Трохі гісторыі як развіваўся гібрыдны прывад Toyota?

Мы ўжо некаторы час ганяем C-HR у рэдакцыі. Кожны дзень мы шануем перавагі гібрыднага прывада ў горадзе, але нейкі час нам было цікава, які шлях прайшоў Hybrid Synergy Drive, перш чым ён прыйшоў да найноўшай мадэлі? Калі вам таксама цікава - чытайце далей.

Вы калі-небудзь задумваліся, як далёка зайшла гісторыя гібрыдных прывадаў? Насуперак відаць, гэты тып вынаходстваў не з'яўляецца вобласцю апошніх дзясяткаў ці каля таго гадоў. Першы патэнт на сістэму прывада з выкарыстаннем рухавіка ўнутранага згарання і электрарухавіка належаў Уільяму Х. Патану, і з'явіўся ён… да 128 гадоў таму! У гэтым патэнце быў распрацаваны аўтамабіль Patton Motor Car, гібрыдная трансмісія, якая выкарыстоўвалася для харчавання трамваяў і невялікіх лакаматываў. У 1889 годзе быў створаны прататып, а праз восем гадоў серыйны варыянт лакаматыва быў прададзены чыгуначнай кампаніі.

Годам раней Phaeton выкаціўся на дарогі да вытворчасці ліннай дарогі Патана. Не, не гэты Volkswageno-Bentley. Армстранг Фаэтон. Мусіць, першы гібрыдны аўтамабіль, а дакладней інваліднае крэсла, у гісторыі. На борце стаяў 6,5-літровы 2-цыліндравы рухавік унутранага згарання, а таксама электрарухавік. Махавік таксама дзейнічаў як дынама-машына, якая зараджала акумулятар. Armstrong Phaeton ужо тады аднаўляў энергію ад тармажэння, але некалькі інакш, чым сённяшнія гібрыды. Электрарухавік выкарыстоўваўся для сілкавання лямпаў і запуску рухавіка ўнутранага згарання, і, магчыма, у гэтым не было б нічога дзіўнага, калі б не той факт, што ён абагнаў аўтаматычны стартар Cadillac на 16 гадоў.

Зацікаўлены? Як наконт 3-ступеністай паўаўтаматычнай каробкі перадач? Перадачы не даводзілася мяняць цалкам уручную. Задоўга да таго, як былі вынайдзены сінхранізатары і тэхніка падвойнага счаплення была забытая, электрарухавік прыводзіў у дзеянне счапленне аўтаматычна пры пераключэнні перадач. Аднак рухавік Armstrong Phaeton быў… занадта магутным. Ён увесь час пашкоджваў драўляныя колы, што пасля было ўхілена даданнем да колаў узмацненняў.

Фердынанд Паршэ таксама меў свае заслугі ў гісторыі аўтамабіляў. Lohner-Porsche Mixte Hybrid – аўтамабіль, які ў пазнейшых версіях прыводзіўся ў рух электрарухавікамі – па адным на кожнае кола. Гэтыя рухавікі сілкаваліся ад акумулятараў і крутоўнага моманту рухавіка ўнутранага згарання. Гэты транспартны сродак мог перавозіць да чатырох чалавек і перасоўвацца толькі за кошт сілы электрычнасці або толькі з выкарыстаннем рухавіка ўнутранага згарання.

Гучыць выдатна? Не цалкам. Акумулятары Mixte складаліся з 44 80-вальтовых элементаў і важылі 1,8 тоны. Звёны былі не вельмі трывалымі, таму іх зачынялі ў прыдатным корпусе і падвешвалі на спружынах. Зрэшты, гэта сама батарэя, а давайце дадамо да яе шмат электрарухавікоў. Вынаходства Лонера і Паршэ важыла больш за 4 тоны. Хоць з сённяшняга пункта гледжання гэта выглядае як поўная асечка, Mixte прымусіў задумацца шматлікіх інжынераў. Напрыклад, тыя з Боінга і НАСА, якія вельмі ўважліва вывучылі гэты апарат. З эфектамі, таму што месяцаход LRV, які ўдзельнікі місій Апалон 15, 16 і 17 выкарыстоўвалі для перамяшчэння па Месяцы, меў шмат рашэнняў, узятых з гібрыда Lohner-Porsche Mixte.

Гісторыя гібрыдаў даволі доўгая, таму пяройдзем адразу да сучаснасці з самага пачатку. Гібрыды, якімі мы іх ведаем, сталі папулярнымі толькі ў канцы 90-х гадоў, калі на японскі рынак выйшла Toyota Prius. Менавіта тады ўпершыню – у 1997 годзе – была выкарыстаная назва “Toyota Hybrid System”, якая пасля стала “Hybrid Synergy Drive”. Як выглядалі асобныя пакаленні?

Першая Toyota Prius - Toyota Hybrid System

Мы ўжо ведаем, што ідэя гібрыднага аўтамабіля не новая. Аднак спатрэбілася больш за 100 гадоў, каб гэтая канцэпцыя стала сапраўды папулярнай. Toyota Prius стала першым серыйным гібрыдным аўтамабілем. Магчыма, таму ўсе гібрыды выразна асацыююцца з Prius. Але давайце паглядзім на тэхнічныя рашэнні.

Хоць вытворчасць Prius пачалося ў 1997 году, гэтая частка продажаў прызначалася толькі для японскага рынка. Экспарт на іншыя рынкі, у асноўным у ЗША, пачаўся толькі ў 2000 годзе. Аднак экспартная мадэль NHW11 была крыху мадэрнізаваная ў параўнанні са сваім папярэднікам (NHW10).

Пад капотам японскага гібрыда знаходзіўся рухавік 1.5 VVT-i са змянянымі фазамі газаразмеркавання, які працаваў па цыкле Аткінсана. Здагадкі былі больш-менш такімі ж, як і цяпер - бензінавы рухавік падтрымлівалі два электрарухавікі - адзін працаваў як генератар, а іншы прыводзіў у рух колы. Планетарная перадача, якая служыла бесступенькавай каробкай перадач CVT, адказвала за правільнае размеркаванне працы рухавікоў.

Гэта быў не вельмі хуткі аўтамабіль, з выходнай магутнасцю 58 л.з. і 102 Нм пры 4000 аб/мін. Таму паскарэнне было даволі сціплым, як і максімальная хуткасць, якая складала 160 км/г. Што парадавала, дык гэта нізкі расход паліва, які ў сярэднім мог апускацца ніжэй за 5 л/100 км.

У версіі NHW11 большасць кампанентаў былі палепшаны для забеспячэння больш высокай прадукцыйнасці. Магутнасць электрарухавіка павялічылася на 3 квт, а крутоўны момант - на 45 Нм. Былі паніжаныя механічныя страты і паніжаны шум. Максімальная частата кручэння рухавіка таксама была павялічана на 500 аб/мін.

Першы Prius, аднак, не быў вольны ад недахопаў ён не быў такім надзейным, як сённяшнія мадэлі, былі праблемы з перагрэвам акумулятараў, а некаторыя электрычныя кампаненты (напрыклад, электрарухавік) былі занадта гучнымі.

Prius II, або Hybrid Synergy Drive

У 2003 году з'явіўся яшчэ адзін Prius з рухавіком THS другога пакалення. Упершыню ён атрымаў назву Hybrid Synergy Drive. Перш чым мы пяройдзем да драйва, варта згадаць культавую форму. Ён узнік не на пустым месцы і нават мае ўласную назву – «Камбак». Ён быў распрацаваны ў 30-х гадах інжынерам-аэрадынаміка Вунібальдам Камм. Кузаў з высокай, зрэзанай задняй часткай больш абцякальны, ззаду аўтамабіля няма турбулентнасці.

Працуючы над другім пакаленнем Prius, Toyota зарэгістравала цэлых 530 патэнтаў. Хоць канцэпцыя як такая была падобная з назапашвальнікам THS, толькі ў HSD магчымасці дыскавай сістэмы былі скарыстаны належным чынам. Патэнцыял электрарухавіка і рухавіка ўнутранага згарання быў ураўнаваны, у адрозненне ад больш ранняй ідэі, якая складалася ў павелічэнні магутнасці рухавіка ўнутранага згарання для павышэння прадукцыйнасці. Другі Prius заводзіўся і разганяўся часткова з дапамогай электрарухавіка. Магутнасць электрычнай часткі прывада павялічана на 50%.

У гэтым пакаленні таксама быў прадстаўлены электрычны кампрэсар кандыцыянера, якому не патрабаваўся рухавік унутранага згарання для астуджэння ці абагравання салона. Так засталося да сёньняшняга дня. Prius таксама атрымаў больш лёгкія нікель-металагідрыдныя батарэі ў 2003 годзе. Колькасць ячэек была зменшана, а шчыльнасць электраліта павялічана. Таксама менавіта ў гэтай мадэлі ўпершыню з'явіўся рэжым EV, які дазваляе ездзіць толькі на электрарухавік.

Lexus распрацаваў уласныя варыянты сілавога агрэгата гэтага пакалення. У 2005 годзе ён ужыў яшчэ адзін электраматор на заднюю вось і такім чынам стварыў гібрыд з поўным прывадам. Трэці рухавік працаваў незалежна ад каманды на перадпакой вось хоць, вядома, ім кіраваў кантролер, які рэгулюе крутоўны момант і дыферэнцыял хуткасцяў.

Першыя Lexus GS 450h і LS 600h паказалі, як HSD можа працаваць разам з магутнымі рухавікамі і заднім прывадам. Гэтая сістэма была яшчэ складаней асабліва ў вобласці трансмісіі. Планетарны рэдуктар Ravigneaux з чатырма валамі, двума счаплення, якія змяняюць перадаткавы лік другога рухавіка адносна колаў удавацца ў падрабязнасці можна было незразумела. Гэта павінен растлумачыць інжынер-механік.

Гібрыдны сінэргетычны прывад III

Даходзім да перадапошняга пакалення гібрыднага прывада. Тут адбылася сапраўдная рэвалюцыя. Заменена 90 працэнтаў дэталей. ДВС павялічыў працоўны аб'ём да 1.8 л, а вось электраматоры паменшылі. Магутнасць узрасла да 136 л.с., пры гэтым расход паліва знізіўся на 9%. У гэтым пакаленні мы змаглі выбраць рэжым ваджэння нармальны, эка і дынамічны.

HSD мае фіксаваны перадаткавы лік, таму планетарная перадача, хоць і падобная на варыятар, уяўляе сабой нешта зусім іншае. Вонкавае кольца зубчастага зачаплення матор MG2, сонечная шасцярня матор MG1, а ДВС падлучаны планетамі . Кіроўца можа неяк уплываць на працу ДВС і электрарухавіка, але педаль акселератара выкарыстоўваецца толькі для сувязі з ЭБУ. Мы кажам, як бы мы жадалі разагнацца, а кампутар разлічыць, якія дарожныя ўмовы і як найболей эфектыўна сумясціць працу электрарухавіка і рухавіка ўнутранага згарання.

Toyota C-HR ці HSD IV

Чацвёртае пакаленне прывада з'явілася… у чацвёртым пакаленні Прыўса. Зрэшты, ён ужо паспеў прыжыцца і ў іншых мадэлях напрыклад, у C-HR. Чацвёрка моцна абапіраецца на HSD III, але выціскае з яго яшчэ больш пры меншым расходзе паліва. Аднак больш не азначае магутнасць, бо яна была паніжаная да 122 л.з.

У першую чаргу палепшаны зарадныя характарыстыкі акумулятараў - новыя гібрыды здольныя паглынаць вялікія дозы энергіі за карацейшы час. Інвертар мае асобную сістэму астуджэння і займае на 30% менш месцы. Планетарны рэдуктар заменены цыліндрычным. Уся каробка перадач была перапрацавана, таму яна генеруе на 20% менш страт.

сумаванне

Мы пазнаёміліся з часткамі шляху Toyota да аўтамабіляў, якія спалучаюць у сабе перавагі электрарухавікоў з універсальнасцю рухавікоў унутранага згарання. Аднак мяняецца не сам дыск. Змяняецца і канцэпцыя гібрыднага аўтамабіля. Гэты ўжо даўно перастаў быць здабыткам Prius і пранікае ў аўтамабілі, якія выглядаюць крыху больш звычайнымі. Гібрыды паступова становяцца часткай паўсядзённага жыцця. Мы бачым іх паўсюль у вялікіх гарадах. 

Адным з іх з'яўляецца Toyota C-HR, які спадабаецца тым, хто жадае перасоўвацца па горадзе на цікавым кросоверы, але шануе нізкі выдатак паліва і бясшумнасць. Таксама расце ўсведамленне неабходнасці памяншэння забруджвання - і хоць аўтамабілі тут не з'яўляюцца крыніцай усяго зла, яны з'яўляюцца яго часткай, таму з гэтым трэба нешта рабіць. Toyota фіксуе значны рост продажаў аўтамабіляў з гібрыдным прывадам з году ў год. Не дзякуючы Prius дзякуючы такім аўтамабілям, як Auris або C-HR усё яшчэ даступным па кашальку, у звычайным пакаванні, але з удасканаленым прывадам, дабаўленая вартасць якога правераная надзейнасць.

Калі наступнае пакаленне? Мы гэтага не ведаем. Мусіць, пачакаем яшчэ некалькі гадоў. Аднак трансмісія апошніх гібрыдаў Toyota ужо дасягае неверагодна высокага ўзроўню складанасці.