Тойота Приус гибрид: устройство двигателя

Принцип работы Тойота Приус гибрид состоит в совместном функционировании бензинового и электрического моторов. Чтобы яснее понять, как работает Тойота Приус гибрид, рассмотрим его устройство детально.

Структура гибридного двигателя тойота приус

Принцип работы гибридного двигателя Тойота Приус нетрудно понять, если предварительно разобраться с его базовыми составляющими.

Чтобы понять, как работает гибридный двигатель Тойота Приус, рассмотрим его устройство, состоящее из бензинового агрегата и электрического двигателя– генератора.

Бензиновый двигатель

Данный агрегат, работающий по принципу внутреннего сгорания, установленный в Приусе, работает согласно циклу Аткинсона. Здесь допускается использование топлива марки АИ-92,95.

Особенности силового агрегата:

1. небольшой уровень токсичности, над снижением которого проводились работы;
2. экономичность расходования топлива;
3. высокий КПД.

Планетарная передача, передает крутящий момент к колесам машины, что, одновременно, обеспечивает работу электрического мотора. Это получается из-за того, что данная передача связывает оба вида моторов в единое целое.

Такая схема работы дает возможность вырабатывать нужное количество электрической энергии для того, чтобы поддерживать нужный уровень заряда аккумулятора. Кроме того, это необходимо для поддержания нормальной работы климатической системы, других электрических приборов, присутствующих в автомобиле.

Мотор генератор 1 и 2

Рассматривая Toyota prius, принцип работы, то, как устроен Приус, можно легко понять, если обратить внимание на генераторы машины. Их здесь имеется два.

1. Первый необходим для запуска двигателя внутреннего сгорания. Он является своеобразным стартером в классическом понимании этого слова. Именно он обеспечивает функционирование второго генератора, когда происходит снижение уровня заряда аккумуляторной батареи. Кроме того, первый генератор вырабатывает электрическую энергию, необходимую для передачи заряда аккумуляторной батареи.
2. Второй генератор необходим для обеспечения передачи крутящего моменту от ВВБ к колесам.

Электрические моторы Приуса работают по принципу взаимодействия электромагнитных полей. По этой причине здесь стоят неодимовые магниты (они находятся в роторе), а обмотка статора сделана из медных проводников.

Существует два режима функционирования такого оборудования:

1. Генераторный: здесь переменное напряжение в трех фазах передается с выводов статора. Напряжение преобразуется из переменного в постоянное, путем работы конвертора. После этого, данная энергия передается электрическому оборудованию, поддерживает необходимый уровень заряда аккумулятора.
2. Двигательный: здесь мотор-генератор получает на обмотку статора уже трехфазное питание, обеспечиваемое воздействием магнитных полей. Это путь получения кинетической энергии.

Планетарная КПП

Планетарный механизм является достаточно сложной конструкцией, которая в полной мере обеспечивает функционирование всей установки гибрида. Здесь присутствует редуктор, который разработан особым образом, чтобы бензиновая установка подключалась к работе для вращения колес, поддержания нормальной работы генератора.

Важно! Вращение колес обеспечивается только при достижении оборотов в 2000 единиц за минуту.

Планетарный механизм следующим образом обеспечивает работу гибрида:

1. электрическая тяга обеспечивает перемещение машины на низких скоростях;
2. чтобы набрать большую скорость, к работе подключается генератор, функционирующий посредством двигателя внутреннего сгорания.

Нужно отметить, что планетарный механизм не обеспечивает непосредственной связи между приводом колес и бензиновым двигателем.

Режимы работы гибридной силовой установки

Чтобы определить, toyota prius, как работает, после рассмотрения устройства Тойота Приус, необходимо ознакомиться с принципами работы гибридного автомобиля Тойота Приус.

Режимы работы автомобиля:

1. Запуск двигателя внутреннего сгорания и перемещение машины.
2. Старт на тяге электричества, движение с большой скоростью.
3. Запуск во время осуществления движения машиной.
4. Движение назад.

Начало движения с запуском двс

Как работает гибрид Приус? В автомобиле Тойота Приус принцип работы гибридной установки начального движения имеет следующие особенности. Данный режим применяется в тех случаях, когда заряда аккумуляторной батареи слишком мало, чтобы автомобиль начал свое движение.

