Перевод с https://www.garaz.cz/clanek/hybridni-pohon-v-toyotach-nejlepsi-ojetiny-na-svete-21006651
На фоне тотального штампования автоконцернами «одноразовых зажигалок» на 4 колесах с расчетным сроком эксплуатации 5-8 лет, выбрать авто б/у с ресурсом еще на 10-15 лет, далеко не тривиальная задача. А если еще добавить пожелание автоматической трансмиссии? При этом, понятно, заоблачные ценники не рассматриваются.
В свое время этим требованиям более или менее отвечала Фабия 2 поколения с двигателем 1,6MPI и АКПП «Aisin». Многие владельцы до сих пор не спешат расставаться с ней, именно в силу сравнительной беспроблемности для машин её возраста. А что есть сейчас?
Турбомоторы с непосредственным впрыском, равно как и роботизированные трансмиссии отпадают сразу, для них даже 500 000 км пробега — заоблачные мечтания. Но машин с простыми агрегатами на рынке практически нет.
И тут стоит обратить внимание на гибридные модели. Например, в случае Toyota Auris второго поколения. Дело в том, что гибрид, несмотря на кажущуюся сложность, позволяет упростить конструкцию автомобиля, избавившись от ряда узлов, в которых трение и износ запрограммированы самим принципом работы, типа сцепления при МКПП или фрикционные муфты в коробке-автомате.
Да, добавляются электромоторы, но у них с ресурсом все в порядке. Тот же Аурис построен на агрегатной базе двигателя 1,8 и упрощенной планетарной КПП с 2 встроенными мотор-генераторами, без муфт или других фрикционных узлов.
Принцип работы гибридных Тойот
Хотя гибридная система Toyota непрерывно развивалась с 1997 года, когда она была впервые применена в Prius, принцип работы, более или менее остался прежним. Он объединяет двигатель внутреннего сгорания, первичный двигатель-генератор, планетарный редуктор и вторичный двигатель-генератор. К этому добавляется тяговая АКБ и система управления, мозг, управляющего потоками электричества.
Именно в планетарной КПП заключается весь фокус гибридной системы. Планетарный редуктор состоит из четырех основных частей, а именно центрального вала и колеса, сателлитов, их водила и внешнего зубчатого колеса.
Первичный мотор-генератор (MG1) подключен к центральному колесу планетарного редуктора, он же используется для запуска ДВС (да, классического стартера нет), ДВС соединен с водилом планетарки.
MG1 также используется для выработки электроэнергии для вторичного электродвигателя-генератора (MG2), который соединен с внешним зубчатым колесом. MG1 также заряжает тяговую батарею, а также резервную классическую батарею 12 В для питания бортовой сети.
Блоки MG1 и MG2 заботятся об изменении передаточного числа.
Также отсутствует классический стартер, генератор и тому подобное
Вторичный мотор-генератор (MG2) приводит в движение колеса автомобиля, а также вырабатывает электроэнергию для тягового аккумулятора во время торможения или замедления после снятия ноги с педали акселератора. MG2 может работать либо исключительно электричеством от тягового аккумулятора, либо от двигателя внутреннего сгорания во взаимодействии с MG1.
В принципе, для движения автомобиля гибридной системе не нужен двигатель внутреннего сгорания. Но при этом только ДВС может сдвинуть машину с места, если тяговой батарее по каким-то причинам не хватает энергии. Поэтому иные старые Тойоты с миллионным пробегом и давно убитой тяговой батареей все еще работают. Конечно не так экономично, но едет.
Поскольку двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель имеют разные характеристики на разных скоростях, их значения мощности нельзя просто сложить вместе. Двигатель внутреннего сгорания имеет всего около 100 л.с., суммарная пиковая мощность обоих двигателей составляет около 135 л.с.
