Принцип работы гибридного двигателя тойота

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 19.09.2024

С новым Приусом я познакомился ещё полтора года назад — на треке Fuji Speedway. Тогда в Тойоте говорили, что вопрос российских поставок прорабатывается, но надежд было немного: продажи машин предыдущего поколения сократились у нас до 15 штук в год. А тут ещё ЭРА-ГЛОНАСС с неизбежной парой краш-тестов. Тем не менее Prius до нас добрался. Единственно возможная комплектация Люкс оценена в 2 112 000 рублей, на 100 тысяч дороже, чем просят за топ-Camry с двигателем 3.5. Диодные фары, кожаный салон, подвеска для плохих дорог — и презентация в Казани. Чтобы не ходить по граблям, на автодром Казань Ринг я не поехал, но ям насобирал вдоволь.

На облик новых автомобилей Toyota топ-менеджмент фирмы влияет как никогда сильно — этот Prius, например, переделывали, отложив выпуск на полгода. Колёса автомобиля — легкосплавные, но поверх дисков нащёлкнуты пластиковые колпаки: ради аэродинамики.

Напомню, что Prius четвёртого поколения — это первая Toyota, построенная по архитектурному принципу TNGA, Toyota New Global Architecture, предполагающему сокращение разнообразия деталей между моделями, а следовательно, и затрат на их производство. Платформа при этом называется GA-C, она общая с кроссовером C-HR. Новый Prius длиннее, шире и ниже прежнего. Однако в салоне запас места над головой стал на 25 мм больше спереди и на три сзади — потому что передние кресла теперь установлены на 55 мм ниже, а задние — на 23. Посадка вышла по-спортивному низкая, хотя из-за общей воздушности настроение тут скорее минивэнистое.

Заднее стекло гибрида обычной формы, фонари смотрят вниз — в то время как у подзаряжаемой версии этой машины, названной Prius Prime, они повёрнуты горизонтально, а стекло надуто пузырями, как крыша Peugeot RCZ. Выбор, пусть даже гибридный, — это круто! Но у нас его нет.

В переднем бампере — активные жалюзи радиатора. Спойлер по-прежнему раздваивает заднее стекло. На грязной дороге его нижняя часть теряет прозрачность. В чистом виде обзор назад стал чуть лучше за счёт более низкой багажной крышки.

Интерьер аккуратен, неплох по материалам и интересен дизайнерскими приёмами — обратите внимание, например, на воздушные дефлекторы, вторгшиеся в дверные панели: в сочетании со светлой отделкой Prius кажется шире, чем есть на самом деле. Хотя в нём и так не тесно.

Передние кресла — классные: сел и забыл, потому как ничего не беспокоит. Простор над головой тут, как в каком-нибудь Renault Kangoo, — огромный. Сзади тоже лучше прежнего, но, например, в отличие от Camry 3.5 нет подогрева дивана, шторок на окнах и электронаклона спинки.

Динамика Приуса — для тех, кто не мчит, а катит. В этом случае можно получить удовольствие: дозировать тягу просто, а отклики в режимах Pwr и Eco действительно разные, под настроение.

Дорожный просвет Приуса на российском рынке — 136 мм против 123 на японском. Но главное — иные пружины и амортизаторы позволяют назвать такую подвеску комфортной и перевернуть тем самым представление о плавности хода, сформированное японской машиной.

В биде центрального тоннеля — площадка беспроводной зарядки для смартфонов, пара подстаканников, скрытые под крышечкой разъёмы USB, Aux и розетка на 12 В. Проектор показаний приборов на стекло — удобный, безо всяких всплывающих за рулём экранов.

В пакете для плохих дорог, как уверяют нас в представительстве Тойоты, новые не только пружины, но и амортизаторы. Однако дорожный просвет вырос лишь со 123 мм до 136. По ощущениям обрусевший Prius — не тот, что был на Fuji Speedway, а гораздо более мягкий! Вместо жёстких тычков — упругое демпфирование, раскачки нет, мелкие со средними неровности под колёсами гибридомобиля скругляются, удары от более крупных выбоин шасси держит. Пробои случаются только на пугающе глубоких ямах, которые в Казани на общем ровном дорожном фоне всегда неожиданны.

На потолке — прикрытая крышкой от случайного нажатия кнопка SOS системы ЭРА-ГЛОНАСС и выштамповки для пущего простора над головой.

Самопроизвольные пуски бензинового мотора при включённом зажигании на стоянке нарушают хай-тек идиллию. В сухом остатке Prius — это просторный экономичный хэтчбек размером с RAV4, без клиренса, но с ярким дизайном. В своей крошечной нише ему будет у нас просторно.

Что остаётся? Экономичность — и дизайн с большим запасом необычности. По японскому циклу JC08 новый Prius тратит в среднем лишь 2,5 л бензина на 100 км пути. В реальности смешанный, но всё же больше загородный расход топлива по борткомпьютеру колебался около 6 л/100 км, а на финише почти 200-километрового маршрута застыл на цифрах 5,8. Сопоставимая по массе дизельная машина, скорее всего, Приусу в этом даже проиграет, но экономической выгоды всё равно ноль — вы ведь не забыли, сколько у нас стоит эта Toyota? Остаётся дизайн. Точнее — внимание, которое он привлекает. Надеюсь, пойму его лет через пять — на столько, по оценке самой Тойоты, гибридомобиль опережает время.

