כיצד פועלת טויוטה היברידית (HSD)

כולם יודעים שלכלאת HSD של טויוטה יש מוניטין של סדנה. המכשיר של המותג היפני (שיתוף פעולה Aisin) ידוע לא רק ביעילותו, אלא גם באמינותו הטובה ביותר. עם זאת, קשה להבין זאת בשל מורכבותה ואופני הפעולה הרבים האפשריים.

לכן, ננסה להבין כיצד פועל המכשיר ההיברידי של טויוטה, ה- HSD e-CVT סדרתי / מקביל המפורסם. האחרון מאפשר לך לרכוב 100% חשמלי או שילוב של חשמלי ותרמי. כאן אני לוקח על עצמי נושא קצת מורכב, ולפעמים צריך לפשט אותו מעט (אם כי זה לא גורע מההיגיון ומהעיקרון).

כעת דע כי שידורי HSD מיוצרים על ידי Aisin (AWFHT15), שטויוטה מחזיקה ב -30%, וכי הם מספקים שידור היברידי ולא היברידי לקבוצת PSA בכל הנוגע ל- EAT או e-AT8. קופסאות. (hybrid2 ו- hybrid4). אנו נמצאים כעת בדור הרביעי מבחינת פיתוח טכני. למרות שהעיקרון הכולל נשאר זהה, שיפורים קטנים מתבצעים בציוד הפרינטרי המרכזי או בפריסה כדי להשיג קומפקטיות ויעילות (למשל, אורכי כבלים קצרים יותר מפחיתים הפסדים חשמליים).

הסבר סינתטי

אם אתה רוצה מבט הוליסטי על אופן הפעולה של HSD, הנה הסבר המסכם את זה. עליך להמשיך הלאה במאמר כדי להתעמק או לנסות להבין מה חמק ממך בשלב זה.

להלן התפקידים של כל רכיב וכן המפרט הטכני של ה- HSD:

• ה-ICE (Internal Combustion Engine) הוא מנוע חום: כל האנרגיה מגיעה ממנו, ולכן הוא הבסיס לכל דבר. הוא מחובר ל-MG1 באמצעות רכבת אפיציקלית.
• MG1 משמש כגנרטור חשמלי (מונע על ידי מנוע חום) וכן כווריאטור תיבת הילוכים. הוא מחבר את ICE ל- MG2 באמצעות ציוד פלנטרי (פלנטרי). MG2 מחובר ישירות לגלגלים, כך שאם הגלגלים מסתובבים, הוא מסתובב, ואם הוא מסובב גם את הגלגלים (בקיצור, אין אפשרות להתנתק ביניהם) ...
• MG2 משמש כמנוע מתיחה (מרחק מרבי 2 ק"מ או 50 ק"מ בפלאג-אין / נטען) וגם כגנרטור חשמלי (האטה: התחדשות)
• גיר פלנטרי: הוא מקשר את MG1, MG2, ICE והגלגלים יחד (זה לא מפריע לחלק מהאלמנטים שמאובטחים בזמן שאחרים מסתובבים, אתה צריך ללמוד ולהבין איך הציוד הפלנטרי מתעורר לחיים). גם בזכותו יש לנו שינוי/ירידה מתמשך, ולכן הוא זה שמייצג את תיבת ההילוכים (יחס ההילוכים משתנה, גורם לה לבלום או "לאחור": הקשר בין ICE ל-MG1)

ההפחתה מורכבת בתוספת פחות או יותר של תנועות מנוע הבעירה הפנימית (תרמית) ו- MG2 (המחובר בצורה קשיחה לגלגלים, בל נשכח).

מאמן ציוד פלנטרי היברידי

סרטון זה מושלם לתחושה כיצד עובדת הכלאה של טויוטה.

חדש: מצב רצף ידני בטויוטה HSD היברידית?

