Smá saga - hvernig þróaðist tvinndrif Toyota?

Við höfum rekið C-HR á fréttastofunni í nokkurn tíma. Á hverjum degi kunnum við að meta kosti tvinndrifs í borginni, en um tíma vorum við að velta fyrir okkur hversu langt Hybrid Synergy Drive gekk áður en það kom að nýjustu gerðinni? Ef þú hefur líka áhuga, lestu áfram.

Hefur þú einhvern tíma velt því fyrir þér hversu langt saga tvinndrifna er komin? Öfugt við útlitið er þessi tegund uppfinninga ekki lén síðustu áratuga eða svo. Fyrsta einkaleyfið fyrir drifkerfi sem notar brunavél og rafmótor átti William H. Patton og það birtist ... áður fyrir 128 árum! Þetta einkaleyfi þróaði Patton Motor Car, tvinn aflrás sem var notuð til að knýja strætisvagna og litlar eimreiðar. Árið 1889 var frumgerð búin til og átta árum síðar var raðútgáfan af eimreiminni seld járnbrautarfyrirtækinu.

Ári áður rúllaði Phaeton út á vegina áður en Patton-kláfferjan var framleidd. Nei, ekki þessi Volkswagen-Bentley. Armstrong Phaeton. Líklega fyrsti tvinnbíllinn, eða öllu heldur hjólastóll, í sögunni. Um borð var 6,5 lítra 2ja strokka brunavél, auk rafmótor. Svifhjólið virkaði líka sem dynamo sem hleður rafhlöðuna. Armstrong Phaeton endurheimti þegar orku frá hemlun, en á aðeins annan hátt en blendingar í dag. Rafmótorinn var notaður til að knýja lampa og ræsa brunavélina og kannski hefði það ekki komið á óvart ef ekki væri fyrir þá staðreynd að hann fór um 16 ár fram úr sjálfvirka ræsinu frá Cadillac.

Hefur þú áhuga? Hvað með 3 gíra hálfsjálfskiptingu? Ekki þurfti að skipta algjörlega um gír með handafli. Löngu áður en samstillingar voru fundnir upp og tvöfalda kúplingartæknin gleymdist, virkaði rafmótor kúplingunni sjálfkrafa þegar skipt var um gír. Hins vegar var Armstrong Phaeton vélin… of öflug. Hann skemmdi stöðugt viðarhjólin, sem í kjölfarið var eytt með því að bæta styrkingum á hjólin.

Ferdinand Porsche átti einnig kost á sér í bílasögunni. Lohner-Porsche Mixte Hybrid var farartæki sem í síðari útgáfum var knúið rafmótorum, einum fyrir hvert hjól. Þessir mótorar voru knúnir af rafhlöðum og togi frá brunahreyfli. Þetta farartæki gat borið allt að fjóra menn og hreyfðist aðeins með rafmagni eða aðeins með brunahreyfli.

Hljómar vel? Ekki alveg. Mixte rafhlöður samanstanda af 44 80 volta frumum og vógu 1,8 tonn. Hlekkirnir voru ekki mjög sterkir, svo þeir voru lokaðir í viðeigandi hulstri og hengdir á gorma. Hins vegar er þetta rafhlaðan sjálf og við skulum bæta fullt af rafmótorum við hana. Uppfinning Lohner og Porsche vó meira en 4 tonn. Þrátt fyrir að frá sjónarhóli dagsins í dag líti út fyrir að það sé algjört bilun, fékk Mixte marga verkfræðinga til að hugsa. Til dæmis þeir frá Boeing og NASA, sem rannsökuðu þetta tæki mjög vandlega. Með áhrifum, vegna þess að LRV sem Apollo 15, 16 og 17 verkefnin notuðu til að komast í kringum tunglið hafði margar lausnir teknar úr Lohner-Porsche Mixte blendingnum.

Saga blendinga er nokkuð löng, svo við skulum fara beint í nútímann frá upphafi. Blendingar eins og við þekkjum þá urðu aðeins vinsælir seint á tíunda áratugnum þegar Toyota Prius kom inn á Japansmarkað. Það var þá sem í fyrsta sinn - árið 90 - var nafnið „Toyota Hybrid System“ notað, sem síðar varð „Hybrid Synergy Drive“. Hvernig litu einstakar kynslóðir út?

Fyrsta Toyota Prius - Toyota Hybrid System

Við vitum nú þegar að hugmyndin um tvinnbíl er ekki ný. Hins vegar tók það meira en 100 ár fyrir þessa hugmynd að verða virkilega vinsæl. Toyota Prius varð fyrsti fjöldaframleiddi tvinnbíllinn. Kannski er það ástæðan fyrir því að allir blendingar eru greinilega tengdir Prius. En lítum á tæknilausnirnar.

Þrátt fyrir að framleiðsla á Prius hafi hafist árið 1997 var þessi hluti sölunnar eingöngu fyrir Japansmarkað. Útflutningur til annarra markaða, aðallega Bandaríkjanna, hófst fyrst árið 2000. Hins vegar hefur NHW11 útflutningsgerðin verið lítillega uppfærð frá forvera sínum (NHW10).

Undir húddinu á japanska tvinnbílnum var 1.5 VVT-i vél með breytilegum ventlatíma, sem starfaði á Atkinson-lotunni. Forsendurnar voru nokkurn veginn þær sömu og þær eru núna - bensínvélin var studd af tveimur rafmótorum - annar virkaði sem rafall og hinn hjólaði. Plánetukírinn, sem þjónaði sem stöðugt breytilegur CVT gírkassa, sá um rétta dreifingu á vinnu vélanna.

Þetta var ekki mjög hraðskreiður bíll, með 58 hö afl. og 102 Nm við 4000 snúninga á mínútu. Hröðunin var því frekar hófleg og hámarkshraði 160 km/klst. Það sem gladdi mig var lítil eldsneytiseyðsla sem gæti að meðaltali farið niður fyrir 5 l / 100 km.

Í NHW11 útgáfunni hafa flestir íhlutir verið endurbættir til að veita betri afköst. Afl rafmótors hefur verið aukið um 3 kW og tog um 45 Nm. Dregið hefur verið úr vélrænu tapi og dregið úr hávaða. Hámarkshraði vélarinnar hefur einnig verið aukinn um 500 snúninga á mínútu.

Fyrsti Prius var þó ekki gallalaus - hann var ekki eins áreiðanlegur og gerðir nútímans, það voru vandamál með ofhitnun rafgeyma og sumir rafhlutar (eins og rafmótorinn) voru of háværir.

Prius II, eða Hybrid Synergy Drive

Árið 2003 birtist annar Prius með annarri kynslóð THS vél. Það var fyrst kallað Hybrid Synergy Drive. Áður en við förum í aksturinn er rétt að minnast á helgimynda lögunina. Það varð ekki til frá grunni og hefur jafnvel sitt eigið nafn - "Kammbak". Það var þróað á þriðja áratugnum af loftaflfræðiverkfræðingnum Wunibald Kamm. Yfirbyggingin með háu, skera baki er straumlínulagaðri, það er engin ókyrrð á bak við bílinn.

Þegar unnið var að annarri kynslóð Prius skráði Toyota allt að 530 einkaleyfi. Þó að hugmyndin sem slík væri svipuð og THS drifið, var það aðeins í HSD sem möguleikar diskakerfisins voru rétt notaðir. Möguleikar rafmótors og brunahreyfils voru jafnaðir, öfugt við fyrri hugmynd, sem var að auka afl brunavélarinnar til að auka framleiðni. Annar Prius fór í gang og hraðaði að hluta með hjálp rafmótors. Afl rafmagnshluta drifsins er aukið um 50%.

Þessi kynslóð sá einnig kynningu á rafdrifinni loftræstiþjöppu sem þurfti ekki brunavél til að kæla eða hita innréttinguna. Þannig hefur það haldist fram á þennan dag. Prius fékk einnig léttari NiMH rafhlöður árið 2003. Frumum hefur fækkað og þéttleiki raflausnarinnar hefur verið aukinn. Einnig var það í þessari gerð sem EV-stillingin var fyrst kynnt, sem gerir þér kleift að keyra aðeins á rafmótornum.

