Toyota PriusРобота автомобіля у різних режимах руху
Порівняльні дані автомобілів Prius різних років випуску
Двигун внутрішнього згоряння Toyota Prius
Тойота Пріусмає незвичайно маленький для автомобіля вагою 1300 кг двигун внутрішнього згоряння (ДВС), об'ємом 1497 см". Це стало можливим через наявність електричних моторів і батареї, які допомагають ДВС, коли необхідна велика потужність. На звичайному автомобілі двигун розрахований на високе прискорення і рух на він крутий. -м кузові застосовується інший двигун, 2ZR-FXE, об'ємом 1,8 літра.Так як автомобіль не може бути підключений до міської мережі електропостачання (що планується здійснити японськими інженерами в недалекому майбутньому), немає ніякого іншого довгострокового джерела енергії і цей двигун повинен поставляти енергію для заряджання , електричний нагрівач, аудіо та ін Позначення Toyota для двигуна Prius – 1NZ-FXE. Прототипом даного двигуна є двигун 1NZ-FE, який встановлювався на автомобілі Yaris, Bb, Fun Cargo", Platz. Конструкція багатьох деталей двигунів 1NZ-FE і 1NZ-FXE однакова. Наприклад, блоки циліндрів у Bb, Fun Cargo, Platz і Prius 11 однакові. пов'язані конструктивні відмінності. У двигуні 1NZ-FXE реалізований цикл Atkinson, тоді як у двигуні 1NZ-FE використовується звичайний цикл Отто.
У двигуні циклу Отто, в процесі впуску, паливо-повітряна суміш надходить у циліндр. Однак тиск у впускному колекторі нижче, ніж у циліндрі (оскільки витрата регулюється дросельною заслінкою), і тому поршень здійснює додаткову роботу з всмоктування паливоповітряної суміші, працюючи як компресор. Біля нижньої мертвої точки закривається впускний клапан. Суміш у циліндрі стискається та підпалюється у момент подачі іскри. На відміну від цього, цикл Atkinson не закриває впускний клапан у нижній мертвій точці, а залишає його відкритим, тоді як поршень починає підніматися. Частина паливоповітряної суміші витісняється у впускний колектор і використовується в іншому циліндрі. Таким чином, зменшуються насосні втрати порівняно з циклом Отто. Оскільки обсяг суміші, який стискається і згоряє, зменшений, то тиск у процесі стиснення при такій схемі сумішоутворення також зменшується, що дозволяє підвищити ступінь стиснення до 13 без ризику появи детонації. Збільшення ступеня стиску сприяє збільшенню термічного ККД. Всі ці заходи сприяють покращенню паливної економічності та екологічності двигуна. Розплатою є зменшення потужності двигуна. Так двигун 1NZ-FE має потужність 109 к.с., а двигун 1NZ-FXE - 77 к.с.
Мотор/Генератори Toyota Prius
Тойота Пріусмає два електричні мотори/генератори. Вони дуже схожі за конструкцією, але відрізняються за розмірами. Обидва – трифазні синхронні двигуни з постійними магнітами. Назва складніше, ніж сама конструкція. Ротор (частина, що обертається) являє собою великий, потужний магніт і не має жодних електричних з'єднань. Статор (нерухома частина, прикріплена до корпусу автомобіля), містить три набори обмоток. Коли струм проходить у певному напрямку через один комплект обмоток, ротор (магніт) взаємодіє з магнітним полем обмотки та встановлюється у певному положенні. Пропускаючи струм послідовно через кожен набір обмоток спочатку в одному напрямку, а потім в іншому, можна переміщати ротор з одного положення до наступного і змусити його обертатися. Звичайно, це спрощене пояснення, але показує суть такого типу двигуна. Якщо ротор обертає зовнішня сила, електричний струм тече в кожному наборі обмоток по черзі і може використовуватися для заряду батареї або живлення іншого двигуна. Таким чином, один пристрій може бути двигуном або генератором залежно від того, чи пропускається струм в обмотках, щоб притягувати магніти ротора, або струм виходить, коли зовнішня сила обертає ротор. Це ще спрощено, але послужить глибині пояснень.
Мотор/генератор 1 (MG1) пов'язаний із сонячною шестернею пристрою розподілу потужності (PSD). Він - менший із двох і має максимальну потужність близько 18 кВт. Зазвичай він здійснює запуск ДВЗ і регулює обороти ДВЗ зміною кількості електроенергії, що виробляється. Двигун/генератор 2 (MG2) пов'язаний з коронною шестернею планетарного механізму (пристрою розподілу потужності) і далі через редуктор на колеса. Тому він безпосередньо приводить у рух автомобіль. Він - більший із двох моторів-генераторів і має максимальну потужність 33 кВт (50 кВт для Prius NHW-20). MG2 іноді називають "тяговий мотор", і його звичайна роль - приводити автомобіль у рух як двигун або повертати енергію гальмування як генератор. Обидва мотори/генератори охолоджуються антифризом.
Інвертор Toyota Prius
Оскільки мотори/генератори працюють від змінного трифазного струму, а батарея, як і всі батареї, виробляє постійний струм, необхідно якийсь пристрій, щоб перетворити один вид струму на інший. Кожен MG має інвертор, який виконує цю функцію. Інвертор дізнається положення ротора від датчика на валу MG і керує струмом в обмотках двигуна так, щоб підтримувати обертання двигуна на потрібній швидкості і з необхідним моментом, що обертає. Інвертор змінює струм в обмотці, коли магнітний полюс ротора проходить повз цю обмотку і переходить до наступної. Крім того, інвертор підключає напругу батареї на обмотки і потім вимикає знову дуже швидко (з високою частотою), щоб змінити середнє значення струму і, отже, момент, що крутить. Використовуючи "самоіндуктивність" моторних обмоток (властивість електричних котушок, які опираються зміні струму), інвертор може фактично пропустити більший струм через обмотку, ніж надходить від батареї. Він працює тільки коли напруга на обмотках менша за напругу батареї, отже, енергія зберігається. Однак, оскільки значення струму через обмотку визначає момент, що крутить, цей струм дозволяє досягти дуже великого крутного моменту на малих оборотах. Приблизно до 11 км/год, MG2 здатний створити момент, що крутить, 350 Нм (400 Їм для Prius NHW-20) на редукторі. Саме тому автомобіль може почати рух з прийнятним прискоренням без використання коробки, яка зазвичай збільшує крутний момент ДВЗ. При короткому замиканні чи перегріві інвертор відключає високовольтну частину машини. В одному блоці з інвертором розташований конвертер, який призначений для зворотного перетворення змінної напруги в постійне -13,8 вольт. Щоб трохи відійти від теорії, трохи практики: інвертори, як і мотор-генератори, охолоджуються від незалежної системи охолодження. Ця система охолодження приводиться в дію електричною помпою. Якщо на 10 кузові ця помпа включається при досягненні температури в гібридному контурі охолодження близько 48 ° С, то на 11 і 20 кузовах застосований інший алгоритм роботи цієї помпи: будь "за бортом" хоч -40 градусів, помпа почне свою роботу вже при включенні запалювання. Відповідно ресурс цих помп дуже обмежений. Що відбувається при заклинюванні або згорянні помпи: антифриз за законами фізики під нагріванням від MG (особливо MG2) піднімається вгору - в інвертор. А в інвертор він повинен охолоджувати силові транзистори, які під навантаженням значно нагріваються. Підсумок - їхній вихід із ладу, тобто. найпоширеніша помилка на 11 кузові: Р3125 - несправність інвертора через згорілу помпу. Якщо в цьому випадку силові транзистори витримують таке випробування, згоряє обмотка МГ2. Це інша поширена помилка на 11 кузові: Р3109. На 20 кузові японські інженери вдосконалили помпу: тепер ротор (крильчатка) обертається не в горизонтальній площині, де все навантаження йде на один опорний підшипник, а у вертикальній, де навантаження розподіляється рівномірно на 2 підшипники. На жаль, надійності від цього мало. Тільки за квітень-травень 2009 року у нас у майстерні замінено 6 помп на 20-х кузовах. Практична порада для власників 11 і 20 Prius: візьміть за правило хоч раз на 2-3 дні відкривати капот на 15-20 с при включеному запалюванні або заведеній машині. Ви відразу побачите рух антифризу у розширювальному бачку гібридної системи. Після цього можете їхати спокійно. Якщо ж руху антифризу там немає – їхати автомобілем не можна!