Зарядка тягового аккумулятора не зависит от вращения колес, поскольку и MG2, и MG1 производят электричество. Поэтому, например, во время движения в тянучке, пробке и длительной остановки, а также после того, как заряд аккумулятора падает, автомобиль запускает двигатель внутреннего сгорания и начинает заряжать тяговый аккумулятор через MG1.
Т е движение на скоростях, скажем, до 30 км / ч почти всегда происходит исключительно за счет электричества, а если двигатель работает, то просто для пополнения разряженного тягового аккумулятора.
В отличие от подзаряжаемых гибридов, вы здесь не тянете за кабель, а просто заправляетесь, как обычный автомобиль. Гибридная система Toyota сама контролирует заряд аккумулятора. При нормальной работе аккумулятор никогда не будет полностью заряжен и полностью разряжен. Обычно заряд составляет от 20 до 80%, в зависимости от режима, в котором автомобиль движется чаще всего.
Вам не нужно беспокоиться о зарядке тягового аккумулятора, машина позаботится об этом сама. Во время теста расход составил около 4,5 литров на 100 км, включая скоростное движение по трассе. В пригородном режиме машина потребляет менее 4 литров на 100 км.
Водитель может выбрать несколько режимов движения, в том числе полностью электрический, но в случае неподходящих условий (резкое ускорение, низкий уровень заряда тягового аккумулятора) система запустит двигатель внутреннего сгорания. Аккумулятор будет полностью заряжен только во время очень длительного рекуперативного торможения, например, при спуске с длинного холма.
А для того, чтобы разрядился аккумулятор, вам придется последовательно выполнить несколько полных ускорений с низких скоростей, что в реальной эксплуатации очень редко. Мы можем представить себе, возможно, только очень долгую поездку на горный перевал (или гоночную трассу, но, никто не поедет туда с Prius).
Работа гибрида в реальных условиях
Теперь рассмотрим наиболее распространенные сценарии, с которыми вы сталкиваетесь в процессе эксплуатации, и покажем, как на самом деле работает гибридная система и какие части задействованы в работе.
Запуск и движение
Когда вы приходите утром в холодную машину, двигатель внутреннего сгорания обычно запускается сразу после включения зажигания и запуска, но даже на холостом ходу, неподвижной машине, он работает под нагрузкой, начиная вырабатывать электроэнергию для тягового аккумулятора через MG1 и нагревает каталитический нейтрализатор для снижения выбросов вредных веществ.
Кстати, в авто предусмотрено дополнительное электроотопление, компрессор кондиционера работают от электричества со второго поколения (то есть с 2004 года), поэтому нет необходимости запускать двигатель внутреннего сгорания только ради кондиционирования салона.
Если двигатель и каталитический нейтрализатор нагреваются до достаточной температуры и в тяговой аккумуляторной батарее достаточно энергии, для движения используется только электричество, ДВС может выключится.
От батареи энергия поступает прямо к колесам через MG2. Для движения задним ходом у электромотора меняется полярность т.е. MG2 просто начинает вращаться в другую сторону. Таким образом, передача заднего хода электрическая, а если ДВС работает, то только для выработки электроэнергии и нагрева каталитического нейтрализатора.
Обычное вождение
Если вывести за скобки резкие ускорения и торможения, двигатель внутреннего сгорания всегда работает во время движения с обычным ускорением, и в соответствии с требованиями к скорости и мощности, блоки MG1 и MG2 также участвуют в работе, которые фактически служат для непрерывного изменения передаточного числа планетарной передачи.
Следовательно, при ускорении двигатель работает в наиболее выгодном диапазоне оборотов, и автомобиль ускоряется без изменения звука двигателя. Да, это похоже на скутер с ременным вариатором (который также является разновидностью бесступенчатой трансмиссии), но к этому очень быстро привыкаешь. К тому же двигатель очень хорошо шумоизолирован.
На городских скоростях до 75 км / ч этот автомобиль может время от времени полностью выключать двигатель внутреннего сгорания и двигаться только на электричестве, так что энергия перетекает от тягового аккумулятора через MG2 к колесам. Гибридная Toyota разогнаться на электричестве может до скорости 135 км / ч.
Когда нога убрана с педали акселератора, система по умолчанию включает имитацию торможения двигателем, MG2 переключается в режим генератора с небольшой нагрузкой, ток идет на подзарядку тягового аккумулятора и авто замедляется.
Водитель скоро привыкнет к работе системы и обнаружит, что круиз-контроль лучше всего использовать практически во всех режимах движения с плавной работой. Сохраняя требуемую скорость, автомобиль оптимально распределяет работу между отдельными системами, и в результате можно передвигаться еще более экономично.
Резкое ускорение
Когда требуется повышенная мощность, двигатель внутреннего сгорания всегда приводит в движение напрямую ведущие колеса, при этом блоки MG1 и MG2 постоянно переключают передачи и, при необходимости, подключают тяговую батарею, которая обеспечивает двигателю необходимую помощь через MG2.
При разгоне с малых скоростей, когда чисто электрического привода уже недостаточно, запускается двигатель внутреннего сгорания. Однако он вращается быстро, но не обеспечивает необходимый крутящий момент. Избыточная частота вращения двигателя используется блоком MG1, он начинает работать в качестве генератора, поэтому часть избыточной энергии поступает в аккумулятор, а часть — в блок MG2, который начинает помогать двигателю внутреннего сгорания при вращении колес.
Напротив, при движении на более высокой скорости, например, по автомагистрали, двигатель внутреннего сгорания всегда работает (примерно с 80 км / ч двигатель всегда работает, он не выключается даже после снятия ноги с педали акселератора) .
Однако двигатель вращается медленнее, чем скорость вращения колес, и вырабатывает больший крутящий момент, чем необходимо. В этом случае блок MG2 преобразуется в генератор, который начинает подавать ток на блок MG1, который затем начинает подавать питание на трансмиссию, тем самым увеличивая скорость вращения колес по мере необходимости.
Торможение
На более высоких скоростях двигатель внутреннего сгорания всегда работает, а избыточная энергия накапливается в тяговой батарее. Как уже упоминалось, блок MG2 служит генератором и таким образом имитирует ощущение торможения двигателем.
В зависимости от силы нажатия педали тормоза автомобиль сначала увеличивает рекуперацию, и только выше определенного предела требования к замедлению вступают в действие обычные тормоза, которые начинают преобразовывать избыточную энергию в неиспользованное тепло.
Гибридная система также имеет функцию торможения двигателем, которую водитель может выбрать, например, при спуске с крутого и длинного холма. В этом случае двигатель всегда запускается, что увеличивает сопротивление в системе. Режим торможения запускается автоматически, даже если тяговый аккумулятор полностью заряжен и / или он может быть поврежден при дальнейшей подзарядке.
В этом случае блок MG2, работая в режиме генератора, отправляет всю энергию в MG1, который работая мотором, принудительно проворачивает коленвал двигателя внутреннего сгорания (при закрытой подаче топлива) до тех пор, пока не будет достигнут требуемый эффект торможения.
Все идет лучше, чем вы ожидали
Табличные данные, конечно, не отражают реальную динамику работы гибридной системы. Один из приятных бонусов — полная плавность разгона и торможения, когда машина не отвлекает на постоянные переключения передач.
Отличительной чертой гибрида с электромеханической трансмиссией является плавное ускорение, при котором вы получаете полную мощность по запросу. Здесь нет необходимости ожидать раскручивания ДВС или тратить время на переключение передач с разрывом потока мощности.
Конечно, на скоростном шоссе автомобиль с мощностью системы 135 лошадиных сил скоро достигнет пределов своих возможностей, тем не менее, он едет вполне удовлетворительно, примерно как приличный двухлитровый бензин.
Только учтите, что движение на 130 км/ч по автомагистрали означают расход от 6 до 7 литров на 100 км. Гибрид не особо помогает на шоссе. Загородный режим с частыми ускорениями и торможениями ему абсолютно идеален.
Нет ничего надежнее на свете
Однако на рынке подержанных автомобилей больше всего заинтересуют надежность и стоимость, и, в настоящее время, эта система от Toyota одна из лучших.
Отсутствие сцепления и классическая коробка передач — огромный плюс здесь с точки зрения надежности. Классического стартера тоже нет, компрессор кондиционера электрический. Теоретически, износиться может цепь привода ГРМ, но она профилактически меняется каждые 350 000 км.
Мы уже писали о тяговом аккумуляторе и просто напомним вам, что это не литий-ионный аккумулятор, а более прочный тип Ni-MH, который не так сильно зависит от зарядных токов и циклов. У него может не быть такой емкости, но он больше подходит для использования в гибридном автомобиле.
Обычно его хватает на 300 000 км при нормальной эксплуатации. Более того, и без него машина работала бы, но так экономно ездить конечно не будет. Об этом свидетельствуют все те таксисты Priusy из Греции и Бельгии, которые проехали миллион километров и до сих пор едут.
Для поддержания тяговой батареи в рабочем состоянии крайне желательно ездить на машине хотя бы раз в месяц. Именно длительный простой в разряженном состоянии «убивает» тяговую АКБ. В принципе, гибрид постоянно выполняет самодиагностику и обо всех возможных проблемах сообщит владельцу горящими индикаторами.
Со временем придется менять гудящие ступичные подшипники, а в остальном проблем с ходовой частью нет.
Когда машина находится на подъемнике, ищем следы коррозии, но упоминать здесь не о чем. Выхлоп в хорошем состоянии, только некоторые винты «зацеплены». Но этот Аурис, которому на самом деле семь лет, все равно выглядит великолепно. Автомобиль даже не подает признаков перекраски и ремонта после крупной аварии, может быть, только задний бампер иногда меняли или красили.
Примета гибридов — тормозные колодки приходится менять по причине коррозии, а не износа. В нормальном режиме торможение осуществляется рекуперацией, сточить колодки удается лишь отъявленным гонщикам.
Единственная возможная проблема, это классический аккумулятор на 12 В. Если он поврежден или полностью разряжен, без него автомобиль не заведется. В сервисе рекомендуют оставлять машину «заведенной» в режиме Power при длительном простое, т.е. как если бы двигатель был заведен. В противном случае есть риск, что аккумулятор разрядится быстрее, если долго ждать с включенной техникой.
Самообслуживание
Что интересно, самостоятельное выполнение техобслуживания вполне реально, к важным вещам относительно хорош, и теоретически вы сможете самостоятельно заменить масло в этой гибридной трансмиссии. Кстати, у электроКПП есть собственный контур охлаждения, что, пожалуй, единственная особенность. Используется такая же охлаждающая жидкость, что и для двигателя, но под капотом два расширительных бака. Конечно, необходимо не забывать регулярно менять жидкость (каждые 4 года).
Базовое ТО проводится через 15 000 км и регламентов придерживается большинство владельцев, это одна из причин долговечности авто. Самим дорогим будет ТО при 90 000, при котором меняется масло в электроКПП и свечи зажигания.
Toyota Hybrid: сел и поехал
Благодаря исключению ряда изнашивающихся узлов из конструкции и снижению пиковых нагрузок вероятность попасть на реальное состояние «сел и поехал» при покупке подержанного гибрида едва ли не максимальна.
Сегодня все ругаются, потому что автопроизводители делают все автомобили только как товары народного потребления с запланированным сроком службы «на гарантии, а затем в утиль», но эта Toyota показывает, что это с точностью до наоборот.
Какой еще автомобиль с автоматическим переключением передач подойдет, если вы действительно хотите что-то, что требует только регулярного обслуживания, не требует повышенных требований к качеству топлива и прослужит еще десять или пятнадцать лет без сбоев — вопрос из вопросов. Это действительно машина без забот.