Lexus þróaði sín eigin afbrigði af aflrás þessarar kynslóðar. Árið 2005 setti hann annan rafmótor á afturásinn og bjó þannig til fjórhjóladrifs tvinnbíl. Þriðja vélin virkaði óháð skipuninni á framöxulinn - þó að henni hafi að sjálfsögðu verið stjórnað af stýringu sem stjórnar tog og hraðamun.

Fyrsti Lexus GS 450h og LS 600h sýndu hvernig HSD getur unnið saman með öflugum vélum og afturhjóladrifi. Þetta kerfi var enn flóknara - sérstaklega á sviði flutnings. Ravigneaux plánetugírkassi með fjórum öxlum, tveimur kúplingum sem breyta gírhlutfalli seinni vélarinnar miðað við hjólin - ekki var ljóst að fara nánar út í það. Þetta ætti vélaverkfræðingur að útskýra.

Hybrid Synergy Drive III

Við náum næstsíðustu kynslóð hybrid drifsins. Hér varð algjör bylting. Skipt um 90% hluta. Brunavélin jók vinnumagnið í 1.8 lítra en rafmótorarnir voru minnkaðir. Aflið jókst í 136 hö en eldsneytisnotkun minnkaði um 9%. Í þessari kynslóð gátum við valið akstursstillingu - eðlilega, vistvæna og kraftmikla.

HSD er með föstu gírhlutfalli, þannig að plánetukírinn, þó hann sé svipaður og CVT, er eitthvað allt annar. Ytri hringur gírsins er MG2 mótorinn, sólargírinn er MG1 mótorinn og ICE er tengdur með „plánetum“. Ökumaðurinn getur á einhvern hátt haft áhrif á virkni brunahreyfils og rafmótors, en bensíngjöfin er eingöngu notuð til að hafa samskipti við tölvuna. Við segjum hvernig við viljum flýta okkur og tölvan mun reikna út hvernig ástand vega er og hvernig á að sameina vinnu rafmótorsins og brunavélarinnar á áhrifaríkan hátt.

Toyota C-HR eða HSD IV

Fjórða kynslóð drifsins birtist ... í fjórðu kynslóð Prius. Hins vegar hefur honum þegar tekist að festa rætur í öðrum gerðum - til dæmis í C-HR. Kvartettinn hallar sér mikið að HSD III en kreistir enn meira út úr honum með minni eldsneytisnotkun. „meira“ þýðir hins vegar ekki afl, þar sem það er komið niður í 122 hö.

Í fyrsta lagi hafa hleðslueiginleikar rafgeyma verið bættir - nýir blendingar geta tekið til sín stóra skammta af orku á styttri tíma. Inverterinn er með sér kælikerfi og tekur 30% minna pláss. Skipt er um plánetubúnaðinn fyrir sívalur. Allur gírkassinn hefur verið endurhannaður þannig að hann skilar 20% minni sóun.

Samantekt

Við höfum séð hluta af ferð Toyota að farartækjum sem sameina kosti rafmótora og fjölhæfni brunahreyfla. Hins vegar er það ekki diskurinn sjálfur sem breytist. Hugmyndin um tvinnbíl er líka að breytast. Þessi er fyrir löngu hætt að vera Prius og er að ryðja sér til rúms í bílum sem líta aðeins hefðbundnari út. Blendingar eru smám saman að verða hluti af daglegu lífi. Við sjáum þá alls staðar í stórborgum. 

Einn þeirra er Toyota C-HR sem mun höfða til þeirra sem vilja ferðast um borgina á áhugaverðum krossabíl en kunna að meta litla eldsneytisnotkun og hljóðleysi. Það er líka að aukast meðvitund um nauðsyn þess að draga úr mengun - og á meðan bílar eru ekki uppspretta alls ills hér eru þeir hluti af því og því þarf að gera eitthvað í málinu. Toyota metur verulegan vöxt í sölu tvinnbíla milli ára. Ekki að þakka Prius - þökk sé bílum eins og Auris eða C-HR - enn fáanlegir í veskinu, í venjulegum umbúðum, heldur með endurbættri drifrás, sem virðisauki er sannaður áreiðanleiki.

Hvenær er næsta kynslóð? Við vitum það ekki. Við bíðum líklega í nokkur ár í viðbót. Hins vegar er aflrás nýjustu tvinnbíla Toyota nú þegar að ná ótrúlega háu fágunarstigi.