Устройство и принцип работы двигателя гибридной Тойоты Приус — подробное описание технологии, которая перевернула представление о эффективности автомобильных двигателей

Гибридный автомобиль Тойоты Приус – это автомобиль нового поколения, который работает на двух типах топлива: бензине и электричестве. Основным источником электричества для работы двигателя является аккумуляторная батарея, которая получает энергию в процессе движения автомобиля и может быть заряжена из внешнего источника.

Для работы двигателя гибридной Тойоты Приус был разработан двигатель 1NZ-FXE с бензиновым и электрическим ходом. Он основан на принципе работы Atkinson и имеет цилиндры расположены на увеличенном ходу. Благодаря этому, двигатель генерирует меньший крутящий момент на низких оборотах, но это позволяет существенно снизить расход топлива.

Внутренний двигатель гибридной Тойоты Приус 1NZ-FXE работает в разных режимах: в зависимости от скорости автомобиля и потребности в мощности двигателя. Для поддержания необходимого крутящего момента и обеспечения специально разработана система управления, которая регулирует работу обоих двигателей и аккумуляторной батареи.

При начинании движения автомобиля гибридного автомобиля Тойоты Приус аккумулятор при помощи генератора запускает двигатель внутреннего сгорания. Вместе с тем, он запускает и второй электродвигатель – 2ZR-FXE, который является компактным и легким. Данный электродвигатель передает мощность на колеса автомобиля, обеспечивая его движение.

В режиме полностью электрической тяги гибридный автомобиль Тойота Приус работает насчет насчет аккумуляторной батареи, которая запасает электричество из бортовой сети во время движения или при подзарядке автомобиля из сети. В этом случае двигатель внутреннего сгорания не используется, а мощность, полученная от аккумуляторной батареи, преобразуется в крутящий момент для движения автомобиля.

Таким образом, устройство двигателя гибридной Тойоты Приус является инновационным и эффективным способом использования электричества в транспортном средстве. Приус стал первым гибридным автомобилем в Японии и получил широкое признание благодаря своей экономичности и низким выбросам вредных веществ в атмосферу. Это значительно снижает негативное воздействие на окружающую среду и делает гибридные автомобили более привлекательными для покупателей.

Устройство двигателя гибридной Тойоты Приус

Структура гибридного двигателя Prius состоит из двух основных частей: бензинового двигателя и электрического двигателя, а также генераторной установки. Гибридный двигатель Toyota Prius полностью разработан под принципу гибрида (автомобиля). В компании Toyota установили начало данной серии двигателей в 1997 году.

Бензиновый двигатель генерирует энергию, которая преобразуется в электрическую энергию с помощью генератора и заряжает батарею электрической системы автомобиля. При ходе автомобиля на городской скорости или во время режима движения с низкой загрузкой бензиновый двигатель отключается, и автомобиль начинает работать только на электрических двигателях.

Установка двигателей на Prius стала возможной, благодаря использованию нескольких режимов передачи силы на колеса автомобиля. В работе данного агрегата, есть то, что называется «агрегаты гибрида»: это электромеханический привод автоматической КПП (Electronic Continuously Variable Transmission — E-CVT), а также трехфазный электромотор (МГ1), исполняющий роль запасного «генераторного» мотора.

Такая система позволяет гибридной Тойоте Prius преобразовывать движение колес в электрическую энергию, которая может использоваться для поддержания нужного уровня заряда батареи или возвращать энергию назад в систему двигателей при необходимости. При создании нового поколения гибридов, представленных в 2009 году, компания установила увеличение количества электрических моторов в гибридах до трех, что гарантировало высокие уровни эффективности и производительности.

Принцип работы гибридного двигателя Toyota Prius

Принцип работы гибридного двигателя Toyota Prius базируется на использовании топлива и электрической энергии. На первых участках движения автомобиля бензиновый двигатель запускается для обеспечения необходимой мощности. Тогда как при разгоне и остановке на светофорах двигатели на Prius могут работать на электрической энергии.

