کمی تاریخ - پیشرانه هیبریدی تویوتا چگونه توسعه یافت؟

مدتی است که C-HR را در اتاق خبر اجرا می کنیم. هر روز ما از مزایای درایو هیبریدی در شهر قدردانی می کنیم، اما برای مدتی در این فکر بودیم که Hybrid Synergy Drive قبل از اینکه به جدیدترین مدل برسد تا کجا پیش رفته است؟ اگر شما نیز علاقه مند هستید، ادامه مطلب را بخوانید.

آیا تا به حال فکر کرده اید که تاریخچه درایوهای هیبریدی تا کجا پیش رفته است؟ بر خلاف ظاهر، این نوع اختراع مربوط به دهه های اخیر یا بیشتر نیست. اولین حق ثبت اختراع سیستم محرکه با استفاده از موتور احتراق داخلی و موتور الکتریکی متعلق به ویلیام اچ پاتون بود و قبل از 128 سال پیش ظاهر شد! این پتنت پاتون موتور خودرو را توسعه داد، یک پیشرانه هیبریدی که برای تامین برق ترامواها و لوکوموتیوهای کوچک استفاده می شد. در سال 1889 یک نمونه اولیه ساخته شد و هشت سال بعد نسخه سریال لوکوموتیو به شرکت راه آهن فروخته شد.

یک سال قبل، فایتون قبل از تولید تله‌کابین پاتون به جاده‌ها راه یافت. نه، این فولکس واگن بنتلی نیست. آرمسترانگ فایتون. احتمالاً اولین ماشین هیبریدی یا بهتر است بگوییم ویلچر در تاریخ باشد. روی هواپیما یک موتور 6,5 سیلندر 2 لیتری احتراق داخلی و همچنین یک موتور الکتریکی وجود داشت. فلایویل نیز به عنوان دینام عمل می کرد که باتری را شارژ می کرد. آرمسترانگ فایتون قبلاً انرژی را از ترمزگیری بازیابی می کرد، اما به روشی کمی متفاوت از هیبریدی های امروزی. از موتور الکتریکی برای روشن کردن لامپ ها و راه اندازی موتور احتراق داخلی استفاده می شد و شاید اگر این واقعیت وجود نداشت که 16 سال از استارت اتوماتیک کادیلاک پیشی گرفته بود، تعجب آور نبود.

علاقه مند؟ گیربکس 3 سرعته نیمه اتوماتیک چطور؟ لازم نیست دنده ها را به طور کامل با دست عوض کنید. مدتها قبل از اختراع سنکرونایزرها و فراموش شدن تکنیک کلاچ دوبل، یک موتور الکتریکی هنگام تعویض دنده، کلاچ را به طور خودکار فعال می کرد. با این حال، موتور آرمسترانگ فایتون... خیلی قوی بود. او دائماً به چرخ های چوبی آسیب می رساند که متعاقباً با افزودن آرماتورها به چرخ ها از بین رفت.

فردیناند پورشه نیز شایستگی خود را در تاریخ خودروها داشت. Lohner-Porsche Mixte Hybrid وسیله نقلیه‌ای بود که در نسخه‌های بعدی از موتورهای الکتریکی برای هر چرخ یک موتور استفاده می‌کرد. این موتورها با باتری و گشتاور یک موتور احتراق داخلی کار می کردند. این وسیله نقلیه می‌توانست تا چهار نفر را حمل کند و فقط از طریق نیروی برق یا فقط با استفاده از موتور احتراق داخلی حرکت کند.

عالیه؟ نه کاملا. باتری های Mixte شامل 44 سلول 80 ولتی و وزن 1,8 تن بودند. پیوندها خیلی محکم نبودند، بنابراین در یک جعبه مناسب بسته شده و روی فنر آویزان می شدند. با این حال، این خود باتری است و بیایید موتورهای الکتریکی زیادی به آن اضافه کنیم. اختراع لوهنر و پورشه بیش از 4 تن وزن داشت. اگرچه از دیدگاه امروزی به نظر می رسد یک اشتباه کامل باشد، Mixte بسیاری از مهندسان را به فکر فرو برد. به عنوان مثال، کسانی از بوئینگ و ناسا که این دستگاه را بسیار دقیق مطالعه کردند. با اثرات، زیرا LRV که ماموریت‌های آپولو 15، 16 و 17 برای دور زدن ماه استفاده می‌کردند، راه‌حل‌های زیادی داشت که از هیبرید Lohner-Porsche Mixte گرفته شده بود.

تاریخچه هیبریدها بسیار طولانی است، بنابراین بیایید از همان ابتدا مستقیماً به زمان حال برویم. خودروهای هیبریدی همانطور که می شناسیم تنها در اواخر دهه 90 با ورود تویوتا پریوس به بازار ژاپن محبوب شدند. پس از آن بود که برای اولین بار - در سال 1997 - از نام "Toyota Hybrid System" استفاده شد که بعدها به "Hybrid Synergy Drive" تبدیل شد. تک تک نسل ها چه شکلی بودند؟

اولین تویوتا پریوس - سیستم هیبریدی تویوتا

ما قبلاً می دانیم که ایده یک خودروی هیبریدی جدید نیست. با این حال، بیش از 100 سال طول کشید تا این مفهوم واقعاً محبوب شود. تویوتا پریوس اولین خودروی هیبریدی تولید انبوه شد. شاید به همین دلیل است که همه هیبریدها به وضوح با پریوس مرتبط هستند. اما بیایید راه حل های فنی را بررسی کنیم.

اگرچه تولید پریوس در سال 1997 آغاز شد، اما این بخش از فروش فقط برای بازار ژاپن بود. صادرات به بازارهای دیگر، عمدتاً ایالات متحده، تنها در سال 2000 آغاز شد. با این حال، مدل صادراتی NHW11 کمی نسبت به مدل قبلی خود (NHW10) ارتقا یافته است.

زیر کاپوت هیبریدی ژاپنی یک موتور 1.5 VVT-i با زمان بندی متغیر سوپاپ ها قرار داشت که در چرخه اتکینسون کار می کرد. مفروضات کمابیش همان چیزی بود که الان هستند - موتور بنزینی توسط دو موتور الکتریکی پشتیبانی می شد - یکی به عنوان ژنراتور کار می کرد و دیگری چرخ ها را به حرکت در می آورد. دنده سیاره ای که به عنوان یک گیربکس CVT متغیر پیوسته عمل می کرد، وظیفه توزیع صحیح کار موتورها را بر عهده داشت.

این ماشین خیلی سریع نبود و قدرتش 58 اسب بخار بود. و 102 نیوتن متر در 4000 دور در دقیقه. بنابراین، شتاب نسبتا کم بود، همانطور که حداکثر سرعت 160 کیلومتر در ساعت بود. چیزی که من را خوشحال کرد مصرف سوخت کم بود که به طور متوسط ​​می توانست به زیر 5 لیتر در 100 کیلومتر برسد.

در نسخه NHW11، بیشتر قطعات برای ارائه عملکرد بهتر بهبود یافته اند. قدرت موتور الکتریکی 3 کیلووات و گشتاور آن 45 نیوتن متر افزایش یافته است. تلفات مکانیکی کاهش یافته و نویز کاهش یافته است. حداکثر دور موتور نیز 500 دور در دقیقه افزایش یافته است.

با این حال، اولین پریوس بدون نقص نبود - به اندازه مدل های امروزی قابل اعتماد نبود، مشکلاتی در مورد گرم شدن بیش از حد باتری ها وجود داشت و برخی از قطعات الکتریکی (مانند موتور الکتریکی) صدای بسیار زیادی داشتند.

Prius II یا Hybrid Synergy Drive

در سال 2003، پریوس دیگری با موتور نسل دوم THS ظاهر شد. اولین بار Hybrid Synergy Drive نامیده شد. قبل از اینکه وارد درایو شویم، لازم است به شکل نمادین آن اشاره کنیم. از ابتدا بوجود نیامده و حتی نام خود را دارد - "Kammbak". در دهه 30 توسط مهندس آیرودینامیک Wunibald Kamm توسعه یافت. بدنه با پشتی بلند و برش ساده تر است، هیچ تلاطمی در پشت ماشین وجود ندارد.

تویوتا در حین کار بر روی نسل دوم پریوس، 530 پتنت به ثبت رساند. اگرچه این مفهوم شبیه به درایو THS بود، اما تنها در HSD بود که از قابلیت های سیستم دیسک به درستی استفاده شد. بر خلاف ایده قبلی که افزایش قدرت موتور احتراق داخلی برای افزایش بهره وری بود، پتانسیل موتور الکتریکی و موتور احتراق داخلی برابر شد. پریوس دوم با کمک یک موتور الکتریکی شروع به کار کرد و تا حدی شتاب گرفت. قدرت بخش الکتریکی درایو 50٪ افزایش یافته است.

این نسل همچنین شاهد معرفی یک کمپرسور تهویه مطبوع الکتریکی بود که برای خنک کردن یا گرم کردن محفظه سرنشین نیازی به موتور احتراق داخلی نداشت. تا به امروز همینطور باقی مانده است. پریوس همچنین در سال 2003 باتری های سبک تر NiMH دریافت کرد. تعداد سلول ها کاهش یافته و چگالی الکترولیت افزایش یافته است. همچنین در این مدل بود که برای اولین بار حالت EV معرفی شد که به شما امکان می دهد فقط با موتور الکتریکی رانندگی کنید.

لکسوس انواع خود را از پیشرانه این نسل توسعه داده است. در سال 2005، او موتور الکتریکی دیگری را روی محور عقب اعمال کرد و در نتیجه یک هیبریدی تمام چرخ متحرک ایجاد کرد. موتور سوم مستقل از فرمان به محور جلو کار می کرد - اگرچه، البته، توسط کنترل کننده ای کنترل می شد که گشتاور و دیفرانسیل سرعت را تنظیم می کرد.

اولین لکسوس GS 450h و LS 600h نشان دادند که چگونه HSD می‌تواند با موتورهای قدرتمند و محرک چرخ‌های عقب کار کند. این سیستم حتی پیچیده تر بود - به ویژه در زمینه انتقال. گیربکس سیاره ای Ravigneaux با چهار شفت، دو کلاچ که نسبت دنده موتور دوم را نسبت به چرخ ها تغییر می دهد - وارد جزئیات نشد. این باید توسط مهندس مکانیک توضیح داده شود.

Hybrid Synergy Drive III

ما به نسل ماقبل آخر درایو هیبریدی می رسیم. اینجا بود که یک انقلاب واقعی رخ داد. 90 درصد قطعات تعویض شده موتور احتراق داخلی حجم کار را به 1.8 لیتر افزایش داد، اما موتورهای الکتریکی کاهش یافت. قدرت به 136 اسب بخار افزایش یافت، در حالی که مصرف سوخت 9 درصد کاهش یافت. در این نسل، ما توانستیم حالت رانندگی - معمولی، اکو و پویا را انتخاب کنیم.

HSD دارای یک نسبت دنده ثابت است، بنابراین دنده سیاره ای، در حالی که شبیه به CVT است، چیزی کاملا متفاوت است. حلقه بیرونی چرخ دنده موتور MG2، چرخ دنده خورشیدی موتور MG1 است و ICE توسط "سیاره ها" به هم متصل می شود. راننده می تواند به نحوی بر عملکرد موتور احتراق داخلی و موتور الکتریکی تأثیر بگذارد، اما پدال گاز فقط برای برقراری ارتباط با رایانه استفاده می شود. ما می گوییم که چگونه می خواهیم شتاب بگیریم، و کامپیوتر محاسبه می کند که شرایط جاده چگونه است و چگونه می توان کار موتور الکتریکی و موتور احتراق داخلی را به بهترین نحو ترکیب کرد.

تویوتا C-HR یا HSD IV

نسل چهارم درایو ... در نسل چهارم پریوس ظاهر شد. با این حال، او قبلاً موفق شده است در مدل های دیگر - به عنوان مثال، در C-HR - ریشه کند. کوارتت به شدت به HSD III متکی است، اما با مصرف سوخت کمتر، حتی بیشتر از آن استفاده می کند. با این حال، "بیشتر" به معنای قدرت نیست، زیرا به 122 اسب بخار کاهش یافته است.

اول از همه، ویژگی های شارژ باتری ها بهبود یافته است - هیبریدهای جدید قادر به جذب دوزهای بزرگ انرژی در زمان کوتاه تری هستند. اینورتر دارای سیستم خنک کننده مجزا است و 30 درصد فضای کمتری را اشغال می کند. چرخ دنده سیاره ای با یک چرخ دنده استوانه ای جایگزین می شود. کل گیربکس بازطراحی شده است به طوری که 20% کمتر هدر می رود.

جمع بندی

ما بخش هایی از سفر تویوتا به خودروهایی را دیده ایم که مزایای موتورهای الکتریکی را با تطبیق پذیری موتورهای احتراق داخلی ترکیب می کند. با این حال، این خود دیسک نیست که تغییر می کند. مفهوم خودروهای هیبریدی نیز در حال تغییر است. این خودرو مدت هاست که دیگر پریوس نیست و راه خود را به خودروهایی باز می کند که کمی معمولی تر به نظر می رسند. هیبریدها به تدریج به بخشی از زندگی روزمره تبدیل می شوند. ما آنها را همه جا در شهرهای بزرگ می بینیم. 

یکی از آنها تویوتا C-HR است که برای کسانی که می خواهند با یک کراس اوور جالب در شهر حرکت کنند، اما مصرف سوخت پایین و بی صدا بودن را قدردانی می کنند، جذاب خواهد بود. همچنین آگاهی فزاینده‌ای در مورد نیاز به کاهش آلودگی وجود دارد - و در حالی که اتومبیل‌ها منشأ همه شرارت‌ها در اینجا نیستند، آنها بخشی از آن هستند، بنابراین باید کاری در مورد آن انجام شود. تویوتا رشد قابل توجهی در فروش خودروهای هیبریدی در سال به سال ثبت کرده است. نه به لطف پریوس - به لطف خودروهایی مانند Auris یا C-HR - که هنوز در کیف پول مقرون به صرفه است، در یک بسته معمولی، اما با یک پیشرانه پیشرفته که ارزش افزوده آن قابلیت اطمینان ثابت شده است.

نسل بعدی کی میاد؟ ما نمی دانیم. احتمالاً چند سال دیگر صبر خواهیم کرد. با این حال، پیشرانه جدیدترین خودروهای هیبریدی تویوتا در حال حاضر به سطح فوق العاده بالایی از پیچیدگی رسیده است.