ცოტა ისტორია - როგორ განვითარდა Toyota-ს ჰიბრიდული წამყვანი?

ჩვენ უკვე დიდი ხანია ვმართავთ C-HR-ს ნიუსრუმში. ყოველდღე ჩვენ ვაფასებთ ჰიბრიდული დრაივის უპირატესობებს ქალაქში, მაგრამ გარკვეული პერიოდის განმავლობაში გვაინტერესებდა, რამდენად შორს წავიდა Hybrid Synergy Drive, სანამ ის უახლეს მოდელზე მოვიდოდა? თუ თქვენც გაინტერესებთ, წაიკითხეთ.

ოდესმე დაფიქრებულხართ, სადამდე მივიდა ჰიბრიდული დისკების ისტორია? გარეგნობის საწინააღმდეგოდ, ამ ტიპის გამოგონება არ არის ბოლო ათწლეულების დომენი. შიდა წვის ძრავისა და ელექტროძრავის გამოყენებით წამყვანი სისტემის პირველი პატენტი უილიამ ჰ. პატონს ეკუთვნოდა და ის გამოჩნდა ... 128 წლის წინ! ამ პატენტმა შეიმუშავა Patton Motor Car, ჰიბრიდული ელექტროგადამცემი სისტემა, რომელიც გამოიყენებოდა ტრამვაის და მცირე ლოკომოტივების გასაძლიერებლად. 1889 წელს შეიქმნა პროტოტიპი და რვა წლის შემდეგ ლოკომოტივის სერიული ვერსია რკინიგზის კომპანიას მიჰყიდეს.

ერთი წლით ადრე, ფაეტონი გავიდა გზებზე პატონის საბაგირო მანქანის წარმოებამდე. არა, ეს Volkswagen-Bentley არა. არმსტრონგ ფაეტონი. ალბათ პირველი ჰიბრიდული მანქანა, უფრო სწორად ინვალიდის ეტლი ისტორიაში. ბორტზე იყო 6,5 ლიტრიანი 2-ცილინდრიანი შიდა წვის ძრავა, ასევე ელექტროძრავა. მფრინავი ასევე ასრულებდა დინამოს როლს, რომელიც დამუხტავდა ბატარეას. არმსტრონგ ფაეტონმა უკვე აღადგინა ენერგია დამუხრუჭების შედეგად, მაგრამ ოდნავ განსხვავებული გზით, ვიდრე დღევანდელი ჰიბრიდები. ელექტროძრავა გამოიყენებოდა ნათურების გასააქტიურებლად და შიგაწვის ძრავის დასაწყებად და, ალბათ, ეს გასაკვირი არ იქნებოდა, რომ არა ის, რომ მან 16 წლით აჯობა Cadillac-ის ავტომატურ სტარტერს.

გაინტერესებთ? რაც შეეხება 3 სიჩქარიან ნახევრად ავტომატურ ტრანსმისიას? გადაცემათა კოლოფი არ იყო საჭირო მთლიანად ხელით გამოცვლა. დიდი ხნით ადრე, სანამ სინქრონიზატორები გამოიგონებდნენ და ორმაგი გადაჭიმვის ტექნიკას დავიწყებოდა, ელექტროძრავა ავტომატურად ააქტიურებდა გადაბმას გადაცემათა კოლოფის შეცვლისას. თუმცა, არმსტრონგ ფაეტონის ძრავა იყო... ძალიან ძლიერი. ის მუდმივად აზიანებდა ხის ბორბლებს, რაც შემდგომში აღმოიფხვრა ბორბლებზე გამაგრების დამატებით.

ფერდინანდ პორშესაც თავისი დამსახურება ჰქონდა მანქანების ისტორიაში. Lohner-Porsche Mixte Hybrid იყო მანქანა, რომელიც მოგვიანებით ვერსიებში იკვებებოდა ელექტროძრავებით, თითო ბორბალზე. ეს ძრავები იკვებებოდა ბატარეებით და შიდა წვის ძრავის ბრუნვით. ამ მანქანას შეეძლო ოთხამდე ადამიანის გადაყვანა და გადაადგილება მხოლოდ ელექტროენერგიით ან მხოლოდ შიდა წვის ძრავის გამოყენებით.

