קצת היסטוריה - איך התפתחה ההנעה ההיברידית של טויוטה?

אנחנו מריצים את C-HR בחדר החדשות כבר זמן מה. כל יום אנו מעריכים את היתרונות של הנעה היברידית בעיר, אבל במשך זמן מה תהינו עד כמה רחוק הרחיקה Hybrid Synergy Drive לפני שהגיע לדגם האחרון? אם גם אתה מעוניין, המשך לקרוא.

האם אי פעם תהיתם עד לאן הגיעה ההיסטוריה של כוננים היברידיים? בניגוד למראית עין, המצאות מסוג זה אינן נחלתם של העשורים האחרונים בערך. הפטנט הראשון למערכת הנעה באמצעות מנוע בעירה פנימית ומנוע חשמלי היה שייך לוויליאם ה. פאטון, והוא הופיע ... לפני 128 שנים! פטנט זה פיתח את ה-Paton Motor Car, מערכת הנעה היברידית ששימשה להנעת חשמליות וקטרים ​​קטנים. ב-1889 נוצר אב טיפוס, ושמונה שנים לאחר מכן נמכרה הגרסה הסדרתית של הקטר לחברת הרכבות.

שנה קודם לכן, הפאטון התגלגל לכבישים לפני ייצור הרכבל של פאטון. לא, לא פולקסווגן-בנטלי הזה. ארמסטרונג פיטון. כנראה המכונית ההיברידית הראשונה, או יותר נכון כיסא גלגלים, בהיסטוריה. על הסיפון היה מנוע בעירה פנימית בנפח 6,5 ליטר 2 צילינדרים, וכן מנוע חשמלי. גלגל התנופה פעל גם כדינמו שהטעין את הסוללה. ארמסטרונג פאטון כבר החזיר אנרגיה מהבלימה, אבל בצורה קצת שונה מההיברידיות של היום. המנוע החשמלי שימש להנעת מנורות ולהתנעת מנוע הבעירה הפנימית, ואולי זה לא היה מפתיע אלמלא העובדה שהוא עקף את המתנע האוטומטי של קאדילק ב-16 שנים.

מעוניין? מה דעתך על תיבת 3 הילוכים חצי אוטומטית? לא היה צורך להחליף הילוכים לחלוטין ביד. הרבה לפני שהמציאו הסינכרוניסטים ונשכחה טכניקת המצמד הכפול, מנוע חשמלי הפעיל את המצמד באופן אוטומטי בעת החלפת הילוכים. עם זאת, מנוע ארמסטרונג פאטון היה... חזק מדי. הוא פגע כל הזמן בגלגלי העץ, אשר חוסלו לאחר מכן על ידי הוספת חיזוקים לגלגלים.

לפרדיננד פורשה היה גם הכשרון שלו בהיסטוריה של המכוניות. ה-Lohner-Porsche Mixte Hybrid היה רכב שבגרסאות מאוחרות יותר הונע על ידי מנועים חשמליים, אחד לכל גלגל. מנועים אלו הונעו באמצעות סוללות ומומנט של מנוע בעירה פנימית. רכב זה יכול לשאת עד ארבעה אנשים ולנוע רק באמצעות חשמל או רק באמצעות מנוע בעירה פנימית.

נשמע נפלא? לא לגמרי. סוללות Mixte כללו 44 תאים של 80 וולט ושקלו 1,8 טון. החוליות לא היו חזקות במיוחד ולכן נסגרו במארז מתאים ונתלו על קפיצים. עם זאת, זו הסוללה עצמה, ובואו נוסיף לה הרבה מנועים חשמליים. ההמצאה של לונר ופורשה שקלה יותר מ-4 טון. למרות שמנקודת המבט של היום זה נראה כמו תקלה מוחלטת, Mixte גרם למהנדסים רבים לחשוב. למשל, אלה מבואינג ונאס"א, שחקרו את המנגנון הזה בקפידה רבה. עם אפקטים, כי ל-LRV שהמשימות של אפולו 15, 16 ו-17 השתמשו כדי לעקוף את הירח היו פתרונות רבים שנלקחו מהכלאיים לונר-פורשה מיקסטה.

ההיסטוריה של הכלאיים היא די ארוכה, אז בואו נלך ישר להווה מההתחלה. היברידיות כפי שאנו מכירים אותן הפכו פופולריות רק בסוף שנות ה-90 כאשר הטויוטה פריוס נכנסה לשוק היפני. זה היה אז שלראשונה - בשנת 1997 - נעשה שימוש בשם "טויוטה היברידית מערכת", שלימים הפכה ל"כונן סינרגיה היברידית". איך נראו הדורות הפרטיים?

טויוטה פריוס ראשונה - טויוטה היברידית

אנחנו כבר יודעים שהרעיון של מכונית היברידית אינו חדש. עם זאת, לקח יותר מ-100 שנים עד שהמושג הזה הפך לפופולרי באמת. טויוטה פריוס הפכה למכונית ההיברידית הראשונה בייצור המוני. אולי בגלל זה כל ההיברידיות קשורות בבירור לפריוס. אבל בואו נסתכל על הפתרונות הטכניים.

למרות שהייצור של הפריוס החל ב-1997, חלק זה מהמכירות היה לשוק היפני בלבד. היצוא לשווקים אחרים, בעיקר ארה"ב, החל רק בשנת 2000. עם זאת, דגם היצוא NHW11 שודרג מעט מקודמו (NHW10).

מתחת למכסה המנוע של ההיברידית היפנית היה מנוע 1.5 VVT-i עם תזמון שסתומים משתנה, עובד על מחזור אטקינסון. ההנחות היו פחות או יותר זהות לעכשיו - מנוע הבנזין נתמך בשני מנועים חשמליים - האחד עבד כגנרטור, והשני הניע את הגלגלים. הגיר הפלנטרי, ששימש כתיבת הילוכים CVT משתנה ברציפות, היה אחראי לחלוקה נכונה של עבודת המנועים.

זו לא הייתה מכונית מהירה במיוחד, עם הספק של 58 כ"ס. ו-102 ננומטר ב-4000 סל"ד. לכן התאוצה הייתה צנועה למדי וכך גם המהירות המרבית של 160 קמ"ש. מה ששמח אותי הוא צריכת הדלק הנמוכה, שבממוצע עלולה לרדת מתחת ל-5 ליטר/100 ק"מ.

בגרסת NHW11, רוב הרכיבים שופרו כדי לספק ביצועים טובים יותר. הספק המנוע החשמלי גדל ב-3 קילוואט והמומנט ב-45 ננומטר. הפסדים מכניים הופחתו והרעש הופחת. גם מהירות המנוע המרבית הוגדלה ב-500 סל"ד.

הפריוס הראשון, לעומת זאת, לא היה חף מפגמים - הוא לא היה אמין כמו הדגמים של היום, היו בעיות עם התחממות יתר של הסוללות, וכמה רכיבים חשמליים (כגון המנוע החשמלי) היו רועשים מדי.

Prius II, או Hybrid Synergy Drive

בשנת 2003 הופיעה פריוס נוספת עם מנוע THS דור שני. זה נקרא לראשונה Hybrid Synergy Drive. לפני שניכנס לדרייב, כדאי להזכיר את הצורה האייקונית. הוא לא צמח מאפס ואפילו יש לו שם משלו - "קמבק". הוא פותח בשנות ה-30 על ידי מהנדס אווירודינמי ווניבלד קאם. הגוף עם הגב הגבוה והחתוך יותר יעיל, אין מערבולת מאחורי המכונית.

בזמן העבודה על הדור השני של פריוס, טויוטה רשמה לא פחות מ-530 פטנטים. למרות שהקונספט ככזה היה דומה לכונן ה-THS, רק ב-HSD נעשה שימוש נכון ביכולות של מערכת הדיסקים. הפוטנציאל של המנוע החשמלי ושל מנוע הבעירה הפנימית הושווה, בניגוד לרעיון הקודם, שהיה להגביר את הכוח של מנוע הבעירה הפנימית כדי להגדיל את התפוקה. הפריוס השנייה התחילה והאיצה בחלקה בעזרת מנוע חשמלי. ההספק של החלק החשמלי של הכונן גדל ב-50%.

בדור זה הוצג גם מדחס מיזוג אוויר חשמלי שלא הצריך מנוע בעירה פנימית כדי לקרר או לחמם את הפנים. זה נשאר כך עד היום. הפריוס קיבלה גם סוללות NiMH קלות יותר ב-2003. מספר התאים הצטמצם וצפיפות האלקטרוליט הוגדלה. כמו כן, בדגם זה הוצג לראשונה מצב ה-EV, המאפשר לך לנהוג רק על המנוע החשמלי.

לקסוס פיתחה גרסאות משלה של מערכת ההינע של הדור הזה. בשנת 2005, הוא הפעיל מנוע חשמלי נוסף על הסרן האחורי וכך יצר הנעה היברידית לכל הגלגלים. המנוע השלישי פעל ללא תלות בפקודה לסרן הקדמי – אם כי, כמובן, נשלט על ידי בקר המווסת את המומנט והפרש המהירות.

לקסוס GS 450h ו-LS 600h הראשונים הראו כיצד HSD יכולה לעבוד יחד עם מנועים חזקים והנעה אחורית. מערכת זו הייתה מורכבת עוד יותר - במיוחד בתחום ההולכה. תיבת הילוכים פלנטרית של Ravigneaux עם ארבעה צירים, שני מצמדים שמשנים את יחס ההילוכים של המנוע השני ביחס לגלגלים - לא היה ברור להיכנס לפרטים. זה צריך להיות מוסבר על ידי מהנדס המכונות.

Hybrid Synergy Drive III

אנחנו מגיעים לדור הלפני אחרון של ההנעה ההיברידית. כאן התרחשה מהפכה של ממש. הוחלף 90% מהחלקים. מנוע הבעירה הפנימית הגדיל את נפח העבודה ל-1.8 ליטר, אך המנועים החשמליים צומצמו. ההספק גדל ל-136 כ"ס, בעוד שצריכת הדלק ירדה ב-9%. בדור הזה הצלחנו לבחור מצב נהיגה - רגיל, אקולוגי ודינמי.

ל-HSD יש יחס העברה קבוע, כך שההילוך הפלנטרי, אמנם דומה ל-CVT, הוא משהו אחר לגמרי. הטבעת החיצונית של הגיר היא מנוע MG2, גלגל השיניים הוא מנוע MG1, וה-ICE מחובר באמצעות "כוכבי לכת". הנהג יכול איכשהו להשפיע על פעולת מנוע הבעירה הפנימית והמנוע החשמלי, אך דוושת התאוצה משמשת רק לתקשורת עם המחשב. אנו אומרים כיצד נרצה להאיץ, והמחשב יחשב מהם תנאי הדרך וכיצד לשלב בצורה היעילה ביותר את עבודת המנוע החשמלי ומנוע הבעירה הפנימית.

טויוטה C-HR או HSD IV

הדור הרביעי של הכונן הופיע... בדור הרביעי של הפריוס. עם זאת, הוא כבר הספיק להשתרש בדגמים אחרים - למשל ב-C-HR. הקוורטט נשענת בכבדות על ה-HSD III, אבל סוחטת ממנו עוד יותר עם פחות צריכת דלק. עם זאת, "יותר" אין פירושו הספק, שכן הוא ירד ל-122 כ"ס.

קודם כל, מאפייני הטעינה של הסוללות שופרו – היברידיות חדשות מסוגלות לספוג מינונים גדולים של אנרגיה בזמן קצר יותר. למהפך יש מערכת קירור נפרדת ותופס 30% פחות מקום. הציוד הפלנטרי מוחלף בגלגלי. תיבת ההילוכים כולה עוצבה מחדש כך שהיא מייצרת 20% פחות בזבוז.

סיכום

ראינו חלקים מהמסע של טויוטה לרכבים המשלבים את היתרונות של מנועים חשמליים עם הרבגוניות של מנועי בעירה פנימית. עם זאת, לא הדיסק עצמו משתנה. גם הקונספט של מכונית היברידית משתנה. זו כבר מזמן הפסיקה להיות פריוס ועושה את דרכה למכוניות שנראות קצת יותר קונבנציונליות. היברידיות הופכות בהדרגה לחלק מחיי היומיום. אנחנו רואים אותם בכל מקום בערים הגדולות. 

אחד מהם הוא טויוטה C-HR, שיפנה למי שרוצה להסתובב בעיר בקרוסאובר מעניין, אך מעריך צריכת דלק נמוכה וחוסר רעש. ישנה גם מודעות גוברת לצורך לצמצם את הזיהום – ולמרות שמכוניות הן לא מקור כל הרע כאן, הן חלק מזה, אז צריך לעשות משהו בנידון. טויוטה רושמת צמיחה משמעותית במכירות רכב היברידי משנה לשנה. לא בזכות הפריוס - הודות למכוניות כמו האוריס או ה-C-HR - שעדיין זמינות על הארנק, באריזה הרגילה, אלא עם מערכת הנעה משופרת, שהערך המוסף שלה הוא אמינות מוכחת.

מתי הדור הבא? אנחנו לא יודעים. כנראה נחכה עוד כמה שנים. עם זאת, מערכת ההנעה של ההיברידיות האחרונות של טויוטה כבר מגיעה לרמת תחכום גבוהה להפליא.