המהנדסים הצליחו לדמות (באופן חלקי ..) את הדיווחים על ידי משחק על איך ה- MG1 יבלום או לאחור בצורה לא מתקדמת כדי לקבל דיווחים ברורים יותר. יחס ההילוכים נוצר על ידי MG1, שפחות או פחות יציב ופחות או פחות "מחליק" מחבר בין ICE ו- MG2 (MG2 = מנוע משיכה חשמלי, אך גם, מעל לכל, גלגלים). לכן, ירידה זו יכולה להיות הדרגתית או "סטוטית" בהתאם לאופן שבו מפיץ הכוח MG1 שולט.

עם זאת, שים לב כי שינויי הילוכים אינם מורגשים בעומס חלקי ... ובעומס מלא (האצה מקסימלית) אנו חוזרים למשתנה רציף מכיוון שזו הדרך היחידה להשיג את ביצועי ההאצה הטובים ביותר עם מערכת זו (המחשב מסרב לכן להעביר הילוכים להאצה מרבית).

לכן, מצב זה משמש יותר לבלימת מנוע ירידה מאשר לנהיגה ספורטיבית.

קורולה היברידית 2.0 0-100 ומהירות מרבית

כך זה נראה בפועל. למרבה הצער, בעומס מלא, אנו מאבדים מצב רציף ואיננו מרגישים יותר את ההילוכים.

גרסאות מרובות?

מלבד הדורות השונים, למערכת THS / HSD / MSHS כפי שהיא מיושמת על טויוטה ולקסוס יש שתי גרסאות עיקריות. הראשונה והנפוצה ביותר היא הגרסה הרוחבית, שכיום מגולמת ב-Aisin AWFHT15 (בתחילת שנות ה-90 היא נקראה THS למערכת ההיברידית של טויוטה. כעת היא HSD ל-Hybrid Synergy Drive). הוא מגיע בשני דגמים קומפקטיים פחות או יותר: פריוס / NX / C-HR (גדול יותר), קורולה ויאריס (קטנה).

הנה תמסורת HSD מודרנית יותר (Prius 4) מגרסאות רוחביות (עכשיו יש שני גדלים שונים, הנה הגדול יותר). הוא הרבה יותר קומפקטי מהגרסה שתוכלו לראות למטה (לא זו שמתחת לזו האורכית, אפילו מתחת...)

טויוטה פריוס IV 2016 1.8 תאוצה היברידית 0-180 קמ"ש

פריוס 4 במצערת מלאה, הנה אפקט השינוי המתמשך המפורסם המיוצר על ידי שילוב של מנועים / גנרטורים חשמליים, מנוע חום ורכבת פלנטרית מרכזית.

ואז מגיע ה-MSHS למערכת ההיברידית הרב-שלבית (שאני לא ממש צריך לדבר עליה כאן... אבל מכיוון שהיא עובדת בצורה זהה, היא גם מגיעה מ-Aisin ומיועדת לקבוצת טויוטה...) זה מאוד חָשׁוּב. מכשיר גדול יותר שצריך להיות ממוקם לאורך, ואשר יכול הפעם לייצר הילוכים אמיתיים, מתוכם 10 (4 הילוכים אמיתיים בתיבה ושילוב מנועים חשמליים בצורה חכמה להשיג 10. סך הכל, לכן לא כפולה של 4, אבל זה לא משנה).

למעשה ישנן שתי גרסאות: AWRHT25 ו- AWRHM50 (MSHS, הכולל 10 דוחות).

גרסת האורך היוקרתית הרבה יותר (כאן AWRHM50) מיועדת בעיקר ללקסוס (למעטים טויוטה יש מנוע במובן הזה). ישנן שתי גרסאות, אחת מהן יכולה להפיק עד 10 דוחות אמיתיים.

2016 לקסוס IS300h 0-100 קמ"ש ומצבי נהיגה (אקולוגי, רגיל, ספורט)

חזור לדקה 1:00 כדי לראות כיצד AWFHT15 יכול ליצור דוחות. באופן מוזר, "קפיצות המהירות" המפורסמות כבר אינן מורגשות כאשר המנוע נטען במלואו ... זאת מכיוון שהמכשיר היעיל ביותר (כרונוגרף) במצב וריאטור, כך שעומס מלא גורם למצב וריאציה רציפה רגילה.

