'n Bietjie geskiedenis - hoe het Toyota se hibriede aandrywing ontwikkel?

Ons het C-HR al 'n rukkie in die nuuskamer bedryf. Ons waardeer elke dag die voordele van hibriede aandrywing in die stad, maar vir 'n rukkie het ons gewonder hoe ver Hybrid Synergy Drive gegaan het voordat dit by die nuutste model gekom het? As jy ook belangstel, lees verder.

Het jy al ooit gewonder hoe ver die geskiedenis van hibriede aandrywings gekom het? In teenstelling met die skyn, is hierdie tipe uitvinding nie die domein van die afgelope dekades of so nie. Die eerste patent vir 'n dryfstelsel wat 'n binnebrandenjin en 'n elektriese motor gebruik, het aan William H. Patton behoort, en dit het verskyn ... voor 128 jaar gelede! Hierdie patent het die Patton Motor Car ontwikkel, 'n hibriede aandryfstelsel wat gebruik is om straatwaens en klein lokomotiewe aan te dryf. In 1889 is 'n prototipe geskep, en agt jaar later is die reeksweergawe van die lokomotief aan die spoorwegmaatskappy verkoop.

'n Jaar vroeër het die Phaeton op die paaie uitgerol voor Patton se kabelkarreproduksie. Nee, nie hierdie Volkswagen-Bentley nie. Armstrong Phaeton. Seker die eerste hibriede motor, of eerder 'n rolstoel, in die geskiedenis. Aan boord was 'n 6,5-liter 2-silinder binnebrandenjin, sowel as 'n elektriese motor. Die vliegwiel het ook as 'n dinamo opgetree wat die battery gelaai het. Armstrong Phaeton het reeds energie uit rem herwin, maar op 'n effens ander manier as vandag se basters. Die elektriese motor is gebruik om lampe aan te dryf en die binnebrandenjin aan te skakel, en miskien sou dit nie verbasend gewees het as nie vir die feit dat dit Cadillac se outomatiese aansitter met 16 jaar verbygesteek het nie.

Stel u belang? Wat van 'n 3-spoed semi-outomatiese ratkas? Ratte moes nie heeltemal met die hand verander word nie. Lank voordat sinchroniseerders uitgevind is en die dubbelkoppelaartegniek vergeet is, het 'n elektriese motor die koppelaar outomaties aangedryf wanneer ratte gewissel word. Die Armstrong Phaeton-enjin was egter … te kragtig. Hy het voortdurend die houtwiele beskadig, wat daarna uitgeskakel is deur versterkings by die wiele te voeg.

Ferdinand Porsche het ook sy meriete in die geskiedenis van motors gehad. Die Lohner-Porsche Mixte Hybrid was 'n voertuig wat in latere weergawes deur elektriese motors aangedryf is, een vir elke wiel. Hierdie motors is aangedryf deur batterye en die wringkrag van 'n binnebrandenjin. Hierdie voertuig kon tot vier mense vervoer en slegs deur die krag van elektrisiteit beweeg of slegs deur 'n binnebrandenjin te gebruik.

Klink goed? Nie heeltemal nie. Mixte-batterye het uit 44 80-volt-selle bestaan ​​en 1,8 ton geweeg. Die skakels was nie baie sterk nie, daarom is hulle in 'n geskikte houer toegemaak en aan vere gehang. Dit is egter die battery self, en kom ons voeg baie elektriese motors daarby. Die uitvinding van Lohner en Porsche het meer as 4 ton geweeg. Alhoewel dit uit vandag se oogpunt na 'n totale misbrand lyk, het Mixte baie ingenieurs aan die dink gesit. Byvoorbeeld, diegene van Boeing en NASA, wat hierdie apparaat baie noukeurig bestudeer het. Met effekte, want die LRV wat die Apollo 15, 16 en 17 missies gebruik het om om die maan te kom, het baie oplossings gehad wat uit die Lohner-Porsche Mixte-baster geneem is.

Die geskiedenis van basters is redelik lank, so kom ons gaan reguit na die hede van die begin af. Hibriede soos ons hulle ken het eers in die laat 90's gewild geword toe die Toyota Prius die Japannese mark betree het. Dit was toe dat vir die eerste keer - in 1997 - die naam "Toyota Hybrid System" gebruik is, wat later "Hybrid Synergy Drive" geword het. Hoe het die individuele generasies gelyk?

Eerste Toyota Prius - Toyota Hibriede Stelsel

Ons weet reeds dat die idee van 'n hibriede motor nie nuut is nie. Dit het egter meer as 100 jaar geneem voordat hierdie konsep werklik gewild geword het. Toyota Prius het die eerste massavervaardigde hibriede motor geword. Miskien is dit hoekom alle basters duidelik met die Prius geassosieer word. Maar kom ons kyk na die tegniese oplossings.

Alhoewel produksie van die Prius in 1997 begin het, was hierdie gedeelte van verkope slegs vir die Japannese mark. Uitvoere na ander markte, hoofsaaklik die VSA, het eers in 2000 begin. Die uitvoermodel NHW11 is egter effens opgegradeer vanaf sy voorganger (NHW10).

Onder die enjinkap van die Japannese baster was 'n 1.5 VVT-i-enjin met veranderlike kleptydreëling, wat op die Atkinson-siklus werk. Die aannames was min of meer dieselfde as wat dit nou is - die petrolenjin is ondersteun deur twee elektriese motors - een werk as 'n kragopwekker, en die ander wat die wiele aandryf. Die planetêre rat, wat as 'n deurlopend veranderlike CVT-transmissie gedien het, was verantwoordelik vir die korrekte verspreiding van die werk van die enjins.

Dit was nie 'n baie vinnige motor nie, met 'n kraglewering van 58 pk. en 102 Nm teen 4000 rpm. Daarom was die versnelling taamlik beskeie, asook die maksimum spoed van 160 km/h. Wat my behaag het, was die lae brandstofverbruik, wat gemiddeld tot onder 5 l / 100 km kon daal.

In die NHW11-weergawe is die meeste van die komponente verbeter om beter werkverrigting te lewer. Die krag van die elektriese motor is met 3 kW verhoog en die wringkrag met 45 Nm. Meganiese verliese is verminder en geraas is verminder. Die maksimum enjinspoed is ook met 500 rpm verhoog.

Die eerste Prius was egter nie sonder gebreke nie – dit was nie so betroubaar soos vandag se modelle nie, daar was probleme met batterye wat oorverhit het, en sommige elektriese komponente (soos die elektriese motor) was te raserig.

Prius II, of Hybrid Synergy Drive

In 2003 het nog 'n Prius verskyn met 'n tweede generasie THS-enjin. Dit is eers Hybrid Synergy Drive genoem. Voordat ons in die rit kom, is dit die moeite werd om die ikoniese vorm te noem. Dit het nie van nuuts af ontstaan ​​nie en het selfs sy eie naam – “Kammbak”. Dit is in die 30's ontwikkel deur die lugdinamiese ingenieur Wunibald Kamm. Die bakwerk met 'n hoë, gesnyde rug is meer vaartbelyn, daar is geen turbulensie agter die motor nie.

Terwyl hy aan die tweede generasie Prius gewerk het, het Toyota soveel as 530 patente geregistreer. Alhoewel die konsep as sodanig soortgelyk was aan die THS-aandrywer, was dit slegs in die HSD dat die vermoëns van die skyfstelsel behoorlik gebruik is. Die potensiaal van die elektriese motor en die binnebrandenjin is gelykgestel, in teenstelling met die vroeëre idee, wat was om die krag van die binnebrandenjin te verhoog om produktiwiteit te verhoog. Die tweede Prius het deels met behulp van ’n elektriese motor begin en versnel. Die krag van die elektriese deel van die aandrywing word met 50% verhoog.

Hierdie generasie het ook die bekendstelling van 'n elektriese lugversorgingskompressor gesien wat nie 'n binnebrandenjin benodig het om die passasierskompartement af te koel of te verhit nie. Dit het tot vandag toe so gebly. Die Prius het ook in 2003 ligter NiMH-batterye ontvang. Die aantal selle is verminder en die digtheid van die elektroliet is verhoog. Dit was ook in hierdie model dat die EV-modus die eerste keer bekendgestel is, wat jou toelaat om net op die elektriese motor te ry.

Lexus het sy eie variante van hierdie generasie se aandryfstelsel ontwikkel. In 2005 het hy nog 'n elektriese motor op die agteras aangebring en sodoende 'n vierwielaangedrewe baster geskep. Die derde enjin het onafhanklik van die opdrag na die vooras gewerk – hoewel dit natuurlik beheer is deur ’n beheerder wat wringkrag en spoeddifferensiaal reguleer.

Die eerste Lexus GS 450h en LS 600h het gewys hoe HSD kan saamwerk met kragtige enjins en agterwielaandrywing. Hierdie stelsel was selfs meer kompleks – veral op die gebied van transmissie. Ravigneaux planetêre ratkas met vier asse, twee koppelaars wat die ratverhouding van die tweede enjin relatief tot die wiele verander – dit was nie duidelik om in besonderhede in te gaan nie. Dit moet deur die meganiese ingenieur verduidelik word.

Hybrid Synergy Drive III

Ons bereik die voorlaaste generasie van die hibriede aandrywing. Dit is waar 'n ware rewolusie plaasgevind het. 90% van onderdele vervang. Die binnebrandenjin het die werkvolume tot 1.8 liter verhoog, maar die elektriese motors is verminder. Krag het tot 136 pk toegeneem, terwyl brandstofverbruik met 9% afgeneem het. In hierdie generasie kon ons 'n rymodus kies - normaal, eko en dinamies.

Die HSD het 'n vaste ratverhouding, so die planetêre rat, hoewel soortgelyk aan 'n CVT, is iets heeltemal anders. Die buitenste ring van die ratkas is die MG2-motor, die sonrat is die MG1-motor, en die ICE word deur "planete" verbind. Die bestuurder kan op een of ander manier die werking van die binnebrandenjin en elektriese motor beïnvloed, maar die versnellerpedaal word slegs gebruik om met die rekenaar te kommunikeer. Ons sê hoe ons wil versnel, en die rekenaar sal bereken wat die padtoestande is en hoe om die werk van die elektriese motor en die binnebrandenjin die effektiefste te kombineer.

Toyota C-HR of HSD IV

Die vierde generasie van die dryf het verskyn ... in die vierde generasie van die Prius. Hy het egter reeds daarin geslaag om wortel te skiet in ander modelle – byvoorbeeld in die C-HR. Die Kwartet leun swaar op die HSD III, maar druk selfs meer daaruit met minder brandstofverbruik. “Meer” beteken egter nie krag nie, aangesien dit tot 122 pk verminder is.

Eerstens is die laaieienskappe van die batterye verbeter – nuwe basters is in staat om groot dosisse energie in 'n korter tyd te absorbeer. Die omskakelaar het 'n aparte verkoelingstelsel en neem 30% minder spasie op. Die planetêre rat word vervang deur 'n silindriese een. Die hele ratkas is herontwerp sodat dit 20% minder vermorsing genereer.

Opsomming

Ons het dele van Toyota se reis na motors gesien wat die voordele van elektriese motors kombineer met die veelsydigheid van binnebrandenjins. Dit is egter nie die skyf self wat verander nie. Die konsep van 'n hibriede motor is ook besig om te verander. Hierdie een is lankal nie meer 'n Prius nie en is besig om sy weg te vind in motors wat 'n bietjie meer konvensioneel lyk. Hibriede word geleidelik deel van die alledaagse lewe. Ons sien hulle oral in groot stede. 

Een daarvan is die Toyota C-HR, wat byval sal vind by diegene wat in 'n interessante oorkruis in die stad wil rondbeweeg, maar lae brandstofverbruik en geruisloosheid waardeer. Daar is ook ’n groeiende bewustheid van die noodsaaklikheid om besoedeling te verminder – en terwyl motors nie die bron van alle euwel hier is nie, is hulle deel daarvan, so iets moet daaromtrent gedoen word. Toyota teken aansienlike groei in hibriedvoertuigverkope jaar op jaar aan. Nie danksy die Prius nie – danksy motors soos die Auris of die C-HR – steeds bekostigbaar op die beursie, in ’n konvensionele pakket, maar met ’n gevorderde dryfstelsel waarvan die toegevoegde waarde bewese betroubaarheid is.

Wanneer is die volgende generasie? Ons weet nie. Ons sal seker nog 'n paar jaar wag. Die dryfkrag van die jongste Toyota hibriede bereik egter reeds 'n ongelooflike hoë vlak van sofistikasie.