Двигатель toyota prius схема

Как устроен гибридный автомобиль? На примере Toyota Prius

Будущее марки Тойота – это гибридные автомобили. Пока электромобили не совершенны и передвигаются без подзарядки максимум до 150 км. Аккумуляторные батареи гибридных автомобилей получают подзарядку от ДВС, обеспечивая комфорт и экономичность при езде на любые расстояния.

Устройство гибридного автомобиля

Устройство гибридного автомобиля (например, Тойота Приус) основано на последовательно-параллельно схеме. У таких транспортных средств крутящий момент на колеса может подаваться и от мотора, и от мотора-генератора. При этом величина мощности агрегатов варьируется в зависимости от степени заряда и возможностей мотора.

Основу конструкции составляют двигатель внутреннего сгорания, электромотор, два генератора и делитель мощности. Последнее устройство позволяет трогаться и осуществлять движение на малых скоростях исключительно на электромоторе. ДВС в этот момент будет обеспечивать только работу генератора.

Зарядка гибридного автомобиля осуществляется посредством отдельного генератора, поэтому электрический мотор-генератор используется только для привода ведущих колес. Во время высоких нагрузок, таких как подъем в гору или езда на высокой скорости в работу активно подключается бензиновый мотор. Делитель мощности контролирует передачу от крутящего момента ДВС на колеса, перераспределяя часть ее для заряда АКБ и генератора.

Принцип работы гибридного автомобиля

Принцип работы гибридного автомобиля (например, Тойота Приус) состоит в следующем: старт, первоначальный разгон и езду на малых оборотах обеспечивает электрический мотор-генератор, при повышенных нагрузках подключается бензиновый мотор. Компьютер регулирует его работу так, чтобы были обеспечены самые высокие показатели экономичности.

Шестерня делителя мощности, передающая крутящий момент на ведущие колеса, вращается посредством электромотора. Основной принцип действия гибридного автомобиля заключается в формировании передаточного числа трансмиссии делителем мощности, именно он распределяет уровень включенности в работу каждого из моторов.

Такая схема гибридного автомобиля называется последовательно-параллельной. Она соединила все преимущества последовательно и параллельной схем. В итоге инженеры японского автоконцерна смогли создать максимально надежный агрегат, ведь управление крутящим моментом происходит при помощи электроники, исключая участие множественных механических узлов и механизмов.

Рекуперативная система торможения также передает кинетическую энергию на генератор, восполняя запас аккумулятора. Для экстренного торможения применяется обычная фрикционная тормозная система.

Двигатель (ДВС) гибридного автомобиля

Мотор авто, работающего по принципу гибрида, в первую очередь основывается на принципе экономичности. Для Тойота Приус инженеры компании Toyota смогли выпустить агрегат в 1,8 литров мощностью 98 лошадиных сил. Теперь расход Тойота Приус гибрид составляет примерно 4,5 литра на 100 км (5 литров по городу и 3,9 литра по трассе). В холодное время года вне зависимости от режима езды потребление топлива увеличивается в среднем на 2 литра на 100 км. Для заправки завод-изготовитель рекомендует использовать бензин марки АИ-95.

Стоит отметить, что разогнать машину до сотни получится чуть боле, чем за 10 секунд. При этом максимальная скорость авто составит 180 км/ч.

Тип двигателя Тойота гибрид подбирался с точки зрения максимального коэффициента полезного действия. У современных гибридов он составляет 40%. Такие показатели позволило получить использование мотора, работающего по циклу Аткинсона. Основная особенность такого бензинового мотора состоит в том, что сжатие топлива запаздывает за ходом поршня. Оно запускается несколько позже начала движения поршня в верхнюю часть гильзы. Благодаря такой уловке некоторое количество топливно-воздушной смеси возвращается во впускной коллектор.

Данный тип ДВС дал современному мотору Toyota Prius следующие преимущества:

• увеличение рабочего хода поршня;
• повышение КПД;
• уменьшение расхода топлива;
• оптимально подходящая конструкция для работы в узком диапазоне оборотов коленчатого вала;
• 122 лошадиных силы суммарной мощности движущей установки.

Электромотор автомобиля Тойота

В Toyota Prius имеется два электромотора: управляющий и тяговый моторы-генераторы. Оба движка питает АКБ.
Тяговый мотор-генератор обеспечивает авто запуск и первоначальный разгон. Управляющий мотор-генератор отвечает за зарядку гибридного автомобиля, а также выполняет функции стартера.

Как правило, по городу в режиме «старт/стоп» Toyota Prius перемещается исключительно за счет электрической установки.