Високовольтна батарея Тойота приус
Високовольтна батарея(скорочено ВВБ тойота приус) Prius в 10 кузові складається з 240 елементів номінальною напругою 1,2 В, дуже схожих на батарейку для ліхтарика розміру D, об'єднаних по 6 штук, так звані "бамбуки" (зовні є невелика подібність). "Бамбуки" встановлені по 20 штук у 2 корпуси. Загальна номінальна напруга ВВБ становить 288 В. Робоча напруга коливається в режимі холостого ходу від 320 до 340 В. При падінні напруги до 288 В у ВВБ запуск ДВЗ стає неможливим. При цьому на екрані дисплея горітиме символ батареї зі значком "288" усередині. Щоб запустити ДВС, японці в 10-му кузові застосували штатний зарядний пристрій, доступ до якого здійснюється з багажника. Часто запитують, як ним користуватися? Відповідаю: по-перше, повторюся, що використане воно може бути лише коли на екрані горить значок "288". В іншому випадку при натисканні на кнопку "START" Ви просто почуєте неприємний писк, і загориться червона лампочка "помилка". По-друге: до клем невеликого акумулятора необхідно підчепити "донора", тобто. або зарядний пристрій, або добре заряджений потужний акумулятор (але в жодному разі не пусковий пристрій!). Після цього при вимкненому запаленні натискаємо кнопку "START" не менше ніж на 3 секунди. Коли спалахне зелена лампочка - піде зарядка ВВБ. Закінчиться вона автоматично за 1-5 хвилин. Цієї зарядки цілком вистачить для 2-3 пусків ДВС, після запуску якого ВВБ заряджатиметься від конвертера. Якщо 2-3 запуску не призвели до запуску ДВЗ (а при цьому "READY" ("Готов") на табло має не блимати, а стійко горіти), то треба припинити марні запуски та шукати причину несправності. В 11 кузові ВВБ складається з 228 елементів 1,2 кожен, об'єднаних в 38 збірок по 6 елементів, з повною номінальною напругою 273,6 В.
Уся батарея встановлена за заднім сидінням. При цьому елементи вже не помаранчеві "бамбуки", а є плоскими модулями в пластмасових корпусах сірого кольору. Максимальний струм батареї – 80 А при розряді та 50 А при заряді. Номінальна ємність батареї - 6,5 Ач, проте електроніка автомобіля дозволяє використовувати лише 40% цієї ємності, щоб продовжити термін служби акумулятора. Стан заряду може змінюватися лише між 35% та 90% повного номінального заряду. Перемноживши напругу батареї та її ємність, отримаємо номінальний запас енергії – 6,4 МДж (мегаджоулей), а використовуваний запас – 2,56 МДж. Цієї енергії достатньо, щоб прискорити автомобіль, водія та пасажира до 108 км/год (без допомоги ДВС) чотири рази. Щоб зробити таку кількість енергії, ДВЗ знадобилося б приблизно 230 мілілітрів бензину. (Ці цифри наводяться тільки для того, щоб Ви представляли кількість накопиченої енергії в батареї.) Автомобілем не можна керувати без палива, навіть якщо стартувати з 90% повного номінального заряду з довгого спуску. Більшість часу у Вас є приблизно 1 МДж придатної для споживання енергії батареї. Дуже багато ВВБ потрапляє в ремонт саме після того, як у власника закінчується бензин (при цьому на табло загориться піктограма "Check Engine" ("Перевір двигун") і трикутник із знаком оклику), але власник намагається "дотягнути" до заправки. Після падіння напруги на елементах нижче 3 - вони "вмирають". На 20 кузові японські інженери збільшення потужності пішли іншим шляхом: вони знизили кількість елементів до 168, тобто. залишили 28 модулів. Але для використання в інверторі напруга батареї підвищується до 500 за допомогою спеціального пристрою -booster. Збільшення номінальної напруги MG2 у кузові NHW-20 дозволило підвищити його потужність до 50 кВт без зміни габаритів.
Prius також має допоміжну акумуляторну батарею. Це 12-вольтова, ємністю 28 ампер-годин, кислотно-свинцева батарея, яка знаходиться в лівій частині багажника (у 20 кузові - у правій). Її мета полягає в тому, щоб запитати електроніку та додаткові пристрої, коли гібридна система вимкнена, і головне реле батареї високої напруги вимкнено. Коли гібридна система працює, 12-вольтовим джерелом служить перетворювач постійного струму, що надходить від системи високої напруги постійний струм 12 В. Він також заряджає допоміжну батарею в разі необхідності. Основні блоки управління обмінюються даними по внутрішній CAN-шині. Решта систем спілкуються по внутрішній мережі Body Electronics Area Network. У ВВБ є свій блок управління, який стежить за температурою елементів, напругою на них, внутрішнім опором, а також управляє вбудованим у ВВБ вентилятором. На 10 кузові стоять 8 температурних датчиків, що є терморезистори, на самих "бамбуках", і 1 - загальний датчик контролю температури повітря ВВБ. На 11-му кузові -4+1, а на 20-му-3+1.
Пристрій розподілу потужності Тойота Пріус
Крутний момент та енергія ДВС та моторів/генераторів об'єднані та розподіляються планетарним набором шестерень, названим Toyota "пристроєм розподілу потужності" (PSD, Power Split Device). І хоча воно не складне для виробництва, цей пристрій є дуже важким для його розуміння і ще більш складним, щоб розглянути в повному контексті всі режими приводу. Тому присвятимо кілька інших тем для обговорення пристрою розподілу потужності. Коротше кажучи, це дозволяє Prius працювати і в послідовному, і в паралельно-гібридних режимах роботи одночасно і отримувати деякі з переваг кожного режиму. ДВЗ може крутити колеса безпосередньо (механічно) через PSD. У той же час змінна кількість енергії може бути знята з ДВЗ і перетворена на електрику. Воно може заряджати батарею або передаватися до одного з моторів/генераторів, щоб допомогти крутити колеса. Гнучкість цього механічного/електричного розподілу енергії дозволяє Prius покращувати показники паливної економічності та управляти викидами під час руху, що неможливо при жорсткому механічному зв'язку між ДВС та колесами, як у паралельному гібриді, але без втрат електричної енергії, як у послідовному гібриді. Prius, як часто кажуть, має CVT (Continue Variable Transmission) - безступінчасто-регульовану або "постійно-змінну" трансмісію, це і є пристрій розподілу потужності PSD. Однак звичайна безступінчасто-регульована передача працює точно так, як нормальна коробка передач за винятком того, що передатне відношення може змінюватися безперервно (плавно), а не в невеликому діапазоні кроків (перша передача, друга передача і т.д.). Трохи згодом ми розглянемо, чим PSD відрізняється від звичайної безступінчасто-регульованої передачі, тобто. варіатора.
Зазвичай питання по "коробці" автомобіля Prius: яке масло туди ллється, скільки за обсягом і як часто його міняти. Дуже часто серед працівників автосервісу існує така помилка: раз у корійці немає щупа - значить, масло там міняти взагалі не потрібно. Ця помилка призвела до загибелі вже не однієї коробки.
10 кузов: робоча рідина Т-4 – 3,8 літра.
11 кузов: робоча рідина Т-4 – 4,6 літра.
20 кузов: робоча рідина ATF WS – 3,8 літра. Термін заміни: за 40 тис. км. За японськими термінами масло змінюється раз на 80 тис. км, але для особливо важких умов експлуатації (а японці відносять експлуатацію автомобілів у Росії якраз до цих особливо важких умов - і ми з ними солідарні) масло належить міняти в 2 рази частіше.
