Гибридные автомобили. история рождения, обслуживание, ремонт

Описание режимов работы гибридной силовой установки

Заряжаемый Prius Prime В указанном разделе рассмотрим, как работает гибридная установка Тойота Приус в различных режимах. Среди них:

начало перемещения с запуском ДВС;

старт на электротяге и движение на высокой скорости;

запуск 2ZR-FXE на ходу;

задний ход.

Начало движения с запуском ДВС

Приус 10

Данный режим используется при недостаточном заряде АКБ для старта с места Тойота Приус. В этом случае гибрид работает следующим образом:

• За счет действия мотор генератора №1 осуществляется вращение планетарного механизма, который запускает двигатель внутреннего сгорания;
• Силовой агрегат внутреннего сгорания начинает разгонять мотор-генератор №1, что сопровождается переходом последнего в генераторный режим. Далее происходит выработка требуемого количества электрической энергии для заряда АКБ и обеспечения работы второго мотор генератора;
• 2ZR-FXEможет работать исключительно для обеспечения работы первого мотор генератора и поддержания требуемого напряжения в электрической сети Тойота Приус.

Старт на электротяге и езда на высокой скорости

Электротяга гибридной установки Toyota Prius работает при старте машины с места в следующей последовательности:

• Езда начинается при заглушенном бензиновом агрегате;
• Электродвигатель №2 приводит в движение колеса и электромотор №1 через шестеренчатую передачу планетарного механизма. Указанный процесс обеспечивается запасенной энергией аккумуляторной батареи. При этом происходит преобразование напряжения из постоянного в переменное.

Для обеспечения движения Приус на высокой скорости, когда достигаются допустимые обороты электродвигателя №1, используется следующий принцип:

• Мотор-генератор №2 посредством шестерен переключается на вращение первого с кратностью 2.6;
• Это обеспечивает уменьшение скорости вращения электромотора №1 в 2.6 раз, по отношению ко второму. Максимально допустимое число оборотов для первого электродвигателя составляет шесть тысяч, набираемых при скорости в 64 км/ч.

Запуск ДВС на ходу

Принцип работы гибрида Тойота Приус с запуском 2ZR-FXE в процессе движения выглядит следующим образом:

• Бензиновый силовой агрегат включается в момент остановки мотор генератора №1, который тормозится за счет изменения направления электромагнитного потока в противоположную сторону относительно вращения ротора. При этом запуск мотра происходит благодаря снятию вращающегося момента с колес автомобиля;
• После набора оборотов двигателем внутреннего сгорания, происходит совпадение направлений вращения всех агрегатов гибридной установки. При равенстве числа оборотов будет наблюдаться равномерное распределение сил на вращение колес;
• При увеличении оборотов ДВС, в сравнении с электромотором №2, будет наблюдаться рост вырабатываемой электроэнергии мотор генератором №1. Она распределяется на зарядку АКБ и поддержание дальнейшего движения, за счет передачи энергии на электродвигатель №2.

Из указанного режима функционирования гибрида можно четко проследить, что мотор напрямую не соединен с колесным приводом. Он передает энергию на вращение колес только при равенстве числа оборотов колес и оси двигателя. Базовая задача бензинового агрегата — функционирования электрогенератора. Это позволяет поддерживать требуемую емкость аккумуляторной батареи.

Задний ход

Prius Prime За езду автомобиля Тойота Приус задним ходом отвечает мотор-генератор №1. В момент заглушенной установки внутреннего сгорания, первый электромотор переходит в двигательный режим. Это сопровождается противоположным вращением относительно мотор-генератора №2. При этом планетарная ось фиксируется на месте, а вращающий момент с первого электродвигателя передается ко второму, посредством шестеренчатой передачи планетарного механизма. Происходит вращение электромотора №2 в обратную сторону, что сопровождается движением автомобиля задним ходом.

При запущенном бензиновом агрегате, для передвижения задним ходом необходимо увеличить число оборотов электродвигателя №1 относительно двигателя внутреннего сгорания.

Какой гибрид лучше?

Можно с уверенностью сказать, что будущее за машинами формата plug-in. Хотя бы потому что они ощутимо экономят топливо. Однако стоит понимать, что вам придется обеспечить такое транспортное средство хорошей зарядной инфраструктурой. Если это невозможно, выгоднее сделать выбор в пользу обычного полного гибрида.

