Kaip veikia „Toyota Hybrid“ (HSD)

Visi puikiai žino, kad „Toyota“ HSD hibridizacija garsėja kaip dirbtuvės. Japoniško prekės ženklo (Aisin collaboration) įrenginys garsėja ne tik efektyvumu, bet ir labai geru patikimumu. Tačiau tai sunku suprasti dėl jo sudėtingumo ir daugybės galimų veikimo būdų.

Todėl pabandysime suprasti, kaip veikia Toyota hibridinis įrenginys – garsusis Serial / Parallel HSD e-CVT. Pastarasis leidžia važiuoti 100% elektra arba derinant elektrinį ir terminį. Čia aš imu šiek tiek sudėtingą temą, kurią kartais reikia šiek tiek supaprastinti (nors tai nepažeidžia logikos ir principo).

Dabar žinokite, kad HSD transmisijas gamina Aisin (AWFHT15), kurios 30% priklauso Toyota, ir kad jie tiekia hibridines ir nehibridines transmisijas PSA grupei, kai kalbama apie EAT arba e-AT8. dėžės. (hibridas2 ir hibridas4). Dabar esame ketvirtoje kartoje pagal techninę plėtrą. Nors bendras principas išlieka tas pats, šiek tiek patobulinta centrinė planetinė pavara arba išdėstymas, siekiant kompaktiškumo ir efektyvumo (pavyzdžiui, trumpesni kabelio ilgiai sumažina elektros nuostolius).

Sintetinis paaiškinimas

Jei norite visapusiško požiūrio į tai, kaip veikia HSD, pateikiame paaiškinimą, kuris jį apibendrina. Turite eiti toliau straipsnyje, kad įsigilintumėte arba pabandytumėte suprasti, kas šiame etape jūsų nepastebi.

Čia yra kiekvieno komponento vaidmuo ir techninės HSD specifikacijos:

• ICE (vidaus degimo variklis) yra šilumos variklis: iš jo gaunama visa energija, todėl jis yra visko pagrindas. Jis yra prijungtas prie MG1 per epiciklinį traukinį.
• MG1 tarnauja kaip elektros generatorius (varomas šilumos variklio), taip pat kaip pavarų dėžės variatorius. Jis sujungia ICE su MG2 per planetinę pavarą (planetinę). MG2 yra prijungtas tiesiai prie ratų, todėl jei ratai sukasi, tai sukasi, o jei sukasi ir ratus (trumpiau tariant, tarp jų negalima atsijungti) ...
• MG2 tarnauja kaip traukos variklis (maksimalus atstumas 2 km arba 50 km, kai prijungiamas / įkraunamas), taip pat kaip elektros generatorius (lėtėjimas: regeneracija)
• Planetinė pavara: ji sujungia MG1, MG2, ICE ir ratus (tai netrukdo pritvirtinti kai kuriuos elementus, o kiti sukasi, jums reikia išmokti ir suprasti, kaip planetinė pavara atgyja). Taip pat jo dėka mes nuolat keičiame / mažėjame, todėl būtent jis atstovauja pavarų dėžei (pavaros santykis keičiasi, todėl ji stabdo arba „atbuks“: ryšys tarp ICE ir MG1)

Sumažinimas susideda iš to, kad daugiau ar mažiau pridedami vidaus degimo variklio (šiluminio) ir MG2 (kuris yra tvirtai prijungtas prie ratų, judesiai, nepamirškime) judesiai.

Hibridinis planetinės pavaros treniruoklis

Šis vaizdo įrašas puikiai tinka norint pajusti, kaip veikia Toyota hibridizacija.

Naujiena: rankinis nuoseklus režimas „Toyota HSD Hybrid“?

Inžinieriai sugebėjo imituoti (iš dalies ..) pranešimus, žaisdami, kaip MG1 stabdys arba važiuos atbuline eiga, kad gautų aiškesnes ataskaitas. Pavaros santykį generuoja MG1, kuris daugiau ar mažiau tvirtai ir daugiau ar mažiau „slysta“ sujungia ICE ir MG2 (MG2 = elektrinis traukos variklis, bet ir, visų pirma, ratai). Todėl šis sumažėjimas gali būti laipsniškas arba „pakopinis“, priklausomai nuo to, kaip valdo maitinimo skirstytuvas MG1.

Tačiau atkreipkite dėmesį, kad pavarų perjungimas nejaučiamas esant dalinei apkrovai... o esant pilnai apkrovai (maksimaliam pagreičiui) grįžtame į nuolat kintamą veikimą, nes tik taip su šia sistema gaunamas geriausias pagreičio našumas (todėl kompiuteris atsisako perjungti pavaras maksimaliam įsibėgėjimui).