איך עובד טויוטה היברידית?

אז מהו העיקרון הבסיסי של המכשיר ההיברידי HSD? אם היינו צריכים לסכם את זה בערך, היינו יכולים לדבר על מנוע חום שפועל עם שני מנועים / גנרטורים (המנוע החשמלי תמיד הפיך) ואשר המומנטים השונים (של כל מנוע) נשלטים ונשלטים על ידי הרכבת הפלנטרית המרכזית, אבל גם עוצמת החשמל (וכיוון החשמל) הנשלט על ידי מפיץ חשמל ("מהפך" באנגלית). הילוך ההפחתה (תיבת CVT) נשלט באופן אלקטרוני, וגורם למנוע MG1 לפעול בצורה ספציפית, כמו גם באמצעות הילוך פלנטרי מרכזי, המאפשר לשלב מספר כוחות ליציאה אחת.

ניתן לנתק את המנוע לחלוטין מהגלגלים, כמו גם דרך הכונן הפלנטרי ...

בקיצור, גם אם נרצה לפשט, אנו מבינים שלא יהיה כל כך קל להטמיע, ולכן נתמקד בעקרונות הבסיסיים. עם זאת, שמתי לך סרטון באנגלית המפרט את הפרטים, כך שאם אתה רוצה לדחוף אותו, אתה אמור להיות מסוגל לעשות זאת (עם מוטיבציה ונוירונים בריאים, כמובן).

הנה פריוס 2, שהוא פחות קומפקטי מזה שהראיתי לך למעלה. ראה כיצד הם הדגישו את מדחס המיזוג (כחול משמאל למנוע). ואכן, בניגוד לכל מכונה "רגילה", היא מונעת על ידי מנוע חשמלי. הגלגלים מחוברים לשרשרת שניתן לראות בחלק המרכזי מצד ימין (ממש באמצע הווריאטור האלקטרוני).

משתנה אלקטרוני ליד

בפרופיל אנו רואים את אחד מתלי הגלגלים המחוברים לשרשרת באמצעות דיפרנציאל.

מצבי הפעלה שונים

בואו נסתכל על מצבי הפעולה השונים של מכשיר, ועל הדרך, מדוע הוא נחשב לטורי/מקביל, בעוד שבדרך כלל מערכת היברידית היא אחת או אחרת. האופן שבו ה-HSD מתוכנן מאפשר את שניהם, וזה גם הופך אותו לקצת מסובך...

מכשיר HSD של טויוטה: פרטים ואדריכלות

להלן ארכיטקטורת מכשירי HSD מפושטת במספר צבעים שתעזור לך ליצור חיבורים בין רכיבים.

התרשים הפוך לעומת התמונה העליונה כי הוא צולם מזווית אחרת... לקחתי את דיאגרמת פריוס 2 ובגלל זה יש כאן שרשרת, לגרסאות מודרניות יותר אין את זה, אבל העיקרון לא משתנה בכל מקרה (בין אם זה שרשרת, פיר או גיר זהים.

להלן המנגנון בפירוט רב יותר, כי יש להבין כי המצמד מתקבל כאן בשל הכוח האלקטרומגנטי בין הרוטור לבין הסטאטור MG1.

MG1 מחובר למנוע באמצעות מערכת הילוכים פלנטרית (ירוקה) של מערכת הילוכים פלנטרית. כלומר, על מנת לסובב את הרוטור MG1 (קטע מרכזי), מנוע החום עובר דרך הילוך פלנטרי. הדגשתי את הרכבת והמנוע הזה בצבע אחד כדי שנוכל לראות בבירור את הקשר הפיזי שלהם. בנוסף, וזה אינו מודגש בתרשים, הלוויין הירוק וציוד השמש הכחול המרכזי MG1 מחוברים היטב פיזית (יש פער ביניהם), וכך גם הכתר (קצה הרכבת). והלוויין הירוק של מנוע החום.