Умеренные гибриды – давно вымирающий вид. Кому нужен автомобиль, который без участия ДВС и двигаться неспособен? А вот у микрогибридов светлое будущее также есть. Если сопоставить затраты и достигаемый эффект, получается весьма заманчивая картинка.

Читайте далее:

Ремонт стартеров и генераторов от «Вольтаж Сервис»

Китайцы пробуют себя в электромобилях

Shelby Series – легенда мира авто!

Что производит компания Termo King?

История компании Honda

Выбрать форсунки на ГАЗ

BMW X5 45e

• Цена: от 7,1 млн. рублей
• Расход топлива: 0,99 л/100 км
• Дальность хода: 80-86 километров

BMW X5 был близок к вершине в классе премиум-внедорожников с момента своего создания 20 лет назад, и новая гибридная версия 45e доказывает, что X5 может идти в ногу со временем.

Несмотря на то, что X5 является большим внедорожником, его батарея емкостью 24 кВт * ч обеспечивает впечатляющие 86 километров движения на одном лишь электричестве — почти половину общей дальности, которую можно ожидать от мини-электромобиля. Электродвигатель работает в паре с 3,0-литровым шестицилиндровым бензиновым двигателем мощностью 389 л. с. и крутящим моментом 600 Нм. Как и следовало ожидать от такой мощности, производительность X5 45e приличная. Разгон с места до 100 км/ч происходит за 5,6 секунды, а максимальная скорость достигает 234 км/ч.

3 типа гибридных агрегатов

Как было уже отмечено ранее, гибридная система автомобиля представляет собой комбинирование моторов, своего рода, две разных скрещенных технологии. Технику гибридного привода характеризуют в двух направлениях – это двухтопливный или бивалентный и гибридный силовой агрегат.

Данное разделение на две комбинации силовых агрегатов определено для их классификации по разному принципу работы.

Устройство гибридного силового агрегата включает в себя двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель-генератор. Таким образом, электродвигатель это и генератор энергии, и тяговый электродвигатель, и стартер для пуска ДВС.

Существует три типа гибридного силового агрегата. Главным критерием для классификации служит исполнение основной конструкции. Следовательно, выделяют: микрогибридный силовой агрегат, среднегибридный силовой агрегат и полногибридный силовой агрегат.

Микрогибридный силовой агрегат

Концептуальная особенность данного типа привода заключается в его электрической части, которая необходима только для выполнения функции «старт-стоп». При этом, часть выработанной кинетической энергии повторно используется как электроэнергия (процесс рекуперации).

Привод исключительно за счет работы электрической тяги не возможен. Рабочие характеристики 12-вольтного аккумулятора гибрида с наполнителем из стекловолокна приспособлены к частым пускам двигателя. Также для накопления энергии от рекуперации может использоваться накопитель в виде электрохимического конденсатора.

Микрогибрид от компании Mazda

Среднегибридный силовой агрегат

Электрический привод помогает работе двигателя внутреннего сгорания. При этом, движение гибрида лишь за счет электротяги не осуществляется. У данного типа гибридного мотора электрическая энергия регенерируется при торможении, а затем накапливается в высоковольтной аккумуляторной батарее.

Устройство высоковольтной АКБ гибрида и всех его электрических частей отвечает необходимому уровню напряжения, что позволяет вырабатывать достаточно высокую мощность. В итоге, благодаря поддержке ДВС электродвигателем, его работа характеризуется максимальной эффективностью.

Полногибридный силовой агрегат

Работа двух моторов: электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания, в данном типе комбинируется между собой. Полногибридный тип позволяет машине двигаться только за счет электрической тяги и достаточно большое расстояние. При определенных условиях силовой агрегат функционирует как среднегибридный.

В этих автомобилях устанавливаются достаточно мощный электродвигатель и высоковольтные АКБ большего объема, что и позволяет им выдавать такие характеристики. Основой подзарядки батареи выступает также процесс рекуперации энергии.

Функция «старт-стоп» реализована для двигателя внутреннего сгорания, который запускается только при необходимости. А разъединение ДВС с электродвигателем осуществляется за счет установленного сцепления между ними, поэтому они могут функционировать независимо друг от друга.

4 место — Honda Fit.

Хонда фит 2016 года в третьем поколении занимает четвертое место в рейтинге самых лучших гибридных автомобилей.

Хоть первые гибриды от хонды и называли «недогибридами» хонду фит в третьем поколении уже так не назвать. Это полноценный гибрид, который может двигаться как от бензинового двигателя, так и от электродвигателя.

Под его капотом 4-х цилиндровый двигатель объёмом 1339 см3 и мощностью в 110 лошадиных сил.

Электродвигатель – работает в городском цикле при скорости не более 50 км/ч. При подъеме, или при нажатии на газ – переходит переключение трансмиссии и автомобиль немного встряхивает. Но не смотря на это, фит 2016 года все равно считается довольно популярным автомобилей как у себя на родине, так и в РФ.

Габариты:

Длина – 4064 мм.

Ширина – 1702 мм.

Высота – 1525 мм.

Расход топлива составляет порядка 4 литров на 100 км, при смешенном цикле.

Гибрид против бензина и электричества

Слева индикатор батареи. От дома до работы в пробке успевает зарядиться, но только благодаря старой батарее

Разница в эксплуатации гибридного и бензинового Honda Civic довольно велики. Начнем с расхода на топливо (без учета работы систем):

• по городу паспортный — 220 руб./100 км против 400 руб./км
• по городу реальный — 280 руб./100 км против 450 руб./км
• по трассе паспортный — 220 руб./100 км против 250 руб./км
• по трассе реальный — 230 руб./100 км против 280 руб./км
• смешанный цикл реальный — 300 руб./100 км против 370 руб./км
• пробка реальный — 200 руб./100 км против 400 руб./км

Налог на бензиновый Civic ниже, поскольку суммарная мощность двигателя ниже: среднестатистический Civic 8 того же модельного года оснащается агрегатом на 140 л.с., тогда как владелец Hybrid вынужден платить за оба мотора суммарной мощностью 200 л.с.

Шильдик “Hybrid” в России все равно ничего не дает

Региональные льготы или экспертиза для корректировки таможенных документов позволяют отказаться от оплаты второй части, тогда Hybrid оказывается выгоднее.

Скоро плюсов будет больше: в Ульяновской области с 1 января 2020 мощность электродвигателя не облагается налогом, а владельцы полностью электрического транспорта освобождаются от уплаты.

Тем не менее, основная проблема гибридной версии — высокая стоимость комплектующих. Новая батарея, которая в северном климате просится на замену спустя 10 лет, стоит от 200 тыс. руб., контрактная — 70 тыс. руб.

Поскольку машина оснащается только вариатором, каждые 5 лет рекомендуется (приходится, иногда чаще) менять КПП. Сейчас это не меньше 40 тыс. Капризный агрегат.

3 место — Toyota Aqua.

Тойота аква 2016 года выпуска на третьем месте нашего рейтинга лучших гибридных автомобилей.

Под капотом тойота аквы — мотор 1.5 литра, мощностью 75 л.с. и и 111 Hm крутящего момента.

Габариты автомобиля:

• длина – 4055 мм
• ширина – 1695 мм
• высота – 1430 мм

Задние спинки кресел можно сложить в соотношение 40 на 60 – для увеличения багажника, но ровно они не раскладываются. Объем багажника – 1496 кубических сантиметров.

У аквы гибридная система THS-2 c электронной — управляемой трансмиссией. Она состоит из бензинового двигателя и двух электромоторов 1LM, которые питаются от аккумулятора 6,5 А/ч на 45 кВт. В сумме выходит 135 лошадиных сил.

Расход, заявленный производителем – 2,7 литров на 100 км. По отзывам владельцев примерно 4 литра в цикле город-трасса.

У аквы 15-ти дюймовые колеса, придавленное лобовое стекло спереди, покатая крыша, массивный бампер и большие стоп сигналы сзади.