Паспортные данные

Модель	Toyota Prius
Кузов
Тип кузова	хэтчбек
Число дверей/мест	5/5
Длина, мм	4540
Ширина, мм	1760
Высота, мм	1470
Колёсная база, мм	2700
Колея передняя/задняя, мм	1530/1545
Снаряжённая масса, кг	1450
Полная масса, кг	1790
Объём багажника, л	502/457*
Двигатель
Тип	бензиновый с распределённым впрыском топлива
Расположение	спереди, поперечно
Число и расположение цилиндров	4, в ряд
Число клапанов	16
Рабочий объём, см³	1797
Макс. мощность, л.с./об/мин	98/5200
Макс. крутящий момент, Н•м/об/мин	142/3600
Тяговый электромотор передний	синхронный, переменного тока
Макс. мощность, л.с.	72
Макс. крутящий момент, Н•м/об/мин	163
Совокупная мощность силовой установки, л.с.	122
Тяговая батарея	никель-металлгидридная
Расположение	под задним сиденьем
Напряжение, В	201,6
Ёмкость, А•ч	6,5
Трансмиссия
Привод	передний
Ходовая часть
Передняя подвеска	независимая, пружинная, McPherson
Задняя подвеска	независимая, пружинная, многорычажная
Передние тормоза	дисковые вентилируемые
Задние тормоза	дисковые
Шины	195/65 R15
Эксплуатационные характеристики
Максимальная скорость, км/ч	180
Время разгона с 0 до 100 км/ч, с	10,6
Средний расход топлива, л/100 км	3,0
Норма токсичности	Евро-6
Топливо	АИ-95
* Без запасного колеса/с запасным колесом.

Техника

Слева — ключевая картинка, которой в Тойоте иллюстрируют модульную архитектуру TNGA: надень на этот остов другой кузов — получишь новую модель, а в будущем — и автомобиль иного класса. Справа — претерпевшая батарейную рокировку схема расположения агрегатов: тяговая батарея перемещена из багажника под заднее сиденье, а стартерная, 12-вольтовая, — под капот.

Спереди у Приуса McPherson, а сзади — собранная на подрамнике многорычажка, продиктованная архитектурой TNGA, которую сами японцы почему-то именуют подвеской на двойных поперечных рычагах, словно не замечая пары продольных. Для пущей стабильности верхние точки крепления задних амортизаторов наклонены к центру.

Кузов Приуса примечателен не материалами (доля высокопрочных сталей увеличилась с трёх до 19%, из алюминия только капот, крышка багажника и поперечина переднего бампера), а тем, что его жёсткость на кручение благодаря лазерной сварке и увеличенному на треть количеству сварных точек выросла разом на 60%. Абсолютную цифру японцы не раскрывают. Расставленные вширь верхние передние лонжероны рассчитаны на американские краш-тесты с минимальным перекрытием.

Новый блок управления гибридной силовой установкой (слева) отличается сниженными на 20% электрическими потерями и на треть меньшими размерами — это позволило переместить стартерную батарею из багажника под капот. На снимке справа — две новые тяговые батареи. Левее — никель-металлгидридная ёмкостью 6,5 А•ч: она на 10% компактнее прежней и заряжается почти на треть быстрее. Правее — литий-ионная ёмкостью 3,6 А•ч для японского и американского рынков: она на 14% меньше никель-металлгидридной в объёме и на 16 кг легче (24,5 кг против 40,3).

Сердце силовой установки Приуса — хитроумная трансмиссия — стало не только компактнее, но и эффективнее. За счёт пересмотренной архитектуры (генератор и электромотор располагаются не на одной, а на параллельных осях, всего осей теперь не две, а три, между электромотором и главной передачей нет планетарки) и новой конструкции синхронного электродвигателя (на 20% легче прежнего) механические потери снижены примерно на 20%.

Полный привод нового Приуса для японского рынка — вспомогательный: задняя ось подключается только при старте и пробуксовке передней на скользком покрытии. Технически — это дополнительный электромотор (5,3 кВт, 55 Н•м), инвертор с воздушным охлаждением и редуктор с высоким передаточным отношением — 10,5:1. Тяговая батарея такая же, как на переднеприводных версиях.

Выверенная теплопроводность — тот случай, когда искусственная кожа руля зимой кажется теплее, летом — прохладнее. На тепловизоре — распределение температуры по рукам через пять секунд после контакта с рулём в указанных условиях.

История Константин Болотов, Леонид Попов

Новичок Prius должен был во что бы то ни стало явиться первым на планете массово производимым бензоэлектрическим гибридным автомобилем. Но трудности возникали одна за другой практически во всём, и больше всего хлопот доставляла батарея. Справляться с проблемами пришлось нечеловеческими силами в рекордные сроки. В итоге цель была достигнута, а создание новой модели обошлось всего в миллиард долларов — среднюю для таких дел сумму. Первый серийный Prius, обозначенный NHW10, появился на прилавках в декабре 1997 года.

Седан с установкой Toyota Hybrid System (THS) был оснащён полуторалитровым бензиновым двигателем мощностью 58 л.с., 30-киловаттным электромотором и планетарной трансмиссией, соединявшей их между собой и с колёсами (общий принцип был сохранён и в дальнейшем). Это означало 98 сил суммарной мощности, расход чуть больше 5 л/100 км и выбросы CO ₂ 120 г/км.