В гибридном автомобиле Prius управление энергией осуществляется путем комбинирования работы двигателей и использования режимов электрической и бензиновой энергии. При передаче уска в плавно меняющем режиме механизма при движении автомобиля задействуются электрические и бензиновые двигатели, что позволяет достичь более высокого уровня экономии топлива.

Подробное описание и принцип работы

Двигатель гибридной Toyota Prius оснащен бензиновым двигателем 1NZ-FXE, который работает по принципу Atkinson. Он имеет 4 цилиндра и объем 1,5 литра. Для установки нужного хода заслонки и передачи вращения на вал силового агрегата устройство двигателя использует механизм Atkinson Cycle Valve Timing Intelligence System (VVT-i). Этот механизм увеличивает общее время открытия заслонки впуска, что позволяет увеличить мощность двигателя и снизить его расход топлива.

Бензиновый двигатель работает вместе с электрическим агрегатом, который представляет собой электродвигатель и генератор. Он получает электричество от батареи высокого напряжения (HV) и обеспечивает дополнительную мощность во время разгона или при высоких скоростях. Кроме того, электрический агрегат также используется для получения энергии от двигателя при торможении и сохраняет ее в батарее HV для использования в дальнейшем.

Устройство двигателя гибридной Toyota Prius также включает в себя систему управления гибридным приводом (Hybrid Synergy Drive), которая контролирует работу бензинового двигателя и электрического агрегата в разных режимах движения. Например, при низкой скорости или в режиме электромобиля автомобиль работает только на электрической энергии, получаемой от батареи HV.

Принцип работы

Приус гибридный может работать в различных режимах, в зависимости от условий движения и состояния заряда батареи HV. Приус Prime, например, может осуществлять полностью электрическую поездку на расстояние до 40 км, когда его батарея HV полностью заряжена.

В режимах, когда нужная мощность превышает возможности электрического агрегата, бензиновый двигатель включается и начинает работать. Он работает в сочетании с электрическим агрегатом, чтобы обеспечить необходимую мощность и ускорение автомобиля.

Кроме того, приус гибридный может использовать энергию, вырабатываемую бензиновым двигателем, для зарядки батареи HV. В таких режимах двигатель работает в режиме генератора и передает энергию от своего вала на генератор, который заносит электричество в батарею HV.

Таким образом, устройство двигателя гибридной Toyota Prius и его принцип работы обеспечивают эффективное использование энергии, увеличение мощности и снижение расхода топлива, что делает Prius одним из наиболее экономичных автомобилей на рынке.

Prius av

Принцип работы

При старте Приуса av, автомобиль работает в бензиновом режиме. После старта идет получение топлива по базе. Но если водитель решил поехать на электричестве, он должен включить режим EV, чтобы автомобиль начал работать только на электротяге. Если нажать педаль акселератора до упора, автомобиль начинает работать в режиме гибрида (он может работать и в бензиновом и в электрическом режимах одновременно).

В гибридном режиме Приус av стартует с электромотором, а потом, при достижении определенного уровня оборотов электромотора, включается бензиновый двигатель. Бензиновый двигатель работает на оптимальных оборотах, и электромотор и аккумуляторная установка поддерживают его в этом режиме. Все это обеспечивает экономичную езду и экономию топлива.

Еще одна особенность Приус av в том, что при движении на скорости около 70 км/ч или при росте оборотов двигателя до определенного уровня автоматически включается скоростная передача. Это делается путем использования двух электромоторов, которые работают внутри аккумулятора. Один из этих электромоторов работает в режиме генератора, а другой — в режиме мотора. Такая структура позволяет сохранять высокие обороты двигателя и обеспечивает комфортную езду на автомобиле.

Toyota Prius av PHV

В 2012 году Toyota выпустила гибридную модель Prius av PHV. Она имеет возможность подзарядки аккумулятора от обычной розетки и может ехать на электротяге большие расстояния без использования бензина.

Структура гибридного двигателя Тойота Приус

Устройство гибридного двигателя Тойота Приус основано на сочетании бензинового двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и электрического мотора. Эти два агрегата специально разработаны для своей работы вместе и обеспечивают эффективное функционирование всей установки.

