Մի փոքր պատմություն. ինչպե՞ս է զարգացել Toyota-ի հիբրիդային շարժիչը:

Արդեն որոշ ժամանակ է, ինչ մենք աշխատում ենք C-HR-ի խմբագրությունում: Ամեն օր մենք գնահատում ենք հիբրիդային շարժիչի առավելությունները քաղաքում, բայց որոշ ժամանակ մտածում էինք, թե որքան հեռու է Hybrid Synergy Drive-ը մինչև վերջին մոդելի հայտնվելը: Եթե ​​դուք նույնպես հետաքրքրված եք, կարդացեք:

Երբևէ մտածե՞լ եք, թե որքան հեռու է հիբրիդային շարժիչների պատմությունը: Հակառակ երևույթին, գյուտերի այս տեսակը վերջին տասնամյակների տիրույթը չէ: Ներքին այրման շարժիչով և էլեկտրական շարժիչով շարժիչ համակարգի առաջին արտոնագիրը պատկանել է Ուիլյամ Հ. Պատթոնին, և այն հայտնվել է ... 128 տարի առաջ: Այս արտոնագիրը մշակել է Patton Motor Car-ը, հիբրիդային ուժային համակարգ, որն օգտագործվում էր տրամվայների և փոքր լոկոմոտիվների սնուցման համար: 1889 թվականին ստեղծվեց նախատիպը, իսկ ութ տարի անց լոկոմոտիվի սերիական տարբերակը վաճառվեց երկաթուղային ընկերությանը։

Մեկ տարի առաջ, Phaeton-ը դուրս եկավ ճանապարհներ նախքան Patton-ի ճոպանուղու արտադրությունը: Ոչ, այս Volkswagen-Bentley-ն չէ: Արմսթրոնգ Ֆայտոն. Հավանաբար պատմության մեջ առաջին հիբրիդային մեքենան, ավելի ճիշտ՝ անվասայլակ: Ինքնաթիռում եղել է 6,5 լիտրանոց 2 մխոցանոց ներքին այրման շարժիչ, ինչպես նաև էլեկտրական շարժիչ։ Ճանապարհը նաև դինամոյի դեր էր կատարում, որը լիցքավորում էր մարտկոցը: Armstrong Phaeton-ն արդեն վերականգնել է էներգիան արգելակումից, բայց մի փոքր այլ կերպ, քան այսօրվա հիբրիդները: Էլեկտրական շարժիչն օգտագործվում էր լամպերը միացնելու և ներքին այրման շարժիչը գործարկելու համար, և, հավանաբար, դա զարմանալի չէր, եթե չլիներ այն փաստը, որ այն գերազանցեց Cadillac-ի ավտոմատ մեկնարկին 16 տարով:

Հետաքրքրվա՞ծ է: Ինչ կասեք 3-աստիճան կիսաավտոմատ փոխանցման մասին: Փոխանցման փոխանցումները պետք չէր ամբողջությամբ ձեռքով փոխել։ Սինխրոնիզատորների հայտնագործումից և կրկնակի ճարմանդային տեխնիկան մոռացվելուց շատ առաջ, էլեկտրական շարժիչն ավտոմատ կերպով միացնում էր ճարմանդը, երբ փոխում էր փոխանցումները: Այնուամենայնիվ, Armstrong Phaeton շարժիչը... չափազանց հզոր էր: Նա անընդհատ վնասում էր փայտե անիվները, ինչը հետագայում վերացավ՝ անիվներին ամրաններ ավելացնելով:

Ֆերդինանդ Պորշեն նույնպես իր վաստակն ուներ մեքենաների պատմության մեջ։ Lohner-Porsche Mixte Hybrid-ը մեքենա էր, որն ավելի ուշ տարբերակներում աշխատում էր էլեկտրական շարժիչներով՝ մեկական յուրաքանչյուր անիվի համար: Այս շարժիչները սնվում էին մարտկոցներից և ներքին այրման շարժիչի մոմենտով: Այս մեքենան կարող էր տեղափոխել մինչև չորս մարդ և շարժվել միայն էլեկտրաէներգիայի միջոցով կամ միայն ներքին այրման շարժիչով։