MG2 מחובר ישירות לגלגלים באמצעות שרשרת, אך הוא גם מניע את ההילוך הפלנטרי החיצוני של ההילוך הפלנטרי המרכזי (כתר כחול כהה, בחרתי באותו צבע להאריך את ההילוך הפלנטרי כך שנוכל לראות בבירור שהוא מחובר ל- MG2 ) ...

הנה הציוד הפלנטרי בחזית, לא בפרופיל בתרשים למעלה, נוכל לראות טוב יותר את הקשרים בין ההילוכים השונים הקשורים ל- MG1, MG2 ו- ICE.

הקושי טמון בהבנת העיקרון של הרכבת הפלנטרית, בידיעה שהתנועות הפנימיות אינן חופפות בהתאם לאופני התנועה, אלא גם למהירות ...

אין מצמד?

בניגוד לכל שאר השידורים, ה- HSD אינו זקוק לממיר מצמד או מומנט (לדוגמה, CVT זקוק לממיר מומנט). כאן הכוח האלקטרומגנטי קושר את הגלגלים למנוע באמצעות הרכבת הפלנטרית הודות ל- MG1. אז הרוטור והסטאטור של האחרון (MG1) הם אלה שיוצרים את אפקט החיכוך: כאשר אתה מסובב את המנוע החשמלי ביד, מתעוררת התנגדות, וזה האחרון שבו אנו משתמשים כאן כמצמד.

זה אפילו טוב יותר כאשר בזמן החיכוך (ההבדל במהירות בין הסטאטור לרוטור, לכן בין המנוע והגלגלים), נוצר חשמל. ושהחשמל יישמר בסוללה!

זו הסיבה שמערכת HSD נחשבת לחכמה מאוד, מכיוון שהיא מספקת מינימום של אובדן אנרגיה על ידי שחזור אנרגיה ברגע החיכוך. על הקלאץ' הקלאסי, אנו מאבדים את האנרגיה הזו בחום, כאן היא מומרת לחשמל, אותו אנו משחזרים בסוללה.

לפיכך, גם אין בלאי מכני, שכן אין מגע פיזי בין הרוטור לבין הסטאטור.

בעת עצירה, המנוע יכול לפעול מבלי לעצור מכיוון שהגלגלים אינם חוסמים את המנוע (מה שהיה קורה אילו היינו עוצרים על תיבה ידנית מבלי לכבות). ציוד השמש הכחול (נקרא גם סרק) הוא בחינם, ולכן הוא מפריד בין גלגלי המנוע (ומכאן ההילוכים הפלנטאריים של הכתר הירוק). מצד שני, אם גלגל השמש יתחיל לקבל מומנט, הוא יקשור את גלגלי השיניים הירוקים לכתר, ואז הגלגלים יתחילו להסתובב בהדרגה (חיכוך אלקטרומגנטי).

אם ציוד השמש פנוי, לא ניתן להעביר כוח לכתר.

כאשר הרוטור מסתובב, נוצר חיכוך בסטאטור, הגורם למומנט, ומומנט זה מועבר לציוד השמש, אשר ננעל ואף בסופו של דבר מסתובב בכיוון השני. כתוצאה מכך נוצר חיבור בין פיר המנוע במרכז לבין גלגל הטבעות בפריפריה (הילוך = גלגלים). שים לב שהמכשיר משמש גם לעצירה ולהתחלה: כאשר אתה רוצה להתניע, מספיק לחסום בקצרה את הילוך השמש כדי שמנוע החום ICE יקבל מומנט מ- MG2 המחובר לגלגל המונע (לאחר מכן הוא מתחיל כמו מתנע. עושה. קלאסי).

