Тойота Приус гибрид: устройство двигателя

Принцип работы Тойота Приус гибрид состоит в совместном функционировании бензинового и электрического моторов. Чтобы яснее понять, как работает Тойота Приус гибрид, рассмотрим его устройство детально.

Структура гибридного двигателя тойота приус

Принцип работы гибридного двигателя Тойота Приус нетрудно понять, если предварительно разобраться с его базовыми составляющими.

Чтобы понять, как работает гибридный двигатель Тойота Приус, рассмотрим его устройство, состоящее из бензинового агрегата и электрического двигателя– генератора.

Бензиновый двигатель

Данный агрегат, работающий по принципу внутреннего сгорания, установленный в Приусе, работает согласно циклу Аткинсона. Здесь допускается использование топлива марки АИ-92,95.

Особенности силового агрегата:

1. небольшой уровень токсичности, над снижением которого проводились работы;
2. экономичность расходования топлива;
3. высокий КПД.

Планетарная передача, передает крутящий момент к колесам машины, что, одновременно, обеспечивает работу электрического мотора. Это получается из-за того, что данная передача связывает оба вида моторов в единое целое.

Такая схема работы дает возможность вырабатывать нужное количество электрической энергии для того, чтобы поддерживать нужный уровень заряда аккумулятора. Кроме того, это необходимо для поддержания нормальной работы климатической системы, других электрических приборов, присутствующих в автомобиле.

Мотор генератор 1 и 2

Рассматривая Toyota prius, принцип работы, то, как устроен Приус, можно легко понять, если обратить внимание на генераторы машины. Их здесь имеется два.

1. Первый необходим для запуска двигателя внутреннего сгорания. Он является своеобразным стартером в классическом понимании этого слова. Именно он обеспечивает функционирование второго генератора, когда происходит снижение уровня заряда аккумуляторной батареи. Кроме того, первый генератор вырабатывает электрическую энергию, необходимую для передачи заряда аккумуляторной батареи.
2. Второй генератор необходим для обеспечения передачи крутящего моменту от ВВБ к колесам.

Электрические моторы Приуса работают по принципу взаимодействия электромагнитных полей. По этой причине здесь стоят неодимовые магниты (они находятся в роторе), а обмотка статора сделана из медных проводников.

Существует два режима функционирования такого оборудования:

1. Генераторный: здесь переменное напряжение в трех фазах передается с выводов статора. Напряжение преобразуется из переменного в постоянное, путем работы конвертора. После этого, данная энергия передается электрическому оборудованию, поддерживает необходимый уровень заряда аккумулятора.
2. Двигательный: здесь мотор-генератор получает на обмотку статора уже трехфазное питание, обеспечиваемое воздействием магнитных полей. Это путь получения кинетической энергии.

Планетарная КПП

Планетарный механизм является достаточно сложной конструкцией, которая в полной мере обеспечивает функционирование всей установки гибрида. Здесь присутствует редуктор, который разработан особым образом, чтобы бензиновая установка подключалась к работе для вращения колес, поддержания нормальной работы генератора.

Важно! Вращение колес обеспечивается только при достижении оборотов в 2000 единиц за минуту.

Планетарный механизм следующим образом обеспечивает работу гибрида:

1. электрическая тяга обеспечивает перемещение машины на низких скоростях;
2. чтобы набрать большую скорость, к работе подключается генератор, функционирующий посредством двигателя внутреннего сгорания.

Нужно отметить, что планетарный механизм не обеспечивает непосредственной связи между приводом колес и бензиновым двигателем.

Режимы работы гибридной силовой установки

Чтобы определить, toyota prius, как работает, после рассмотрения устройства Тойота Приус, необходимо ознакомиться с принципами работы гибридного автомобиля Тойота Приус.

Режимы работы автомобиля:

1. Запуск двигателя внутреннего сгорания и перемещение машины.
2. Старт на тяге электричества, движение с большой скоростью.
3. Запуск во время осуществления движения машиной.
4. Движение назад.

Начало движения с запуском двс

Как работает гибрид Приус? В автомобиле Тойота Приус принцип работы гибридной установки начального движения имеет следующие особенности. Данный режим применяется в тех случаях, когда заряда аккумуляторной батареи слишком мало, чтобы автомобиль начал свое движение.

Работа гибрида здесь происходит таким образом:

1. Начальный генератор заставляет вращаться планетарный механизм, последний запускает двигатель внутреннего сгорания.
2. Бензиновый мотор осуществляет разгон первого генератора, после чего он переходит в генераторный режим.
3. Вырабатывается нужное количество электричества, необходимого для заряда аккумулятора, обеспечения работы генератора под номером два.

Старт на электротяге скоростная езда

Рассматривая toyota prius устройство, нужно отдельно остановиться на изучении электрической тяги гибрида. Она применяется во время старта авто, используется следующим образом:

1. движение авто начинается в тот момент, когда бензиновый двигатель еще заглушен;
2. второй генератор способствует началу вращения колес, первый электрический мотор также начинает двигаться (через передачу шестеренки планетарки), весь этот процесс становится возможным за счет накопленной батареей энергии (здесь напряжение преобразуется в переменное);
3. чтобы машина ехала на высокой скорости второй генератор шестеренками переключается на процесс вращения от первого генератора (кратность здесь составляет 2,6 единицы);
4. происходит увеличение скорости вращения первого электрического мотора (максимум оборотов может достигать 6000 за минуту, что равно скорости в 64 км/ч).

Запуск двс на ходу

Чтобы понять принцип работы Тойота Приус, нужно рассмотреть запуск силового агрегата непосредственно на ходу:

1. Когда останавливается первый генератор, в работу включается бензиновый ДВС. Генератор же тормозится посредством того, что поток электромагнитного излучения перенаправляется в другую сторону, противоположную той, в которую происходит вращение ротора.
2. Мотор запускается путем снятия крутящего момента с колес.
3. Когда двигатель внутреннего сгорания набирает нужное количество оборотов, можно понять, как работает Тойота Приус: совпадают направления вращения каждого из агрегатов установки гибрида. Когда количество оборотов становится одинаковым, распределение силы вращения на колесах также становится равномерным.
4. Рост вырабатываемой электрической энергии начинает расти в тот момент, когда увеличиваются обороты со стороны бензинового агрегата. Тут же происходит и рост энергии, которую дает первый генератор. Вырабатываемая энергия расходуется на зарядку аккумуляторной батареи, поддержку движения машины, когда энергия передается на второй двигатель.

Как становится видно, мотор прямо соединен с приводом колес. Именно он передает энергию, необходимую для вращения колес (только в том случае, когда количество оборотов оси двигателя и колес становится одинаковым). Можно сделать вывод, что бензиновый ДВС необходим для обеспечения функционирования электрического генератора, а также поддержания нужного уровня заряда аккумуляторной батареи.

Движение задним ходом

Рассмотрение движения назад также необходимо, чтобы понять, как работает Приус. Этот процесс идет следующим путем:

• за движение таким образом, ответственен первый генератор;
• когда ДВС заглушен, первый электрический мотор начинает работать на движение авто;
• первый генератор начинает вращаться в сторону, противоположную той, в которую вращается второй генератор;
• ось планетарки остается на месте;
• крутящий момент передается от одного генератора к другому, для этого используется шестеренчатая передача планетарки;
• второй электрический мотор начинает свое вращение в обратную сторону, что дает возможность машине ехать задним ходом.

Если запущен бензиновый двигатель, то для движения задним ходом, требуется увеличение оборотов первого генератора относительно оборотов ДВС.

Заключение

Гибридная конструкция Приуса отличается экономичностью расходования топлива. Это обеспечивается следующими показателями:

• остановка бензинового двигателя, его пуск в те моменты, когда это необходимо, предполагающая использование принципа Аткинсона;
• получение и аккумуляция нужного объема энергии для рекуперации во время торможения;
• получение бензиновым двигателем нужного уровня нагрузки благодаря наличию вариатора;
• высокие аэродинамические свойства.

Принцип работы тойота приус

Toyota Prius Батарейка с моторчиком

Двигатель и коробка Приуса

Трансмиссия Приуса

Двигатель и коробка Приуса

Toyota Prius — это полноценный гибридный автомобиль с фирменной технологией Hybrid Synergy Drive.

Среди основных особенностей автомобиля — высокая экологичность (с запасом покрывает требования Евро-5) и экономичность (расход в смешанном цикле менее 5 литров/100 км).

Гибридная силовая установка

Под капотом находится бензиновый двигатель объемом 1,8 литра (в прошлом поколении использовался мотор с объемом 1,5 л), два мотор-генератора, планетарная передача и инвертор.

Аккумуляторная батарея располагается за спинками задних сидений, под полом багажного отделения.

Бензиновый двигатель работает по цикла Аткинсона.

В реальности используется упрощенный аналог, работающий по циклу Миллера, ввиду того, что создание двигателя по циклу Аткинсона требует очень сложного кривошипно-шатунного механизма.

Цикл Аткинсона характеризуется увеличенной по времени фазой рабочего хода. На практике это дает более высокие показатели экономичности и экологичности, но теряется тяга на низких оборотах.

В гибридном автомобиле это компенсируется электромотором, который выдает максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов.

Для повышения экономичности с двигателя убрано все навесное оборудование: водяная помпа и компрессор кондиционера электрические.

Кроме этого отсутствует стартер, его роль выполняет один из электромоторов.

Начало работы

На старте работает только тяговый электродвигатель.

При необходимости к нему автоматически подключается бензиновый мотор. Его запускает первый мотор-генератор, который делает это очень плавно и незаметно за счет регулирования скорости оборотов.

Момент от бензинового двигателя передается на планетарную передачу, а также на первый мотор-генератор, который работает в режиме генератора и выдает энергию на инвертор. Он перенаправляет полученную энергию либо в аккумуляторую батарею для подзарядки, либо на тяговый электромотор, момент с которого через планетарную передачу передается на колеса.

В результате получается замкнутый цикл, где главную роль играет тяговый электромотор, а бензиновый двигатель работает на подхвате.

При торможении тяговый электромотор работает в режиме генератора и вся полученная энергия накапливается в аккумуляторе.

Суммарная мощность гибридного привода составляет 136 лс. Потеря лошадиных сил обусловлена тем, что ток, отдаваемый аккумуляторной батареей, ограничен электроникой, и электромотор фактически работает на половину своей мощности. Но степень заряженности аккумулятора абсолютно не влияет на динамические характеристики и время разгона до 100 км/ч.

Коэффициент аэродинамического сопротивления Cx равен 0,26. Это один из лучших показателей для серийных автомобилей.

На колесных дисках одеты аэродинамические колпаки. Их наличие снижает расход топлива всего на 1-2 процента.

Правильнее их делать полностью закрытыми, но тогда возникнет проблема охлаждения тормозных механизмов.

Светодиодный ближний свет. Блок-фара состоит из нескольких модулей. Вверху располагается габаритный огонь с галогеновой лампой, справа — классический модуль дальнего света с рефлектором и галогеновой лампой.

Ближний свет разделен на три модуля. Два линзованных модуля дают четкий и сфокусированный световой поток вдаль. Над ними — модуль рассеянного света для освещения пространства вблизи автомобиля.

Передние поворотники вынесены на бампер рядом с протувотуманными фарами.

Суммарное энергопотребление секции ближнего света — 33 ватта, что сопоставимо с обычным ксеноном.

Багажник большой с удобным доступом.

Под полом расположена докатка и достаточно вместительный ящик для мелочей. По бокам огромные ниши между задними фонарями и колесными арками.

Отделка салона выполнена из жесткого пластика, но с очень приятной текстурой. Из-за сильного наклона лобового стекла салон кажется большим и просторным.

На руле сенсорные кнопки с дублированием информации на центральном дисплее.

Вместо ручки КПП — нефиксируемый джойстик. «Паркинг» включается кнопкой. В движении можно пользоваться двумя режимами: D — обычный драйв, B — режим торможения двигателем.

Климатическая установка не имеет разделения на зоны, зато использует полностью электрический кондиционер.

В качестве опции есть возможность запуска охлаждения салона дистанционно с брелка.

Медиасистема поддерживает возможность приема музыки по bluetooth с мобильных устройств по протоколу A2DP.

Еще ниже три кнопки управления гибридной установкой. В полностью электрическом режиме разгон происходит ооочень плавно и двигаться можно со скоростью не более 50 км/ч. На полностью заряженной батарее можно проехать примерно 1-1,5 километра. Режимы «Eco» и «Power» всего лишь меняют чувствительность педали газа, настраивая водителя на спокойную, или наоборот более спортивную манеру вождения.

Бардачок из двух отделений напоминает аналогичные ящики для багажа на самолетах. С плавным открытием и характерным щелчком при закрытии.

Динамику автомобиля проще всего сравнить с троллейбусом.

Спокойное и постоянное ускорение с любой скорости. Разгон до 100 км/ч — 11,5 секунд.

Спинка водительского кресла не имеет плавной регулировки наклона и не может фиксироваться в строго вертикальном положении.

Рядом с правым задним сиденьем расположена вентиляционная решетка аккумуляторной батареи — по инструкции ее нельзя ничем закрывать. Вдвоем сзади сидеть отлично, но втроем будет тесно.

При нажатии на педаль тормоза в первую очередь гибридная силовая установка переключается в режим рекуперации энергии. Таким образом, большая часть энергии, которая на обычном автомобиле уходит на нагрев тормозных колодок и дисков, преобразуется в электричество, которое накапливается в аккумуляторе. При более сильном нажатии на педаль тормоза дополнительно начинает работать штатная тормозная система. В связи с этим существенно изменена схема работы антиблокировочной системы (ABS) и системы динамической стабилизации. ABS допускает интенсивное торможение с полной блокировкой колес и включится только после того, как автомобиль проскользит с заблокированными колесами некоторое расстояние.

Бортовой компьютер показывает шкалу расхода с пятиминутными интервалами. Маленькие машинки — накопленные бонусы за эффективное использование гибридной установки, их можно «собирать» на торможениях.

Характеристики батареи

Производитель использует аккумуляторы от компаний NiMH и Panasonic, на которые дается 8 лет гарантии. Собственно, благодаря этим элементам и обеспечивается экономичность модификации авто «Тойота-Приус-Гибрид». Технические характеристики используемых батарей выглядят следующим образом:

• Емкость – от 6 до 21 А*ч.
• Время на выполнение полной зарядки – 90 мин.
• Масса – от 45 до 80 кг, в зависимости от версии.
• Количество модулей в батарее – от 28 до 40.
• Количество сегментов в модуле – 6.
• Напряжение в сегменте – 1,2 В.
• Суммарное напряжение – от 206 до 288 В.
• Запасная энергия аккумулятора – максимум 4,4 кВт*ч.