Мощность электромотора Тойота Приус определяется следующими характеристиками:

Последние модели Prius получили возможность заряжаться и от электрической розетки, что позволило сделать их еще экономичнее. Минус один – полная зарядка аккумулятора составит 6 часов, поэтому пока использование транспортного средства без участия двигателя внутреннего сгорания неудобно для поездок на дальние расстояния.

На борту Тойота Приус аккумуляторных батарей две:

1. Вспомогательная аккумуляторная батарея автомобиля емкостью 45 А/ч.

2. Основная никель-металлгидридная высоковольтная аккумуляторная батарея емкостью 6,5 А/ч и напряжением 201,6 В, состоящая из 168 ячеек.

Особенность устройства основной аккумуляторной батареи автомобиля состоит в том, что они оснащены собственной системой охлаждения.

В свое время Тойота Приус была первопроходцем среди автомобилей гибридов. Сегодня установки типа hybrid удалось усовершенствовать так, что они стали устанавливаться и на другие более массовые модели Toyota, тем не менее Prius заслуженно входит в . Популярность подобной схемы мотора можно объяснить ее экологичностью, экономичностью и надежностью, проверенной годами.

Источник статьи: http://jurtransavto.com.ua/article/kak-ustroen-gibrignij-avtomobil/

Как устроен гибридный двигатель Тойоты Приус

Гибридный автомобиль Тойота Приус – великолепный образец работы конструкторов из Японии. Работа машины производится посредством функционирования сразу трех разновидностей двигателей, работающих за счет одноосного редуктора. Попробуем разобраться, каким образом устроен и функционирует гибридный двигатель Приуса.

Составные части двигателя

Чтобы разобраться в особенностях функционирования гибридного Приуса, необходимо изучить работу каждого отдельного элемента, входящего в основную систему.

Система Приуса включает такие компоненты:

1. бензиновый мотор;
2. инвертор;
3. электрический двигатель.

Двигатель внутреннего сгорания, присутствующий под капотом Тойоты Приус, работает посредством цикла Аткинсона. Для его функционирования необходимо топливо, в качестве которого выступает бензин марок АИ-92, 95.

ДВС здесь имеет ряд особенностей:

1. пониженный уровень токсических выбросов;
2. экономичность расходования топлива;
3. высокий КПД.

Планетарная передача обладает всем необходимым функционалом для того чтобы передавать крутящий момент к колесным парам, обеспечивать функционирование мотора-генератора. Все это делает возможным поддержание выработки энергии электродвигателем, поддержания оптимального уровня зарядки аккумулятора, а также работы иных электрических приборов (к примеру, климатической установки).

Моторы генератора

Toyota Prius Hybrid имеет два функционирующих генератора:

1. Первый используется для того чтобы запустить работу двигателя с бензином, который является стартером. Он дает возможности для работы второго элемента. Кроме того, он вырабатывает необходимый ресурс электрической энергии, которая в последствие, передается аккумулятору.
2. Второй агрегат необходим для передачи вращательного момента колесам, что осуществляется посредством энергии, полученной из ВВБ.

Электромоторы Приуса работают посредством взаимодействия одного электромагнитного поля с другим. С этой целью в роторе расположены неодимовые магниты достаточного уровня мощности, а обмотка статора создана с применением медных проводников.

Работа оборудования происходит в двух режимах:

1. Генераторный режим обеспечивает выдачу переменного напряжения в трех фазах из статора. Это напряжение подлежит преобразованию в постоянное, для чего действует конвектор. Переработанная подобным образом энергия, поддерживает работу электрического оборудования, дает нужный заряд аккумуляторной батареи.
2. Двигательный режим: во время этой работы генератор получает питание в трех фазах, приходящее на обмотку стартера, что приводит к движению ротора. Вся эта работа осуществляется за счет взаимодействия магнитных полей, что приводит к выработке кинетической энергии.

Планетарный механизм КПП

Планетарный механизм отличается сложной конструкцией, которая необходима для обеспечения качественной работы всего оборудования гибрида Приус. Сам редуктор создан таким образом, чтобы бензиновая установка подключалась для запуска генератора, вращения колес. Последний режим можно использовать не ранее, чем будет достигнуто нужное количество оборотов – на уровне 2000 за минуту.

Распределение работы моторов в Приусе происходит следующим образом:

1. когда автомобиль движется с низкой скоростью, используется электрическая тяга;
2. чтобы набрать скорость, поддерживать ее на нужном уровне, требуется дополнительный источник энергии, который дает генератор, а работает он посредством двигателя внутреннего сгорания.

Привод колес и ДВС не имеют непосредственной связи между собой.

Работа гибрида

Гибрид Приуса может функционировать в разных режимах. К ним относятся:

1. Перемещение автомобиля путем запуска бензинового двигателя.
2. Старт движения с использованием электрической тяги, осуществление движения с высокой скоростью.
3. Включение на ходу системы 2ZR-FXE.
4. Осуществление заднего хода.

Запуск ДВС

Запуск этого агрегата необходим в тех случаях, когда заряд батареи является недостаточным для того, чтобы сдвинуть машину с места.

Работа гибрида здесь производится следующим образом:

1. Мотор осуществляет работу генератора №1, за счет чего производится вращение планетарного механизма. Именно он запускает двигатель внутреннего сгорания.
2. Далее работает бензиновый двигатель, он приводит к старту мотор-генератора №1. Этот процесс сопровождается переходом этого мотора в генераторный режим. После этого вырабатывается нужный объем электрической энергии, необходимой для заряда батареи аккумулятора, обеспечения работы второго генераторного мотора.
3. Работа 2ZR-FXE необходима исключительно для того, чтобы обеспечить работу первого генератора. Кроме того, этот процесс поддерживает нужный уровень напряжения в сети электрики Тойоты Приуса.

Взаимосвязь с электрической тягой

Работа гибридной установки Приуса взаимодействует с электротягой. Этот процесс идет в определенной последовательности:

1. Бензиновый мотор заглушен, водитель начинает движение.
2. Второй электрический двигатель способствует движению колес, а также первый электромотор. Этот процесс происходит посредством шестеренчатой передачи планетарного механизма, которая возможна благодаря тому объему энергии, который был запасен аккумуляторной батареей. Во время этого процесса постоянное напряжение становится переменным.
3. Чтобы обеспечить движение Тойоты с высокой скоростью, после достижения нужных оборотов, мотор генератор начинает вращать первый мотор с помощью шестеренок, кратность здесь составляет 2,6 единиц.
4. Скорость вращения первого электрического мотора уменьшается по отношению ко второму, в 2,6 раз. Для первого двигателя максимальным числом оборотов выступает количество в 6000, набрать их можно при достижении скорости в 64 км/ч.

Работа двигателя во время движения

Процесс работы гибрида таков:

1. остановка первого мотора генератора (вращается ротор, что изменяет направление потока электромагнитной силы), после этого включается бензиновый двигатель (мотор запускается с помощью снятия крутящего момента с колес машины);
2. ДВС набирает нужное количество оборотов, при этом, совпадают направления вращения каждого из агрегатов гибрида;
3. когда число оборотов уравнивается, сила вращения колес распределяется на равномерной основе;
4. ДВС увеличивает количество оборотов, что ведет к росту энергии, которую выдает второй мотор генератор;
5. энергия передается для батареи аккумулятора для ее зарядки, поддержания движения автомобиля.

Важно! В Приусе нет прямой связи колесного привода и мотора, вращение колес обеспечивается энергией, возникающей при наличии равного числа оборотов оси двигателя и оборотов колес.

Бензиновый ДВС нужен здесь для работы электрического генератора, что, в свою очередь, обеспечивает поддержание требуемой емкости батареи аккумулятора.

Движение задним ходом

Задний ход Приуса обеспечивает первый мотор генератор. Как это происходит:

1. когда ДВС заглушен, первый мотор находится в двигательном режиме;
2. движение второго генератора становится противоположным;
3. ось планетарного вида фиксируется на одном месте;
4. крутящий момент передается от первого электрического двигателя ко второму (здесь задействуется шестеренчатая передача);
5. второй электромотор вращается в обратном направлении, что дает возможность автомобилю двигаться задним ходом.

Если работает бензиновый ДВС, чтобы начать движение задним ходом, нужно повысить количество оборотов первого электрического двигателя относительно ДВС.

Заключение

Гибридная конструкция Приуса дает значительную экономию топлива. Это обеспечивается взаимодействием нескольких факторов:

1. пуск, остановка бензинового мотора в нужные моменты (применение цикла Аткинсона);
2. сбор воедино энергии рекуперации, необходимой для торможения автомобиля;
3. получение бензиновым двигателем адекватной нагрузки, по причине того, что здесь присутствует электрический вариатор;
4. высокие аэродинамические свойства.

Источник статьи: http://yatoyota.ru/modeli/prius/kak-ustroen-gibridnyj-dvigatel-tojoty-prius