Гибридные автомобили, включая Приус, обладают специальными системами, которые регулируют передачу энергии между различными компонентами гибридной установки в зависимости от ситуации на дороге и требований водителя. В результате, двигатель может работать как на бензине, так и на электричестве.

Устройство гибридного двигателя

Гибридный двигатель состоит из трех основных компонентов: бензинового двигателя внутреннего сгорания (ДВС), электрического мотора и аккумулятора.

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в гибридном двигателе Тойота Приус работает по принципу силового цикла Atkinson. Это позволяет достичь высоких показателей экономичности, поскольку двигатель потребляет меньше топлива на единицу энергии, выполняя больше рабочих циклов за один оборот коленчатого вала.

Электрический мотор представляет собой компактную установку, которая специально разработана для работы с бензиновым двигателем. Он используется для запуска двигателя, обеспечивая нужное крутящее усилие при низких оборотах. Также электрический мотор работает в режиме рекуперации, преобразуя кинетическую энергию движения автомобиля в электрическую энергию, которая затем заряжает аккумулятор.

Аккумулятор является ключевым компонентом гибридной установки Тойота Приус. Он используется для хранения электрической энергии, высвобождаемой при рекуперации и в процессе работы электрического мотора. Аккумулятор также служит источником электрической энергии для электрического мотора и всей электрической сети автомобиля.

Принцип работы гибридного двигателя

При работе автомобиля на низкой скорости или при стоянке, электрический мотор, питаемый аккумулятором, обеспечивает движение автомобиля в тихом и экологически чистом режиме.

В случае необходимости или при высоких скоростях бензиновый двигатель включается и начинает работать совместно с электрическим мотором. Бензиновый двигатель обеспечивает высокие скорости и экономичное движение автомобиля, а электрический мотор поддерживает нужное крутящее усилие и разгон.

Таким образом, гибридный двигатель гибридного автомобиля Тойота Приус обеспечивает оптимальное сочетание мощности и экономичности, позволяя снизить уровень выбросов и расход топлива при езде по городу и на дорогах общего пользования.

Заключение

Структура гибридного двигателя Тойота Приус включает бензиновый двигатель внутреннего сгорания, электрический мотор и аккумулятор. Эти компоненты работают вместе, обеспечивая оптимальное функционирование всей гибридной установки. Благодаря этому, автомобиль может работать на электротяге или на бензине в зависимости от условий дороги и потребностей водителя, что позволяет снизить выбросы и экономить топливо.

Планетарная КПП

Устройство планетарной КПП было разработано компанией Toyota для гибридных автомобилей, включая Toyota Prius и Prius Prime. Эта КПП работает с электрической установкой и двигателем внутреннего сгорания для обеспечения эффективного функционирования гибридного автомобиля.

Планетарная КПП состоит из трех основных компонентов: генераторного мотора, двигателя, и планетарного механизма. Генераторный мотор работает с аккумуляторной установкой, а двигатель — с двигателем внутреннего сгорания.

Когда автомобиль стартует, двигатель включается и начинает работать в режиме холостого хода, чтобы зарядить аккумуляторную установку. Затем генераторный мотор переключается в режим генерации электроэнергии и начинает работать с аккумуляторной установкой для поддержания электрической энергии.

Устройство планетарного механизма позволяет автомобилю работать с различными передачами. Планетарный механизм состоит из солнечной шестерни, спутниковых шестерен и кольцевой шестерни. Эти шестерни могут работать в различных сочетаниях передач, обеспечивая такие режимы, как вперед, назад, и электротяга автомобиля.

Приус имеет двигатель 1NZ-FXE объемом 1,5 литра, а Prius Prime — двигатель 2ZR-FXE объемом 1,8 литра. Они работают с аккумуляторной установкой и планетарной КПП для получения необходимого движения автомобиля.

Гибридный автомобиль Prius использует эту планетарную КПП для получения электротяги автомобиля и поддержания необходимой передачи силовой установки. Благодаря этому устройству, автомобиль Prius может работать на электрической энергии, на топливе или в режиме гибридного привода.