Todėl šis režimas labiau naudojamas stabdant nuokalnėje varikliu nei sportuojant.

„Corolla Hybrid 2.0 0-100“ ir didžiausias greitis

Taip iš tikrųjų atrodo. Deja, esant pilnai apkrovai, prarandame nuoseklųjį režimą ir nebejaučiame pavarų.

Kelios versijos?

Be skirtingų kartų, THS / HSD / MSHS sistema, taikoma Toyota ir Lexus, turi du pagrindinius variantus. Pirmoji ir labiausiai paplitusi yra skersinė versija, kurią šiandien įkūnija Aisin AWFHT15 (90-ųjų pradžioje ji vadinosi THS – Toyota Hybrid System. Dabar tai HSD – Hybrid Synergy Drive). Yra du daugiau ar mažiau kompaktiški modeliai: Prius / NX / C-HR (didesnis), Corolla ir Yaris (mažas).

Čia yra modernesnė (Prius 4) HSD transmisija iš skersinių versijų (dabar yra dviejų skirtingų dydžių, čia yra didesnis). Jis yra daug kompaktiškesnis nei variantas, kurį matote žemiau (ne tas, kuris yra tiesiai po išilginiu, net žemiau...)

Toyota Prius IV 2016 1.8 hibridinis pagreitis 0–180 km/val.

Prius 4 visu droseliu, čia yra garsusis nuolatinių pokyčių efektas, sukuriamas elektros variklių / generatorių, šilumos variklio ir centrinio planetinio traukinio derinio.

Tada ateina MSHS daugiapakopei hibridinei sistemai (apie kurią čia tikrai neturėčiau kalbėti... Bet kadangi ji veikia identiškai, ji taip pat yra iš Aisin ir skirta Toyota grupei...), tai labai svarbu. didesnis įrenginys, kuris turi būti išdėstytas išilgai ir kuris šį kartą gali generuoti tikras pavaras, kurių yra 10 (4 tikros pavaros dėžėje ir elektrinių variklių derinys sumaniai pasiekti 10. Taigi iš viso nėra kartotinis 4, bet tai nesvarbu).

Iš tikrųjų yra dvi versijos: AWRHT25 ir AWRHM50 (MSHS, kuri turi 10 ataskaitų).

Kur kas prestižiškesnė išilginė versija (čia AWRHM50) pirmiausia skirta Lexus (ta prasme variklį turi nedaugelis Toyota). Yra dvi versijos, iš kurių viena gali sukurti iki 10 tikrų ataskaitų.

2016 m. Lexus IS300h 0-100km/h ir važiavimo režimai (eco, normal, sport)

Grįžkite į 1:00 minutę, kad pamatytumėte, kaip AWFHT15 gali generuoti ataskaitas. Kad ir kaip būtų keista, garsieji „greičių šuoliai“ visiškai pakrautu varikliu nebejaučiami... Taip yra todėl, kad įrenginys efektyviausias (chronografas) veikia variatoriaus režimu, todėl pilna apkrova sukelia įprastą nuolatinio variacijos režimą.

Kaip veikia Toyota hibridas?

Taigi koks yra pagrindinis hibridinio HSD įrenginio principas? Jei reikėtų tai apibendrinti apytiksliai, galėtume kalbėti apie šilumos variklį, kuris veikia su dviem varikliais/generatoriais (elektros variklis visada yra reversinis) ir kurio skirtingus sukimo momentus (kiekvieno variklio) valdo ir valdo centrinė planetų trauka, tačiau taip pat elektros intensyvumą (ir elektros kryptį), valdomą galios skirstytuvo (angl. inverter). Reduktoriaus pavara (CVT pavarų dėžė) valdoma elektroniniu būdu, todėl MG1 variklis veikia tam tikru būdu, taip pat per centrinę planetinę pavarą, kuri leidžia sujungti kelias galias, kad būtų išvestas vienas.

Variklis gali būti visiškai atjungtas nuo ratų, taip pat per planetinę pavarą ...

Trumpai tariant, net jei norime supaprastinti, suprantame, kad įsisavinti nebus taip paprasta, todėl susitelksime ties pagrindiniais principais. Tačiau įdėjau jums vaizdo įrašą anglų kalba, kuriame išsamiai aprašomos detalės, taigi, jei norite tai padaryti, turėtumėte tai padaryti (žinoma, su motyvacija ir sveikais neuronais).