Отделка салона из качественных материалов, размеры салона:

• длина – 2,015 м
• ширина – 1,395 м
• высота – 1,175 м

История гибридных двигателей

Гибридный автомобильный двигатель – это система из бензинового мотора внутреннего сгорания и электродвигателя. Впервые выпуском подобного транспорта занялся бренд Parisienne des Voitures Electriques в 1897 году. Американская компания General Electric приступила к производству гибридов с 1900 году. Инженеры корпорации создали машину с четырехцилиндровым двигателем на бензине. Абсолютно новый вид транспорта был экономически нецелесообразным по причинам низкой мощности и дешевизны топлива.

Ввиду ухудшения экологической обстановки, подорожания топлива для ДВС идея создания смешанных силовых агрегатов стала актуальной в наше время. Серийное производство гибридов практически первыми наладил бренд Тойота. Авто Toyota Prius liftback были выпущены в 1997 году. В 1999 Хонда презентовала модель Insight. На 2014 год количество гибридов составило более 7 млн.

Как работает гибридный мотор на примере Тойота Приус

Этот автомобиль выпускается уже в третьем поколении и достиг определённой степени совершенства, хотя конкурирующие гибриды продолжают наращивать сложность и эффективность конструкций.

Основой привода здесь является принцип синергии, по которому в создании крутящего момента на колёсах могут в любом сочетании участвовать ДВС и электромотор. Параллельность их работы обеспечивает сложный механизм планетарного типа, где потоки мощности смешиваются и через дифференциал передаются на ведущие колёса.

Трогание с места и стартовое ускорение выполняет электромотор. Если электроника определяет, что его возможностей недостаточно, подключается экономичный бензиновый двигатель, работающий по циклу Аткинсона.

В обычных автомобилях с моторами Отто такой термический цикл применять нельзя из-за переходных режимов. Но тут их обеспечивает электродвигатель.

Исключён режим холостого хода, если у Toyota Prius автоматически запускается ДВС, то для него сразу же находится работа, помогать в разгоне, заряжать батарею или обеспечивать климатическую установку.

Постоянно имея нагрузку и работая на оптимальных оборотах он минимизирует расход бензина, находясь в самой выгодной точке своей внешней скоростной характеристики.

Традиционный стартер отсутствует, поскольку такой мотор можно запустить только раскрутив его до значительных оборотов, что и делает реверсируемый генератор.

Аккумуляторы имеют разную ёмкость и напряжение, в наиболее сложной подзаряжаемой версии PHV это уже вполне обычные для электромобилей 350 вольт при 25 А*ч.

Что такое гибридные автомобили?

Машины, использующие не только обычный ДВС, функционирующий на дизельном или бензиновом топливе, но и имеющие альтернативный источник питания в виде электродвигателя называются гибридными автомобилями. Они отлично подходят как для езды по городу, так и на трассе. Электродвигателю не нужен длительный отрезок времени для разгона. Он достаточно быстро производит запуск и останавливается.

Двигатель внутреннего сгорания начинает активно работать только для включения электрического генератора, который подает ток в аккумуляторы и электромотор. Также ДВС включается на высоких оборотах, т. е. когда машина движется по трассе.

Четко продуманная схема функционирования гибридных агрегатов делает их очень выносливыми и работоспособными. Такие моторы считаются более экологически чистыми.

Можно ли ездить без воздушного фильтра

Конечно, ездить без фильтра вы можете, но нужно ли так поступать? Например, некоторых автомобилях, таких как Daewoo, система фильтрации и циркуляции воздуха придумана так сложно и мудрено, что менять фильтр невероятно трудно. Чтобы вы могли решить для себя, стоит ли ездить без фильтра, мы приведем вам несколько причин почему не стоит так делать:

• Воздуховоды, которыми обдуваются стекла в зимнее время года быстро выйдут из строя.
• В салон машины попадает нефильтрованный воздух, а в нем обычно бывает пыль, листья и другие загрязнения из окружающей среды.
• Эффективность работы печки в холодное время года заметно снижается, так как сопло воздухозаборника будет периодически забиваться и его придется чистить.
• Запотевание стекол станет для вас обычным явлением, и причем случится это при первой разнице температур. И скорее всего в подобной проблемой не справится ни один обдув.
• Если вы не установите фильтрующий элемент и будете использовать автомобиль, то в процессе эксплуатации отсек фильтра заметно деформируется.