На модели Prius XW20 мощность ДВС выросла до 76 сил, а электромотора — до 50 кВт (суммарная 110 л.с.). Впервые в индустрии был применён кондиционер с электрическим приводом, компактнее и легче стала никель-металлогидридная батарея.

Между концептом и серией было выпущено 600 предсерийных образцов, проданных в ряде стран, а в 2011 году на конвейер встал подключаемый к сети гибрид с индексом ZVW35.

За кадром

Белый — не лучший цвет нового Приуса: по-моему, он просто обязан быть ярким, как закатное казанское солнце! Приборы гибрида порой сообщают очевидную информацию, а графика так неспешна, что картинки, сменяясь, даже при телефонной съёмке накладываются друг на друга.

Первый в мире бензоэлектрический автомобиль Lohner Electric Chaise был создан Фердинандом Порше ещё в 1899 году. В годы XX века интерес к гибридам возобновился вследствие роста цен на топливо и ужесточения экологических норм.

Гибридная силовая установка сочетает двигатель внутреннего сгорания и электромотор, что обеспечивает меньший расход топлива и снижает токсичность выхлопных газов. Однако чем экономичнее гибридный автомобиль, тем более ёмкие аккумуляторы ему требуются и, следовательно, тем выше его цена.

В зависимости от того, какую роль в силовой установке играет электромотор, гибриды делятся на умеренные (mild hybrids) и полные (full hybrids). У первых электромотор служит помощником двигателю внутреннего сгорания, как, например, у хэтчбека Honda Insight. Вторые способны проехать некоторое расстояние на одной электротяге, как Lexus RX 400h. Есть ещё якобы микрогибриды — придуманный маркетологами термин для рекламы системы start/stop. Но последняя по сути — генератор с расширенными функциями. А мы говорим о схемах, где электродвигатели передают крутящий момент на колёса.

В 1997 году на японском рынке дебютировал первый гибрид — Toyota Prius (вверху). А в фирма Honda представила американцам свой Insight.

Существует также три основные схемы устройства гибридных силовых установок: последовательная, параллельная и смешанная. Последовательная гибридная схема появилась первой (её придумал в 1899 году сам Фердинанд Порше), но в легковых автомобилях распространена меньше. По ней, например, построены силовые агрегаты карьерных самосвалов, некоторых автобусов и локомотивов. В последовательной схеме колёса приводит в движение электромотор, а малолитражный ДВС крутит генератор, вырабатывающий электроэнергию. Тут отсутствует необходимость в коробке передач и мощном двигателе внутреннего сгорания. Зато требуются аккумуляторы, как правило, никель-металлогидридные, большой ёмкости.

Chevrolet Volt построен по последовательной схеме. Его ещё называют электромобилем с увеличенным запасом хода. На электротяге автомобиль делает бросок длиной 64 км. А при использовании вспомогательного турбомотора, заряжающего батареи, пробег на одной заправке может превышать 1024 км.

Самая распространённая сейчас схема — параллельная. Она запатентована ещё в 1905 году немцем Генри Пипером. Ей отвечают почти все умеренные гибриды. Они оснащаются мощным электромотором ( кВт), который помогает двигателю внутреннего сгорания при разгоне, а при торможении запасает рекуперативную энергию. В качестве трансмиссии, как правило, используются вариатор или планетарная передача.

Хондовская гибиридная силовая установка IMA (Integrated Motor Assist) — пример параллельной схемы: на коленчатом валу двигателя вместо маховика размещён компактный электромотор-генератор.

Один из последних образцов параллельной схемы — гибридная силовая установка седана BMW ActiveHybrid 7.

Параллельные гибриды могут быть не только умеренными, но и полными, как, например, Audi Duo (1998). Эта модель могла проехать 50 км только на электромоторе, приводящем в движение задние колёса.

Благодаря планетарной передаче и возникает синергия — взаимодействие двигателя внутреннего сгорания и электромотора. Тут ДВС крутит колёса в паре с электромотором, одновременно вращая генератор. В традиционной коробке передач нет необходимости: электроника регулирует обороты моторов и генератора, превращая такую систему в бесступенчатую трансмиссию ECVT.

У BMW Active Hybrid X6 с бесступенчатой коробкой передач ECVT с несколькими планетарными рядами два электромотора. Один работает на малых скоростях. А другой запускает ДВС и затем служит генератором. Полноприводная трансмиссия xDrive сохранена.

А вот у гибридного кроссовера Lexus RX 450h за привод на задние колёса отвечает дополнительный электромотор.

Новое поколение Тойоты Prius научилось бегать на одной электротяге, правда, недалеко — всего два километра. Кроме того, в компании работают над подзаряжаемой plug in версией гибрида с литиево-ионными батареями вместо никель-металлогидридных и увеличенным до 20 км пробегом на батареях.

Большинство двигателей, установленных на гибридах, — бензиновые. Многие работают по циклу Аткинсона с более коротким тактом сжатия и более эффективным рабочим процессом. Это обеспечивает лучшие экологические и экономические показатели. Распространение, казалось бы, более экономичных дизельэлектрических силовых установок сдерживает прежде всего то, что большинство гибридов продаются в не знакомой с дизелем Америке. Кроме того, дизельный мотор дороже бензинового, а это лишь увеличивает немалую цену гибрида.