Հոյակապ է հնչում? Ոչ ամբողջությամբ: Mixte մարտկոցները բաղկացած էին 44 80 վոլտ լարման բջիջներից և կշռում էին 1,8 տոննա։ Շղթաներն այնքան էլ ամուր չէին, ուստի դրանք փակվում էին հարմար պատյանով և կախվում աղբյուրներից։ Այնուամենայնիվ, սա ինքնին մարտկոցն է, և եկեք դրան ավելացնենք շատ էլեկտրական շարժիչներ: Լոհների և Պորշեի գյուտը կշռում էր ավելի քան 4 տոննա։ Թեև այսօրվա տեսանկյունից դա կարծես թե բացարձակ սխալ է, Mixte-ն շատ ինժեներների մտորումների տեղիք տվեց: Օրինակ՝ Boeing-ից և NASA-ից, ովքեր շատ ուշադիր ուսումնասիրել են այս ապարատը։ Էֆեկտներով, քանի որ LRV-ն, որը Apollo 15, 16 և 17 առաքելություններն օգտագործում էին լուսնի շուրջը շրջանցելու համար, ուներ բազմաթիվ լուծումներ՝ վերցված Lohner-Porsche Mixte հիբրիդից:

Հիբրիդների պատմությունը բավականին երկար է, ուստի եկեք հենց սկզբից գնանք դեպի ներկա: Հիբրիդները, ինչպես մենք գիտենք, հայտնի դարձան միայն 90-ականների վերջին, երբ Toyota Prius-ը մտավ ճապոնական շուկա: Հենց այդ ժամանակ առաջին անգամ՝ 1997 թվականին, օգտագործվեց «Toyota Hybrid System» անվանումը, որը հետագայում դարձավ «Hybrid Synergy Drive»։ Ինչպիսի՞ն էին առանձին սերունդները:

Առաջին Toyota Prius - Toyota Hybrid System

Մենք արդեն գիտենք, որ հիբրիդային մեքենայի գաղափարը նոր չէ։ Այնուամենայնիվ, ավելի քան 100 տարի պահանջվեց, որպեսզի այս հայեցակարգն իսկապես հայտնի դառնա: Toyota Prius-ը դարձավ առաջին զանգվածային արտադրության հիբրիդային մեքենան։ Թերևս դա է պատճառը, որ բոլոր հիբրիդները հստակորեն կապված են Prius-ի հետ: Բայց եկեք նայենք տեխնիկական լուծումներին:

Չնայած Prius-ի արտադրությունը սկսվել է 1997թ.-ին, վաճառքի այս հատվածը նախատեսված էր միայն ճապոնական շուկայի համար: Արտահանումը այլ շուկաներ, հիմնականում ԱՄՆ, սկսվել է միայն 2000 թվականին: Այնուամենայնիվ, արտահանվող NHW11 մոդելը մի փոքր բարելավվել է իր նախորդից (NHW10):

Ճապոնական հիբրիդի գլխարկի տակ դրված էր 1.5 VVT-i շարժիչ՝ փականների փոփոխական ժամանակացույցով, որն աշխատում էր Ատկինսոնի ցիկլով: Ենթադրությունները քիչ թե շատ նույնն էին, ինչ հիմա՝ բենզինային շարժիչը ապահովված էր երկու էլեկտրական շարժիչներով՝ մեկը աշխատում էր որպես գեներատոր, իսկ մյուսը՝ անիվները: Մոլորակային հանդերձանքը, որը ծառայում էր որպես անընդհատ փոփոխական CVT փոխանցման տուփ, պատասխանատու էր շարժիչների աշխատանքի ճիշտ բաշխման համար։

Այն այնքան էլ արագաշարժ մեքենա չէր՝ 58 ձիաուժ հզորությամբ։ և 102 Նմ 4000 պտ/րոպում: Հետևաբար արագացումը բավականին համեստ էր, ինչպես նաև առավելագույն արագությունը՝ 160 կմ/ժ։ Ինձ ուրախացրեց վառելիքի ցածր սպառումը, որը միջին հաշվով կարող էր իջնել 5 լ/100 կմ-ից:

NHW11 տարբերակում բաղադրիչների մեծ մասը բարելավվել է ավելի լավ կատարողականություն ապահովելու համար: Էլեկտրաշարժիչի հզորությունն ավելացել է 3 կՎտ-ով, իսկ ոլորող մոմենտը՝ 45 Նմ-ով։ Մեխանիկական կորուստները կրճատվել են, իսկ աղմուկը` կրճատվել: Շարժիչի առավելագույն արագությունը նույնպես ավելացվել է 500 պտ/վ-ով։