Хотите дышать таким? Если нет, тогда салонный фильтр придется менять

Технические характеристики Приуса разных лет

Общие черты Toyota Prius:

• компоновка с передним расположением моторного отсека и поперечно расположенным двигателем;
• передняя подвеска независимого типа со стойками Макферсон и стабилизатором поперечной устойчивости;
• гидравлические 2-контурные тормоза с системой ABS (перечень ассистентов зависит от года выпуска);
• цельнометаллический несущий кузов, рассчитанный на водителя и 4 пассажиров;
• реечный рулевой механизм с электрическим усилителем переменной производительности;
• задняя подвеска с торсионной балкой и цилиндрическими пружинами;
• специальные покрышки и алюминиевые диски с аэродинамическими колпаками для снижения сопротивления движению.

Toyota Prius имеет компоновку с поперечно расположенным двигателем.

В конструкции автомобиля использована система рекуперации энергии торможения без вакуумного усилителя. Взамен использованы источник высокого давления и распределитель. При нажатии на педаль блок управления переводит электрический мотор в режим выработки электроэнергии, что снижает нагрузку на основные тормоза и обеспечивает лучшее замедление. Система клапанов и электроника предотвращают блокировку колес на скользком покрытии.

Первое поколение

Автомобиль Тойота Приус Гибрид с 4-дверным кузовом седан начал выпускаться в 1997 г. и предлагался в 2 модификациях NHW10 и NHW11, отличавшихся элементами силовой установки. Рычаг коробки не имел механической связи с устройством выбора режима движения, а был соединен с блоком управления. На автомобилях ставились бензиновые агрегаты 1NZ–FXE, развивавшие 58 или 72 л. с. (применялись до модернизации в 2000 г. и после). Мощность электрического привода составляла 41 или 45 л. с. соответственно. Последние экземпляры Prius первого поколения собрали в 2003 г.

Второе поколение

В 2003 г. стартовало производство новой генерации NHW20, впоследствии сборку освоил завод FAW на территории Китая. Под капотом машины помещен 77-сильный 4-цилиндровый мотор 1NZ–FXE, имевший объем 1496 см³. В состав силовой установки входил электродвигатель синхронного типа, развивавший мощность 68 л. с. и момент 400 Н*м.

Производство второго поколения Toyota Prius стартовало в 2003 году.

Производитель реализовал возможность старта на электрическом двигателе, что снижало шумность и устраняло выбросы выхлопных газов. Машина могла проехать до 2 км со скоростью не выше 50 км/ч при условии заряженной на 100% батареи.

Третье поколение

Автомобили поставлялись клиентам с 2009 по 2015 гг. и оснащались 5-дверным кузовом хетчбэк. Сборка велась на территории Японии, а впоследствии к производству подключили площадки в Индии, Китае и Таиланде. В состав силовой установки входил бензиновый 2ZR–FXE мощностью 99 л. с. при рабочем объеме цилиндров 1797 см³. Агрегат имел блок и головку из алюминиевого сплава, в схеме газораспределительного механизма стояли регуляторы фаз. Электропривод, рассчитанный на напряжение 650 В, развивал 82 л. с., для питания имелась никель-металлогидридная батарея.

Четвертое поколение

Выпуск автомобиля Тойота Приус, построенного на модульной платформе TNGA, начался в 2015 г. Машина может оснащаться никель-металлогидридной или литий-ионной батареей. На внутренний рынок Японии поставляется модификация с полным приводом, для прочих стран доступна трансмиссия с передними ведущими колесами. Под капотом находится 98-сильный бензиновый агрегат модели 2ZR–FXE, дополненный электромотором мощностью 53 кВт (на версии с полным приводом стоит дополнительный двигатель). Максимальная скорость на шоссе ограничена 180 км/ч.

Автомобили на модульной платформе TNGA производятся с 2015 года.

Модификация E–Four для внутреннего рынка оснащена дополнительным электродвигателем мощностью 5,3 кВт, сблокированным с редуктором привода задних колес. Предусмотрен дополнительный преобразователь питания. Компактные размеры узлов позволили сохранить неизменным объем багажного отделения. Распределение крутящего момента осуществляется электроникой, задний мотор используется кратковременно. Полный привод повышает устойчивость при движении по скользкой дороге.