Благодаря своей экономичности и надежности гибридные автомобили Тойота вызывают огромный интерес у потребителя. Плавный ход и устойчивость на дороге, оказывается, далеко не все достоинства этого японского автомобиля. Отличные ходовые качества машины удивительно сочетаются с экономичным расходом топлива. Работу гибридного автомобиля Тойота Приус обеспечивают два источника мощности: электромотор и двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

Содержание статьи (закрыть)

Устройство гибридного автомобиля

Давайте попробуем разобраться, каким образом при повышении мощности машина может расходовать бензин на уровне малолитражки. Устройство гибридного автомобиля Тойота Приус состоит из:

двигателя внутреннего сгорания (ДВС);
электромотора;
планетарного редуктора (делителя мощности);
генератора;
инвертора;
аккумуляторной батареи.

ДВС и электромотор могут работать одновременно, поочередно и дополнять друг друга при необходимости. В гибридном устройстве, крутящий силовой момент на колеса может передаваться от электромотора и ДВС напрямую в различных пропорциях.

Это осуществляется с помощью планетарного редуктора (делителя мощности), который состоит из набора шестерней. Четыре из них присоединены к бензиновому двигателю, а наружная — к электромотору. Еще один сателлит присоединен к генератору, который при необходимости посылает энергию на электромотор или заряжает батарею.

Одним из главных достоинств Приуса можно считать то, что в отличие от электромобилей, для зарядки гибридного автомобиля не требуется подключение к сети питания. Процессор, управляющий всеми действиями машины, подзаряжает при необходимости аккумулятор от ДВС.

Принцип работы гибридного автомобиля

Итак, принцип работы гибридного Тойота Приус. Запуск двигателя и разгон автомобиля производится с помощью тягового электромотора. Он вращает внешний сателлит планетарного редуктора и передавая, таким образом, крутящий момент на колеса. Но на аккумуляторе далеко не уедешь. Поэтому, как только автомобиль набрал скорость, в дело включается ДВС.

Совместное использование электромотора и ДВС позволяют добиться максимального КПД (коэффициента полезного действия) всей системы, поскольку. При нажатии на тормоз двигатель внутреннего сгорания отключается и происходит так называемое рекуперативное торможение (вся энергия от сопротивления преобразуется в электрическую), при котором электродвигатель, работая в режиме генератора, заряжает аккумуляторную батарею.

Если автомобилю снова требуется повышенная мощность, например для обгона, вновь включается электромотор, энергии которого вполне хватает для резкого набора скорости. Схемы работы гибридных автомобилей были рассчитаны для увеличения экономичности авто и снижения выброса углекислого газа в атмосферу. При повышении расхода топлива (при нажатии на педаль газа), управляющий компьютер посылает сигнал на делитель мощности и включает электрический источник, что позволяет ДВС работать в режиме без нагрузок.

Режим работы двигателя

Старт. Перемещение при помощи только электрической тяги.
Движение с постоянной скоростью. В этом случае производится передача крутящего момента на генератор и колеса.
Генератор, при необходимости, подзаряжает аккумулятор и передает энергию на электромотор. При этом происходит суммирование крутящих моментов обоих тяговых установок.
Форсированный режим. Электромотор, получая дополнительное питание от генератора, усиливает мощность бензинового двигателя.
Торможение. Гибрид тормозит большей частью при помощи электродвигателя. Однако при сильном нажатии на педаль, задействуются гидравлические узлы, и торможение происходит обычным способом.

Двигатель (ДВС)

Тип двигателя Тойота гибрид — Hybrid Synergy Drive (гибридный синергетический привод), позволяющий сочетать два источника мощности: ДВС и электромотор. Давайте выясним, какие топливные двигатели устанавливаются на Приус.

В середине 50 годов прошлого столетия инженер Ральф Миллер предложил усовершенствовать идею Джеймса Аткинсона . Суть идеи выражалась в повышении эффективности ДВС путем сокращенного хода сжатия. Именно этот принцип, который теперь часто именуют циклом Миллера/Аткинсона, используется в гибридных двигателях компании Тойота.

Итак, Тойота Приус гибрид, как работает двигатель этого автомобиля. В отличие от других моделей ДВС, процесс сжатия в цилиндре начинается не в момент начала движения поршня вверх, а несколько позже. Поэтому перед закрытием впускных клапанов часть смеси из топлива и воздуха выходит обратно во впускной коллектор, что позволяет увеличить время, в которое используется энергия давления расширяющих газов. Все это обуславливает значительное повышение КПД двигателя, увеличение экономичности агрегата, а также повышает крутящий момент.

Характеристики двигателя:

Объем — 1794 куб см.
Мощность (лс/Квт/об мин) — 97 / 73 / 5200.
Крутящий момент (Нм/об мин) — 142/4000.
Подача топлива — инжектор.
Топливо — бензин АИ 95, АИ — 92.

Расход Тойота Приус гибрид на 100 км в городском цикле составляет 3,9 л, по трассе — 3,7 литров.

Электромотор автомобиля Тойота

Конструкция гибридного синергетического привода предусматривает использование тягового электродвигателя. Мощность электромотора Тойота Приус- 56 кВт, 162 Нм. Этот агрегат обеспечивает движение автомобиля со старта и до набора постоянной скорости, включается, когда машина идет на обгон и участвует в торможении. Вся система Тойоты Приус продумана до мельчайших деталей. Зарядка гибридного автомобиля осуществляется в процессе движения, от ДВС через управляющий генератор.

