Ychydig o hanes - sut y datblygodd gyriant hybrid Toyota?
Rydyn ni wedi bod yn rhedeg C-HR yn yr ystafell newyddion ers tro bellach. Bob dydd rydym yn gwerthfawrogi manteision gyriant hybrid yn y ddinas, ond am ychydig roeddem yn meddwl tybed pa mor bell yr aeth Hybrid Synergy Drive cyn cyrraedd y model diweddaraf? Os oes gennych chi ddiddordeb hefyd, darllenwch ymlaen.
Ydych chi erioed wedi meddwl pa mor bell y mae hanes gyriannau hybrid wedi dod? Yn groes i ymddangosiadau, nid yw'r math hwn o ddyfais yn faes y degawdau diwethaf. Roedd y patent cyntaf ar gyfer system yrru gan ddefnyddio injan hylosgi mewnol a modur trydan yn perthyn i William H. Patton, ac fe ymddangosodd ... cyn 128 mlynedd yn ôl! Datblygodd y patent hwn y Patton Motor Car, trên pwer hybrid a ddefnyddiwyd i bweru ceir stryd a locomotifau bach. Ym 1889, crëwyd prototeip, ac wyth mlynedd yn ddiweddarach gwerthwyd fersiwn cyfresol y locomotif i'r cwmni rheilffordd.
Flwyddyn yn gynharach, cyflwynodd y Phaeton ar y ffyrdd cyn cynhyrchu ceir cebl Patton. Na, nid y Volkswagen-Bentley hwn. Armstrong Phaeton. Mae'n debyg mai'r car hybrid cyntaf, neu'n hytrach cadair olwyn, mewn hanes. Ar y bwrdd roedd injan hylosgi mewnol 6,5-silindr 2-litr, yn ogystal â modur trydan. Roedd y flywheel hefyd yn gweithredu fel dynamo a oedd yn gwefru'r batri. Roedd Armstrong Phaeton eisoes wedi adennill egni o frecio, ond mewn ffordd ychydig yn wahanol i hybridau heddiw. Defnyddiwyd y modur trydan i bweru lampau a chychwyn yr injan hylosgi mewnol, ac efallai na fyddai hyn wedi bod yn syndod oni bai am y ffaith ei fod yn fwy na 16 mlynedd o gychwyn awtomatig Cadillac.
Diddordeb? Beth am drosglwyddiad lled-awtomatig 3-cyflymder? Nid oedd yn rhaid newid gerau yn gyfan gwbl â llaw. Ymhell cyn i synchronizers gael eu dyfeisio ac anghofiwyd y dechneg cydiwr dwbl, roedd modur trydan yn actio'r cydiwr yn awtomatig wrth newid gerau. Fodd bynnag, roedd injan Armstrong Phaeton yn … rhy bwerus. Roedd yn difrodi'r olwynion pren yn gyson, a gafodd ei ddileu wedyn trwy ychwanegu atgyfnerthiadau i'r olwynion.
Roedd gan Ferdinand Porsche ei deilyngdod hefyd yn hanes ceir. Roedd y Lohner-Porsche Mixte Hybrid yn gerbyd a oedd, mewn fersiynau diweddarach, yn cael ei bweru gan foduron trydan, un ar gyfer pob olwyn. Roedd y moduron hyn yn cael eu pweru gan fatris a trorym injan hylosgi mewnol. Gallai'r cerbyd hwn gludo hyd at bedwar o bobl a symud trwy bŵer trydan yn unig neu ddefnyddio injan hylosgi mewnol yn unig.
Swnio'n wych? Ddim yn llwyr. Roedd batris Mixte yn cynnwys 44 o gelloedd 80-folt ac yn pwyso 1,8 tunnell. Nid oedd y cysylltiadau'n gryf iawn, felly cawsant eu cau mewn cas addas a'u hongian ar ffynhonnau. Fodd bynnag, dyma'r batri ei hun, a gadewch i ni ychwanegu llawer o moduron trydan ato. Roedd dyfais Lohner a Porsche yn pwyso mwy na 4 tunnell. Er ei fod yn edrych fel cam-danio llwyr o safbwynt heddiw, cafodd Mixte lawer o beirianwyr i feddwl. Er enghraifft, y rhai o Boeing a NASA, a astudiodd y cyfarpar hwn yn ofalus iawn. Gydag effeithiau, oherwydd bod gan yr LRV a ddefnyddiwyd gan deithiau Apollo 15, 16, ac 17 i fynd o gwmpas y lleuad lawer o atebion wedi'u cymryd o hybrid Lohner-Porsche Mixte.
Mae hanes hybrid yn eithaf hir, felly gadewch i ni fynd yn syth i'r presennol o'r cychwyn cyntaf. Dim ond ar ddiwedd y 90au y daeth hybridau fel yr ydym yn eu hadnabod yn boblogaidd pan ddaeth y Toyota Prius i mewn i farchnad Japan. Dyna pryd y defnyddiwyd yr enw "Toyota Hybrid System" am y tro cyntaf - ym 1997, a ddaeth yn ddiweddarach yn "Hybrid Synergy Drive". Sut olwg oedd ar y cenedlaethau unigol?
Toyota Prius Cyntaf - System Hybrid Toyota
Gwyddom eisoes nad yw'r syniad o gar hybrid yn newydd. Fodd bynnag, cymerodd fwy na 100 mlynedd i'r cysyniad hwn ddod yn boblogaidd iawn. Daeth Toyota Prius y car hybrid masgynhyrchu cyntaf. Efallai mai dyna pam mae pob hybrid yn amlwg yn gysylltiedig â'r Prius. Ond gadewch i ni edrych ar yr atebion technegol.
Er y dechreuwyd cynhyrchu'r Prius ym 1997, roedd y gyfran hon o'r gwerthiant ar gyfer marchnad Japan yn unig. Dim ond yn 2000 y dechreuodd allforio i farchnadoedd eraill, yr Unol Daleithiau yn bennaf. Fodd bynnag, mae model allforio NHW11 wedi'i uwchraddio ychydig o'i ragflaenydd (NHW10).
O dan gwfl y hybrid Japaneaidd roedd injan 1.5 VVT-i gydag amseriad falf amrywiol, yn gweithredu ar gylchred Atkinson. Roedd y rhagdybiaethau fwy neu lai yr un peth ag y maent ar hyn o bryd - roedd dau fodur trydan yn cefnogi'r injan gasoline - un yn gweithio fel generadur, a'r llall yn gyrru'r olwynion. Roedd y gêr planedol, a oedd yn gweithredu fel trosglwyddiad CVT amrywiol yn barhaus, yn gyfrifol am ddosbarthu gwaith yr injan yn gywir.
Nid oedd yn gar cyflym iawn, gydag allbwn pŵer o 58 hp. a 102 Nm ar 4000 rpm. Felly, roedd y cyflymiad braidd yn gymedrol, yn ogystal â'r cyflymder uchaf o 160 km / h. Yr hyn a oedd yn fy mhlesio oedd y defnydd isel o danwydd, a allai ar gyfartaledd ddisgyn yn is na 5 l / 100 km.
Yn fersiwn NHW11, mae'r rhan fwyaf o'r cydrannau wedi'u gwella i ddarparu perfformiad gwell. Mae pŵer y modur trydan wedi'i gynyddu 3 kW a'r trorym 45 Nm. Mae colledion mecanyddol wedi'u lleihau ac mae sŵn wedi'i leihau. Mae cyflymder uchaf yr injan hefyd wedi cynyddu 500 rpm.
Fodd bynnag, nid oedd y Prius cyntaf heb ddiffygion - nid oedd mor ddibynadwy â modelau heddiw, roedd problemau gyda batris yn gorboethi, ac roedd rhai cydrannau trydanol (fel y modur trydan) yn rhy uchel.
Prius II, neu Hybrid Synergy Drive
Yn 2003, ymddangosodd Prius arall gydag injan THS ail genhedlaeth. Fe'i gelwid gyntaf yn Hybrid Synergy Drive. Cyn i ni fynd i mewn i'r dreif, mae'n werth sôn am y siâp eiconig. Ni chododd o'r dechrau ac mae ganddo ei enw ei hun hyd yn oed - "Kammbak". Fe'i datblygwyd yn y 30au gan y peiriannydd aerodynamig Wunibald Kamm. Mae'r corff sydd â thoriad uchel, wedi'i dorri'n ôl yn fwy syml, nid oes unrhyw gynnwrf y tu ôl i'r car.
Tra'n gweithio ar yr ail genhedlaeth Prius, cofrestrodd Toyota cymaint â 530 o batentau. Er bod y cysyniad fel y cyfryw yn debyg i'r gyriant THS, dim ond yn yr HSD y defnyddiwyd galluoedd y system ddisg yn gywir. Roedd potensial y modur trydan a'r injan hylosgi mewnol yn gyfartal, yn wahanol i'r syniad cynharach, sef cynyddu pŵer yr injan hylosgi mewnol i gynyddu cynhyrchiant. Dechreuodd yr ail Prius a chyflymu'n rhannol gyda chymorth modur trydan. Mae pŵer rhan drydanol y gyriant yn cynyddu 50%.
Gwelodd y genhedlaeth hon hefyd gyflwyno cywasgydd aerdymheru trydan nad oedd angen injan hylosgi mewnol arno i oeri neu wresogi adran y teithwyr. Mae wedi parhau felly hyd heddiw. Derbyniodd y Prius hefyd fatris NiMH ysgafnach yn 2003. Mae nifer y celloedd wedi'u lleihau ac mae dwysedd yr electrolyte wedi'i gynyddu. Hefyd, yn y model hwn y cyflwynwyd y modd EV gyntaf, sy'n eich galluogi i yrru ar y modur trydan yn unig.
Datblygodd Lexus ei amrywiadau ei hun o drên pŵer y genhedlaeth hon. Yn 2005, gosododd fodur trydan arall ar yr echel gefn ac felly creodd hybrid gyriant pob olwyn. Roedd y trydydd injan yn gweithio'n annibynnol ar y gorchymyn i'r echel flaen - er, wrth gwrs, fe'i rheolwyd gan reolwr sy'n rheoleiddio torque a gwahaniaeth cyflymder.
Dangosodd y Lexus GS 450h a LS 600h cyntaf sut y gall HSD gydweithio ag injans pwerus a gyriant olwyn gefn. Roedd y system hon hyd yn oed yn fwy cymhleth - yn enwedig ym maes trosglwyddo. Bocs gêr planedol Ravigneaux gyda phedair siafft, dau gydiwr sy'n newid cymhareb gêr yr ail injan o'i gymharu â'r olwynion - nid oedd yn glir i fynd i fanylion. Dylai hyn gael ei esbonio gan y peiriannydd mecanyddol.
Gyriant Synergedd Hybrid III
Rydym yn cyrraedd cenhedlaeth olaf ond un y gyriant hybrid. Dyma lle digwyddodd chwyldro go iawn. Wedi disodli 90% o rannau. Cynyddodd yr injan hylosgi mewnol y cyfaint gweithio i 1.8 litr, ond gostyngwyd y moduron trydan. Cynyddodd pŵer i 136 hp, tra gostyngodd y defnydd o danwydd 9%. Yn y genhedlaeth hon, roeddem yn gallu dewis modd gyrru - arferol, eco a deinamig.
Mae gan yr HSD gymhareb gêr sefydlog, felly mae'r offer planedol, er ei fod yn debyg i CVT, yn rhywbeth hollol wahanol. Cylch allanol y gerio yw'r modur MG2, y gêr haul yw'r modur MG1, ac mae'r ICE wedi'i gysylltu gan "blanedau". Gall y gyrrwr rywsut ddylanwadu ar weithrediad yr injan hylosgi mewnol a'r modur trydan, ond dim ond i gyfathrebu â'r cyfrifiadur y defnyddir y pedal cyflymydd. Rydyn ni'n dweud sut yr hoffem gyflymu, a bydd y cyfrifiadur yn cyfrifo beth yw amodau'r ffordd a sut i gyfuno gwaith y modur trydan a'r injan hylosgi mewnol yn fwyaf effeithiol.
Toyota C-HR neu HSD IV
Ymddangosodd pedwerydd cenhedlaeth y gyriant ... ym mhedwaredd genhedlaeth y Prius. Fodd bynnag, mae eisoes wedi llwyddo i wreiddio mewn modelau eraill - er enghraifft, yn y C-HR. Mae'r Pedwarawd yn pwyso'n drwm ar yr HSD III, ond yn gwasgu hyd yn oed yn fwy allan ohono gyda llai o ddefnydd o danwydd. Fodd bynnag, nid yw "mwy" yn golygu pŵer, gan ei fod wedi'i leihau i 122 hp.
Yn gyntaf oll, mae nodweddion gwefru'r batris wedi'u gwella - mae hybridau newydd yn gallu amsugno dosau mawr o ynni mewn amser byrrach. Mae gan y gwrthdröydd system oeri ar wahân ac mae'n cymryd 30% yn llai o le. Mae'r gêr planedol yn cael ei ddisodli gan un silindraidd. Mae'r blwch gêr cyfan wedi'i ailgynllunio fel ei fod yn cynhyrchu 20% yn llai o wastraff.
Crynhoi
Rydym wedi gweld rhannau o daith Toyota i geir sy'n cyfuno manteision moduron trydan ag amlbwrpasedd peiriannau tanio mewnol. Fodd bynnag, nid y ddisg ei hun sy'n newid. Mae'r cysyniad o gar hybrid hefyd yn newid. Mae'r un hwn wedi hen roi'r gorau i fod yn Prius ac mae'n gwneud ei ffordd i mewn i geir sy'n edrych ychydig yn fwy confensiynol. Mae hybridau yn dod yn rhan o fywyd bob dydd yn raddol. Rydyn ni'n eu gweld nhw ym mhobman mewn dinasoedd mawr.
Un ohonynt yw'r Toyota C-HR, a fydd yn apelio at y rhai sydd am symud o gwmpas y ddinas mewn croesfan ddiddorol, ond sy'n gwerthfawrogi defnydd isel o danwydd a di-swn. Mae yna hefyd ymwybyddiaeth gynyddol o’r angen i leihau llygredd – a thra nad yw ceir yn ffynhonnell pob drwg yma, maen nhw’n rhan ohono, felly mae angen gwneud rhywbeth yn ei gylch. Mae Toyota yn cofnodi twf sylweddol mewn gwerthiant cerbydau hybrid flwyddyn ar ôl blwyddyn. Nid diolch i Prius - diolch i geir fel yr Auris neu'r C-HR - yn dal i fod yn fforddiadwy ar y waled, mewn pecyn confensiynol, ond gyda thrên gyrru uwch y mae ei werth ychwanegol yn ddibynadwyedd profedig.
Pryd mae'r genhedlaeth nesaf? Nid ydym yn gwybod. Mae'n debyg y byddwn yn aros ychydig mwy o flynyddoedd. Fodd bynnag, mae trên pwer y hybridau Toyota diweddaraf eisoes yn cyrraedd lefel anhygoel o uchel o soffistigedigrwydd.