Бензиновый двигатель

Запуск данного двигателя происходит при помощи стартера, который начинает обеспечивать вращение коленчатого вала мотора. Счетчик оборотов двигателя контролируется электронной системой управления, что позволяет его автоматическую остановку в случае неисправностей или при низкой загрузке.

Бензиновый двигатель гибридной Toyota Prius принципиально отличается от моторов в обычных автомобилях. Вместо стандартной передачи для увеличения вращающего момента используется планетарная механизма. Приобретая вращение на передачу мощности, она передает ее на вал трансмиссии и колеса автомобиля. Планетарная механизма задним ходом не обеспечивает, для этого устанавливаемые гибридные автомобили силовой агрегаты имеют еще одну передачу для противоположную направлению движения.

Модель автомобиля	Мощность двигателей (л.с.)
Toyota Prius (1-го поколения)	70
Toyota Prius (2-го поколения)	76
Toyota Prius (3-го поколения)	98
Toyota Prius (4-го поколения)	98

Таким образом, бензиновый двигатель в гибридной установке автомобиля Toyota Prius играет важную роль в обеспечении начала движения и высоких скоростей. Его функционирование и увеличение мощности возможно благодаря использованию планетарной механизма и установке гибридной силовой установки.

Двигатели Toyota Prius

В компактной структуре гибридного автомобиля Prius можно найти два основных двигателя. Первый — это бесщеточный электрический двигатель, который стоит на передних колесах и обеспечивает передвижение автомобиля в режиме электротяги. Второй — это бензиновый двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который работает на базе цикла Аткинсона и служит для получения необходимой мощности и заряда батареи.

Двигатель электротяги

Электрический двигатель Prius, известный как 2ZR-FXE, является одним из основных элементов гибридного мотора. Он обеспечивает электрический ход автомобиля при запуске и в определенных ситуациях во время движения. Внутренняя структура двигателя состоит из компонентов, таких как ротор, статор и механизм передачи. На базе компонентов статора и ротора происходит преобразование электричества в движение, а механизм передачи обеспечивает эффективную передачу оборотов на передние колеса автомобиля.

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания

Бензиновый двигатель Prius, известный как 1NZ-FXE, работает на базе цикла Аткинсона и запускается при необходимости для создания электричества и зарядки батареи автомобиля. Он может функционировать в двух режимах: режиме генератора, когда он работает для создания электричества, и режиме двигателя, когда он обеспечивает дополнительную мощность для передвижения автомобиля.

Приус имеет компактную гибридную систему, в которой двигатели взаимодействуют между собой, чтобы обеспечить оптимальные условия функционирования. Например, при движении автомобиля на электричестве бензиновый двигатель может автоматически запуститься для поддержания необходимого уровня заряда батареи. Таким образом, гибридные двигатели Prius работают синхронно, чтобы обеспечить оптимальную и экологически чистую езду на автомобиле.

Режимы работы гибридной силовой установки

Гибридная силовая установка гибридного автомобиля Toyota Prius представляет собой сложную систему, которая позволяет получать энергию из двух источников: бензинового двигателя и электрической установки. Приус 4 поколения оборудован двигателем 2ZR-FXE объемом 1,8 литра, который работает по принципу Atkinson.

Основной задачей системы является обеспечение эффективного функционирования автомобиля при минимальном расходе топлива. Режимы работы гибридной силовой установки зависят от нескольких факторов, включая текущую скорость, нагрузку и состояние заряда аккумулятора.

Режим EV (Electric Vehicle)

В режиме EV автомобиль работает только на электрическом двигателе, что позволяет ему ездить на небольшие расстояния без выбросов выхлопных газов. В этом режиме электрическая установка получает энергию от аккумулятора, и автомобиль может достигать скорости до 50 км/ч.

Режим HV (Hybrid Vehicle)

В режиме HV автомобиль работает как гибрид, используя и бензиновый двигатель, и электрическую установку. Главной функцией электрической установки в этом режиме является поддержание бензинового двигателя в оптимальной рабочей зоне, доставляя нужное количество электрической энергии для увеличения вращения колес.