Аккумуляторная батарея

Гибрид оснащен двумя аккумуляторами (основным высоковольтным и вспомогательным), оба находятся в багажнике автомобиля. Основное устройство аккумуляторной батареи автомобиля изготовлено из никель-металл-гидридного сплава и имеет емкость 6,5 А/ч, напряжение 201, 6 В. Этот агрегат имеет собственную систему охлаждения. Внутри высоковольтной батареи находится контроллер, управляющий процессом зарядки каждой ячейки (блока) всего 168 ячеек.

Расход и восстановление энергии аккумулятора контролирует управляющий процессор автомобиля. Аккумуляторная батарея Тойоты Приус не требует подзарядки от электрической сети, этот процесс осуществляется во время движения и торможения (большей частью) транспортного средства.
Вспомогательный аккумулятор: 12 В (35 А/ч, 45 А/ч, 51 А/ч).

Заключение

Несмотря на достаточно высокую стоимость, гибридные автомобили вызывают все больше интереса у покупателей. В сравнении с другими гибрид-автомобилями, Тойота Приус действительно потребляет значительно меньше топлива, и обладает низким уровнем выброса углекислого газа.

Главный силовой агрегат современных машин – двигатель внутреннего сгорания. Но в условиях истощения залежей нефти, роста требований к экологической чистоте топлива инженеры прибегают к новым технологиям. Полный отказ от углеводородного топлива или снижение его расхода обеспечивают электрический мотор или гибридный машинный двигатель. Последнюю деталь устанавливают на современных авто.

История гибридных двигателей

Гибридный автомобильный двигатель – это система из бензинового мотора внутреннего сгорания и электродвигателя. Впервые выпуском подобного транспорта занялся бренд Parisienne des Voitures Electriques в 1897 году. Американская компания General Electric приступила к производству гибридов с 1900 году. Инженеры корпорации создали машину с четырехцилиндровым двигателем на бензине. Абсолютно новый вид транспорта был экономически нецелесообразным по причинам низкой мощности и дешевизны топлива.

Интересно знать! Грузовики-гибриды несерийно выпускались в Чикаго до 1940-х годов.

Ввиду ухудшения экологической обстановки, подорожания топлива для ДВС идея создания смешанных силовых агрегатов стала актуальной в наше время. Серийное производство гибридов практически первыми наладил бренд Тойота. Авто Toyota Prius liftback были выпущены в 1997 году. В 1999 Хонда презентовала модель Insight. На 2014 год количество гибридов составило более 7 млн.

Принцип работы и устройство гибридных двигателей

Современные инженеры подробно объясняют, что же такое мотор-гибрид в машине. Двигатель представляет собой систему из бензиновой (дизельной) и электрической силовых установок. Для полноценной работы цепи задействуются другие узлы с компьютерным управлением.

Полная конструкция гибрида

Понять, как же работает современный гибридный автомобильный двигатель, поможет описание его устройства. Мотор состоит из:

двигателя внутреннего сгорания. Конструкция детали разрабатывалась так, чтобы облегчить вес, минимизировать затраты топлива и количество вредных выбросов;
электрического двигателя. Он сгенерирован с топливным баком и может вырабатывать энергию для заряда АКБ. Деталь встраивается в силовую систему или располагается отдельно. Есть модели с двумя вариантами размещения;
трансмиссии. В зависимости от типа гибрида существуют интегрированные коробки передач, КПП с механикой или автоматическим управлением. Некоторые детали работают по принципу плавной нагрузки;
топливного бака. Обеспечивает подачу топлива в ДВС;
аккумуляторы. В гибридных машинах устанавливаются две батареи – высоковольтная для работы мотора и на 12 В для запитки бортовой системы. Системы запускаются от аккумулятора стандартного типа – высоковольтный и инвертор функционируют только при постоянном охлаждении;
инвертор. Нужен для преобразования тока, идущего от высоковольтного аккумулятора в переменный трехфазный для электромотора, регулировки распределения энергии;
генератор. Работает по принципу электрического агрегата, производит электроэнергию.

При сгорании 1 л бензина и от работы аккумулятора массой 4,5 ц получается одинаковое количество энергии.

Функционирование двигателя-гибрида

Принцип бесперебойной работы современного гибридного двигателя основывается на отдельном или одновременном функционировании ДВС и электромотора. Для управления системой применяется бортовой компьютер. Прибор по режиму движения определяет вид активного силового агрегата:

на городских дорогах требуется электродвигатель с небольшой мощностью;
при езде на загородном шоссе задействуется топливный мотор;
в смешанном режиме (периодические остановки и ускорения) агрегаты работают вместе.

Важно! В процессе работы ДВС происходит зарядка электрического мотора.

Схемы взаимодействия мотора и ДВС

Развитие технологии гибридных двигателей привело к реализации нескольких вариантов взаимодействия электроагрегата и стандартного мотора.

Последовательная схема

В схеме series hybrid ДВС активирует генератор, вырабатывающий энергию для запитки электрического двигателя, вращающего колеса. Последовательный автомобиль-гибрид задействует маломощный ДВС, но только в условиях максимального КПД. Модели-малолитражки выпускаются с большой АКБ.

Параллельная схема

Оснащение машины системой parallel hybrid обеспечивает вращение колес от бензинового и электрического мотора. Электрическая установка также выполняет функции стартера и генератора, располагается между коробкой передач и ДВС. Дополнительная мощность создается электродвигателем в зависимости от режима езды. Аккумуляторные батареи отличаются компактностью, заряжаются при движении машины.

Подробное описание параллельной схемы для гибридной силовой моторной установки современного автомобиля отмечает ее недостаток. Электрический двигатель не выполняет одновременное вращение колеса и зарядку батареи.

Последовательно-параллельная схема

Смешанный гибрид совмещает последовательную и параллельную схему работы. Электрические агрегаты работают как генератор, создавая электроэнергию и как мотор, создавая тягу. Для объединения двигателей используется планетарный редуктор. ДВС вырабатывает минимум мощности при цикле Аткинсона, что обеспечивает экономию топлива. Устройство параллельно-последовательной схемы и принцип для работы смешанного гибридного двигателя предполагают:

работу в эконом-режиме. На электрической тяге ДВС выключен, запитка электромотора происходит от аккумулятора;
поддержку скорости движения. Мощность ДВС распределяется по колесной системе и генератору. В это время выполняется одновременная запитка параллельного электроагрегата и дозарядка АКБ;
интенсивное ускорение. При высоких нагрузках ДВС и электрическая часть функционируют параллельно. Электромотор подпитывается от батареи без утраты мощности генератором.

Важно! Наиболее эффективно принцип комбинированной тяги реализован у бренда Тойота и называется Hybrid Synergy Drive.

Преимущества и недостатки гибридных авто

Транспорт с гибридной силовой установкой расходует на 30 % меньше топлива по сравнению со стандартными моделями. На этом преимущества использования гибридного автомобильного двигателя не заканчиваются:

минимальное количество вредных выбросов за счет технологий рекуперативного торможения, наличия емкой АКБ;
согласованность функций ДВС и электромотора;
полезные инновации – опции стоп-старта, рециркуляции отработанных газовых смесей (подогревают тосол), изменение фазы распределения газов;
наличие водяного насоса с электроприводом, системы климат-контроля и усиления руля, улучшенного качения покрышек;
эффективность при работе на холостом ходу в городских условиях;
возможность продолжительной поездки без дозарядки аккумулятора – заправляется бак;
поддержка выбранного режима за счет компьютерного управления;
низкий уровень шума работающего мотора.

К недостаткам моделей с гибридными установками относятся:

необходимость регулярной нагрузки на АКБ;
батарея может разряжаться до критического состояния при низкой температуре;
проблемы с самостоятельным ремонтом машины;
дорогая цена запчастей, которые не всегда есть в наличии в сервисных центрах.

Минусом для некоторых пользователей является высокая цена транспорта – даже недорогие японские гибридные автомобили Toyota Yaris стоят около 18 тыс. евро.

Типы гибридных агрегатов

Гибридный современный двигатель – экономичный и экологичный агрегат, но полностью разобраться, что же это такое, поможет обзор вариантов исполнения основной конструкции:

микрогибридный силовой агрегат. Электрическим компонентом привода является стартер или генератор, отвечающий за функции старта и стопа. Кинетическая энергия используется по принципу рекуперации, то есть переходит в электрическую. Привода исключительно для электротяги нет. АКБ с наполнителем из стекловолокна – на 12 Вольт, адаптирована к частым стартам;
среднегибридный силовой агрегат. Что значит в этом случае гибридный машинный двигатель? Деталь поддерживает функции ДВС, но транспорт не ездит на электротяге. Средние гибриды могут регенерировать часть кинетической энергии при торможении. Она переходит в электрическую и накапливается в АКБ. Батарея и электроузлы работают на высокой мощности. В режиме смещения точки нагрузки при помощи электрического генератора у теплового мотора повышается эффективность;
полногибридный силовой агрегат. Высокомощный генератор интегрируется с ДВС. Есть функция движения при электрической тяге при маленькой скорости авто. Электрогенератор запитывает двигатель внутреннего сгорания с функцией старт-стоп в рабочем режиме. Высоковольтный аккумулятор заряжается в процессе рекуперации. Разделительное сцепление ДВС и электромотора обеспечивает быстрое отсоединение одной системы от другой.

Классификация по степени электрификации

В зависимости от электрификации существует несколько видов гибридных машин.

Микрогибрид

У моделей есть функции рекуперации энергии во время торможения, автоматика типа стоп-старт. Микрогибриды подразделяются на три типа:

машины с системой старт-стоп;
транспорт со старт-стопом и рекуперативным торможением;
модели, объединяющие две технологии, со свинцово-кислотным AGM–аккумулятором и объединенным блоком стартера/генератора.

При экономичности топлива и экологичности, электрического воздействия на привод не происходит.

Важно! Данный транспорт нельзя назвать гибридными машинами на 100 %.

Мягкий гибрид

Что же такое мягкий двигатель типа гибрид? Электрическая силовая установка обеспечивает поддержку ДВС, работа в режиме чистого электричества не осуществляется. Рекуперация происходит только при торможении. Конструкция моделей не предусматривает маховика, на его месте находится стартер-генератор. Мягкие гибриды отличаются небольшой мощностью, которая компенсируется электрической частью только при ускорении или разгоне.

Интересно знать! Система Kinetic Energy Recovery мягкогибридных машин также используется в Формуле-1.

Полный гибрид

Электрическая часть задействуется в режиме поездок по городу, на высоких скоростях работает стандартный ДВС. Схема соединения электромотора с двигателем внутреннего сгорания реализуется последовательным, комбинированным или разветвленным способом.

Транспортное средство не заряжается от сети, а только в процессе рекуперации. При разрядке литий-ионного аккумулятора можно переключиться на ДВС.

Гибриды-плагины

Что такое plug-in и надежный ли это гибридный автомобильный двигатель? Электрическая часть осуществляет сбор энергии для заряда батареи, совместно с двигателем внутреннего сгорания обеспечивает вращение колес.

Инновационные модели двигаются при задействовании усилий двух моторов, отличаются объемной мощной батарей (от 70 до 100 лошадей). Рядом с люком бензобака расположен порт для зарядки от розетки. Особенность плагинов – преодоление расстояния до 50 км только на электрической тяге.

Привод дополнительных аксессуаров в автомобилях с полным гибридным приводом

Конструкционные доработки привода дополнительных агрегатов заключались в том, чтобы компоненты работали не от ДВС, а от электричества. Приводная часть полногибридных моделей включает следующие элементы:

вакуумный насос электрического типа. Деталь служит для понижения давления усилителя тормоза и поддерживает подачу низкого давления при старте и остановке;
электрогидравлический усилитель управления рулем. Используется, чтобы во время автоматической остановки двигателя рассоединить ДВС и усилитель. Технология позволяет оптимизировать топливные затраты;
компрессорный кондиционер с электрическим приводом. Отвечает за охлаждение салона при автоостановке. Деталь обеспечивает отсоединение компрессорного привода кондиционера и ДВС. Электрокомпрессор всасывает, сжимает фреоновый газ и направляет его в систему для прокачки;
электроблок управления кондиционером. Регулирует температуру испарения от 800 до 9000 мин.

Полный гибридный привод – единственный вариант гибридов, объединяющий функции старт-стопа, рекуперации, режим электротяги и систему E-Boost.

Перспективы автомобилей-гибридов

Новизна технологии совмещенного мотора приводит к неполному пониманию автолюбителями, что же такое и как работает гибридный двигатель на подобном автомобиле. С учетом 20-летних разработок бренда Тойота у гибридов есть множество перспектив развития. Машины с облегченным кузовом, емкими и компактными аккумуляторами, простой и быстрой зарядкой, усовершенствованным режимом рекуперации в ближайшем будущем завоюют рынок.

У гибридных авто ДВС не подвергается критическим нагрузкам, а с учетом цикла Аткинсона его моторесурс выше, чем у стандартного двигателя. Для сокращения расходов на топливо машины оснащаются ГБО, совместимыми с электронными блоками управления. При внешней схожести с бензиновой техникой автовладельцы сталкиваются со сложностью обслуживания и огромным разбегом стоимости. Даже при отсутствии поломок и значительном пробеге цена машины окупиться через 5 лет. Но минимальные затраты на горючее стоят таких вложений.

Однако, будущее гибридного транспорта – только за моделями plug-in, которые реально экономят топливо. Плагины привлекательны бесшумным плавным электродвигателем, динамикой бензинового мотора, обеспеченной массивным электрическим бустом. Чтобы использовать машину полноценно, необходимо развитие зарядной инфраструктуры – установка специальных розеток на АЗС.

За четыре поколения гибрид Тойота Приус усовершенствовался и видоизменился. Электрокар обладает экономичностью и надежностью. Его отличает хорошая устойчивость на дорогах, плавная езда и высокие ходовые качества. Модель Toyota Prius имеет большую мощность, которую обеспечивают два мотора – электро и двигатель внутреннего сгорания.

Устройство гибридного автомобиля

Машина расходует минимум топлива при езде. Это обусловлено внутренним устройством. В автомобиле Тойота Приус гибрид присутствуют:

гибридная силовая установка;
планетарный редуктор;
генератор;
инвертор;
аккумулятор.

Электромотор и двигатель внутреннего сгорания авто могут действовать одновременно либо по очереди. Водитель сам решает, когда включать электродвигатель, а когда бензиновый. Крутящийся момент в гибридной установке передается и от электромотора, и от ДВС.

Осуществляет процесс планетарный редуктор, который делит мощность и включает шестерни. Они подсоединены к бензомотору и электродвижку. Необходимую энергию на электромотор дает генераторная установка.

Обратите внимание! Генератор заряжает батарею. Если другие электрокары требуют подключения к сети, то модель Toyota Prius hybrid в данном процессе не нуждается. При необходимости аккумулятор машины подзаряжается от ДВС.

Принцип работы гибридного автомобиля

Разработчики новинки планировали создание экономичного электрокара, и им удалось выпустить на рынок Тойота Приус в новом кузове. Модель обладает небольшим расходом топлива из-за сочетания электродвигателя и бензинового. Возможна работа двигателей по отдельности или совместно. После того, как авто наберет скорость, водитель может включить электродвигатель.

Как работает гибридный двигатель Тойота Приус? Основные моменты принципа работы Тойоты Приус:

Двигатель оказывает влияние на запуск и разгон авто. В результате осуществляется вращение редуктора и происходит передача крутящего момента на колеса.
После набора скорости начинается работа двигателя бензинового. Чтобы осуществить обгон и набрать мощность, водитель снова включает электродвигатель.
При тормозе ДВС отключается, энергия преобразуется в электрическую. Осуществляется торможение.

Благодаря совместному использованию обоих движков, КПД системы остается максимальным. Управление ездой осуществляется, минуя сложные агрегатные механизмы. Роль стартера в машине Тойота Приус выполняет генератор.

Режим работы двигателя

Движение гибрида возможно только под влиянием электротяги. Осуществляется старт, после чего происходит движение транспорта с нужной неизменной скоростью. Крутящийся момент в это время передается на колеса. Если генератор подсел, он берет заряд от аккумулятора. Энергия передаётся на электродвигатель.

При форсированном режиме новой Тойоты Приус электродвижок получает дополнительное питание от генератора, что увеличивает мощность ДВС. При торможении автомобиль останавливается только с помощью электродвигателя. Но при сильном нажатии на педаль тормоза, в процессе участвуют гидравлические узлы.

Двигатель (ДВС)

В цилиндре двигателя происходит сжатие после движений поршня. Небольшое количество воздуха и топлива втягивается в коллектор. В итоге экономичность агрегата увеличивается.

Тойота приус гибрид технические характеристики ДВС:

Объём	Мощность	Крутящийся момент	Подача топлива	Вид топлива
1795 см3	97 л. с.	4000 об/мин	инжектор	АИ 92, 95

Электромотор автомобиля Тойота

Мощность электродвижка Toyota Prius гибрид составляет 56 кВТ. Механизм помогает автомобилю взять разгон со старта. Тойоты Приус разгон до 100 км/ч осуществляется за 8 секунд. Чтобы убедиться, достаточно просмотреть тест драйв Тойота Приус.

Аккумуляторная батарея

Тойота Приус электромобиль имеет два аккумулятора:

Расход энергии контролирует автомобильный процессор. Основная аккумуляторная батарея произведена из металлического гибридного сплава. Ее емкость – 6,5 А/ч. Внутри аккумулятора есть контроллер.

Toyota Prius: описание, технические характеристики

Экологичная гибридная Тойота Приус является прорывом в разработках электрокаров. На ее крыше установлена мощная солнечная панель, которая применяется для системы климат-контроля. Авто обладает современным внешним видом с плавными линиями и обтекаемыми формами. Габариты Тойота Приус варьируются в разных пределах. Стандартная версия – 4276 x 1696 x 1490.

Первое поколение Toyota Prius (1997-2003 гг.)

Салон автомобиля комфортный. Отделка выполнена из практичных материалов. В Тойоте Приус багажник вместительный, предназначенный для большого количества вещей. Авто обладает комбинированной силовой установкой – системой THS. Мотор мощностью 58 л. с. имеет объём 15 куб.см.

При работе электродвигателя применяется накопленная в батарее энергия. Трансмиссия автомобиля бесступенчатая. Есть два электромотора и один ДВС. Электродвигатель может действовать, как генератор.

Второе поколение NHW20 (2003-2009 гг.)

Кузов следующей машины Тойота Приус представляет пятидверный хэтчбек. Модель обрела популярность у 73% потребителей. Силовую установку разработчики модернизировали, однако оставили прежний 1,5-литровый бензомотор. На электродвигателе модель может разгоняться до 50 км/час, а на бензиновом моторе – до 180 км/час. Расход топлива в новой модели снизили. Новую конструкцию получил инвертор, поэтому на Тойоту приус гибрид цена получилась завышенной.

Третье поколение ZVW30 (2009-2016 гг.)

Разработчики продолжили совершенствовать и модернизировать автомобиль. Если взглянуть на фото новинки, то можно увидеть отличия в кузове и дизайне. Тюнинг Тойота Приус включает:

защиту на пороги;
новые силиконовые чехлы;
дефлекторы капота и окон;
светодиодные дневные огни;
противотуманные фары;
пластиковые колпаки сверху легкосплавных дисков.

Четвертое поколение (2016 г.)

Модель имеет колесную базу 2700 мм и новый тип кузова. Фасад машины украшают угловой рельеф и ломаные линии. Фары спереди имеют оригинальную форму и обеспечивают большой обзор дороги в темное время суток. Сколько стоит Тойота Приус гибрид последнего поколения? На Тойоту Приус гибрид цена составила 1596000 рублей.

Комплектация новинки включает:

автосистему кондиционирования;
антиблокировочное устройство тормозов;
цифровой дисплей;
аудиосистему;
боковые и коленные подушки безопасности;
запуск с кнопки.

Новые опции не могли не повлиять на Тойоты приус цену. Но даже высокая Toyotа Prius цена не снизила интереса потребителей к новинке.

Заключение

Рассматривая гибридного автомобиля Тойота Приус фото, можно с уверенностью сказать, что авто воплощает изыск и надежность. Два электромотора и бензиновая силовая установка обеспечивают модель нужной мощностью и силой. Комбинированная конструкция двигательной установки обеспечивает малый расход топлива.

Сравнивая новинку с другими электрокарами, можно отметить низкий выброс углекислых газов, наличие вспомогательного аккумулятора и контролирующих систем.

Читайте также: