču ar mazāku degvielas patēriņu izspiež no tā vēl vairāk. Tomēr "vairāk" nenozīmē jaudu, jo tā ir samazināta līdz 122 ZS.

Pirmkārt, ir uzlaboti akumulatoru uzlādes raksturlielumi – jaunie hibrīdi spēj uzņemt lielas enerģijas devas īsākā laikā. Invertoram ir atsevišķa dzesēšanas sistēma un tas aizņem par 30% mazāk vietas. Planētu pārnesums tiek aizstāts ar cilindrisku. Visa pārnesumkārba ir pārveidota, lai tā radītu par 20% mazāk atkritumu.

Apkopošana

Mēs esam redzējuši daļu no Toyota ceļojuma uz automašīnām, kas apvieno elektromotoru priekšrocības ar iekšdedzes dzinēju daudzpusību. Tomēr mainās ne pats disks. Mainās arī hibrīdauto koncepts. Šis jau sen vairs nav Prius un kļūst par automobiļiem, kas izskatās nedaudz tradicionālāki. Hibrīdi pamazām kļūst par ikdienas sastāvdaļu. Mēs tos redzam visur lielajās pilsētās. 

Viens no tiem ir Toyota C-HR, kas patiks tiem, kuri vēlas pārvietoties pa pilsētu interesantā krosoverā, bet novērtē zemu degvielas patēriņu un bez trokšņa. Pieaug arī izpratne par nepieciešamību samazināt piesārņojumu – un, lai gan automašīnas šeit nav visa ļaunuma avots, tās ir daļa no tā, tāpēc kaut kas ir jādara lietas labā. Toyota reģistrē ievērojamu hibrīdauto pārdošanas pieaugumu gadu no gada. Ne jau pateicoties Prius — pateicoties tādām automašīnām kā Auris vai C-HR — joprojām ir pieejamas makā, parastajā komplektācijā, bet gan ar modernu piedziņu, kuras pievienotā vērtība ir pierādīta uzticamība.

Kad būs nākamā paaudze? Mēs nezinām. Droši vien pagaidīsim vēl dažus gadus. Tomēr jaunāko Toyota hibrīdu spēka agregāts jau sasniedz neticami augstu izsmalcinātības līmeni.