Гибридный автомобиль Тойота Приус: устройство, принцип работы

Благодаря своей экономичности и надежности гибридные автомобили Тойота вызывают огромный интерес у потребителя. Плавный ход и устойчивость на дороге, оказывается, далеко не все достоинства этого японского автомобиля. Отличные ходовые качества машины удивительно сочетаются с экономичным расходом топлива. Работу гибридного автомобиля Тойота Приус обеспечивают два источника мощности: электромотор и двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

Содержание статьи (закрыть)

• Устройство гибридного автомобиля
• Принцип работы гибридного автомобиля
• Режим работы двигателя
• Двигатель (ДВС)
• -Характеристики двигателя
• Электромотор автомобиля Тойота
• Аккумуляторная батарея
• Заключение, видео

Устройство гибридного автомобиля

Давайте попробуем разобраться, каким образом при повышении мощности машина может расходовать бензин на уровне малолитражки. Устройство гибридного автомобиля Тойота Приус состоит из:

• двигателя внутреннего сгорания (ДВС);
• электромотора;
• планетарного редуктора (делителя мощности);
• генератора;
• инвертора;
• аккумуляторной батареи.

ДВС и электромотор могут работать одновременно, поочередно и дополнять друг друга при необходимости. В гибридном устройстве, крутящий силовой момент на колеса может передаваться от электромотора и ДВС напрямую в различных пропорциях.

Это осуществляется с помощью планетарного редуктора (делителя мощности), который состоит из набора шестерней. Четыре из них присоединены к бензиновому двигателю, а наружная — к электромотору. Еще один сателлит присоединен к генератору, который при необходимости посылает энергию на электромотор или заряжает батарею.

Одним из главных достоинств Приуса можно считать то, что в отличие от электромобилей, для зарядки гибридного автомобиля не требуется подключение к сети питания. Процессор, управляющий всеми действиями машины, подзаряжает при необходимости аккумулятор от ДВС.

Принцип работы гибридного автомобиля

Основная задача инженеров Toyota состояла в том, чтобы создать экономичную машину, которая на трассе не уступала бы мощным «железным коням», но при этом имела бы небольшой расход двигателя. Для этого было использовано сочетание ДВС и электромотора. Чтобы достичь максимальной эффективности, в Тойоте Приус оба источника мощности могут работать отдельно, вместе и параллельно.

Итак, принцип работы гибридного Тойота Приус. Запуск двигателя и разгон автомобиля производится с помощью тягового электромотора. Он вращает внешний сателлит планетарного редуктора и передавая, таким образом, крутящий момент на колеса. Но на аккумуляторе далеко не уедешь. Поэтому, как только автомобиль набрал скорость, в дело включается ДВС.

Совместное использование электромотора и ДВС позволяют добиться максимального КПД (коэффициента полезного действия) всей системы, поскольку. При нажатии на тормоз двигатель внутреннего сгорания отключается и происходит так называемое рекуперативное торможение (вся энергия от сопротивления преобразуется в электрическую), при котором электродвигатель, работая в режиме генератора, заряжает аккумуляторную батарею.

Если автомобилю снова требуется повышенная мощность, например для обгона, вновь включается электромотор, энергии которого вполне хватает для резкого набора скорости. Схемы работы гибридных автомобилей были рассчитаны для увеличения экономичности авто и снижения выброса углекислого газа в атмосферу. При повышении расхода топлива (при нажатии на педаль газа), управляющий компьютер посылает сигнал на делитель мощности и включает электрический источник, что позволяет ДВС работать в режиме без нагрузок.

Toyota обладают уникальной надежностью и гибкостью, поскольку управление движением производится большей частью по проводам, минуя использование сложных узлов и агрегатов. Кстати, в гибриде Тойота Приус генератор выполняет роль стартера, и помогает «раскрутить» ДВС до необходимых 1000 оборотов.

Режим работы двигателя

• Старт. Перемещение при помощи только электрической тяги.
• Движение с постоянной скоростью. В этом случае производится передача крутящего момента на генератор и колеса.
• Генератор, при необходимости, подзаряжает аккумулятор и передает энергию на электромотор. При этом происходит суммирование крутящих моментов обоих тяговых установок.
• Форсированный режим. Электромотор, получая дополнительное питание от генератора, усиливает мощность бензинового двигателя.
• Торможение. Гибрид тормозит большей частью при помощи электродвигателя. Однако при сильном нажатии на педаль, задействуются гидравлические узлы, и торможение происходит обычным способом.

Двигатель (ДВС)

Тип двигателя Тойота гибрид — Hybrid Synergy Drive (гибридный синергетический привод), позволяющий сочетать два источника мощности: ДВС и электромотор. Давайте выясним, какие топливные двигатели устанавливаются на Приус.

В середине 50 годов прошлого столетия инженер Ральф Миллер предложил усовершенствовать идею Джеймса Аткинсона . Суть идеи выражалась в повышении эффективности ДВС путем сокращенного хода сжатия. Именно этот принцип, который теперь часто именуют циклом Миллера/Аткинсона, используется в гибридных двигателях компании Тойота.

Итак, Тойота Приус гибрид, как работает двигатель этого автомобиля. В отличие от других моделей ДВС, процесс сжатия в цилиндре начинается не в момент начала движения поршня вверх, а несколько позже. Поэтому перед закрытием впускных клапанов часть смеси из топлива и воздуха выходит обратно во впускной коллектор, что позволяет увеличить время, в которое используется энергия давления расширяющих газов. Все это обуславливает значительное повышение КПД двигателя, увеличение экономичности агрегата, а также повышает крутящий момент.

Характеристики двигателя:

• Объем — 1794 куб см.
• Мощность (лс/Квт/об мин) — 97 / 73 / 5200.
• Крутящий момент (Нм/об мин) — 142/4000.
• Подача топлива — инжектор.
• Топливо — бензин АИ 95, АИ — 92.

Расход Тойота Приус гибрид на 100 км в городском цикле составляет 3,9 л, по трассе — 3,7 литров.

Электромотор автомобиля Тойота

Конструкция гибридного синергетического привода предусматривает использование тягового электродвигателя. Мощность электромотора Тойота Приус- 56 кВт, 162 Нм. Этот агрегат обеспечивает движение автомобиля со старта и до набора постоянной скорости, включается, когда машина идет на обгон и участвует в торможении. Вся система Тойоты Приус продумана до мельчайших деталей. Зарядка гибридного автомобиля осуществляется в процессе движения, от ДВС через управляющий генератор.

Аккумуляторная батарея

Гибрид оснащен двумя аккумуляторами (основным высоковольтным и вспомогательным), оба находятся в багажнике автомобиля. Основное устройство аккумуляторной батареи автомобиля изготовлено из никель-металл-гидридного сплава и имеет емкость 6,5 А/ч, напряжение 201, 6 В. Этот агрегат имеет собственную систему охлаждения. Внутри высоковольтной батареи находится контроллер, управляющий процессом зарядки каждой ячейки (блока) всего 168 ячеек.

Расход и восстановление энергии аккумулятора контролирует управляющий процессор автомобиля. Аккумуляторная батарея Тойоты Приус не требует подзарядки от электрической сети, этот процесс осуществляется во время движения и торможения (большей частью) транспортного средства.
Вспомогательный аккумулятор: 12 В (35 А/ч, 45 А/ч, 51 А/ч).

Заключение

Несмотря на достаточно высокую стоимость, гибридные автомобили вызывают все больше интереса у покупателей. В сравнении с другими гибрид-автомобилями, Тойота Приус действительно потребляет значительно меньше топлива, и обладает низким уровнем выброса углекислого газа.

Бензиновый двигатель Toyota Corolla 1.6 л. устройство ГРМ, технические характеристики

Время на чтение: 1 минута

Двигатель Toyota Corolla 1.6 литра является одним из самых популярных и удачных движков на Тойота Королла. Модель мотора по внутренней классификации производителя — 1ZR-FE. Это бензиновый атмосферник, 4-цилиндровый, 16 клапанный мотор с цепным приводом ГРМ и алюминиевым блоком цилиндров. Конструкторы Тойота постарались сделать так, что бы потребитель вообще не заглядывал под капот. Моторесурс и надежность силового агрегата очень приличные. Тут главное вовремя менять масло и лить качественное топливо.

Устройство двигателя Королла 1.6

Двигатель Corolla 1.6 вобрал в себя все лучшие разработки предыдущих поколений моторов японского производителя. Мотор имеет передовые системы изменения фаз газораспределения Dual VVT-i, систему изменения высоты подъема клапанов Valvematic, кроме того впускной тракт имеет особую конструкцию позволяющую изменять скорость потока воздуха. Все эти технологии сделали мотор максимально эффективным силовым агрегатом.

Головка блока цилиндров двигателя Тойота Королла 1.6

Головка блока цилиндров Королла представляет собой пастель для двух распредвалов с «колодцами» по центру для свечей зажигания. Клапана расположены V-образно. Особенностью данного движка является наличие гидрокомпенсаторов. То есть лишний раз регулировать клапанный зазор не придется. Единственная проблема связана с использованием некачественного масла, в этом случае каналы могут быть забиты и гидрокомпенсаторы перестанут исполнять свою функцию. В этом случае из под клапанной крышки будет исходить характерный неприятный звук.

Привод ГРМ двигателя Тойота Королла 1.6 литра

Цепной привод двигателя конструкторы и инженеры Тойота решили сделать максимально простым, без всевозможных промежуточных валов, дополнительных натяжителей, успокоителей. В приводе ГРМ кроме звездочек коленвала и распредвалов участвует только башмак натяжителя, сам натяжитель и успокоитель. Схема ГРМ чуть ниже.

Для правильного совмещения всех меток ГРМ, на самой цепи имеются звенья окрашенные в желто-оранжевый цвет. Достаточно при установке совместить метки на звездочках распредвалов и коленвала с ярко окрашенными пластинами цепи.

Характеристики двигателя Тойота Королла 1.6

• Рабочий объем – 1598 см3
• Количество цилиндров – 4
• Количество клапанов – 16
• Диаметр цилиндра – 80,5 мм
• Ход поршня – 78.5 мм
• Привод ГРМ – цепь
• Мощность л.с.(кВт) – 122 (90) при 6000 об. в мин.
• Крутящий момент – 157 Нм при 5200 об. в мин.
• Максимальная скорость – 195 км/ч
• Разгон до первой сотни – 10.5 секунд
• Тип топлива – бензин АИ-95
• Расход топлива по городу – 8.7 литров
• Расход топлива в смешанном цикле – 6.6 литра
• Расход топлива по трассе – 5.4 литра

Кроме своевременной замены качественного масла внимательно следите за тем, чем заправляете машину. Если не лить в мотор что попало, то двигатель будет вас радовать долгие годы. На практике моторесурс составляет до 400 тысяч километров. Правда ремонтных размеров для поршневой группы не предусмотрено. Пожалуй еще одно слабое место, это резкие перепады температуры. Если вы перегреете мотор, то возможна деформация ГБЦ или даже блока, а это существенные финансовые потери. Двигатель 1ZR-FE устанавливался практически на все Короллы 1.6 литра (и другие модели Тойота) выпущенные с 2006-2007 года.

1NZ-FE/FXE — серия двигателей Тойота, начавшаяся с гибридного варианта

Двигатель 1NZ-FE был разработан компанией Тойота уже после массового запуска первого варианта (1NZ-FXE), специально создававшегося для гибридных автомобилей. Сама серия зарекомендовала себя настолько, что моторы по-прежнему устанавливаются на некоторые модели. В статье речь пойдет об устройстве, особенностях обслуживания, достоинствах и недостатках, а также о технических характеристиках двигателя 1NZ-FE.

Характеристики 1NZ

Бензиновый двигатель 1NZ-FE, состоящий из 4 цилиндров с чугунными гильзами, начал выпускаться с 2000 года. Годы производства серии NZ – с 1997 года по настоящее время. Материалом блока служит алюминиевый сплав. Мотор обладает следующими техническими характеристиками:

• точный объем – 1497 куб. см (1,5 л);
• мощность – 109 л.с. при 6000 об./мин.;
• крутящий момент – 141 Н*м при 4200 об./мин.;
• степень сжатия – 10,5;
• вес двигателя – 112 кг;
• рабочая температура двигателя – 90°C;
• допустимый производителем расход масла – до 1000 гр. на 1000 км пробега;
• масло (количество и какое) – 3,7 л, оригинальное Toyota Genuine Motor Oil (5W-30, 10W-30)
• ресурс двигателя – на практике ориентировочно 200 тысяч км (в зависимости от условий эксплуатации и регулярности ТО).