Čia yra „Prius 2“, kuris yra mažiau kompaktiškas nei tas, kurį jums parodžiau aukščiau. Pažiūrėkite, kaip jie paryškino A / C kompresorių (mėlyna variklio kairėje). Iš tiesų, skirtingai nei bet kuri „įprasta“ mašina, ji varoma elektros varikliu. Ratai sujungti su grandine, kurią galima pamatyti centrinėje dalyje dešinėje (tiesiame elektroninio variatoriaus viduryje).

šalia elektroninis variatorius

Profilyje matome vieną iš ratų pakabų, sujungtą su grandine per diferencialą.

Įvairūs darbo režimai

Pažvelkime į skirtingus įrenginio veikimo režimus ir, kartu, kodėl jis laikomas nuosekliuoju/lygiagrečiu, o dažniausiai hibridinė sistema yra arba viena, arba kita. Išradingas HSD sukūrimo būdas leidžia naudoti abu, todėl tai taip pat yra šiek tiek sudėtinga...

Toyota HSD įrenginys: detalės ir architektūra

Čia yra supaprastinta kelių spalvų HSD įrenginio architektūra, padedanti užmegzti ryšius tarp komponentų.

Diagrama apversta lyginant su viršutine nuotrauka, nes daryta kitu kampu... Paėmiau Prius 2 diagramą ir dėl to čia grandinėlė, modernesnėse versijose jos nėra, bet principas nesikeičia bet kuriuo atveju (grandinė, velenas ar pavara yra ta pati.

Čia yra mechanizmas išsamiau, nes reikia suprasti, kad sankaba čia gaunama dėl elektromagnetinės jėgos tarp rotoriaus ir statoriaus MG1.

MG1 yra prijungtas prie variklio per planetinės pavaros komplekto planetinės pavaros rinkinį (žalią). Tai yra, norint pasukti MG1 rotorių (centrinę sekciją), šilumos variklis eina per planetinę pavarą. Šį traukinį ir variklį paryškinau viena spalva, kad galėtume aiškiai matyti jų fizinį ryšį. Be to, ir tai nėra paryškinta diagramoje, žalias palydovas ir mėlyna centrinė saulės pavara MG1 yra fiziškai gerai sujungti (tarp jų yra tarpas), kaip ir vainikas (traukinio kraštas). ir žalias šilumos variklio palydovas.

MG2 yra tiesiogiai sujungtas su ratais per grandinę, bet taip pat varo centrinės planetinės pavaros išorinę planetinę pavarą (karūna yra tamsiai mėlyna, aš pasirinkau tą pačią spalvą, kad pailginčiau planetinę pavarą, kad galėtume aiškiai matyti, kad ji prijungta prie MG2 )...

Čia yra planetinė pavarų dėžė priekyje, o ne profilyje aukščiau esančioje diagramoje, mes geriau matome ryšius tarp įvairių pavarų, susijusių su MG1, MG2 ir ICE.

Sunkumas yra suprasti planetinio traukinio principą, žinant, kad vidiniai judesiai nesutampa priklausomai nuo judėjimo režimų, bet ir nuo greičio ...

Nėra sankabos?

Skirtingai nuo visų kitų transmisijų, HSD nereikia sankabos ar sukimo momento keitiklio (pavyzdžiui, CVT reikia sukimo momento keitiklio). Čia elektromagnetinė jėga suriša ratus su varikliu per planetinį traukinį MG1 dėka. Tuomet būtent pastarojo rotorius ir statorius (MG1) sukuria trinties efektą: sukant elektros variklį ranka atsiranda pasipriešinimas, o būtent pastarąjį čia naudojame kaip sankabą.

Dar geriau, kai trinties metu (statoriaus ir rotoriaus greičio skirtumas, taigi tarp variklio ir ratų) susidaro elektra. Ir ta elektra bus kaupiama akumuliatoriuje!

Štai kodėl HSD sistema laikoma labai išmania, nes ji užtikrina minimalius energijos nuostolius atgaudama energiją trinties momentu. Klasikinėje sankaboje šią energiją prarandame šiluma, čia ji paverčiama elektra, kurią atstatome akumuliatoriuje.

Taigi taip pat nėra mechaninio susidėvėjimo, nes tarp rotoriaus ir statoriaus nėra fizinio kontakto.

Sustojus variklis gali veikti be sustojimo, nes ratai neblokuoja variklio (o taip būtų, jei būtume sustoję su mechanine pavarų dėže neišjungę). Mėlyna saulės pavara (taip pat vadinama tuščiąja eiga) yra laisva, todėl ji atskiria variklio ratus (taigi ir žalios karūnos planetinės pavaros). Kita vertus, jei saulės krumpliaratis pradės gauti sukimo momentą, jis sujungs žalias krumpliaračius su karūnėlėmis, o tada ratai pradės pamažu suktis (elektromagnetinė trintis).

Jei saulės apranga yra laisva, karūną negalima perduoti jėgos.

Rotoriui besisukant, statoriuje susidaro trintis, kuri sukelia sukimo momentą, o šis sukimo momentas perduodamas saulės pavarai, kuri užsifiksuoja ir net galiausiai sukasi kita kryptimi. Dėl to sukuriamas ryšys tarp variklio veleno centre ir žiedinės pavaros periferijoje (krumpliaratis = ratai). Atkreipkite dėmesį, kad prietaisas taip pat tarnauja stabdymui ir paleidimui: kai norima užvesti, pakanka trumpam užblokuoti saulės pavarą, kad vidaus degimo variklio šiluminis variklis gautų sukimo momentą iš MG2, prijungto prie varančiojo rato (šis tada jį paleidžia kaip starteris . Ar. Klasika).

Taigi, apibendrinant:

• Kai stovi, variklis gali suktis, nes nėra nustatytas ryšys tarp variklio ašies ir žiedinės pavaros: saulės pavara yra laisva (net jei „Prius“ stovėdamas išsijungia, kad taupytų degalus)
• Padidinus variklio sūkius, rotorius sukasi pakankamai greitai, kad sukurtų elektromagnetinę jėgą, kuri tada perduoda sukimo momentą saulės pavarai: sukuria ryšį tarp variklio ašies ir žiedinės krumpliaračio.
• Sujungus variklio ašies ir žiedinio rato greičiai yra vienodi
• Kai ratų greitis tampa didesnis nei variklio, saulės pavara pradeda suktis į kitą pusę, kad pakeistų pavarų skaičių (viskam užsifiksavus, ji pradeda „riedėti“, kad dar labiau padidintų sistemos greitį). Greičiau galima teigti, kad saulės pavara, gaudama sukimo momentą, ne tik sujungia variklio ašis ir varantįjį ratą, bet ir vėliau juos pagreitina (tai ne tik stabdo „priešina“, bet ir sukelia jų sukimąsi). tokiu būdu)

100% elektrinis režimas

Čia ICE (terminiai) ir MG1 varikliai nevaidina ypatingo vaidmens, būtent MG2 sukasi ratus dėl iš akumuliatoriaus gaunamos elektros (taigi ir iš chemijos kylančios energijos). Ir net jei MG2 sukasi MG1 rotorių, tai neturi įtakos ICE šilumos varikliui, todėl nėra mums nerimą keliančio pasipriešinimo.

Įkrovimo režimas sustojus

Čia dirba šilumos variklis, sukantis MG1 per planetinį traukinį. Tokiu būdu elektra generuojama ir siunčiama į maitinimo skirstytuvą, kuris elektrą nukreipia tik į akumuliatorių.

Energijos atkūrimo režimas

Tai garsusis „B“ (regeneracinis stabdymas) režimas, kurį galima pamatyti ant pavarų rankenėlės (ją paspaudus atsiranda daugiau variklio stabdymo, susieto su MG2 kinetinės energijos rekuperacija, varža elektromagnetinė). Inercija / kinetinė energija gaunama iš ratų, todėl per mechanines pavaras ir grandinę patenka į MG2. Kadangi elektros variklis gali būti reversinis, tai jis generuos elektros srovę: jei siųsiu sultis į elektros variklį, jis įsijungs, jei sustojusį elektros variklį suksiu ranka, gamins elektrą.

Šią elektros srovę atkuria skirstytuvas, kad nusiųstų ją į akumuliatorių, kuris vėliau bus įkraunamas.

Elektrinis ir šiluminis variklis veikia kartu

Esant stabiliam greičiui ir geru greičiu, tai yra, dažniausiai ratai bus varomi elektros (MG2) ir šiluminių variklių galia.

ICE šiluminis variklis varo planetinę pavarą, kuri generuoja elektrą MG1. Tai taip pat perduos mechaninę jėgą ratams, nes planetinė pavara taip pat yra prijungta prie jų.

Čia sunkumai gali tapti ribojančiais, nes priklausomai nuo planetinės pavaros sukimosi greičio nebus vienoda (ypač nuo tam tikrų pavarų krypties).

CVT tipo pavarų dėžė (nuolatinis ir laipsniškas pokytis, kaip ir paspirtukai) sukuriama sąveikaujant įtampoms tarp variklių (dėl magnetinio efekto, kurį sukelia sultys, einančios per rites: indukuotas elektromagnetinis laukas), taip pat planetinė pavara. . kuri gauna kelių kanalų galią. Sėkmės, kad tai būtų po ranka, net jei vaizdo įrašas, kurį pateikiau jums, leis jums tai padaryti.

Maksimali galia

Tai šiek tiek panašu į ankstesnę pastraipą, išskyrus tai, kad čia taip pat gauname elektros energiją, kurią gali tiekti akumuliatorius, todėl MG2 tai naudinga.

Štai dabartinė „Prius 4“ versija:

Įjungiama / įkraunama versija?

Pasirinkimas su įkraunama baterija, leidžiančia nuvažiuoti 50 km elektra varomoje transporto priemonėje, susideda tik į didesnio akumuliatoriaus ir įrenginio, leidžiančio prijungti akumuliatorių prie sektoriaus, montavimą.

Pirmiausia turite pereiti per maitinimo skirstytuvą ir keitiklį, kad galėtumėte valdyti galios skirtumą ir skirtingus sulčių tipus: AC, DC ir kt.

HSD 4X4 versija?

Kaip turėtumėte žinoti, Rav4 ir NX 4H modeliuose yra 4X300 versija ir yra skirta pridėti prie galinės ašies, kaip ir PSA E-Tense ir HYbrid / HYbrid4. Taigi, tai yra kompiuteris, užtikrinantis nuolatinę priekinės ir galinės ašių ratų galią, kurios dėl to neturi fizinio ryšio.

Kodėl serijinis / lygiagretus?

Įrenginys vadinamas nuosekliuoju / lygiagrečiu, nes jis vadinamas „serijiniu“, kai veikia 100 % elektros režimas. Todėl dirbame taip pat kaip ir BMW i3, šilumos variklis yra srovės generatorius, maitinantis akumuliatorių, kuris pats judina automobilį. Tiesą sakant, naudojant šį veikimo būdą variklis yra visiškai atjungtas nuo ratų.

Jis taip pat vadinamas lygiagrečiu, kai variklis yra prijungtas prie ratų per planetinį įrenginį. Ir tai vadinama paketiniu kūrimu (žr. Įvairios versijos čia).

Ar „Toyota“ per daug daro su savo sistema?

Šio straipsnio pabaigoje norėčiau pasakyti nedidelę tiradą. Iš tiesų, Toyota daug kalba apie savo įkraunamą hibridą, ir tai visiškai suprantama ir teisėta. Tačiau man atrodo, kad prekės ženklas nuėjo per toli dviem aspektais. Pirmasis – idealizuoti technologijas, pro šalį nurodant, kad jos kažkaip išgelbės planetą ir kad iš esmės prekės ženklas inicijuoja revoliuciją, kuri išgelbės mus visus. Žinoma, tai sumažina degalų sąnaudas, bet taip pat neturėtume būti karikatūriškais, nehibridizuotas dyzelinis mikroautobusas veikia beveik taip pat, jei ne geriau, kartais.

Taigi „Toyota“ naudojasi dabartiniu antidyzelino kontekstu, kad pridėtų sluoksnį, kuris, mano manymu, yra šiek tiek pagražintas ties valdymo riba. Štai vienas:

TV reklama - Hibridų asortimentas - Renkamės hibridą

Tada yra ryšio problema. Japonijos prekės ženklas didžiąją dalį savo komunikacijos grindžia tuo, kad automobilio nereikia įkrauti iš elektros tinklo, tarsi tai būtų technologinis pranašumas prieš konkurentus. Tai iš tikrųjų yra šiek tiek klaidinanti, nes tai yra daugiau trūkumų nei bet kas kitas ... Hibridiniai automobiliai, kuriuos galima įkrauti, to visiškai neprivalo daryti, tai yra galimybė, kuri siūloma kartu su savininku! Taigi prekės ženklas sugeba vieną iš trūkumų perteikti kaip pranašumą, ir tai vis tiek stipru, ar ne? Ironiška, bet „Toyota“ parduoda papildomus savo „Prius“ variantus, ir jie turėtų būti geresni... Štai viena iš reklamų:

Nereikia jo įkrauti? Atvirkščiai, aš pasakysiu: "plonas, nėra kaip padaryti ..."

Judėti toliau?

Norėdami eiti toliau, siūlau atidžiai išstudijuoti šį vaizdo įrašą, kuris, deja, yra tik anglų kalba. Paaiškinimas atliekamas etapais, kad būtų kuo paprastesnis ir aiškesnis.