אז לסיכום:

• כאשר הוא עומד, המנוע יכול להסתובב כיוון שהקשר בין ציר המנוע לבין גלגל הטבעת אינו מבוסס: הילוך השמש פנוי (גם אם הפריוס בדרך כלל נכבה כאשר הוא נייח כדי לחסוך בדלק)
• על ידי הגדלת מהירות המנוע, הרוטור מסתובב די מהר כדי לייצר כוח אלקטרומגנטי, המעביר אז מומנט להילוך השמש: יצירת חיבור בין ציר המנוע לבין גלגל הטבעת.
• כאשר החיבור מתבצע, מהירות ציר המנוע וגלגל הטבעת שוות
• כאשר מהירות הגלגלים נעשית מהירה יותר מהמנוע, גלגל השיניים מתחיל להסתובב לכיוון השני כדי לשנות את יחס ההילוכים (לאחר שהכל ננעל, הוא מתחיל "להתגלגל" כדי להגביר עוד יותר את מהירות המערכת). במקום זאת, ניתן לומר שבאמצעות קבלת מומנט, גלגל השיניים לא רק מחבר את צירי המנוע וגלגל ההינע, אלא גם גורם להם להאיץ לאחר מכן (הוא לא רק בלם "מתנגד", אלא גם גורם להם להסתובב ב הדרך הבאה)

מצב 100% חשמלי

כאן מנועי ה- ICE (התרמיים) ו- MG1 אינם ממלאים תפקיד מיוחד, MG2 הוא שמסובב את הגלגלים עקב החשמל המתקבל מהסוללה (ומכאן האנרגיה הנובעת מהכימיה). וגם אם MG2 הופך את הרוטור של MG1, הוא אינו משפיע על מנוע החום של ICE, ולכן אין התנגדות שמדאיגה אותנו.

מצב טעינה כשהוא מופסק

מנוע חום פועל כאן, שמסובב את MG1 דרך רכבת פלנטרית. בדרך זו, חשמל מופק ונשלח למפיץ הכוח, המכוון חשמל רק לסוללה.

מצב התאוששות אנרגיה

זהו מצב "B" המפורסם (בלימה רגנרטיבית), שניתן לראות על ידית ההילוכים (כאשר אתה לוחץ עליו, יש יותר בלימת מנוע הקשורה להחלמה של אנרגיה קינטית MG2, ההתנגדות היא אלקטרומגנטית). האינרציה / האנרגיה הקינטית מגיעה מהגלגלים ולכן נוסעת ל- MG2 דרך ההילוכים והשרשרת המכניים. מכיוון שהמנוע החשמלי יכול להיות הפיך, הוא ייצר זרם חשמלי: אם אשלח מיץ למנוע החשמלי, הוא יופעל, אם אני סובב את המנוע החשמלי שעצר ביד, הוא ייצר חשמל.

זרם חשמלי זה משוחזר על ידי המפיץ כדי לשלוח אותו לסוללה, שתטען לאחר מכן.

מנוע חשמלי ומנוע חום עובדים יחד

במהירות יציבה ובמהירות טובה, כלומר, רוב הזמן הגלגלים יונעו בכוחם של מנועי החשמל (MG2) וחום.

מנוע החום ICE מניע את הציוד הפלנטרי, המייצר חשמל ב-MG1. זה גם יעביר את הכוח המכני לגלגלים שכן גם הציוד הפלנטרי מחובר אליהם.

זה המקום שבו הקשיים יכולים להיות מגבילים, כי בהתאם למהירות הסיבוב של ההילוך הפלנטרי לא יהיה זהה (בפרט, הכיוון של גלגלי שיניים מסוימים).

תיבת הילוכים בסגנון CVT (שינוי מתמשך ופרוגרסיבי כמו בקטנועים) נוצרת על ידי אינטראקציה של המתחים בין המנועים (הודות לאפקט המגנטי הנגרם על ידי המיץ שעובר בסלילים: שדה אלקטרומגנטי המושרה) וכן הציוד הפלנטרי . המקבל את הכוח של מספר ערוצים. בהצלחה שתשיג את זה בהישג ידך, גם אם הסרטון שהצבתי לרשותך יאפשר לך לעשות זאת.

הספק מרבי

זה קצת דומה לפסקה הקודמת, אלא שכאן אנו לוקחים גם את הכוח החשמלי שהסוללה יכולה לספק, כך ש- MG2 מרוויח מכך.