Работа гибрида здесь происходит таким образом:

1. Начальный генератор заставляет вращаться планетарный механизм, последний запускает двигатель внутреннего сгорания.
2. Бензиновый мотор осуществляет разгон первого генератора, после чего он переходит в генераторный режим.
3. Вырабатывается нужное количество электричества, необходимого для заряда аккумулятора, обеспечения работы генератора под номером два.

Старт на электротяге скоростная езда

Рассматривая toyota prius устройство, нужно отдельно остановиться на изучении электрической тяги гибрида. Она применяется во время старта авто, используется следующим образом:

1. движение авто начинается в тот момент, когда бензиновый двигатель еще заглушен;
2. второй генератор способствует началу вращения колес, первый электрический мотор также начинает двигаться (через передачу шестеренки планетарки), весь этот процесс становится возможным за счет накопленной батареей энергии (здесь напряжение преобразуется в переменное);
3. чтобы машина ехала на высокой скорости второй генератор шестеренками переключается на процесс вращения от первого генератора (кратность здесь составляет 2,6 единицы);
4. происходит увеличение скорости вращения первого электрического мотора (максимум оборотов может достигать 6000 за минуту, что равно скорости в 64 км/ч).

Запуск двс на ходу

Чтобы понять принцип работы Тойота Приус, нужно рассмотреть запуск силового агрегата непосредственно на ходу:

1. Когда останавливается первый генератор, в работу включается бензиновый ДВС. Генератор же тормозится посредством того, что поток электромагнитного излучения перенаправляется в другую сторону, противоположную той, в которую происходит вращение ротора.
2. Мотор запускается путем снятия крутящего момента с колес.
3. Когда двигатель внутреннего сгорания набирает нужное количество оборотов, можно понять, как работает Тойота Приус: совпадают направления вращения каждого из агрегатов установки гибрида. Когда количество оборотов становится одинаковым, распределение силы вращения на колесах также становится равномерным.
4. Рост вырабатываемой электрической энергии начинает расти в тот момент, когда увеличиваются обороты со стороны бензинового агрегата. Тут же происходит и рост энергии, которую дает первый генератор. Вырабатываемая энергия расходуется на зарядку аккумуляторной батареи, поддержку движения машины, когда энергия передается на второй двигатель.

Как становится видно, мотор прямо соединен с приводом колес. Именно он передает энергию, необходимую для вращения колес (только в том случае, когда количество оборотов оси двигателя и колес становится одинаковым). Можно сделать вывод, что бензиновый ДВС необходим для обеспечения функционирования электрического генератора, а также поддержания нужного уровня заряда аккумуляторной батареи.

Движение задним ходом

Рассмотрение движения назад также необходимо, чтобы понять, как работает Приус. Этот процесс идет следующим путем:

• за движение таким образом, ответственен первый генератор;
• когда ДВС заглушен, первый электрический мотор начинает работать на движение авто;
• первый генератор начинает вращаться в сторону, противоположную той, в которую вращается второй генератор;
• ось планетарки остается на месте;
• крутящий момент передается от одного генератора к другому, для этого используется шестеренчатая передача планетарки;
• второй электрический мотор начинает свое вращение в обратную сторону, что дает возможность машине ехать задним ходом.

Если запущен бензиновый двигатель, то для движения задним ходом, требуется увеличение оборотов первого генератора относительно оборотов ДВС.

Заключение

Гибридная конструкция Приуса отличается экономичностью расходования топлива. Это обеспечивается следующими показателями:

• остановка бензинового двигателя, его пуск в те моменты, когда это необходимо, предполагающая использование принципа Аткинсона;
• получение и аккумуляция нужного объема энергии для рекуперации во время торможения;
• получение бензиновым двигателем нужного уровня нагрузки благодаря наличию вариатора;
• высокие аэродинамические свойства.

Двигатели Toyota Prius, Prius a, Prius C, Prius PHV, Prius Prime, Prius v

Toyota Prius – это первый в мире массовый гибридный автомобиль, работающий за счет как бензинового, так и электрического, силовых агрегатов. Базовые версии модели выпускаются как хэтчбеки и большеразмерные универсалы, это Prius α/v, а также PHV. В России Prius продается с 2009 года.

Prius

Продажи четырехдверного седана Prius первого поколения стартовали на внутреннем рынке в декабре 1997 года. Автомобиль оснащался бензиновым ДВС 1.5 л и электромотором на 30 кВт.

В 2000-м, после проведения рестайлинга, в автомобиле была улучшена отдача гибридной силовой установки. В то же время, Prius первой генерации был представлен на европейском и американском рынках.

Второй Prius, уже в кузове хэтчбек, появился в продаже в 2003 году. Электромотор его гибридного агрегата стал гораздо мощнее, поэтому бензиновый двигатель реже вступал в работу, что положительно сказывалось на топливной экономичности.

Третий Prius появился на внутреннем рынке в мае 2009 года. Его гибридный силовой привод стал новым на 90%, а специально разработанный мотор на 1.8 л, в основном, работал на пониженных оборотах.

Созданный на новой платформе TNGA, Prius четвертой генерации стал доступен в продаже в Японии в конце 2015 года. Внешне машина отличалась от своих предшественников. Силовой агрегат остался прежним, но стал эффективнее. Впервые, но только на внутреннем рынке, предлагалась полноприводная версия Prius.

Двигатели, устанавливаемые на классический «Prius»:

Prius a/v

Универсал Prius α (Alpha) был представлен на внутреннем рынке весной 2011 года. Стандартную батарею заменили на более компактную, литий-ионную. Этот же автомобиль, но под названием Prius v поступил в продажу в США уже в конце того же года, а летом следующего, 2012-го, был представлен в Европе как Prius+.

Двигатели, устанавливаемые на Prius «альфа»:

Двигатели, устанавливаемые на Prius «ви»:

Prius C

Весной 2012 года в Северной Америке был представлен компактный хэтчбек под названием Prius C (он же – Aqua). Автомобиль отличался самым низким, на тот момент времени, расходом топлива в мире. Новинка оборудовалась бензиновым мотором 1.5 л и имела очень компактную аккумуляторную батарею.

Двигатели, устанавливаемые на Prius «Си»:

Prius PHV/Prime

Летом 2007 года Toyota представила общественности прототип под названием Prius PHV (Plug-in Hybrid Vechicle), созданный на базе классической модели второй генерации. Автомобиль получил увеличенную аккумуляторную батарею, заряжаемую от внешней электросети.

В начале 2012 года, ограниченные партии «подзаряжаемого гибрида» стали предлагаться на ключевых рынках компании Тойота: в Японии, Северной Америке и Европе. Автомобиль мог проехать около 25 километров только на одной электротяге и полностью заряжался всего за 1.5 часа.

Обновленная версия Prius PHV, созданная на базе классической модели четвертого поколения, но с вдвое большей литий-ионной батареей, была представлена в феврале 2017 года. В режиме электротяги, новая батарея позволяла проезжать до 68 километров. Довести ее заряд до максимума от бытовой электросети можно было в диапазоне от 2 до 14 часов. В Северной Америке Prius PHV продается как Prius Prime.

Двигатели, устанавливаемые на Prius PHV:

Двигатели, устанавливаемые на Prius Prime:

1NZ-FXE

Двигатель 1NZ-FXE работает по циклу Аткинсона. Как отдельный мотор эта модель ДВС никогда не использовалась. Линейку 1NZ начали выпускать еще в 1999 году, а устанавливать 1NZ-FXE на Toyota Prius стали в 2000 году.

Первая, не модифицированная, версия установки имела 76 л.с., а после доработок 2006 года, в двигателе осталось 74 «силы», что позволило добиться оптимального расхода топлива. Мощность была уменьшена специально, в первую очередь – в угоду новым экологическим стандартам.

Среди достоинств установки 1NZ-FXE можно отметить ее высокую надежность, разумеется, в пределах моторесурса. Преимуществом также можно назвать и стабильное функционирование электрических систем.

2ZR-FXE

Первый двигатель линейки 2ZR вышел в 2007 году. Силовой агрегат с индексом 2ZR-FXE выпускается с 2009 года в Китае и США. Мотор является аналогом 2ZR-FE, но предназначен для установки на гибридные машины. Также, как и 1NZ-FXE, ДВС работает по циклу Аткинсона.

По сравнению с третьим поколением Prius, для которого 2ZR-FXE и был разработан, в 2011 году двигатель был полностью переделан, чтобы обеспечить значительно лучшую экономию топлива. В агрегате была применена масса инноваций и улучшений, которых раньше и в помине не было за все года.

Кстати, на китайском рынке 2ZR-FXE предлагается под индексами – 5/8ZR-FXE.

Типичные неисправности двигателей 1NZ-FXE и 2ZR-FXE

• 1NZ-FXE зарекомендовал себя хорошо, если не брать в расчет моторесурс агрегата. Судя по отзывам, на практике он составляет всего 200 тыс. км, после чего практически не подлежит восстановлению, так как алюминиевые БЦ и ГБЦ неремонтопригодные. Цепи привода газораспределительного механизма обычно хватает на весь ресурс ДВС. В остальном конструкция 1NZ-FXE практически не отличается от 1NZ-FE.

Насчет типичных неисправностей этого двигателя от Toyota, стоит сказать, что при выходе из строя даже одного из многочисленных датчиков, силовая установка полностью прекращает работать. Естественно, диагностировать подобную неполадку совсем непросто.

Также среди недостатков можно упомянуть такие проблемы, как: преждевременный выход из строя маховика; цепь, которая имеет свойство растягиваться; ремень генератора – тоже быстро изнашивается. Остальные минусы установки строго индивидуальные и зависят от регулярности технического обслуживания, а также от качества топлива и масла.

• Пожалуй, главный недостаток двигателей 2ZR-FXE – неремонтопригодность БЦ, так как корпус выполнен из алюминиевых сплавов. Также для этих агрегатов характерен «масложор», что решается заменой масла с большей степенью вязкости.

Посторонние шумы на средних оборотах тоже не редкость для 2ZR-FXE. Чаще всего причиной является ослабшая цепь газораспределительного механизма, либо изношенный ремень генератора. При выявлении причины неестественных звуков, следует произвести подтяжку, либо замену приводных деталей.

Плавающие на холостом ходу обороты чаще всего свидетельствуют о неисправности заслонки.

Иногда, помимо чистки дроссельной заслонки, может потребоваться проверка датчиков. Кроме того, нередко, уже после 50 тыс. км. пробега, может начать подтекать помпа. Ее лучше заменить в самые короткие сроки, иначе возможен выход из строя термостата, из-за чего двигатель не будет прогреваться до нужной температуры, а это может способствовать заклиниванию клапанов.

Заключение

Несмотря на весьма высокую стоимость, гибридные автомобили вызывают все больше интереса у покупателей. В сравнении с конкурентами, Тойота Приус действительно потребляет намного меньше топлива. Кроме экономии на расходах, Prius, как не загрязняющий окружающую среду автомобиль, имеет особый статус в большинстве европейских городов.

Мнений об агрегатах 1NZ-FXE не так уж и много, так как работает он в качестве составной части всей гибридной конструкции. Однако легко понять, что проблем с этой установкой хватает. Возможно, именно поэтому двигатель довольно быстро сняли с производства.

Двигатели 2ZR-FXE прекрасно справляются со своими задачами на автомобилях Тойота Приус. По многочисленным отзывам российских автолюбителей, можно сказать, что агрегат устойчив как к высоким, так и к отрицательным, температурам.

Обычно ресурс этого мотора составляет 250 тыс. км, но при должном уходе он может быть намного больше, чем кстати, не может похвастаться его конкурент – 1NZ-FXE. «Классический» Приус с двигателем 2ZR-FXE в среднем расходует 1.7-5.6 литров топлива на 100 км. пути.

При покупке контрактного двигателя для Приус стоит иметь в виду, что ценники на эти агрегаты до сих пор достаточно высокие. К тому же, если в истории мотора уже есть 150 тыс. км пробега, то от него вообще лучше отказаться, иначе можно получить угасающий ресурс и много других проблем.