Турбированный силовой агрегат выдавал 150-152 л.с. при 6000 об./мин. Крутящий момент при этом на некоторых моделях мог доходить до 206 Н*м при 4000 об./мин.

Расход топлива

Практически все конструктивные элементы современного автомобиля влияют на расход топлива. Машины японской фирмы Тойота с ДВС 1NZ здесь не исключение. Например, трехдверная Toyota Yaris с 1NZ-FE и 5МКПП демонстрирует 6,9 л в смешанном цикле на 100 км пробега. Toyota Yaris XP130 c 5-и ступенчатой АКПП показывает результат в 8,8 л. Расход универсала Toyota Corolla Fielder E160 с МКПП составляет 5,7 л.

На какие Тойоты устанавливался

Двигатель 1NZ устанавливался на обычные автомобили, а также на относящиеся к серии гибридных. Более поздняя версия ДВС (маркировка 1NZ-FE) ставилась на следующие модели Тойота:

• Allex (2001–2006);
• Allion (2001–н.в.);
• Auris (2006–2018);
• bB (2000–2005);
• Corolla (2000–2006);
• Corolla Axio (2006–н.в.);
• Corolla Fielder (2000–н.в.);
• Corolla Rumion (2007–2015);
• Corolla Runx (2001–2006);
• Corolla Spacio (2001–2007);
• Echo в кузове купе и седан (1999–2002);
• Funcargo (1999–2005);

• ist (2002–2016);
• Platz (1999–2005);
• Porte (2004–н.в.);
• Premio (2001–н.в.);
• Probox (2002–н.в.);
• Ractis (2005–2016);
• Raum (2003–2011);
• Sienta (2003–н.в.);
• Spade (2012–н.в.);
• Succeed (2002–н.в.);
• Vitz (1999–н.в.);
• WiLL Cypha (2002–2005);
• WiLL VS (2001–2004);
• Yaris США (хэтчбэк 2005–2017, седан 2006–2011), Европа (1999–2005)

Двигатель 1NZ-FXE устанавливался на следующие гибриды Тойота:

• Aqua (2011–н.в.);
• Corolla Axio (2012–н.в.);
• Corolla Fielder (2012–н.в.);
• Prius Япония (1997–2011), Европа (2000–2009), США (2000–2009);
• Prius C (2012–2016);
• Probox (2014–н.в.);
• Sienta (2015–н.в.);
• Succeed (2014–н.в.);
• Vitz (2017–н.в.);
• Yaris (2010–2014).

Слабые места и достоинства мотора

Двигатель 1NZ-FE обладает рядом достоинств:

• высокий ресурс (при регулярном ТО и соблюдении правил эксплуатации);
• габариты и вес позволяют быстро демонтировать его и обслужить;
• наличие запчастей на рынке;
• доступность контрактного мотора.

Помимо плюсов, ДВС 1NZ имеют и недостатки. К ним относятся:

• непереносимость длительного перегрева (алюминиевый блок деформируется);
• требовательность к качеству заправляемого топлива и используемого масла;
• ускоренный износ деталей при продолжительной эксплуатации на повышенных оборотах;
• развитие повышенного расхода масла после 150 тысяч км пробега;
• требовательность к чистоте масла (желательная частота замены – через 5-7 тысяч);
• невозможность проведения капитального ремонта.

Мотор 1NZ часто выдает проблему неустойчивой работы и занижения оборотов на холостом ходу, иногда провалы дают о себе знать и на средних оборотах. Указанная требовательность к чистоте предполагает регулярные промывки, но зацикливаться на них не стоит. Иногда проблема решается заменой отвечающих за устойчивую работу ДВС элементов – регулятора холостого хода, MAF-сенсора, изношенного привода VVT.

Также среди проблем автомобилей Тойота с 1NZ стоит отметить внешние утечки масла (автовладельцы называют это явление «потением»), появляющийся со временем характерный «треск» исполнительного механизма VVT при пуске холодного двигателя. Производитель признал приводы старой версии неудачными и рекомендовал владельцам автомобиля заменить их на модифицированные.

