Beagán stair - conas a d'fhorbair tiomáint hibrideach Toyota?

Мы уже некоторое время гоняем C-HR в редакции. Каждый день мы ценим преимущества гибридного привода в городе, но какое-то время нам было интересно, какой путь прошел Hybrid Synergy Drive, прежде чем он пришел к новейшей модели? Если вам тоже интересно – читайте дальше.

Вы когда-нибудь задумывались, как далеко зашла история гибридных приводов? Вопреки видимому, этот тип изобретений не является областью последних десятков или около того лет. Первый патент на систему привода с использованием двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя принадлежал Уильяму Х. Паттону, и появился он… до 128 лет назад! В этом патенте был разработан автомобиль Patton Motor Car, гибридная трансмиссия, которая использовалась для питания трамваев и небольших локомотивов. В 1889 году был создан прототип, а через восемь лет серийный вариант локомотива был продан железнодорожной компании.

Годом ранее Phaeton выкатился на дороги до производства канатной дороги Паттона. Нет, не этот Volkswageno-Bentley. Армстронг Фаэтон. Наверное, первый гибридный автомобиль, а точнее инвалидное кресло, в истории. На борту стоял 6,5-литровый 2-цилиндровый двигатель внутреннего сгорания, а также электродвигатель. Маховик также действовал как динамо-машина, которая заряжала аккумулятор. Armstrong Phaeton уже тогда восстанавливал энергию от торможения, но несколько иначе, чем сегодняшние гибриды. Электродвигатель использовался для питания ламп и запуска двигателя внутреннего сгорания, и, возможно, в этом не было бы ничего удивительного, если бы не тот факт, что он обогнал автоматический стартер Cadillac на 16 лет.

Заинтересованы? Как насчет 3-ступенчатой ​​полуавтоматической коробки передач? Передачи не приходилось менять полностью вручную. Задолго до того, как были изобретены синхронизаторы и техника двойного сцепления была забыта, электродвигатель приводил в действие сцепление автоматически при переключении передач. Однако двигатель Armstrong Phaeton был… слишком мощным. Он постоянно повреждал деревянные колеса, что впоследствии было устранено добавлением к колесам усилений.

Фердинанд Порше тоже имел свои заслуги в истории автомобилей. Lohner-Porsche Mixte Hybrid — автомобиль, который в более поздних версиях приводился в движение электродвигателями — по одному на каждое колесо. Эти двигатели питались от аккумуляторов и крутящего момента двигателя внутреннего сгорания. Это транспортное средство могло перевозить до четырех человек и передвигаться только за счет силы электричества или только с использованием двигателя внутреннего сгорания.

Звучит здорово? Не полностью. Аккумуляторы Mixte состояли из 44 80-вольтовых элементов и весили 1,8 тонны. Звенья были не очень прочными, поэтому их закрывали в подходящем корпусе и подвешивали на пружинах. Впрочем, это сама батарея, а давайте добавим к ней много электродвигателей. Изобретение Лонера и Порше весило более 4 тонн. Хотя с сегодняшней точки зрения это выглядит как полная осечка, Mixte заставил задуматься многих инженеров. Например, те из Боинга и НАСА, которые очень внимательно изучили этот аппарат. С эффектами, потому что луноход LRV, который участники миссий Аполлон 15, 16 и 17 использовали для передвижения по Луне, имел много решений, взятых из гибрида Lohner-Porsche Mixte.

История гибридов довольно длинная, поэтому перейдем сразу к современности с самого начала. Гибриды, какими мы их знаем, стали популярными только в конце 90-х годов, когда на японский рынок вышла Toyota Prius. Именно тогда впервые — в 1997 году — было использовано название «Toyota Hybrid System», которое впоследствии стало «Hybrid Synergy Drive». Как выглядели отдельные поколения?

Первая Toyota Prius – Toyota Hybrid System

Мы уже знаем, что идея гибридного автомобиля не нова. Однако потребовалось более 100 лет, чтобы эта концепция стала действительно популярной. Toyota Prius стала первым серийным гибридным автомобилем. Возможно, поэтому все гибриды четко ассоциируются с Prius. Но давайте посмотрим на технические решения.

Хотя производство Prius началось в 1997 году, эта часть продаж предназначалась только для японского рынка. Экспорт на другие рынки, в основном в США, начался только в 2000 году. Однако экспортная модель NHW11 была немного модернизирована по сравнению со своим предшественником (NHW10).

Под капотом японского гибрида находился двигатель 1.5 VVT-i с изменяемыми фазами газораспределения, работавший по циклу Аткинсона. Предположения были более или менее такими же, как и сейчас — бензиновый двигатель поддерживали два электродвигателя — один работал как генератор, а другой приводил в движение колеса. Планетарная передача, служившая бесступенчатой ​​коробкой передач CVT, отвечала за правильное распределение работы двигателей.

Это был не очень быстрый автомобиль, с выходной мощностью 58 л.с. и 102 Нм при 4000 об/мин. Поэтому ускорение было довольно скромным, как и максимальная скорость, составлявшая 160 км/ч. Что порадовало, так это низкий расход топлива, который в среднем мог опускаться ниже 5 л/100 км.

В версии NHW11 большинство компонентов были улучшены для обеспечения более высокой производительности. Мощность электродвигателя увеличилась на 3 кВт, а крутящий момент — на 45 Нм. Были снижены механические потери и снижен шум. Максимальная частота вращения двигателя также была увеличена на 500 об/мин.