להלן הגרסה הנוכחית של פריוס 4:

גירסת פלאגין / נטענת?

אפשרות הסוללה הנטענת, המאפשרת 50 ק"מ על רכב חשמלי בלבד, היא להתקין סוללה גדולה יותר ולהתקין מכשיר המאפשר לחבר את הסוללה למגזר.

תחילה עליך לעבור דרך מפיץ הכוח ומהפך כדי לנהל את הפרש ההספק ואת סוגי המיץ השונים: AC, DC וכו '.

גרסת HSD 4X4?

כפי שאתה צריך לדעת, גרסת 4X4 קיימת ב- Rav4 וב- NX 300H והיא מיועדת להוספה לציר האחורי, ממש כמו ה- E-Tense של PSA ו- HYbrid / HYbrid4. לפיכך, מדובר במחשב המבטיח את הכוח הקבוע של גלגלי הציר הקדמי והאחורי, אשר לפיכך אין להם קשר פיזי.

למה סדרתי / מקביל?

המכשיר נקרא טורי/מקביל מכיוון שהוא נקרא "סדרה" כאשר אתה במצב 100% חשמלי. לכן, אנחנו עובדים באותו אופן כמו ב.מ.וו i3, מנוע החום הוא מחולל זרם שמזין את המצבר, שבעצמו מזיז את המכונית. למעשה, בשיטת פעולה זו המנוע מנותק לחלוטין מהגלגלים.

הוא נקרא גם מקביל כאשר המנוע מחובר לגלגלים באמצעות מכשיר פלנטרי. וזה נקרא לבנות אצווה (ראה מבנים שונים כאן).

האם טויוטה עושה יותר מדי עם המערכת שלה?

לסיום מאמר זה, אני רוצה לומר קצת טירדה. אכן, לטויוטה יש הרבה מה לומר על הפלאג-אין ההיברידית שלה, וזה לגמרי מובן וחוקי. עם זאת, נראה לי שבשני היבטים המותג הרחיק לכת מדי. ראשית, אידיאליזציה של הטכנולוגיה, מרמזת באופן חלוף שהיא תציל איכשהו את כדור הארץ, וכי בעצם, המותג יוזם מהפכה שתציל את כולנו. בטח, זה מצמצם את צריכת הדלק, אבל גם אסור לנו לקרקטור, מיניוואן דיזל לא הכלאיים עובד פחות או יותר אותו דבר, אם לא טוב יותר, לפעמים.

אז טויוטה מנצלת את ההקשר הנוכחי נגד דיזל כדי להוסיף שכבה שלדעתי מעט מעוטרת כאן בגבול הטיפול, הנה אחת:

פרסומת לטלוויזיה - מגוון היברידי - אנו בוחרים בהיבריד

ואז יש בעיה בחיבור. המותג היפני מבסס חלק ניכר מהתקשורת שלו על העובדה כי אין צורך לחייב את המכונית מהרשת, כאילו היה יתרון טכנולוגי על פני המתחרים. זה בעצם קצת מטעה כיוון שזה יותר חיסרון מכל דבר אחר ... מכוניות היברידיות שניתן לחייב בהכרח לא חייבות לעשות זאת, זו אופציה המוצעת בנוסף לבעליה! אז המותג מצליח להעביר את אחד הפגמים כיתרון, וזה עדיין חזק, לא? למרבה האירוניה, טויוטה מוכרת גרסאות פלאגין של הפריוס שלה, והן צריכות להיות טובות יותר ... להלן אחת הפרסומות:

לא צריך להטעין אותו מחדש? במקום זאת, אני אגיד: "רזה, אין דרך לעשות..."

להמשיך הלאה?

כדי ללכת רחוק יותר, אני מציע שתלמד היטב את הסרטון הזה, שלצערי הוא באנגלית בלבד. ההסבר נעשה בשלבים כדי שיהיה פשוט ופשוט ככל האפשר.