Чтобы не допустить серьезной поломки моторов 1NZ, нужно помнить про ограниченный ресурс цепи газораспределительного механизма. Однозначно назвать критичную цифру трудно, стоит ориентироваться на пробег в 150 тысяч км.

Обслуживание

Техническое обслуживание двигателя 1NZ, установленного на автомобиле Тойота, следует проводить в соответствии с предписаниями изготовителя. При прохождении ТО необходимо:

• заменить моторное масло, используя оригинальное или аналогичное по качеству и вязкости – процедуру проводят каждые 10 тысяч км (при тяжелых условиях эксплуатации – каждые 5 тысяч км);
• заменить масляный фильтр (одновременно со сменой масла);
• заменить цепь ГРМ в комплексе с установкой новых звездочек, натяжителя цепи и направляющей – процедуру проводят, когда пробег дойдет до отметки 150-200 тысяч;
• отрегулировать зазоры клапанов – каждые 20 тысяч км.

Устройство моторов 1NZ

Как уже отмечалось выше, устройство двигателя Тойота 1NZ не рассчитано на капитальный ремонт. Блок цилиндров выполнен из алюминиевого сплава, чугунные гильзы с тонкими стенками вплавлены в блок. Внешняя сторона гильз сознательно выполнена неровной, что обеспечивает качественное соединение и отвод тепла. Рубашка охлаждения является открытой. Картер крепится к блоку и представляет собой верх масляного поддона.

Кованый коленвал выполнен из стали и имеет пять шеек и четыре противовеса. Благодаря 12-мм смещению оси коленвала относительно линии расположения цилиндров разработчикам удалось добиться снижения износа при боковом воздействии поршня на цилиндр.

Легкосплавные поршни имеют умеренно облегченную юбку, покрытую антифрикционным полимером. Поршневые пальцы запрессовываются, но, несмотря на этот факт, особых проблем в процессе эксплуатации не возникало.

Гидрокомпенсаторы 1NZ-FE появились после модификации ДВС в 2003 году, но устанавливаться они стали не на каждую машину. Более привычный вариант – регулировка при помощи набора толкателей. Автолюбители также предлагают стачивать толкатели изнутри при помощи гравера, добиваясь нужного зазора.

ГРМ представлен 16-клапанной системой типа DOHC (4 клапана на цилиндр, два распредвала), привод которой обеспечивается цепью (шаг звеньев равен 8 мм). Масляная форсунка гарантирует смазку.

За смазку ДВС отвечает расположенный на крышке цепи ГРМ масляный насос типа Trochoid, в котором внутренний и внешний ротор имеют кулачки особого профиля. Насос приводится в движение коленвалом.

Модификации 1NZ

Двигатель Тойота 1NZ имеет следующие модификации:

• тип ’99/05 – изменения коснулись системы управления, устанавливались на модели внешнего рынка после 2005 года;
• тип ’99/10 – доработка моделей внутреннего рынка в связи с выходом новых экологических нормативов, с 2010 года;
• тип ’03 – существенная модификация, включающая установку гидрокомпенсаторов, роликовых толкателей, системы EGR (подача охлажденных отработавших газов на впуск через отдельный клапан).

Что касается двигателя 1NZ-FXE, его специально разрабатывали для гибридных автомобилей. Высокая степень сжатия и запаздывающее закрытие впускного клапана – особенности мотора.

Заключение

Двигатель Toyota 1NZ-FE при правильном уходе и эксплуатации способен прослужить достаточно долго. Мотор можно смело отнести к классу надежных для двигателя с малым объемом. Благодаря техническим параметрам двигателя 1NZ, заслугам и конкурентным преимуществам силовая установка концерна Тойота устанавливается на авто и сегодня.

Источник Источник http://classcar.ru/gibridnyj-avtomobil-tojota-prius-ustrojstvo-princip-raboty.html
Источник http://autoclub99.ru/2017/05/benzinovyj-dvigatel-toyota-corolla-1-6-l-ustrojstvo-grm-texnicheskie-xarakteristiki/
Источник http://toyota-camry-corolla.ru/dvigateli/1nz-fe-fxe-seriya-dvigatelej-tojota-nachavshayasya-s-gibridnogo-varianta/