Კარგად ჟღერს? არა მთლიანად. Mixte ბატარეები შედგებოდა 44 80 ვოლტიანი უჯრედისგან და იწონიდა 1,8 ტონას. რგოლები არც თუ ისე მტკიცე იყო, ამიტომ შესაფერის ყუთში იკეტებოდა და ზამბარებზე ეკიდა. თუმცა, ეს არის თავად ბატარეა და მოდით, მას ბევრი ელექტროძრავა დავუმატოთ. ლოჰნერისა და პორშეს გამოგონება 4 ტონაზე მეტს იწონიდა. მიუხედავად იმისა, რომ დღევანდელი გადმოსახედიდან ეს სრულ გაუმართაობას ჰგავს, მიქსტემ ბევრი ინჟინერი დააფიქრა. მაგალითად, ბოინგისა და NASA-ს წარმომადგენლები, რომლებმაც ძალიან ფრთხილად შეისწავლეს ეს აპარატი. ეფექტებით, რადგან LRV-ს, რომელსაც Apollo 15, 16 და 17 მისიები იყენებდნენ მთვარის ირგვლივ, ბევრი გამოსავალი ჰქონდა აღებული Lohner-Porsche Mixte ჰიბრიდიდან.

ჰიბრიდების ისტორია საკმაოდ გრძელია, ამიტომ თავიდანვე პირდაპირ აწმყოზე გადავიდეთ. ჰიბრიდები, როგორც ჩვენ ვიცით, პოპულარული გახდა მხოლოდ 90-იანი წლების ბოლოს, როდესაც Toyota Prius შემოვიდა იაპონიის ბაზარზე. სწორედ მაშინ გამოიყენეს პირველად - 1997 წელს - სახელწოდება "Toyota Hybrid System", რომელიც მოგვიანებით გახდა "Hybrid Synergy Drive". როგორ გამოიყურებოდა ცალკეული თაობები?

პირველი Toyota Prius - Toyota Hybrid System

ჩვენ უკვე ვიცით, რომ ჰიბრიდული მანქანის იდეა ახალი არ არის. თუმცა, 100 წელზე მეტი დასჭირდა, რომ ეს კონცეფცია მართლაც პოპულარული გამხდარიყო. Toyota Prius გახდა პირველი მასობრივი წარმოების ჰიბრიდული მანქანა. ალბათ ამიტომაა, რომ ყველა ჰიბრიდი აშკარად ასოცირდება Prius-თან. მაგრამ მოდით შევხედოთ ტექნიკურ გადაწყვეტილებებს.

მიუხედავად იმისა, რომ Prius-ის წარმოება 1997 წელს დაიწყო, გაყიდვების ეს ნაწილი მხოლოდ იაპონურ ბაზარზე იყო. ექსპორტი სხვა ბაზრებზე, ძირითადად აშშ-ში, მხოლოდ 2000 წელს დაიწყო. თუმცა, საექსპორტო მოდელი NHW11 ოდნავ განახლდა მისი წინამორბედისგან (NHW10).

იაპონური ჰიბრიდის ქუდის ქვეშ იყო 1.5 VVT-i ძრავა ცვლადი სარქვლის დროით, რომელიც მუშაობდა ატკინსონის ციკლზე. ვარაუდები მეტ-ნაკლებად ისეთივე იყო, როგორიც ახლაა - ბენზინის ძრავას ორი ელექტროძრავა უჭერდა მხარს - ერთი გენერატორად მუშაობდა, მეორე კი ბორბლებს მართავდა. პლანეტარული მექანიზმი, რომელიც მუდმივად ცვლადი CVT ტრანსმისიას ემსახურებოდა, პასუხისმგებელი იყო ძრავების მუშაობის სწორად განაწილებაზე.

ეს არ იყო ძალიან სწრაფი მანქანა, 58 ცხ.ძ. და 102 Nm 4000 rpm-ზე. ამიტომ, აჩქარება საკმაოდ მოკრძალებული იყო, ისევე როგორც მაქსიმალური სიჩქარე 160 კმ/სთ. რაც მომეწონა იყო საწვავის დაბალი მოხმარება, რომელიც საშუალოდ შეიძლება დაეცეს 5 ლ/100 კმ-ზე დაბლა.

NHW11 ვერსიაში, კომპონენტების უმეტესობა გაუმჯობესდა უკეთესი შესრულების უზრუნველსაყოფად. ელექტროძრავის სიმძლავრე გაიზარდა 3 კვტ-ით, ბრუნვის მომენტი კი 45 ნმ-ით. შემცირდა მექანიკური დანაკარგები და შემცირდა ხმაური. ძრავის მაქსიმალური სიჩქარე ასევე გაიზარდა 500 ბრ/წთ-ით.

თუმცა, პირველი Prius არ იყო ხარვეზების გარეშე - ის არ იყო ისეთი საიმედო, როგორც დღევანდელი მოდელები, იყო ბატარეების გადახურების პრობლემები და ზოგიერთი ელექტრული კომპონენტი (როგორიცაა ელექტროძრავა) იყო ძალიან ხმამაღალი.

Prius II, ან Hybrid Synergy Drive

2003 წელს კიდევ ერთი პრიუსი გამოჩნდა მეორე თაობის THS ძრავით. მას პირველად ეწოდა Hybrid Synergy Drive. სანამ დისკზე შევალთ, ღირს აღვნიშნოთ ხატოვანი ფორმა. ნულიდან არ გაჩენილა და თავისი სახელიც კი აქვს – „კამბაკი“. იგი შეიქმნა 30-იან წლებში აეროდინამიკური ინჟინრის Wunibald Kamm-ის მიერ. მაღალი, ამოჭრილი ძარა უფრო გამარტივებულია, მანქანის უკან არ არის ტურბულენტობა.

მეორე თაობის Prius-ზე მუშაობისას ტოიოტამ 530 პატენტი დაარეგისტრირა. მიუხედავად იმისა, რომ კონცეფცია, როგორც ასეთი, THS დისკის მსგავსი იყო, მხოლოდ HSD-ში იყო სათანადოდ გამოყენებული დისკის სისტემის შესაძლებლობები. ელექტრული ძრავისა და შიდა წვის ძრავის პოტენციალი გაათანაბრა, განსხვავებით ადრინდელი იდეისგან, რომელიც გულისხმობდა შიდაწვის ძრავის სიმძლავრის გაზრდას პროდუქტიულობის გაზრდის მიზნით. მეორე პრიუსი დაიწყო და ნაწილობრივ აჩქარდა ელექტროძრავის დახმარებით. ამძრავის ელექტრული ნაწილის სიმძლავრე გაიზარდა 50%-ით.

ამ თაობამ ასევე დაინერგა ელექტრო კონდიცირების კომპრესორი, რომელიც არ საჭიროებდა შიდა წვის ძრავას სამგზავრო განყოფილების გასაგრილებლად ან გასათბობად. ასე დარჩა დღემდე. პრიუსმა ასევე მიიღო მსუბუქი NiMH ბატარეები 2003 წელს. შემცირდა უჯრედების რაოდენობა და გაიზარდა ელექტროლიტის სიმკვრივე. ასევე, სწორედ ამ მოდელში პირველად დაინერგა EV რეჟიმი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ იმოძრაოთ მხოლოდ ელექტროძრავაზე.

Lexus-მა შეიმუშავა ამ თაობის ძრავის საკუთარი ვარიანტები. 2005 წელს მან გამოიყენა სხვა ელექტროძრავა უკანა ღერძზე და ამით შექმნა სრულამძრავიანი ჰიბრიდი. მესამე ძრავა მუშაობდა წინა ღერძზე ბრძანებისგან დამოუკიდებლად - თუმცა, რა თქმა უნდა, მას აკონტროლებდა კონტროლერი, რომელიც არეგულირებს ბრუნვის და სიჩქარის დიფერენციალს.

პირველმა Lexus GS 450h და LS 600h აჩვენეს, თუ როგორ შეუძლია HSD-ს ერთად იმუშაოს ძლიერ ძრავებთან და უკანა ბორბალთან ერთად. ეს სისტემა კიდევ უფრო რთული იყო - განსაკუთრებით გადაცემის სფეროში. Ravigneaux-ის პლანეტარული გადაცემათა კოლოფი ოთხი ლილვით, ორი კლანჭით, რომლებიც ცვლის მეორე ძრავის გადაცემათა კოეფიციენტს ბორბლებთან შედარებით - გაუგებარი იყო დეტალებში შესვლა. ეს უნდა ახსნას მექანიკოსმა.

Hybrid Synergy Drive III

ჩვენ მივაღწევთ ჰიბრიდული წამყვანის ბოლო თაობას. სწორედ აქ მოხდა ნამდვილი რევოლუცია. შეცვალა ნაწილების 90%. შიდა წვის ძრავმა გაზარდა სამუშაო მოცულობა 1.8 ლიტრამდე, მაგრამ ელექტროძრავები შემცირდა. სიმძლავრე გაიზარდა 136 ცხ.ძ-მდე, ხოლო საწვავის მოხმარება შემცირდა 9%-ით. ამ თაობაში ჩვენ შევძელით მართვის რეჟიმის არჩევა - ნორმალური, ეკო და დინამიური.

HSD-ს აქვს ფიქსირებული გადაცემათა კოეფიციენტი, ასე რომ, პლანეტარული მექანიზმი, მიუხედავად იმისა, რომ მსგავსია CVT-ს, არის რაღაც სრულიად განსხვავებული. გადაცემათა კოლოფის გარე რგოლი არის MG2 ძრავა, მზის მექანიზმი არის MG1 ძრავა, ხოლო ICE დაკავშირებულია „პლანეტებით“. მძღოლს შეუძლია რაიმე სახის გავლენა მოახდინოს შიდა წვის ძრავის და ელექტროძრავის მუშაობაზე, მაგრამ ამაჩქარებლის პედლები გამოიყენება მხოლოდ კომპიუტერთან კომუნიკაციისთვის. ჩვენ ვამბობთ, თუ როგორ გვინდა აჩქარება, და კომპიუტერი გამოთვლის როგორია გზის პირობები და როგორ გავაერთიანოთ ელექტროძრავისა და შიდა წვის ძრავის მუშაობა ყველაზე ეფექტურად.

Toyota C-HR ან HSD IV

დისკის მეოთხე თაობა გამოჩნდა ... Prius-ის მეოთხე თაობაში. თუმცა, მან უკვე მოახერხა ფესვის გადგმა სხვა მოდელებში - მაგალითად, C-HR-ში. კვარტეტი ძლიერ ეყრდნობა HSD III-ს, მაგრამ კიდევ უფრო მეტს სძენს მას საწვავის ნაკლები მოხმარებით. თუმცა „მეტი“ არ ნიშნავს სიმძლავრეს, რადგან ის 122 ცხ.ძ-მდე შემცირდა.

უპირველეს ყოვლისა, გაუმჯობესდა ბატარეების დატენვის მახასიათებლები - ახალ ჰიბრიდებს შეუძლიათ ენერგიის დიდი დოზების შეწოვა უფრო მოკლე დროში. ინვერტორს აქვს ცალკე გაგრილების სისტემა და იკავებს 30%-ით ნაკლებ ადგილს. პლანეტარული მექანიზმი შეიცვალა ცილინდრულით. გადაცემათა კოლოფი გადაკეთებულია ისე, რომ ის 20%-ით ნაკლებ ხარჯვას გამოიმუშავებს.

შეჯამება

ჩვენ ვნახეთ ტოიოტას მანქანების მოგზაურობის ნაწილები, რომლებიც აერთიანებს ელექტროძრავების სარგებელს შიდა წვის ძრავების მრავალფეროვნებასთან. თუმცა, ეს არ არის თავად დისკი, რომელიც იცვლება. იცვლება ჰიბრიდული მანქანის კონცეფციაც. ეს უკვე დიდი ხანია აღარ არის პრიუსი და გზას ადგას მანქანებში, რომლებიც ოდნავ უფრო ჩვეულებრივად გამოიყურება. ჰიბრიდები თანდათან ხდება ყოველდღიური ცხოვრების ნაწილი. ჩვენ მათ ყველგან ვხედავთ დიდ ქალაქებში. 

ერთ-ერთი მათგანია Toyota C-HR, რომელიც მოეწონება მათ, ვისაც სურს ქალაქში გადაადგილება საინტერესო კროსოვერით, მაგრამ აფასებს საწვავის დაბალ მოხმარებას და უხმაურობას. ასევე იზრდება ცნობიერება დაბინძურების შემცირების აუცილებლობის შესახებ - და მიუხედავად იმისა, რომ მანქანები არ არიან ყველა ბოროტების წყარო აქ, ისინი მისი ნაწილია, ამიტომ რაღაც უნდა გაკეთდეს ამის შესახებ. Toyota აფიქსირებს ჰიბრიდული მანქანების გაყიდვების მნიშვნელოვან ზრდას წლიდან წლამდე. არა Prius-ის წყალობით - ისეთი მანქანების წყალობით, როგორიც არის Auris ან C-HR - ჯერ კიდევ ხელმისაწვდომი საფულეზე, ჩვეულებრივ პაკეტში, მაგრამ მოწინავე წამყვანი მატარებლით, რომლის დამატებითი ღირებულება დადასტურებული საიმედოობაა.

როდის არის შემდეგი თაობა? ჩვენ არ ვიცით. ალბათ კიდევ რამდენიმე წელი დაველოდებით. თუმცა, უახლესი Toyota-ს ჰიბრიდების ელექტროგადამცემი სისტემა უკვე აღწევს დახვეწილობის წარმოუდგენლად მაღალ დონეს.