Розповім про основні відмінності у обслуговуванні коробок, тобто. про заміну олії. Якщо в 20-му кузові, щоб поміняти масло, треба просто відкрутити зливну пробку і, слив старе, залити нову олію, то на 10-му та 11-му кузовах не все так просто. Конструкція масляного піддону на цих машинах виконана таким чином, що якщо просто відкрутити зливну пробку, то зіллється лише частина олії, причому не найбруднішої. А 300-400 грам найбруднішої олії з іншим сміттям (шматочки герметика, продукти зносу) залишається в піддоні. Тому, щоб замінити масло, треба зняти піддон коробки і, виливши бруд і почистивши його, поставити на місце. При зніманні піддону ми отримуємо ще один додатковий бонус – ми можемо продіагностувати стан коробки за продуктами зношування, що знаходяться у піддоні. Найстрашніше для власника – це коли він на дні піддону побачить жовту (бронзову) стружку. Такій коробці жити лишилося недовго. Прокладка піддона пробкова, і якщо отвори на ній не набули овальної форми - її можна використовувати повторно без будь-яких герметиків! Головне під час встановлення піддону - не перетягнути болти, щоб не розрізати прокладку піддоном. Що ще цікавого застосовано в трансмісії: Використання ланцюгової передачі досить незвичайне, але всі звичайні автомобілі мають шестерні редуктори між двигуном і осями. Їхня мета полягає в тому, щоб дозволити двигуну обертатися швидше, ніж колеса і також збільшувати вироблений двигуном крутний момент до більшого моменту, що крутить, на колесах. Відносини, з якими швидкість обертання зменшена і момент, що крутить, збільшені - обов'язково те ж саме (нехтуємо тертям) через закон збереження енергії. Ставлення називають "повним передатним числом". Повне передатне число Prius в 11-му кузові – 3,905. Воно виходить так:
Ланцюгове колесо з 39 зубами на вихідному валу PSD приводить в рух ланцюгове колесо з 36 зубами на першому проміжному валу через безшумний ланцюг (так званий ланцюг Морзе).
Шестерня з 30 зубами на першому проміжному валу пов'язана і надає руху шестерні з 44 зубами на другому проміжному валу.
Шестерня з 26 зубами на другому проміжному валу пов'язана і надає руху шестерні з 75 зубами на вході диференціала.
Значення виходу диференціала до двох колес -таке саме, як вхід диференціала (вони, фактично, ідентичні, крім тих випадків, коли відбувається рух у повороті).
Якщо ми виконаємо просту арифметичну дію: (36/39) * (44/30) * (75/26), ми отримаємо (з точністю до чотирьох цифр) повне передатне число 3,905.
Чому використовується ланцюговий привід? Тому що це дозволяє уникнути осьового зусилля (сила, спрямована вздовж осі валу), яка виникала б при застосуванні звичайних косозубих шестерень, що використовуються в автомобільних трансмісіях. Цього можна було б уникнути при використанні прямозубих шестерень, але вони роблять шум. Осьове зусилля не є проблемою на проміжних валах і може бути врівноважене конічними роликовими підшипниками. Однак це не так просто з вихідним валом PSD. Немає нічого надзвичайного у диференціалі, осях та колесах Prius. Як у звичайному автомобілі, диференціал дозволяє внутрішнім та зовнішнім колесам обертатися з різними швидкостями, коли автомобіль повертає. Осі передають крутний момент від диференціала до маточини колеса і включають зчленування, що дозволяє колесам переміщатися вгору і вниз за підвіскою. Колеса – легкий алюмінієвий сплав та оснащені шинами високого тиску з низьким опором кочення. Шини мають радіус, що котиться, приблизно 11,1 дюймів, що означає, що на кожен оборот колеса автомобіль переміщається на 1,77 м. Незвичайний тільки розмір штатних покришок на 10 і 11 кузові: 165/65-15. Це досить рідкісний розмір гуми у Росії. Багато продавців навіть у спеціалізованих магазинах серйозно переконують, що такої гуми не існує в природі. Мої рекомендації: для російських умов найбільш сприятливим розміром є 185/60-15. У 20 Prius розмір гуми збільшений, що благотворно позначилося на її довговічності. Тепер цікавіше: що немає в Prius, що є в будь-якому іншому автомобілі?
Немає ніякої ступінчастої коробки, ні ручної, ні автоматичної - Prius не використовує ступінчасті передачі;
Немає жодного зчеплення або трансформатора - колеса завжди жорстко пов'язані з ДВЗ та моторами/генераторами;
Немає ніякого стартера - запуск ДВЗ здійснюється за допомогою MG1 через шестерні у пристрої розподілу потужності;
Немає ніякого генератора змінного струму електроенергія виробляється моторами/генераторами при необхідності.
Тому конструктивна складність гібридного приводу Prius фактично не набагато більша, ніж у звичайного автомобіля. Крім того, нові та незнайомі частини, такі як мотори/генератори та PSD, мають більш високу надійність та більш тривалий термін служби, ніж деякі з частин, які були усунені з конструкції.
Робота автомобіля у різних умовах руху
Запуск двигуна Toyota Prius
Щоб запустити двигун, MG1 (пов'язаний із сонячною шестернею) обертається вперед, використовуючи електроенергію високовольтної батареї. Якщо автомобіль стоїть, то коронна шестерня планетарного механізму також залишатиметься нерухомою. Обертання сонячної шестерні тому змушує водило сателітів обертатися. Воно пов'язане з двигуном внутрішнього згоряння (ДВЗ) і провертає його в 1/3,6 швидкості обертання MG1. На відміну від звичайного автомобіля, який подає паливо та запалювання в ДВС, як тільки стартер починає його обертати, Prius чекає, поки MG1 не розжене ДВС приблизно до 1000 обертів на хвилину. Це трапляється менше ніж за секунду. MG1 значно потужніший, ніж звичайний двигун стартера. Щоб обертати ДВС із цією швидкістю, він сам повинен обертатися зі швидкістю 3600 обертів на хвилину. Старт ДВС на 1000 оборотів на хвилину не створює майже ніякої напруги для нього, тому що це швидкість, на якій ДВС був би щасливий працювати від своєї власної енергії. Крім того, Prius запускається, запалюючи лише пару циліндрів. Результат - дуже гладкий запуск, вільний від шуму та сіпання, який усуває зношування, пов'язане із запусками двигуна звичайних автомобілів. При цьому відразу зверну увагу на поширену помилку ремонтників та власників: часто мені дзвонять і запитують, що заважає ДВС продовжувати працювати, чому він заводиться секунд на 40 і глухне. Насправді, поки блимає рамочка READY – ДВС НЕ ПРАЦЮЄ! Це його крутить MG1! Хоча візуально - повне відчуття запуску ДВЗ, тобто. ДВС шумить, з вихлопної труби йде дим.
Як тільки ДВС почав працювати від своєї власної енергії, комп'ютер керує відкриттям дроселя, щоб отримати відповідні холости оберти протягом розігріву. Електрика більше не живить MG1 і фактично, якщо батарея розряджена, MG1 може виробляти електрику і заряджати батарею. Комп'ютер просто формує MG1 як генератор замість мотора, відкриває дросель ДВС трохи більше (приблизно до 1200 оборотів) і отримує електрику.
Холодний запуск Toyota Prius
Коли ви запускаєте Prius з холодним двигуном, його головний пріоритет полягає в тому, щоб нагріти двигун і каталітичний нейтралізатор, щоб запрацювала система керування токсичністю вихлопу. Двигун буде працювати протягом декількох хвилин, поки це не станеться (як довго - залежить від фактичної температури двигуна та каталізатора). У цей час вживаються спеціальні заходи, щоб керувати вихлопом під час прогріву, включаючи збереження вихлопних вуглеводнів у поглиначі, який буде очищений пізніше та роботою двигуна у спеціальному режимі.
Теплий запуск Toyota Priu s
Коли ви запускаєте Prius з теплим двигуном, він працюватиме протягом короткого часу і потім зупинятиметься. Неодружені обороти будуть в межах 1000 об/хв.
На жаль, неможливо перешкоджати запуску ДВС, коли Ви вмикаєте автомобіль, навіть якщо все, що Ви хочете зробити - переїхати на сусідній витяг. Це стосується лише 10 і 11 кузовів. На 20 кузові застосований інший алгоритм запуску: натискаєте на гальмо та кнопку "START". Якщо у ВВБ достатньо енергії, і Ви не включите обігрівач на обігрів салону або скла -ДВС не запуститься. Просто загориться напис "READY" (Totob"), тобто автомобіль повністю готовий до руху.
Prius завжди знаходиться на прямій передачі. Це означає, що двигун не може поодинці видати весь момент, що крутить, щоб автомобіль енергійно рушив з місця. Крутний момент для початкового прискорення додається мотором MG2, що безпосередньо обертає коронну шестерню планетарного механізму, пов'язану з входом редуктора, вихід якого пов'язаний з колесами. Електричні двигуни розвивають кращий момент, що крутить, на низькій швидкості обертання, тому ідеально підходять для початку руху автомобіля.
Уявимо, що ДВС працює і автомобіль нерухомий, отже, мотор MG1 обертається вперед. Керуюча електроніка починає відбирати енергію з генератора MG1 та передає її на мотор MG2. Тепер, коли Ви відбираєте енергію від генератора, ця енергія повинна звідкись узятися. З'являється деяка сила, яка уповільнює обертання валу і щось, що обертає вал, має чинити опір цій силі, щоб зберегти швидкість. Опираючись цій "генераторної навантаженні", комп'ютер збільшує обороти ДВС, щоб додати додаткової енергії. Отже, ДВС крутить водило сателітів планетарного механізму сильніше, а генератор MG1 намагається уповільнити обертання сонячної шестерні. Результат – сила на коронній шестірні, яка змушує її обертатися та починати рухатися автомобіль.
Згадайте, що в планетарному механізмі крутний момент ДВЗ ділиться у співвідношенні 72% до 28% між короною та сонцем. Поки ми не натиснули педаль акселератора, ДВС тільки байдикував і не виробляв жодного вихідного моменту, що крутить. Тепер, однак, обороти додалися і 28% моменту, що крутить, обертають MG1 як генератор. Інші 72% моменту, що крутить, передаються механічно на коронну шестірню і, отже, на колеса. Одночасно з тим, що більша частина моменту, що крутить, надходить від мотора MG2, ДВС дійсно передає крутний момент до колес таким чином.
Тепер ми повинні з'ясувати, як 28% моменту ДВЗ, що крутить, який передається до генератора MG1, можуть по можливості посилити старт автомобіля - за допомогою мотора MG2. Щоб зробити це, ми повинні чітко розрізняти крутний момент та енергію. Крутний момент - це сила, що обертає, і так само, як у випадку з прямолінійною силою, не потрібно витрачати енергію на підтримку сили. Припустимо, що Ви тягнете відро води за допомогою лебідки. Вона бере енергію. Якщо лебідка обертається електромотором, ви повинні були б забезпечити його електроенергією. Але, коли Ви підняли відро нагору, Ви можете зачепити його яким-небудь гаком або стрижнем або ще чимось, щоб утримати його нагорі. Сила (вага відра), яка прикладена до мотузки, і момент, що крутить, переданий мотузкою барабану лебідки, не зникла. Але оскільки сила не переміщається, немає жодної передачі енергії, і ситуація стійка без енергії. Аналогічно, коли автомобіль нерухомий, навіть при тому, що 72% моменту, що крутить, ДВС передають на колеса, немає ніяких потоків енергії в цьому напрямку, так як коронна шестерня не обертається. Сонячна шестерня, однак, обертається швидко, і хоча вона отримує тільки 28% моменту, що обертає, це дозволяє виробити багато електроенергії. Подібний ланцюг міркувань показує, що завдання MG2 полягає у застосуванні моменту, що крутить, до входу механічного редуктора, що не вимагає великої потужності. Багато струму має пройти через обмотки двигуна, долаючи електричний опір, і ця енергія втрачається у вигляді тепла. Але коли автомобіль переміщається повільно, ця енергія йде від MG1. Оскільки автомобіль починає переміщатися і набирає швидкість, генератор MG1 обертається повільніше і менше енергії. Однак комп'ютер може трохи додати обертів ДВЗ. Тепер більше моменту, що крутить, прибуває від ДВС і, оскільки більше моменту, що крутить, має також пройти через сонячну шестерню, MG1 може підтримати генерування енергії на високому рівні. Зменшена швидкість обертання компенсується збільшенням моменту.
Ми уникали згадки про батарею до цього місця, щоб стало зрозуміло, як вона не є обов'язковою для приведення автомобіля в рух. Однак більшість торкань з місця - результат дій комп'ютера, що передає енергію від батареї безпосередньо до двигуна MG2.
Існують граничні обороти ДВЗ, коли автомобіль рухається повільно. Вони зумовлені необхідністю запобігти пошкодженню MG1, якому доведеться обертатися дуже швидко. Це обмежує кількість енергії, яку виробляє ДВС. Крім того, це було б неприємним для водія почути, що ДВЗ занадто збільшує оберти для плавного торкання. Чим сильніше ви натискаєте акселератор, тим більше ДВЗ збільшить оберти, але також і більше енергії надійде від батареї. Якщо втопити педаль у підлогу, приблизно 40% енергії надходять від батареї та 60% від ДВЗ при швидкості близько 40 км/год. Оскільки автомобіль прискорюється і одночасно обороти ДВЗ зростають, він дає більшу частину енергії, досягаючи приблизно 75% при 96 км/год, якщо Ви все ще давите педаль на підлогу. Як пам'ятаємо, енергія ДВС включає і те, що знято генератором MG1 і передано у вигляді електрики до двигуна MG2. При 96 км/год MG2 фактично дає більше моменту, що крутить, і, отже, більше потужності до колес, ніж поставляється через планетарний механізм від ДВС. Але більшість електроенергії, що він використовує, йде від MG1 і, отже, опосередковано від ДВС, а чи не від батареї.
Прискорення та їзда в гору Toyota Prius
Коли потрібна велика потужність, ДВС і MG2 спільно створюють момент, що крутить, щоб вести автомобіль майже таким же способом, як описано вище для початку руху. Коли швидкість автомобіля зростає, зменшується момент, що крутить, який MG2 в змозі видати, так як він починає працювати на межі своєї потужності в 33 кВт. Чим швидше він обертається, тим менший момент, що крутить, він може видати на цій потужності. На щастя, це сумісне з очікуваннями водія. Коли звичайний автомобіль прискорюється, ступінчаста коробка перемикається на більш високу передачу і момент, що обертає, на осі зменшується так, щоб двигун міг знизити свої оберти до безпечного значення. Хоча це робиться з використанням абсолютно різних механізмів, Prius дає таке ж відчуття, як і прискорення на звичайному автомобілі. Головна відмінність - повна відсутність "смикування" при перемиканні передач, тому що просто немає ніякої коробки передач.
Отже, ДВС обертає водило сателітів планетарного механізму.
72% його моменту, що крутить, надходить механічно через коронну шестерню до колес.
28% його крутного моменту надходять у генератор MG1 через сонячну шестерню, де він перетворюється на електрику. Ця електрична енергія живить двигун MG2, який додає деякий додатковий момент, що крутить, на коронній шестерні. Чим більше Ви натискаєте акселератор, тим більше моменту, що крутить, виробляє ДВС. Він збільшує як механічний момент, що крутить через корону, так і кількість електроенергії, виробленої генератором MG1 для мотора MG2, використовуваної, щоб додати ще більше крутного моменту. Залежно від різних факторів - таких, як стан заряду батареї, ухилу дороги і особливо від того, наскільки сильно Ви натискаєте педаль, комп'ютер може спрямовувати додаткову енергію від батареї до MG2, щоб підвищити його внесок. Ось так досягається прискорення, достатнє для руху шосе такого великого автомобіля з ДВС потужністю всього 78 л. з
З іншого боку, якщо необхідна потужність не така висока, iu час1ь електрики, що виробляється MG1, може використовуватися для заряджання батареї навіть при наборі швидкості! Важливо пам'ятати, що ДВС і крутить колеса механічно та крутить генератор MG1, змушуючи його виробляти електрику. Що відбувається з цією електрикою і чи додається електрика від батареї, залежить від комплексу причин, які ми не можемо все врахувати. Цим займається контролер гібридної системи автомобіля.
Як тільки Ви досягли стійкої швидкості на плоскій дорозі, потужність, яка повинна поставлятися двигуном, витрачається на подолання аеродинамічного опору та тертя кочення. Це набагато менше, ніж потужність, потрібна для їзди в гору або розгону автомобіля. Щоб ефективно працювати на низькій потужності (і також не створювати багато шуму), ДВС працює з низькими оборотами. Наступна таблиця показує, яка потужність потрібна для переміщення автомобіля на різних швидкостях на горизонтальній дорозі та приблизних обертах.
Зверніть увагу, що висока швидкість автомобіля та низькі обороти ДВЗ ставлять пристрій розподілу потужності в цікаве положення: генератор MG1 повинен тепер обертатися назад, як видно з таблиці. Повертаючись назад, він змушує сателіти обертатися вперед. Обертання сателітів складається з обертанням водила (від ДВЗ) і змушує коронну шестерню обертатися набагато швидше. Ще раз наголошу, що відмінність полягає в тому, що в більш ранньому випадку ми були раді за допомогою високих оборотів ДВС отримати більшу потужність, навіть пересуваючись із меншою швидкістю. У новому випадку ми хочемо, щоб ДВЗ залишився на низьких оборотах, навіть якщо ми розігналися до пристойної швидкості, щоб встановити більш низьке споживання потужності з високою ефективністю. Ми знаємо з розділу про пристрої розподілу потужності, що генератор MG1 повинен проявити зворотний момент, що крутить, на сонячній шестірні. Це хіба що точка опори важеля, з допомогою якого ДВС обертає коронну шестерню (отже, колеса). Без опору MG1 ДВС просто обертав би MG1 замість того, щоб приводити в рух автомобіль. Коли MG1 обертався вперед, було легко бачити, що цей зворотний момент, що обертає, міг створюватися генераторним навантаженням. Отже, електроніка інвертора повинна була забирати енергію від MG1, і тоді з'являвся зворотний момент, що крутить. Але тепер MG1 обертається назад, і як нам домогтися, щоб він створював цей зворотний крутний момент? Добре, як би ми зробили, щоб MG1 обертався вперед і виробляв прямий крутний момент? Якби працював як мотор! Все навпаки: якщо MG1 обертається назад, і ми хочемо отримати крутний момент в тому ж напрямку, MG1 повинен бути двигуном і обертатися, використовуючи електроенергію, що поставляється інвертором. Це починає виглядати екзотично. ДВС штовхає, MG1 штовхає, MG2, що, штовхає також? Немає жодної механічної причини, чому це не може відбуватися. Це може бути привабливим з першого погляду. Два двигуни і ДВС - всі одночасно роблять свій внесок у створення руху. Але ми маємо нагадати, що ми потрапили в цю ситуацію, зменшуючи обороти ДВС для ефективності роботи. Це не було б ефективним способом отримати більшу потужність на колесах; щоб зробити це, ми повинні збільшити обертів ДВЗ і повернутися до більш ранньої ситуації, коли MG1 обертається вперед у режимі генератора. Є ще одна проблема: ми повинні вигадати, звідки ми збираємося брати енергію для обертання MG1 в режимі мотора? З батареї? На деякий час ми можемо зробити це, але незабаром Ьудем змушені вийти з цього режиму, залишившись без заряду батареї для прискорення або підйому на гору. Ні, ми повинні отримувати цю енергію безперервно, не допускаючи зниження заряду батареї. Таким чином, ми дійшли висновку, що енергія повинна надходити від MG2, який має працювати як генератор. Генератор MG2 виробляє енергію для двигуна MG1? Оскільки і ДВС і MG1 вносять потужність, яка об'єднана планетарним механізмом, пропонувалося назву режим об'єднання потужності. Однак, ідея щодо MG2, що виробляє енергію для мотора MG1, була в такій суперечності з уявленнями людей про роботу системи, що з'явилася назва, яка стала загальноприйнятою – "єретичний режим". Давайте знову "пробіжимося" по ньому і змінимо точку зору. ДВС обертає води сателітів з низькими оборотами. MG1 обертає сонячну шестірню назад. Це змушує сателіти обертатися вперед і додає більше обертів коронної шестерні. Коронна шестерня все ще отримує лише 72% крутного моменту ДВС, але швидкість, з якою обертається кільце, збільшена рухом двигуна MG1 назад. Обертання корони швидше дозволяє автомобілю їхати швидше при низьких обертах ДВЗ. MG2, що неймовірно, чинить опір руху автомобіля як генератор, і виробляє електрику, що живить мотор MG1. Автомобіль рухається вперед механічним крутним моментом, що залишається, від ДВС.
Ви можете визначити, що Ви рухаєтеся в такому режимі, якщо Ви добре визначаєте обороти ДВЗ на слух. Ви їдете вперед на пристойній швидкості, та можете тільки ледве чути двигун. Він може бути повністю замаскований шумом дорожнього руху. Дисплей Монітор Енергії показує подачу енергії двигуна ДВЗ колесам та мотор/генератору, що заряджає батарею. Картинка може змінюватися - чергуються процеси заряду та розряду батареї на двигун, щоб крутити колеса. Я інтерпретую це чергування як регулювання генераторного навантаження MG2 для підтримки постійної енергії руху.
Майбутнє марки Toyota - це гібридні автомобілі. Поки що електромобілі не досконалі і пересуваються без підзарядки максимум до 150 км. Акумуляторні батареї гібридних автомобілів отримують підзарядку від ДВЗ, забезпечуючи комфорт та економічність при їзді на будь-які відстані.
Пристрій гібридного автомобіля
Пристрій гібридного автомобіля (наприклад, Тойота Пріус) заснований на послідовно-паралельній схемі. У таких транспортних засобів момент, що крутить, на колеса може подаватися і від мотора, і від мотора-генератора. При цьому величина потужності агрегатів варіюється в залежності від ступеня заряду та можливостей двигуна.
Основу конструкції складають двигун внутрішнього згоряння, електромотор, два генератори та дільник потужності. Останній пристрій дозволяє рушати та здійснювати рух на малих швидкостях виключно на електромоторі. ДВС у цей момент забезпечуватиме лише роботу генератора.
Заряджання гібридного автомобіля здійснюється за допомогою окремого генератора, тому електричний мотор-генератор використовується тільки для провідних приводів коліс. Під час високих навантажень, таких як підйом у гору або їзда на високій швидкості, в роботу активно підключається бензиновий мотор. Дільник потужності контролює передачу від моменту ДВС, що крутить, на колеса, перерозподіляючи частину її для заряду АКБ і генератора.
Принцип роботи гібридного автомобіля
Принцип роботи гібридного автомобіля (наприклад, Toyota Prius) полягає в наступному: старт, початковий розгін і їзду на малих оборотах забезпечує електричний мотор-генератор, при підвищених навантаженнях підключається бензиновий мотор. Комп'ютер регулює його роботу так, щоб були забезпечені найвищі показники економічності.
Шестерня дільника потужності, що передає момент, що крутить, на провідні колеса, обертається за допомогою електромотора. Основний принцип дії гібридного автомобіля полягає у формуванні передавального числа трансмісії дільником потужності, саме він розподіляє рівень включеності у роботу кожного з моторів.
Така схема гібридного автомобіля називається послідовно-паралельною. Вона поєднала всі переваги послідовно та паралельної схем. У результаті інженери японського автоконцерну змогли створити максимально надійний агрегат, адже керування моментом, що крутить, відбувається за допомогою електроніки, виключаючи участь множинних механічних вузлів і механізмів.
Рекуперативна система гальмування також передає кінетичну енергію на генератор, заповнюючи запас акумулятора. Для екстреного гальмування використовується звичайна фрикційна гальмівна система.
Двигун (ДВС) гібридного автомобіля
Двигун авто, що працює за принципом гібрида, в першу чергу ґрунтується на принципі економічності. Для Toyota Приус інженери компанії Toyota змогли випустити агрегат в 1,8 літрів потужністю 98 кінських сил. Тепер витрата Toyota Prius гібрид становить приблизно 4,5 літра на 100 км (5 літрів по місту і 3,9 літра по трасі). У холодну пору року незалежно від режиму їзди споживання палива збільшується в середньому на 2 літри на 100 км. Для заправки завод-виробник рекомендує використовувати бензин марки АІ-95.
Розігнати машину до сотні вийде трохи більше, ніж за 10 секунд. При цьому максимальна швидкість авто становитиме 180 км/год.
Тип двигуна Toyota гібрид підбирався з точки зору максимального коефіцієнта корисної дії. У сучасних гібридів він становить 40%. Такі показники дозволило отримати використання двигуна, що працює за циклом Аткінсона. Основна особливість такого бензинового двигуна полягає в тому, що стиснення палива запізнюється за ходом поршня. Воно запускається трохи пізніше за початок руху поршня у верхню частину гільзи. Завдяки такій хитрощі деяка кількість паливно-повітряної суміші повертається у впускний колектор.
Цей тип ДВС дав сучасному мотору Toyota Prius наступні переваги:
- збільшення робочого ходу поршня;
- підвищення ККД;
- зменшення витрати палива;
- оптимально підходяща конструкція для роботи у вузькому діапазоні обертів колінчастого валу;
- 122 кінські сили сумарної потужності рушійної установки.
Електромотор автомобіля Тойота
Toyota Prius має два електромотори: керуючий і тяговий мотори-генератори. Обидва двигуни живить АКБ.
Тяговий мотор-генератор забезпечує автомобільний запуск і початковий розгін. Керуючий мотор-генератор відповідає за зарядку гібридного автомобіля, а також виконує функції стартера.
Як правило, містом в режимі «старт/стоп» Toyota Prius переміщається виключно за рахунок електричної установки.
Потужність електромотора Тойота Пріус визначається такими характеристиками:
- 60 кінських сил;
- 56 кВт;
- 163 Нм.
Останні моделі Prius отримали можливість заряджатися і від електричної розетки, що дозволило зробити їх економічнішими. Мінус один - повна зарядка акумулятора складе 6 годин, тому поки використання транспортного засобу без участі двигуна внутрішнього згоряння незручно для поїздок на далекі відстані.
Акумуляторна батарея
На борту Тойота Пріус акумуляторних батарей дві:
1. Допоміжна акумуляторна батарея автомобіля ємністю 45 А/год.
2. Основна нікель-металгідридна високовольтна акумуляторна батарея ємністю 6,5 А/год і напругою 201,6 В, що складається з 168 осередків.
Особливість пристрою основного акумулятора автомобіля полягає в тому, що вони оснащені власною системою охолодження.
Свого часу Тойота Пріус була першопрохідником серед автомобілів гібридів. Сьогодні установки типу hybrid вдалося вдосконалити так, що вони стали встановлюватися і на інші масові моделі Toyota, проте Prius заслужено входить до рейтингу кращих гібридних автомобілів. Популярність подібної схеми двигуна можна пояснити її екологічністю, економічністю та надійністю, перевіреною роками.
Уживаний Toyota Prius можна розглядати із двох сторін. З одного боку – це символ екології, який перетворився на економічний безхарактерний автомобіль для поїздок з пункту А до пункту Б. З іншого – цікавий та оригінальний спосіб скоротити витрати на пальне.
Але що насправді необхідно переважній більшості людей? Щоб автомобіль був надійним, порівняно швидким, зручним, безпечним та споживав мінімум палива. Всім цим вимогам відповідає Тойота Приус третього покоління.
Виробник стверджує, що Prius здатний коштувати 4 літри бензину на 100 км. Насправді, рухаючись так, щоб не дратувати оточуючих, знадобиться близько 6 літрів. Якщо уникати поїздок шосе, то в місті середня витрата складе близько 5 літрів. За містом, де гібридний привід вже марний, а двигуну доводиться штовхати автомобіль із важкими акумуляторами, витрати виявляться на рівні 7-8 літрів.
Практичність – ще один сильний бік Toyota Prius. Усередині досить багато місця. Але з комфортом справи трохи гірші. Крісла погано утримують тіло від переміщень, а подушки сидінь короткі. Крім того, неможливо правильно встановити кермо. Доводиться або сидіти з витягнутими руками, або зі зігнутими ногами.
Прийде звикати і до вкрай повільного прогріву салону в зимовий період. У цьому винен, насамперед, двигун із високою тепловою ефективністю. Теплової енергії, що їм виділяється, просто не вистачає для таких надмірностей, як комфорт екіпажу. Для порятунку білих ведмедів доводиться чимось жертвувати.
Навіть ергономіка не є зразковою. Проекційний Head-Up дисплей не так стомлює очі, як перевантажений дрібними значками цифровий щиток приладів над центральною панеллю. Щоб до нього звикнути, потрібен час.
Шумоізоляція і підвіска хороші в місті і на низьких швидкостях, але при більш високому темпі руху починають вити шини, і дається взнаки ходова. Задній міст з пружною балкою, зухвало реагує на тріщини в асфальті та хвилясті поверхні.
Тойота Пріус не вимагає якихось спеціальних навичок в управлінні. Але якщо ви хочете використовувати максимальний потенціал гібридної установки, то слід приловчитися їздити трохи по-іншому. Наприклад, використовувати інерцію накопичення електричної енергії (рекуперація). Таким чином, можна заощаджувати паливо. Пристосувавши вгадувати, як далеко здатний докотитися гібрид без газу, сповільнюючись за інерцією, гальмами можна буде користуватися лише у виняткових випадках. Це особливий вид розваги, не менш цікавий, ніж їзда боком.
В той час, як більш ранні покоління Prius не могли повністю покластися на електромотор, третє покоління моделі цілком може обійтися без допомоги двигуна внутрішнього згоряння. Запасу електроенергії вистачає на 2-3 км ходу, але на швидкості вище 50 км/год зазвичай включається комбінований режим гібридної установки.
Електродвигун працює в основному як асистент, допомагаючи порівняно важкому автомобілю з гідністю стартувати з місця. На перехрестях мало бажаючих зупинятися за гібридом. Але яке ж здивування оточуючих, коли Пріус бадьоро стартує на зелений сигнал світлофора. На відміну від деяких автоматів, яким після відпускання педалі гальма потрібна ціла вічність, перш ніж автомобіль зрушить з місця, японський гібрид починає рух миттєво. Звичайно, це не економічний спосіб їзди, але при необхідності ви завжди можете прискоритися. Toyota охоче розганяється десь до 150 км/год, але після 130 км/год прискорення вже мало вражає. На рівній дорозі можна досягти максимальної швидкості 180 км/год.
Гібридна силова установка має три режими роботи. У першому, Eco - відповідь на педаль газу досить млявий. А в режимі Power реакції надто різкі та схожі на роботу вимикачем ON/OFF. Для звичайних поїздок найкраще підходить «стандартний режим». Power, можливо, стане в нагоді для обгонів.
На кермо управління режими руху ніякого впливу не надають. Реакції трохи розпливчасті, начебто сигнали передаються проводами. Зворотного зв'язку на кермі просто немає. Toyota Prius має характер, відмінний від того, що притаманний класичним автомобілям. Водій ніколи не зможе стати єдиним цілим із японським гібридом.
На швидкостях до 80 км/год після зняття ноги з педалі газу двигун відключається і починається процес рекуперації енергії. Гальмування відбувається за рахунок електродвигуна, що дозволяє економити гальма. Передбачено також режим гальмування коробкою передач, який необхідний під час руху по крутому спуску на завантаженому автомобілі.
Типові проблеми та несправності
Тойота Пріус не має фатальних дефектів. А силовий привід дуже надійний. Двигун внутрішнього згоряння об'ємом 1,8 літра працює за модифікованим циклом Аткінсона (впускний клапан залишається відкритим на деякий час, навіть коли поршень починає повертатися, тим самим фактично імітуючи хід поршня змінної довжини).
Замість, часто проблематичного, варіатора з обмеженим терміном служби тут встановлено практично вічну планетарну передачу. Вона працює з електродвигуном, який також не має характерних захворювань. Але це не означає, що Toyota Prius не вимагає обслуговування. Бензиновий мотор, як і будь-який інший двигун, регулярно потребує оновлення масла та фільтрів. А після 300-400 тис. км може прогоріти прокладка під головкою блоку або потекти насос системи охолодження. Незабаром може підвести клапан системи EGR. Він легко доступний зверху і нерідко оживає після очищення.
Якщо й виникають якісь дрібні механічні несправності, то, як правило, через нехтування регулярним обслуговуванням. Проблеми виникають і після тривалих стоянок, у яких повністю розряджається акумулятор. Цей автомобіль не повинен «вимагати».
Toyota Prius пройшов через кілька великих відгуків. Один стосувався автомобілів, вироблених до січня 2010 року – зустрічалися проблеми з ABS на розбитих дорогах. У лютому 2014 року було оголошено другий. На цей раз ремонту вимагала гібридна установка. Існувала небезпека перегріву транзисторів інвертора, внаслідок чого автомобіль переходив у безпечний режим або повністю знеструмлювався. Дефект торкнувся всіх екземплярів Пріуса і цілком можливо, що Ваш автомобіль дана проблема ще чекає попереду. Вартість нового інвертора від 320 000 рублів, б/в – від 20 000 рублів.
У зимовий час часом починають вередувати центральний дисплей, не охоче реагуючи на дотик. Не надто якісний інтер'єр часом скрипить, а пластик легко дряпається.
Тим не менш, надійність автомобіля оцінюється, як вище середнього. Тойота Пріус регулярно займає перші місця в рейтингах задоволеності та надійності.
Певні побоювання у багатьох викликає термін служби акумуляторів. Це правда, що взимку їхня ємність, і, перш за все, готовність зрушити автомобіль з місця на чистій електротязі знижується. Але в помірному кліматі навіть після 100 000 км або 5 років експлуатації (термін гарантії) значного зменшення потужності батареї не відчувається. Власники навіть після 300 000 км. не скаржаться на падіння ємності акумуляторів.
Необхідність заміни нікель-металогідридної батареї (Ni-MH) може виникнути тільки після механічних пошкоджень, наприклад, внаслідок аварії. Вартість нової високовольтної батареї – від 280 000 рублів, б/в – від 45 000 рублів.
Технічне обслуговування
Олія в коробці і диференціалі розрахована на весь термін служби і вимагає лише контролю рівня і стану кожні 60 000 км. І все-таки при експлуатації в складних умовах Toyota рекомендує скоротити інтервал контролю до 45 000 км, а повну заміну робочих рідин провести не пізніше 90 000 км. До складних умов слід віднести і часті поїздки шосе зі швидкістю близько 130 км/год.
Ще потрібно міняти охолодну рідину. Вперше після 150 000 км, а далі через кожні 90 000 км. Вимагає оновлення та охолоджувальна рідина інвертора: спочатку через 240 000 км, а потім через кожні 90 000 км.
Висновок
Тойота Пріус третього покоління – надзвичайно надійний автомобіль, який за дотримання умов експлуатації та регламенту технічного обслуговування виявиться не тільки економічним, а й довговічним.
Технічні характеристики Toyota Prius III (XW30/2009-2016)
Тип двигуна – бензиновий;
Робочий об'єм – 1798 см3;
Тип системи ГРМ - DOHC;
Кількість циліндрів/клапанів на циліндр - 4/4;
Діаметр/хід поршня – 80,5 мм/88,3 мм;
Ступінь стиску - 13:1;
Максимальна потужність – 100 кВт (136 л.с.);
Найбільший крутний момент – 207 Нм;
Прискорення від 0 до 100 км/год – 10,4 сек;
Максимальна швидкість – 180 км/год;
Коробка передач: вигляд – безступінчаста;
Місткість паливного бака - 45 л;
Маса: споряджена/повна - 1495 кг/1805 кг;
Витрати палива:
Середнє/шосе/місто - 3,9/3,7/3,9 л/100 км;
Колісна база – 2700 мм;
Колія: передня/задня - 1525/1520 мм;
Розмір шин – 195/55 R15;
довжина × ширина × висота – 4460 × 1745 × 1500 мм.
Ми навмисне постояли в найжорсткіших пробках, проїхали коло нічним МКАДом, порахували кожен витрачений рубль і подискутували на тему економічної доцільності Пріуса.
Колісна база нового Пріуса точнісінько як у колишньої машини. Виходить, гібрид четвертого покоління – результат глибокого рестайлінгу?
Не тут то було! Четвертий Prius — абсолютно новий. В його основі - модульна архітектура TNGA (Toyota New Global Architecture), на якій у найближчому майбутньому буде базуватися більшість моделей компанії. Частка високоміцних сталей у конструкції кузова збільшилася з 3 до 19%, жорсткість кузова на кручення зросла на 60% - це при зменшеній на 50 кг спорядженій масі. Замість задньої балки гібрид отримав незалежну підвіску, а тягова батарея переїхала із багажника під сидіння. По суті, колишній у новому Пріусі лише ДВС, та й той був помітно доопрацьований. Японцям вдалося знизити втрати на тертя та підвищити стійкість до детонації. Термодинамічний ККД цього двигуна становить 40% – рекордний показник у всій індустрії.
Заявлені витрати в районі 3 літрів на 100 км - правда? І чому паспортні значення міського та заміського циклів практично не відрізняються?
Три літри на сотню, звісно, лукавство. Принаймні нам не вдалося навіть наблизитися до цих показників. Найкращим результатом залишилися 3,9 л/100 км під час перегону з Москви до Дмитрова із середньою швидкістю 55 км/год. Найбільш «жахливими» значеннями на екрані тріп-комп'ютера залишилися 5,5 л/100 км - втім, для досягнення подібного результату на Пріусі треба безжально «дубасити». У нормальних умовах витрата у міському та заміському циклах справді практично ідентична і становить близько 4,3–4,5 літра на сотню. Дякую системі рекуперативного гальмування, яка в місті працює напрочуд ефективно.
Чи можна окупити «гібридність» Пріуса за рахунок низької витрати палива?
Давайте прикинемо разом. Як точку відліку візьмемо седан Toyota Corolla зі 122-сильним 1,6-літровим мотором у максимальній комплектації Prestige. Такий автомобіль коштує 1 329 000 рублів і з точки зору споживчих якостей максимально близький до Пріуса (та ж колісна база і простір на задньому сидінні, та ж потужність, схожий рівень обробки та оснащення). Заявлена міська витрата 1,6-літрової Королли у місті – 8,2 л/100 км. На трасі – 5,3 л/100 км. Звичайно ж, насправді і ці значення будуть вищими за заявлені. Так що за середню витрату приймемо 9 л/100 км, припускаючи, що наш гіпотетичний власник експлуатує автомобіль переважно у місті (нагадаю, витрата Пріуса не надто залежить від циклу і в середньому становить 4,5 л/100 км). Таким чином, при річному пробігу 25 000 км економія складе 1125 літрів, або 45 000 рублів (один літр АІ-95 прирівняємо до 40 рублів). Щоб компенсувати різницю в ціні між Короллою (1329000 рублів) і Пріусом (2112000 рублів), знадобиться більше 17 років. Тому купувати гібрид із метою економії утопічно.
Тоді який у ньому сенс? Які якості можна без тіні сумнівів записати в актив Пріуса?
Поєднання керованості і плавності ходу заслуговує на похвалу. Prius чудово відпрацьовує навіть жорсткі дорожні дефекти і залишається абсолютно живим, цікавим в керуванні автомобілем. Невеликі крени, насичений зворотний зв'язок на кермі. А ще Prius по-справжньому тихий: двигуна не чути зовсім (хіба що ви захочете викрутити його у відсічку), та й шум від дороги проникає в салон лише при їзді абразивним асфальтом. Додайте приємний, якісно оздоблений інтер'єр. Плюс деякі напевно запишуть в актив «японцю» епатажну зовнішність, що кричить.
Добре. А як щодо явних мінусів?
І сюди багато хто також запишуть зовнішність. Після ціни в два з лишком мільйони рублів це, мабуть, наступний фактор стримування. Крім того, у Пріуса маленький багажник (всього 276 літрів за результатами наших вимірів). А якщо говорити про їздові властивості, засмучують гальма. У процес гальмування будь-якої миті може безцеремонно втрутитися електромотор, так що зусилля на педалі «гуляє». Нещодавно мені довелося випробувати гібридний BMW X5 xDrive40e, який позбавлений такої особливості. Отже, батькові всіх гібридів є чого прагнути. Гібридність як така – не виправдання.
Які перспективи чекають на Prius четвертого покоління в Росії?
Буду гранично обережний у прогнозах, але в тому, що четвертий Prius стане популярнішим за попередника, не сумніваюся ні на хвилину. Справа в тому, що за весь 2016 рік у Росії офіційними дилерами було продано лише 16 гібридів третього покоління. Це абсолютне дно, пробити яке новинці не під силу. Хочете – вірте, хочете – ні, але мені вже навіть пощастило побачити на дорозі Prius четвертого покоління. Судячи з номерних рамок, він належав приватній особі, а чи не російському представництву Тойоти.
Автомобіль з гібридним двигуном – це не новий винахід. Перший крок у напрямку створення гібридних транспортних засобів, був зроблений в 1665 році, коли Фердинанд Verbiest, Єзуїтський священик, почав роботу над планами будівництва простих чотирьох колісних транспортних засобів, які могли б працювати на парі або кінній тязі. Перші автомобілі з гібридним двигуном з'явилися на рубежі XIX-XX століть. Більше того, деяким розробникам вдалося перейти від проектів до дрібносерійного виробництва. Починаючи з 1897 року та протягом 10 наступних років, французька Compagnie Parisienne des Voitures Electriques випустила партію електромобілів та машин з гібридними двигунами. У 1900 році General Electric сконструювала гібридний автомобіль із 4-циліндровим бензиновим мотором. А з конвеєра Walker Vehicle Company of Chicago гібридні вантажівки сходили до 1940 року.
Звичайно все це були лише прототипи та дрібносерійні автомобілі. Однак нині гостра нестача нафти та економічна криза спричинили розробку гібридних двигунів. А тепер давайте докладно розберемося що таке гібридний двигун і який від нього користь? Гібридний двигун - це система з двох двигунів -електричного та бензинового. Залежно від режимів роботи може включатись і бензиновий та електричний одночасно або окремо. Цей процес управляється потужним комп'ютером, який приймає рішення, що зараз має працювати. Так при пересуванні трасами включається бензиновий двигун, так як акумулятора на трасі на довго не вистачить. Якщо автомобіль рухається у міському режимі, то тут уже використовується електродвигун, при розгоні або великих навантаженнях працюють обидва. Поки працює бензиновий двигун, заряджається акумулятор. Такий двигун навіть з урахуванням того, що в системі використовується бензиновий двигун, дозволяє скоротити шкідливі викиди в атмосферу на 90% і при цьому суттєво знижується споживання бензину в місті (на трасі працює тільки бензиновий двигун, тому економії там немає). 
Почнемо з того, як автомобіль рушає з місця. На початку руху та на малих швидкостях задіяні лише акумуляторна батарея та електродвигуни. Енергія, запасена в батареї, надходить в енергетичний центр, який, у свою чергу, направляє її до електромоторів, що змушують автомобіль плавно і безшумно рушити з місця. Після набору швидкості до роботи підключається двигун внутрішнього згоряння і момент на провідні колеса надходить одночасно від електродвигунів і ДВС. При цьому частина енергії ДВС надходить до генератора, і тепер він живить електродвигуни, а надлишки своєї енергії віддає акумуляторній батареї, що втратила частину запасу енергії на початку руху. Під час руху в нормальному режимі автоматично використовується тільки передній привід, у решті — повний. У режимі розгону момент на колеса надходить переважно від бензинового двигуна, а електромотори за необхідності збільшення динаміки доповнюють ДВС. Один із найцікавіших моментів — гальмування. Електронні "мозки" автомобіля самі вирішують, коли потрібно задіяти гідравлічну гальмівну систему, а коли рекуперативне гальмування, віддаючи перевагу останньому. Тобто в момент натискання педалі гальма вони переводять електродвигуни в "генераторний" режим роботи, і ті створюють гальмівний момент на колесах, виробляючи електроенергію та підживлюючи акумуляторну батарею через енергетичний центр. У цьому полягає родзинка “гібриду”. 
У класичних автомобілях енергія гальмування втрачається повністю, йдучи як тепло через гальмівні диски та інші деталі. Використання енергії гальмування особливо ефективне в міських умовах, коли часто доводиться гальмувати на світлофорах. Система інтегрованого керування динамікою автомобіля (VDIM) поєднує та керує роботою всіх систем активної безпеки.
Одним з перших вдалих автомобілів оснащених гібридним двигуном, який пішов у маси, став розроблений компанією Toyota "Toyota Prius", що витрачає 3,2 літра бензину на 100 км (у місті). Також компанія Toyota випустила і позашляховик із гібридним двигуном Lexus RX400h. Вартість такого автомобіля в залежності від комплектації коливається від 68 до 77 тис. доларів. Слід зазначити той факт, що перші версії Toyota Prius поступалися автомобілям такого ж класу і в швидкості і потужності, а ось Lexus RX400h вже не поступається своїм однокласникам ні в швидкості ні в потужності. 
Провідні автомобільні концерни світу, також звернули свою увагу на гібридні двигуни, як на вирішення проблеми економії палива та забруднення навколишнього середовища. Так компанія Volvo Group оголосила про створення гібридного двигуна для вантажівок, тягачів, напівпричепів та автобусів. Розробники компанії розраховують, що їх дітище дозволить отримати 35% економію палива.
При всьому цьому треба сказати, що гібридні автомобілі "на Ура", поки що, пішли тільки в Північній Америці (Канада і США). І в Америці все більше на них зростає попит, тому що там до останніх років були популярні автомобілі, які споживали багато палива, а так як паливо різко і круто почало дорожчати американці різко задумалися про його економію і як вирішення проблеми почали використовувати саме автомобілі з гібридними двигунами. У Європі до появи гібридних двигунів поставилися спокійно, тому що там у них кермує економний і екологічніший, ніж бензиновий двигун, старий добрий дизель. На відміну від США, понад 50% машин у Європі оснащені дизелями. До того ж дизельні автомобілі дешевші за гібридні, простіше і надійніше. Адже всім відомо, що складніша система, тим вона менш надійна! І ось саме через свою складність та примхливість, гібридних автомобілів практично немає на пострадянському просторі. Офіційні ділери їх сюди не завозять. І будь-який власник такого авто у нас неминуче зіткнеться із проблемою СТО. Немає у нас СТО, які б займалися гібридними автомобілями. А вже сам таку машинку не полагодиш!
