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.

Как устроен гибридный двигатель Тойоты Приус

Гибридный автомобиль Тойота Приус – великолепный образец работы конструкторов из Японии. Работа машины производится посредством функционирования сразу трех разновидностей двигателей, работающих за счет одноосного редуктора. Попробуем разобраться, каким образом устроен и функционирует гибридный двигатель Приуса.

Составные части двигателя

Чтобы разобраться в особенностях функционирования гибридного Приуса, необходимо изучить работу каждого отдельного элемента, входящего в основную систему.

Система Приуса включает такие компоненты:

1. бензиновый мотор;
2. инвертор;
3. электрический двигатель.

Двигатель внутреннего сгорания, присутствующий под капотом Тойоты Приус, работает посредством цикла Аткинсона. Для его функционирования необходимо топливо, в качестве которого выступает бензин марок АИ-92, 95.

ДВС здесь имеет ряд особенностей:

1. пониженный уровень токсических выбросов;
2. экономичность расходования топлива;
3. высокий КПД.

Планетарная передача обладает всем необходимым функционалом для того чтобы передавать крутящий момент к колесным парам, обеспечивать функционирование мотора-генератора. Все это делает возможным поддержание выработки энергии электродвигателем, поддержания оптимального уровня зарядки аккумулятора, а также работы иных электрических приборов (к примеру, климатической установки).

Моторы генератора

Toyota Prius Hybrid имеет два функционирующих генератора:

1. Первый используется для того чтобы запустить работу двигателя с бензином, который является стартером. Он дает возможности для работы второго элемента. Кроме того, он вырабатывает необходимый ресурс электрической энергии, которая в последствие, передается аккумулятору.
2. Второй агрегат необходим для передачи вращательного момента колесам, что осуществляется посредством энергии, полученной из ВВБ.

Электромоторы Приуса работают посредством взаимодействия одного электромагнитного поля с другим. С этой целью в роторе расположены неодимовые магниты достаточного уровня мощности, а обмотка статора создана с применением медных проводников.

Работа оборудования происходит в двух режимах:

1. Генераторный режим обеспечивает выдачу переменного напряжения в трех фазах из статора. Это напряжение подлежит преобразованию в постоянное, для чего действует конвектор. Переработанная подобным образом энергия, поддерживает работу электрического оборудования, дает нужный заряд аккумуляторной батареи.
2. Двигательный режим: во время этой работы генератор получает питание в трех фазах, приходящее на обмотку стартера, что приводит к движению ротора. Вся эта работа осуществляется за счет взаимодействия магнитных полей, что приводит к выработке кинетической энергии.

Планетарный механизм КПП

Планетарный механизм отличается сложной конструкцией, которая необходима для обеспечения качественной работы всего оборудования гибрида Приус. Сам редуктор создан таким образом, чтобы бензиновая установка подключалась для запуска генератора, вращения колес. Последний режим можно использовать не ранее, чем будет достигнуто нужное количество оборотов – на уровне 2000 за минуту.

Распределение работы моторов в Приусе происходит следующим образом:

1. когда автомобиль движется с низкой скоростью, используется электрическая тяга;
2. чтобы набрать скорость, поддерживать ее на нужном уровне, требуется дополнительный источник энергии, который дает генератор, а работает он посредством двигателя внутреннего сгорания.

Привод колес и ДВС не имеют непосредственной связи между собой.

Работа гибрида

Гибрид Приуса может функционировать в разных режимах. К ним относятся:

1. Перемещение автомобиля путем запуска бензинового двигателя.
2. Старт движения с использованием электрической тяги, осуществление движения с высокой скоростью.
3. Включение на ходу системы 2ZR-FXE.
4. Осуществление заднего хода.

Запуск ДВС

Запуск этого агрегата необходим в тех случаях, когда заряд батареи является недостаточным для того, чтобы сдвинуть машину с места.

Работа гибрида здесь производится следующим образом:

1. Мотор осуществляет работу генератора №1, за счет чего производится вращение планетарного механизма. Именно он запускает двигатель внутреннего сгорания.
2. Далее работает бензиновый двигатель, он приводит к старту мотор-генератора №1. Этот процесс сопровождается переходом этого мотора в генераторный режим. После этого вырабатывается нужный объем электрической энергии, необходимой для заряда батареи аккумулятора, обеспечения работы второго генераторного мотора.
3. Работа 2ZR-FXE необходима исключительно для того, чтобы обеспечить работу первого генератора. Кроме того, этот процесс поддерживает нужный уровень напряжения в сети электрики Тойоты Приуса.

Взаимосвязь с электрической тягой

Работа гибридной установки Приуса взаимодействует с электротягой. Этот процесс идет в определенной последовательности:

1. Бензиновый мотор заглушен, водитель начинает движение.
2. Второй электрический двигатель способствует движению колес, а также первый электромотор. Этот процесс происходит посредством шестеренчатой передачи планетарного механизма, которая возможна благодаря тому объему энергии, который был запасен аккумуляторной батареей. Во время этого процесса постоянное напряжение становится переменным.
3. Чтобы обеспечить движение Тойоты с высокой скоростью, после достижения нужных оборотов, мотор генератор начинает вращать первый мотор с помощью шестеренок, кратность здесь составляет 2,6 единиц.
4. Скорость вращения первого электрического мотора уменьшается по отношению ко второму, в 2,6 раз. Для первого двигателя максимальным числом оборотов выступает количество в 6000, набрать их можно при достижении скорости в 64 км/ч.

Работа двигателя во время движения

Процесс работы гибрида таков:

1. остановка первого мотора генератора (вращается ротор, что изменяет направление потока электромагнитной силы), после этого включается бензиновый двигатель (мотор запускается с помощью снятия крутящего момента с колес машины);
2. ДВС набирает нужное количество оборотов, при этом, совпадают направления вращения каждого из агрегатов гибрида;
3. когда число оборотов уравнивается, сила вращения колес распределяется на равномерной основе;
4. ДВС увеличивает количество оборотов, что ведет к росту энергии, которую выдает второй мотор генератор;
5. энергия передается для батареи аккумулятора для ее зарядки, поддержания движения автомобиля.

Важно! В Приусе нет прямой связи колесного привода и мотора, вращение колес обеспечивается энергией, возникающей при наличии равного числа оборотов оси двигателя и оборотов колес.

Бензиновый ДВС нужен здесь для работы электрического генератора, что, в свою очередь, обеспечивает поддержание требуемой емкости батареи аккумулятора.

Движение задним ходом

Задний ход Приуса обеспечивает первый мотор генератор. Как это происходит:

1. когда ДВС заглушен, первый мотор находится в двигательном режиме;
2. движение второго генератора становится противоположным;
3. ось планетарного вида фиксируется на одном месте;
4. крутящий момент передается от первого электрического двигателя ко второму (здесь задействуется шестеренчатая передача);
5. второй электромотор вращается в обратном направлении, что дает возможность автомобилю двигаться задним ходом.

Если работает бензиновый ДВС, чтобы начать движение задним ходом, нужно повысить количество оборотов первого электрического двигателя относительно ДВС.

Заключение

Гибридная конструкция Приуса дает значительную экономию топлива. Это обеспечивается взаимодействием нескольких факторов:

1. пуск, остановка бензинового мотора в нужные моменты (применение цикла Аткинсона);
2. сбор воедино энергии рекуперации, необходимой для торможения автомобиля;
3. получение бензиновым двигателем адекватной нагрузки, по причине того, что здесь присутствует электрический вариатор;
4. высокие аэродинамические свойства.