Первый Prius, однако, не был свободен от недостатков – он не был таким надежным, как сегодняшние модели, были проблемы с перегревом аккумуляторов, а некоторые электрические компоненты (например, электродвигатель) были слишком громкими.

Prius II, czyli Hybrid Synergy Drive

В 2003 году появился еще один Prius с двигателем THS второго поколения. Впервые он получил название Hybrid Synergy Drive. Прежде чем мы перейдем к драйву, стоит упомянуть культовую форму. Он возник не на пустом месте и даже имеет собственное название – «Каммбак». Он был разработан в 30-х годах инженером-аэродинамиком Вунибальдом Каммом. Кузов с высокой, срезанной задней частью более обтекаемый, сзади автомобиля нет турбулентности.

Работая над вторым поколением Prius, Toyota зарегистрировала целых 530 патентов. Хотя концепция как таковая была схожа с накопителем THS, только в HSD возможности дисковой системы были использованы должным образом. Потенциал электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания был уравнен, в отличие от более ранней идеи, которая заключалась в увеличении мощности двигателя внутреннего сгорания для повышения производительности. Второй Prius заводился и разгонялся частично с помощью электродвигателя. Мощность электрической части привода увеличена на 50%.

В этом поколении также был представлен электрический компрессор кондиционера, которому не требовался двигатель внутреннего сгорания для охлаждения или обогрева салона. Так осталось до сегодняшнего дня. Prius также получил более легкие никель-металлогидридные батареи в 2003 году. Количество ячеек было уменьшено, а плотность электролита увеличена. Также именно в этой модели впервые появился режим EV, который позволяет ездить только на электродвигателе.

Lexus разработал собственные варианты силового агрегата этого поколения. В 2005 году он применил еще один электромотор на заднюю ось и таким образом создал гибрид с полным приводом. Третий двигатель работал независимо от команды на переднюю ось — хотя, конечно, им управлял контроллер, регулирующий крутящий момент и дифференциал скоростей.

Первые Lexus GS 450h и LS 600h показали, как HSD может работать вместе с мощными двигателями и задним приводом. Эта система была еще сложнее — особенно в области трансмиссии. Планетарный редуктор Ravigneaux с четырьмя валами, двумя сцеплениями, меняющими передаточное число второго двигателя относительно колес – вдаваться в подробности можно было непонятно. Это должен объяснить инженер-механик.

Гибридный синергетический привод III

Доходим до предпоследнего поколения гибридного привода. Здесь произошла настоящая революция. Заменено 90% деталей. ДВС увеличил рабочий объем до 1.8 л, а вот электромоторы уменьшили. Мощность возросла до 136 л.с., при этом расход топлива снизился на 9%. В этом поколении мы смогли выбрать режим вождения — нормальный, эко и динамический.

HSD имеет фиксированное передаточное число, поэтому планетарная передача, хотя и похожа на вариатор, представляет собой нечто совершенно другое. Наружное кольцо зубчатого зацепления — мотор MG2, солнечная шестерня — мотор MG1, а ДВС подключен «планетами». Водитель может как-то влиять на работу ДВС и электродвигателя, но педаль акселератора используется только для связи с ЭБУ. Мы говорим, как бы мы хотели разогнаться, а компьютер рассчитает, каковы дорожные условия и как наиболее эффективно совместить работу электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания.

Toyota C-HR или HSD IV

Четвертое поколение привода появилось… в четвертом поколении Приуса. Впрочем, он уже успел прижиться и в других моделях — например, в C-HR. «Четверка» сильно опирается на HSD III, но выжимает из него еще больше при меньшем расходе топлива. Однако «больше» не означает мощность, так как она была снижена до 122 л.с.

В первую очередь улучшены зарядные характеристики аккумуляторов — новые гибриды способны поглощать большие дозы энергии за более короткое время. Инвертор имеет отдельную систему охлаждения и занимает на 30% меньше места. Планетарный редуктор заменен цилиндрическим. Вся коробка передач была переработана, поэтому она генерирует на 20% меньше потерь.

Achoimre

Мы познакомились с частями пути Toyota к автомобилям, которые сочетают в себе преимущества электродвигателей с универсальностью двигателей внутреннего сгорания. Однако меняется не сам диск. Меняется и концепция гибридного автомобиля. Этот уже давно перестал быть достоянием Prius и проникает в автомобили, которые выглядят немного более обычными. Гибриды постепенно становятся частью повседневной жизни. Мы видим их повсюду в больших городах. 

Одним из них является Toyota C-HR, который понравится тем, кто хочет передвигаться по городу на интересном кроссовере, но ценит низкий расход топлива и бесшумность. Также растет осознание необходимости уменьшения загрязнения — и хотя автомобили здесь не являются источником всего зла, они являются его частью, поэтому с этим нужно что-то делать. Toyota фиксирует значительный рост продаж автомобилей с гибридным приводом из года в год. Не благодаря Prius — благодаря таким автомобилям, как Auris или C-HR — все еще доступным по кошельку, в обычной упаковке, но с усовершенствованным приводом, добавленная стоимость которого — проверенная надежность.

Когда следующее поколение? Мы этого не знаем. Наверное, подождем еще несколько лет. Однако трансмиссия последних гибридов Toyota уже достигает невероятно высокого уровня сложности.