Когда требуется больше мощности, аккумуляторная установка передает энергию на колеса автомобиля, обеспечивая дополнительное ускорение. В режиме HV автомобиль может использовать энергию, которая обычно теряется во время торможения, таким образом, улучшая его топливную эффективность.

Режим ECO (Economy)

Режим ECO рассчитан на экономию топлива и придачу большего ускорения двигателю. В этом режиме гибридная силовая установка работает, пренебрегая некоторыми дополнительными возможностями, такими как более быстрый разгон.

Однако, режим ECO может оказаться полезным при длительном движении на постоянной скорости, когда нет необходимости в большой мощности. Он позволяет автомобилю использовать минимальное количество топлива, при этом обеспечивая достаточное ускорение для передвижения по городским дорогам.

Режим POWER

В режиме POWER гибридная силовая установка работает наиболее интенсивно, обеспечивая максимальное вращение колес и быстрое ускорение. Этот режим идеально подходит для ситуаций, когда нужно быстро разогнаться или пройти обгон.

Кроме основных режимов, гибридная силовая установка может автоматически переключаться между ними в зависимости от текущих условий. Также стоит отметить, что Toyota Prius имеет специальную комбинированную силовую установку, которая обеспечивает эффективность и экономию топлива, и является одной из самых передовых в автомобильной индустрии.

Заключение

Технология гибридных силовых установок, такие как в Toyota Prius, дают возможность получить энергию из двух источников, обеспечивая более эффективное и экономичное движение. Благодаря комбинации бензинового двигателя и электрической установки, гибридные автомобили обеспечивают низкий расход топлива и меньшую экологическую нагрузку.

Компактная структура двигателя 2ZR-FXE и разработанный специально для Prius принцип работы Atkinson позволяют снизить расход топлива и увеличить мощность установки. Таким образом, благодаря использованию гибридных агрегатов внутреннего сгорания и электрического двигателя, гибридные автомобили, включая Toyota Prius, предлагают уникальную возможность экономии топлива и снижения выбросов.

Старт на электротяге и скоростная езда

Двигатель Приус имеет объем двигателя 1,8 л и работает по принципу гибридной силовой установки, которая состоит из бензинового двигателя с впрыском топлива 2ZR-FXE и электрических двигателей.

Хэтчбек Toyota Prius силовой поток и трансмиссией получаются посредством передачи вращающего момента на передачи автоматической коробки передач E-CVT.

Начиная с 2-го поколения, автомобиль Prius имел возможность работать в режиме гибридного привода, включая старт и движение на электротяге. Для запуска двигателя гибридного автомобиля на электротяге нет необходимости выключать заслонки, как это было в моделях первого поколения.

С 2017 года Toyota Prius имела генераторный механизм и два электрических мотора, один из которых является генератором, а другой – мотором, создающим крутящий момент.

Режим скоростной езды и функционирование генератора

В режиме скоростной езды гибридная Тойота Приус использует два электрических двигателя, батарею высокого напряжения и бензиновый двигатель для обеспечения достаточного крутящего момента и эффективности. Генераторный механизм при таком режиме функционирует как генератор, преобразуя кинетическую энергию движения в электроэнергию, которая затем заряжает батарею повышенного напряжения.

Приус также обладает функцией энергосбережения, которая позволяет использовать электрический двигатель для передвижения автомобиля на небольших скоростях и при низкой нагрузке. В этом случае внутренний сгорания бензиновый двигатель останавливается, и автомобиль продолжает движение только на электротяге.

Таким образом, двигатель гибридного автомобиля Приус обладает возможностью работать как на бензиновом двигателе, так и на электрическом двигателе, что обеспечивает высокую эффективность и экономию топлива.

Видео:

Гибридные автомобили: MHEV, HEV, PHEV. Как устроены и где выгода?

Гибридные автомобили: MHEV, HEV, PHEV. Как устроены и где выгода? by CarBrains — автомобили, технологии, транспорт 113,235 views 2 years ago 8 minutes, 44 seconds