Առաջին Prius-ը, սակայն, առանց թերությունների չէր. այն այնքան էլ հուսալի չէր, որքան այսօրվա մոդելները, կային մարտկոցների գերտաքացման հետ կապված խնդիրներ, և որոշ էլեկտրական բաղադրիչներ (օրինակ՝ էլեկտրական շարժիչը) չափազանց բարձր ձայն էին:

Prius II կամ Hybrid Synergy Drive

2003 թվականին մեկ այլ Prius հայտնվեց երկրորդ սերնդի THS շարժիչով։ Այն առաջին անգամ կոչվում էր Hybrid Synergy Drive: Նախքան շարժման մեջ մտնելը, հարկ է նշել խորհրդանշական ձևը: Այն զրոյից չի առաջացել և նույնիսկ ունի իր անունը՝ «Կամբակ»։ Այն մշակվել է 30-ականներին աերոդինամիկ ինժեներ Վունիբալդ Քամմի կողմից։ Բարձր, կտրված թիկունքով թափքն ավելի ճկուն է, մեքենայի հետևում տուրբուլենտություն չկա։

Երկրորդ սերնդի Prius-ի վրա աշխատելու ընթացքում Toyota-ն գրանցել է 530 արտոնագիր: Թեև հայեցակարգը որպես այդպիսին նման էր THS սկավառակին, միայն HSD-ում էր, որ սկավառակի համակարգի հնարավորությունները պատշաճ կերպով օգտագործվեցին: Էլեկտրական շարժիչի և ներքին այրման շարժիչի ներուժը հավասարեցվեց՝ ի տարբերություն նախկին գաղափարի, որը պետք է բարձրացներ ներքին այրման շարժիչի հզորությունը՝ արտադրողականությունը բարձրացնելու համար։ Երկրորդ Prius-ը մեկնարկել և մասամբ արագացել է էլեկտրական շարժիչի օգնությամբ։ Շարժիչի էլեկտրական մասի հզորությունն ավելացել է 50%-ով։

Այս սերունդը նաև տեսավ էլեկտրական օդորակման կոմպրեսորի ներդրումը, որը չի պահանջում ներքին այրման շարժիչ՝ ուղևորների խցիկը սառեցնելու կամ տաքացնելու համար: Այդպես է մնացել մինչ օրս։ Prius-ը ստացել է նաև ավելի թեթև NiMH մարտկոցներ 2003 թվականին։ Բջիջների թիվը կրճատվել է, իսկ էլեկտրոլիտի խտությունը՝ ավելացել։ Բացի այդ, հենց այս մոդելում է առաջին անգամ ներդրվել EV ռեժիմը, որը թույլ է տալիս վարել միայն էլեկտրական շարժիչով:

Lexus-ը մշակել է այս սերնդի ուժային համակարգի սեփական տարբերակները: 2005 թվականին նա կիրառեց մեկ այլ էլեկտրական շարժիչ հետևի առանցքի վրա և այդպիսով ստեղծեց լիաքարշակ հիբրիդ: Երրորդ շարժիչը աշխատում էր անկախ առջևի առանցքի հրամանից, չնայած, իհարկե, այն կառավարվում էր կարգավորիչով, որը կարգավորում է պտտող մոմենտը և արագության դիֆերենցիալը:

Առաջին Lexus GS 450h-ը և LS 600h-ը ցույց տվեցին, թե ինչպես կարող է HSD-ն աշխատել հզոր շարժիչների և հետևի անիվների հետ միասին: Այս համակարգը նույնիսկ ավելի բարդ էր, հատկապես հաղորդման ոլորտում: Ravigneaux մոլորակային փոխանցումատուփ չորս լիսեռով, երկու ճարմանդներով, որոնք փոխում են երկրորդ շարժիչի փոխանցման հարաբերակցությունը անիվների նկատմամբ. պարզ չէր մանրամասնել: Սա պետք է բացատրի ինժեներ-մեխանիկը։

Hybrid Synergy Drive III

Մենք հասնում ենք հիբրիդային շարժիչի նախավերջին սերնդին։ Այստեղ իսկական հեղափոխություն տեղի ունեցավ։ Փոխված է մասերի 90%-ը։ Ներքին այրման շարժիչը աշխատանքային ծավալը հասցրեց 1.8 լիտրի, սակայն էլեկտրական շարժիչները կրճատվեցին։ Հզորությունը բարձրացել է մինչև 136 ձիաուժ, իսկ վառելիքի սպառումը նվազել է 9%-ով։ Այս սերնդում մենք կարողացանք ընտրել վարման ռեժիմ՝ նորմալ, էկո և դինամիկ:

HSD-ն ունի փոխանցման ֆիքսված հարաբերակցություն, ուստի մոլորակային հանդերձանքը, թեև նման է CVT-ին, բոլորովին այլ բան է: Փոխանցման տուփի արտաքին օղակը MG2 շարժիչն է, արևային փոխանցումը՝ MG1 շարժիչը, իսկ ICE-ը միացված է «մոլորակներով»։ Վարորդը կարող է ինչ-որ կերպ ազդել ներքին այրման շարժիչի և էլեկտրական շարժիչի աշխատանքի վրա, սակայն գազի ոտնակն օգտագործվում է միայն համակարգչի հետ հաղորդակցվելու համար։ Մենք ասում ենք, թե ինչպես կուզենայինք արագացնել, և համակարգիչը կհաշվի, թե ինչպիսին է ճանապարհի պայմանները և ինչպես առավելագույնս արդյունավետ կերպով համատեղել էլեկտրական շարժիչի և ներքին այրման շարժիչի աշխատանքը:

Toyota C-HR կամ HSD IV

Սկավառակի չորրորդ սերունդը հայտնվել է ... Prius-ի չորրորդ սերնդում: Այնուամենայնիվ, նա արդեն հասցրել է արմատավորվել այլ մոդելներում, օրինակ, C-HR-ում: Քառյակը մեծապես հենվում է HSD III-ի վրա, բայց ավելի քիչ վառելիքի սպառման դեպքում ավելի է սեղմում դրանից: Սակայն «ավելին» չի նշանակում հզորություն, քանի որ այն կրճատվել է մինչև 122 ձիաուժ։

Առաջին հերթին բարելավվել են մարտկոցների լիցքավորման բնութագրերը՝ նոր հիբրիդները կարողանում են ավելի կարճ ժամանակում կլանել էներգիայի մեծ չափաբաժիններ։ Ինվերտերն ունի առանձին հովացման համակարգ և զբաղեցնում է 30%-ով քիչ տարածք։ Մոլորակային հանդերձանքը փոխարինվում է գլանաձևով: Ամբողջ փոխանցման տուփը վերանախագծվել է, այնպես որ այն առաջացնում է 20% ավելի քիչ վատնում:

Գումարում

Մենք տեսել ենք Toyota-ի ճանապարհորդության հատվածներ դեպի մեքենաներ, որոնք համատեղում են էլեկտրական շարժիչների առավելությունները ներքին այրման շարժիչների բազմակողմանիության հետ: Այնուամենայնիվ, ինքնին սկավառակը չէ, որ փոխվում է: Փոխվում է նաև հիբրիդային մեքենայի հայեցակարգը։ Այս մեկը վաղուց դադարել է Prius լինել և իր ճանապարհն է անցնում դեպի մի փոքր ավելի սովորական տեսք ունեցող մեքենաներ: Հիբրիդներն աստիճանաբար դառնում են առօրյա կյանքի մի մասը: Մենք նրանց տեսնում ենք ամենուր՝ մեծ քաղաքներում։ 

Դրանցից մեկը Toyota C-HR-ն է, որը դուր կգա նրանց, ովքեր ցանկանում են քաղաքում տեղաշարժվել հետաքրքիր քրոսովերով, բայց գնահատում են վառելիքի ցածր սպառումը և աղմուկի բացակայությունը: Աճում է նաև աղտոտումը նվազեցնելու անհրաժեշտության գիտակցումը, և թեև մեքենաներն այստեղ բոլոր չարիքի աղբյուրը չեն, նրանք դրա մի մասն են, ուստի պետք է ինչ-որ բան անել դրա դեմ: Տարեցտարի Toyota-ն հիբրիդային մեքենաների վաճառքի զգալի աճ է գրանցում: Ոչ Prius-ի շնորհիվ՝ Auris-ի կամ C-HR-ի նման մեքենաների շնորհիվ, որոնք դեռ մատչելի են դրամապանակում, սովորական փաթեթում, բայց առաջադեմ շարժիչով, որի հավելյալ արժեքը ապացուցված հուսալիությունն է:

Ե՞րբ է հաջորդ սերունդը: Մենք չգիտենք։ Հավանաբար կսպասենք ևս մի քանի տարի։ Այնուամենայնիվ, Toyota-ի վերջին հիբրիդների ուժային շարասյունն արդեն հասնում է աներևակայելի բարձր մակարդակի: